L'acetonitrile e l'acqua sono miscibili in qualsiasi condizione?

L'acetonitrile è un comune osolvente organico. Nell'analisi cromatografica liquida in fase inversa, l'acetonitrile-acqua agisce in modo simile al metanolo-acqua e viene spesso utilizzato come fase mobile. Ovviamente, l'acetonitrile è un solvente polare simile al metanolo. In genere si ritiene che l'acetonitrile sia miscibile con l'acqua in qualsiasi condizione. Molte delle cosiddette conclusioni saranno comprese meglio di giorno in giorno con il progredire della ricerca scientifica. Questo articolo riassume i risultati dell'apprendimento critico in questo ambiente aperto, elencando le condizioni sperimentali che possono portare alla separazione di fase delle soluzioni omogenee acetonitrile-acqua, nonché quattro metodi di estrazione correlati. L'estrazione con acetonitrile, l'estrazione con acetonitrile per precipitazione di zuccheri, l'estrazione a bassa temperatura con acetonitrile e l'estrazione con cambiamento di fase indotto da solventi. I metodi di estrazione basati sull'acetonitrile dispersi in letteratura sono organizzati, riassunti e condivisi con voi per migliorare le conoscenze sulle proprietà dell'acetonitrile, con l'obiettivo di applicarle al vostro lavoro pratico. 1 Diverse situazioni in cui l'acetonitrile e l'acqua non sono miscibili 1.1 Sale e sistema acetonitrile-acqua In una soluzione uniforme e trasparente composta da acetonitrile e acqua, aggiungendo una quantità adeguata di sale inorganico o organico, si assiste alla separazione di fase tra acetonitrile e acqua. Poiché la densità dell'acetonitrile è inferiore a quella dell'acqua, la fase superiore è ricca di acetonitrile (contenente una piccola quantità di acqua) e la fase inferiore è povera di acetonitrile (principalmente acqua). Questa separazione di fase dell'acetonitrile indotta dal sale è chiamata fenomeno di salting-out dell'acetonitrile. L'aggiunta di sale produce un forte effetto di idratazione e il sale lega più molecole d'acqua, riducendo significativamente il numero di molecole d'acqua libere che possono interagire con l'acetonitrile, con conseguente separazione di fase. In questo modo, le sostanze originariamente disciolte nella fase acquosa possono essere estratte nella fase ricca di acetonitrile durante il processo di separazione di fase. Questo metodo di estrazione è chiamato metodo di estrazione con sali di acetonitrile. I sali utilizzati come iniziatori della separazione di fase includono principalmente: cloruro di sodio, cloruro di calcio, solfato di zinco, solfato di ammonio, solfato di magnesio, perclorato di tetrabutilammonio, ecc. Il tipo di sale influisce sul tasso di recupero dell'estrazione. Va sottolineato che i solventi organici in grado di produrre una separazione di fase nella soluzione originariamente miscibile con l'acqua sotto l'induzione del sale non si limitano all'acetonitrile, ma hanno anche proprietà quali etanolo, isopropanolo e acetone. Tuttavia, poiché l'acetonitrile come matrice del campione può essere ben abbinato alla fase mobile a base di acetonitrile analizzata mediante cromatografia liquida a fase inversa, il metodo di estrazione con salting-out dell'acetonitrile è particolarmente popolare. 1.2 Zucchero e sistema acetonitrile-acqua Nel 2008, Wang dell'Università dell'Illinois negli Stati Uniti ha riportato un fenomeno di separazione della fase acetonitrile-acqua causato dallo zucchero. Quando monosaccaridi (glucosio, xilosio, arabinosio o fruttosio) o disaccaridi (saccarosio o maltosio) al di sopra di una certa soglia vengono aggiunti alla soluzione acetonitrile-acqua, si assiste a una significativa separazione di fase. I polisaccaridi non possiedono tali proprietà di indurre la separazione di fase. Altri solventi organici comunemente usati e miscibili con l'acqua (come metanolo, etanolo, n-propanolo, isopropanolo, acetone) non hanno la proprietà di essere innescati dagli zuccheri e di avere una separazione di fase con l'acqua. La fase superiore dopo la separazione di fase è la fase ricca di acetonitrile e la fase inferiore è la fase povera di acetonitrile. Il metodo di estrazione basato su questo fenomeno è chiamato metodo di estrazione per saccarificazione con acetonitrile. 1.3 Sistema a bassa temperatura e acetonitrile-acqua Nel 1999, Yoshida e i suoi colleghi hanno riportato un fenomeno in cui la fase di acetonitrile e quella di acqua si separano a causa della bassa temperatura. Quando la soluzione di acetonitrile e acqua (rapporto in volume: 1:1) viene posta in un ambiente a -20 °C per 20 minuti, si osserva la separazione di fase di acetonitrile e acqua. Il metodo di estrazione basato su questo fenomeno è chiamato metodo di estrazione a bassa temperatura con acetonitrile. In genere, la temperatura a cui si verifica la separazione di fase è controllata da -40°C a -40°C, poiché il punto di fusione dell'acetonitrile è -45°C. Nell'intervallo di temperatura sperimentale, la fase ricca di acetonitrile è una fase liquida, mentre la fase ricca di acqua è per lo più una fase solida. Gli esperimenti hanno confermato che la maggior parte dei comuni solventi organici che sono miscibili con l'acqua a temperatura ambiente non hanno la capacità di separarsi dall'acqua a basse temperature. Rispetto agli altri due metodi di estrazione basati sull'acetonitrile, il metodo di estrazione a bassa temperatura con acetonitrile non richiede l'introduzione di reagenti iniziatori di fase di terze parti, per cui il sistema è relativamente semplice e non causa inquinamento nelle successive operazioni di separazione e analisi. Inoltre, l'estrazione a bassa temperatura evita anche i cambiamenti chimici delle molecole sensibili alla temperatura causati da temperature più elevate, rendendo i risultati dell'analisi più affidabili. 1.4 Solvente idrofobo e acetonitrile-acqua L'aggiunta di un solvente organico idrofobo e miscibile (come cloroformio, diclorometano, toluene) al sistema omogeneo acetonitrile-acqua può indurre una separazione di fase nel sistema acetonitrile-acqua. Il metodo di estrazione basato su questo principio è chiamato estrazione a cambiamento di fase indotta dal solvente.

1. Conclusione

"L'acetonitrile e l'acqua sono miscibili in qualsiasi condizione?". Questa domanda sembra essere molto semplice e la conclusione è stata fornita da tempo nei libri di testo esistenti. Tuttavia, con il rapido sviluppo delle tecnologie informatiche, possiamo accedere più facilmente alla letteratura e aggiornare il contenuto delle conoscenze al passo con i tempi.