Ekstraksi adalah pemisahan satu atau beberapa bahan dari suatu padatan atau cairan dengan bantuan pelarut. Pemisahan terjadi atas dasar kemampuan larut yang berbeda dari komponen-komponen dalam campuran. Pada proses ekstraksi tidak terjadi pemisahan segera dari bahan-bahan yang akan diperoleh (ekstrak), melainkan mula-mula hanya terjadi pengumpulan ekstrak (dalam pelarut). Suatu proses ekstraksi biasanya melibatkan tahap-tahap seperti : mencanpur bahan ekstraksi dengan pelarut dan membiarkannya saling kontak. Dalam hal ini terjadi perpindahan massa dengan cara difusi pada bidang antarmuka bahan ekstraksi dan pelarut. Dengan demikian terjadi ekstraksi yang sebenarnya, yaitu pelarut ekstrak.
Faktor-faktor yang mempengaruhi pemilihan pelarut dalam proses ekstraksi :
- Selektivitas
Pelarut hanya boleh melarutkan ekstrak yang diinginkan, bukan komponen-komponen lain dari bahan ekstraksi. Pada ekstraksi bahan-bahan alami, sering terjadi bahan lain (misalnya lemak, resin) ikut dibebaskan bersama-sama dengan ekstrak yang diinginkan. Dalam hal itu larutan ekstrak tercemar, larutan ekstrak tersebut harus dibersihkan, misalnya diekstrak lagi dengan menggunakan pelarut kedua.
- Kelarutan
Pelarut hendaknya memilikinya kemampuan melarutkan ekstrak yang besar (kebutuhan pelarut lebih sedikit).
- Kemampuan tidak saling tercampur
Pada ekstraksi cair-cair, pelarut tidak boleh larut dalam bahan ekstraksi.
- Kerapatan
Untuk ekstraksi cair-cair, sedapat mungkin terdapat perbedaan kerapatan yang besar antara pelarut dan bahan ekstraksi. Hal ini dimaksudkan agar kedua fasa dapat dengan mudah dipisahkan kembali setelah pencampuran (pemisahan dengan gaya berat)
- Reaktivitas
Pada umumnya pelarut tidak boleh menyebabkan perubahan secara kimia pada komponen-komponen bahan ekstraksi. Seringkali ekstraksi juga disertai dengan reaksi kimia. Dalam hal ini bahan yang akan dipisahkan mutlak harus berada dalam bentuk larutan.
- Titik didih
Pemisahan ekstrak dan pelarut biasanya harus dipisahkan dengan cara penguapan, destilasi atau rektifikasi, maka kedua bahan itu tidak boleh terlalu dekat dan keduanya tidak membentuk aseotrop.
Faktor-faktor yang lain :
Pelarut sedapat mungkin harus :
- murah
- tersedia dalam jumlah besar
- tidak beracun
- tidak dapat terbakar
- tidak eksplosif bila bercampur dengan udara
- tidak korosif
- tidak menyebabkan terbentuknya emulsi
- stabil secara kimia dan termis
Setiap proses ekstraksi harus dicari pelarut yang paling sesuai. Beberapa pelarut yang penting adalah air, asam-asam organik dan anorganik, hidrokarbon jenuh, toluene, karbon disulfit, eter, aseton, hidrokarbon yang mengandung klor, isopropanol, etanol.
Dengan satu tahap ekstraksi tunggal, yaitu mencampur bahan ekstraksi dengan pelarut satu kali, umumnya tidak seluruh ekstrak terlarutkan. Hal ini disebabkan adanya kesetimbangan antara ekstrak yang terlarut dan ekstrak yang masih tertinggal dalam bahan ekstraksi (hukum distribusi). Pelarutan lebih lanjut hanya mungkin dengan cara memisahkan larutan ekstrak dari bahan ekstraksi dan mencampur bahan ekstraksi tersebut dengan pelarut baru. Proses ini dilakukan berulang-ulang hingga derajat ekstraksi yang diharapkan tercapai.
Ekstraksi akan lebih efisien jika dilakukan dalam jumlah tahap yang banyak. Setiap tahap menggunakan pelarut yang sedikit. Kerugiannya adalah konsentrasi larutan ekstrak makin lama makin rendah dan jumlah total pelarut yang dibutuhkan menjadi besar.
Efisien ekstraksi juga dapat menggunakan proses aliran yang berlawanan. Bahan-bahan ekstraksi mula-mula dikontakkan dengan pelarut yang sudah mengandung ekstrak (larutan ekstrak) dan pada tahap akhir proses dikontakkan dengan pelarut yang segar. Metode ini, pelarut dapat dihemat dan konsentrasi larutan ekstrak yang lebih tinggi dapat diperoleh.
Permukaan, yaitu bidang antar muka untuk perpindahan massa antara bahan ekstraksi dengan pelarut harus besar pada ekstraksi padat-cair. Hal tersebut harus dicapai dengan memperkeccil ukuran bahan ekstraksi, dan pada ekstraksi cair-cair dengan mencerai-beraikan salah satu cairan menjadi tetes-tetes.
Tahanan yang menghambat pelarut ekstrak seharusnya bernilai kecil. Tahanan tersebut terutama tergantung pada ukuran dan sifat partikel dari bahan ekstraksi. Semakin kecil partikel ini, semakin pendek jalan yang harus ditempuh pada perpindahan massa dengan cara difusi, sehingga rendah tekanannya.
Suhu. Semakin tinggi suhu, semakin kecil viskositas fasa cair dan semakin besar kelarutan ekstrak dalam pelarut. Selain itu, kecenderungan pembentukan emulsi berkurang pada suhu tinggi.
Ekstraksi padat – cair
Pada ekstraksi padat – cair, satu atau beberapa komponen yang dapat larut dipisahkan dari bahan padat dengan bantuan pelarut. Proses ini digunakan secara teknis dalam skala besar dibidang industri bahan alam.
Proses ekstraksi padat – cair merupakan ekstraksi yang digabungkan dengan reaksi kimia. Dalam hal ini ekstrak, dengan bantuan suatu asam anorganik misalnya, dikonversikan terlebih dahulu ke dalam bentuk yang larut.
Pada ekstraksi, yaitu ketika bahan ekstraksi dicampur dengan pelarut, maka pelarut, maka pelarut menembus kapiler-kapiler dalam bahan padat dan melarutkan ekstrak. Larutan ekstrak dengan konsentrasi tinggi terbentuk dibagian dalam bahan ekstrak. Untuk memperoleh efisiensi yang tinggi pada tiap tahap ekstraksi, perlu diusahakan agar kuantitas cairan yang tertinggal sekecil mungkin.
Untuk mencapai kecepatan ekstraksi yang tinggi pada ekstraksi padat – cair, syarat-syarat yang harus dipenuhi.
1. memperluas permukaan tahan
Karena perpindahan massa berlangsung pada bidang kontak antara fasa padat dan fasa cair, maka bahan itu perlu sekali memiliki permukaan yang seluas mungkin. Ini dapat dicapai dengan memperkecil ukuran bahan ekstraksi.
2. kecepatan alir pelarut
kecepatan alir pelarut sedapat mungkin besar dibanding dengan laju alir bahan ekstraksi, agar ekstrak yang terlarut dapat segera diangkut keluar dari permukaan padat.
3. suhu
suhu yang lebih tinggi (viskositas pelarut lebih rendah, kelarutan ekstrak lebih besar) pada umumnya menguntungkan kerja ekstraksi.
Ekstraksi cair – cair
Pada ekstraksi cair – cair, suatu komponen bahan atau lebih dari suatu campuran dipisahkan dengan bantuan pelarut. Proses ini misalnya untuk memperoleh vitamin, antibiotika, bahan-bahan penyedap, produk-produk minyak bumi, dan garam-garam logam. Ekstraksi cair – cair terutama digunakan bila pemisahan campuran dengan cara distilasi tidak mungkin dilakukan. Ekstraksi cair – cair selalu terdiri atas sedikitnya dua tahap yaitu pencampuran secara intensif bahan ekstraksi dengan pelarut dan pemisahan kedua fasa cair itu sempurna.
Pada saat pencampuran terjadi perpindahan massa, yaitu ekstrak meninggalkan pelarut yang pertama (media pembawa) dan masuk ke dalam pelarut kedua (media ekstraksi). Sebagai syarat ekstraksi ini, bahan ekstraksi dan pelarut tidak saling melarut. Agar terjadi performansi ekstraksi yang besar (pemisahan massa yang baik) diharuskan agar bidang kontak yang seluas mungkin diantara kedua cairan.
Pada saat pemisahan cairan yang telah terdistribusi menjadi tetes-tetes harus menyatu kembali menjadi fasa homogen dan berdasarkan kerapatan cukup besar dapat dipisahkan dari cairan yang lain. Kuantitas pemisahan per satuan waktu dalam hal ini semakin besar jika permukaan lapisan antar fasa semakin luas.
Ekstraktor Cair – Cair Tak Kontinu
Dalam hal yang paling sederhana, bahan ekstraksi yang cair dicampur berulang kali dengan pelarut segar dalam sebuah tangki pengaduk. Larutan ekstrak yang dihasilkan tiap kali dipisahkan dengan cara penjernihan. Untuk konstruksi yang lebih menguntungkan bagi proses pencampuran dan pemisahan adalah tangki yang bagian bawahnya runcing (yang dilengkapi dengan perkakas pengaduk, penyalur ke bawah, maupun kaca intip yang tersebar pada seluruh ketinggiannya. Alat tak kontinu yang sederhana itu digunakan untuk mengelola bahan dalam jumlah kecil atau sekali-kali dilakukan ekstraksi.
Ekstraktor Cair – Cair Kontinu
Operasi kontinu pada ekstraksi cair – cair dapat dilakasanakan dengan sederhana, karena tidak saja pelarut, melainkan juga bahan ekstraksi cair secara mudah dapat dialirkan. Bahan ekstraksi berulang kali dicampurkan dengan pelarut atau larutan ekstrak dalam arah berlawanan yang konsentrasinya semakin meningkat. Setiap kali kedua fasa dipisahkan dengan cara penjernihan. Bahan ekstraksi dan pelarut terus menerus diumpankan ke dalam alat. Sedangkan refinat dan larutan ekstrak dikeluarkan secara kontinu. Ekstraktor yang sering digunakan adalah kolom-kolom ekstraksi. Alat ini, disamping digunakan sebagai perangkat pencampur – pemisah, juga digunakan bila bahan ekstraksi yang harus dipisahkan berada dalam kuantitas besar atau bahan tersebut diperoleh dari proses-proses sebelumnya secara terus-menerus.
Koefisien Distribusi (KD)
Menurut hokum distribusi Nerst, bila ke dalam dua pelarut yang tidak saling tercampur dimasukkan solute yang dapat larut ke dalam kedua pelarut tersebut, maka akan terjadi pembagian solute dengan perbandingan tertentu. Kedua pelarut tersebut umumnya pelarut organik dan air. Perbandingan konsentrasi solute di dalam kedua pelarut tersebuttetap, dan merupakan suatu tetapan pada suhu tetap. Tetapan tersebut disebut tetapan distribusi atau koefisien distribusi.
atau 
…………………..(1)
Co = konsentrasi fase organic
CA = konsentrasi fase air
Jika harga KD besar, solute secara kuantitatif akan cenderung terdistribusi lebih banyak ke dalam pelarut organic. Jika harga KD kecil, solute secara kuantitatif akan cenderung terdistribusi lebih sedikit ke dalam pelarut organic.
Besarnya KD yang dihitung berdasarkan persamaan (1) hanya berlaku bila :
1. Solut tidak terionisasi dalam satu pelarut.
2. solute tidak berasosiasi dalam salah satu pelarut.
3. zat terlarut tidak bereaksi dengan salah satu pelarut atau reaksi-reaksi lain.
Angka Banding Distribusi (D)
Jika solute terionisasi, berasosiasi dan bereaksi dengan salah satu pelarut maka kondisi demikian harga KD tidak dapat lagi menggambarkan distribusi solute diantara kedua fasa pelarut. Karena solute tidak berada dalam rumus molekul yang sama didalam kedua fasa pelarut. Oleh karena itu, perlu didefnisikan suatu besaran baru, yang dinamakan angka banding distribusi (D).
Angka banding distribusi menyatakan perbandingan konsentrasi total zat terlarut dalam pelarut organic (fasa organic) dan pelarut air (fasa air). Jika zat terlarut itu adalah senyawa (X), maka rumus angka banding distribusi dapat ditulis :
D = konsentrasi total senyawa X dalam fasa organic
Konsentrasi total senyawa X dalam fasa air
Pada kondisi ideal dan tidak terjadi asosiasi, disosiasi atau polimerasi, maka KD=D.
Harga D tidak konstan Karena tergantung dari reaksi antara lain pH fasa air, konsentrasi pengompleks.
Harga D semakin kecil dengan berkurangnya keasaman larutan. Berdasarkan definisi harga D diatas, dapat didimpulkan bahwa jumlah total solute dalam pelarut organic semakin berkurang dengan berkurangnya keasaman larutan.
Daftar Pustaka
Daftar Pustaka
- Day, R. A dan Underwood, A. L. 2001. Analisis Kimia Kuantitatif Edisi keenam. Jakarta : Erlangga
