L'extraction liquide-liquide est une technique de séparation par transfert entre deux phases liquides. Lorsque l’analyte recherché est en solution dans une matrice liquide, il est parfois possible de l’extraire en mettant la matrice en présence d’un solvant liquide non miscible choisi pour sa capacité à solubiliser l’analyte. Après l'opération, on récupère deux phases que l’on sépare par décantation. Pour cela, on utilise la classique ampoule à décanter.
Cette méthode permet de séparer des produits ayant des températures d'ébullition très voisines rendant une distillation difficile, mais ayant des propriétés physico-chimiques différentes. Cette méthode d'extraction exploite la différence d'affinité de l’analyte vis-à-vis des deux phases.
On définit le coefficient de partage entre les deux phases, K, qui est égal au rapport de l'activité chimique du soluté dans les deux phases :
