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Destilaion de componentes liquido liquido
Tipo: Monografías, Ensayos
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1. Objetivo general Reconocer las diferentes técnicas de destilación, para la purificación de sustancias liquidas a partir de mezclas miscibles y con puntos de ebullición diferenciados. Analizar los videos de destilación y así comprender el método y dar una conclusión. 2. Objetivos específicos Separación del alcohol de una botella de ron y medir en grados Gay Lussac mediante una destilación simple y una fraccionada, comparar el rendimiento entre ambas. Obtención del aceite de anís mediante una destilación por arrastre de vapor, y una extracción con éter di etílico. Conocer las características y modificaciones de esta técnica, así como los factores que intervienen en ellas. II. FUNDAMENTO TEÓRICO La destilación es una operación utilizada con frecuencia para purificación y aislamiento de líquidos orgánicos. La destilación aprovecha las volatilidades y puntos de ebullición de los componentes líquidos a separar. La destilación depende de parámetros como: el equilibrio líquido-vapor, temperatura, presión, composición, energía.
Destilación simple o sencilla Destilación fraccionada Destilación por arrastre de vapor Destilación a presión reducida o al vacío Destilación simple El líquido se destila desde el matraz de destilación, ocurriendo primeramente la vaporización, estableciéndose el equilibrio líquido vapor. Parte del vapor se condensa en las paredes del matraz, pero la gran parte pasa por la salida lateral condensándose debido a la circulación de agua fría por el tubo refrigerante, a este producto se le conoce como “destilado” y a la porción que queda en el balón de destilación el “residuo”, se debe mantener el ritmo de destilación, manteniendo continuamente una gota de condensado en el bulbo del termómetro. Para evitar el sobrecalentamiento de los líquidos es necesario introducir en el balón, núcleos de ebullición y mantener constante el ritmo de destilación. La destilación simple es aplicable en los sistemas que contengan líquidos orgánicos de puntos de ebullición bastante diferenciados, ejemplo: sistema butanol-etanol, agua-metanol. Destilación fraccionada La destilación fraccionada es nada más que una técnica para realizar una serie completa de pequeñas separaciones (destilación simple), en una operación sencilla o continua. Una columna de destilación fraccionada proporciona una gran superficie para el intercambio de calor, en las condiciones de equilibrio, que se establece entre el vapor que asciende y el líquido (condensado) que desciende. Esto tiene como consecuencia una serie de completa de evaporaciones y condensaciones parciales en toda la longitud de la columna de fraccionamiento. Cuando el condensado en algún punto de la columna toma calor del vapor, parte se evapora de nuevo y el vapor formado es más rico en el componente más volátil (el de menor punto de ebullición). Al mismo tiempo, cuando el vapor cede calor al condensado, parte del mismo se condensa, siendo este condensado más rico en el componente menos volátil (el de mayor punto de ebullición), bajo este panorama podemos decir que partiendo de la base de la columna, a medida que aumenta la altura aumenta el enriquecimiento del componente más volátil e inversamente con el componente menos volátil. También se establece que a lo largo de la columna
de un gradiente de temperaturas que varían desde el punto de ebullición del componente Y. Existe una influencia adicional al equilibrio termodinámico líquido-vapor, y es el intercambio de energía (pérdida) que se verifica a lo largo de la columna de fraccionamiento. Destilación al vacío Muchas sustancias no pueden purificarse por destilación a la presión ordinaria, porque se descomponen a temperaturas cercanas a su punto de ebullición normal, en otros casos la destilación requiere de inmensas inversiones o utilización de energía en gran cantidad, o finalmente poseen problemas de equilibrio líquido-vapor, en consecuencia, se emplea el método de destilación al vacío o a presión reducida. Sabemos que un líquido empieza a hervir cuando su presión iguala a la presión atmosférica o de operación, por tanto si reducimos la presión de operación tendremos la ebullición a temperaturas más bajas, ésta no excluye a la destilación fraccionada. Destilación por arrastre de vapor Es una técnica que sirve fundamentalmente para separa sustancias insolubles en agua y literalmente volátiles, de otros productos no volátiles mezclados con ellas. Este método es u buen sustituto de la destilación al vacío, y tiene algunas ventajas, ya que la destilación se realiza a temperaturas bajas. El comportamiento de la destilación de un sistema de dos fases inmiscibles, donde cada líquido ejerce su propia presión de vapor y la suma de ambas es de la presión es de la presión de operación, y son independientes de las cantidades relativas de la mezcla. Estos hechos constituyen la base para la purificación de sustancias por arrastre de vapor. Existen varios compuestos orgánicos de punto de ebullición relativamente alto que con agua co-destilan en una cantidad en peso lo suficientemente grande para ser destilados con cierta rapidez por debajo del punto de ebullición del agua. Esto se debe a sus pesos moleculares relativamente elevados comparados con las del agua. III. METÓDICA EXPERIMENTAL. DESTILACIÓN SIMPLE Y FRACCIONADA En este laboratorio virtual de Química Orgánica I, es necesario que se proporcionen algunos conceptos adicionales para tener mejor conocimiento de la operación unitaria de destilación en la altura de la ciudad de La Paz, como técnica
Datos de la destilación de un volumen de RON de 151 cc, densidad es = 0.9548 g/cc a temperatura de 15 °C. DESTILACIÓN SIMPLE
Donde: Pvap = Presión de vapor de equilibrio, mm Hg T = Temperatura, °C A, B, C = Constantes de Antoine, características de cada compuesto. SUSTANCIA FORMULA A B C Agua H 2 O 7.96681 1668.21 228 Etanol C 2 H 5 OH 8.04494 1554.3 222. FRACCIÓN RANGO DE TEMPERATURA , °C
(cc)
(g/cc)
IV 89 – Residuo (^54) 0.9946 2. las composiciones no se encuentran en tablas por lo tanta tenemos que encontrarlas 6 TABLA 1
Para composición (I) 100 − 20 100 − X 1
Para composición (II) 100 − 20 100 − X 2
Para composición (III) 100 − 20 100 − X 3
Para composición (IV) 3.00−2. 3.00− X 4
Balance de materia: metanol total = metanol I + metanol II + metanol III + metanol IV metanol I =7. cc ∗0.826 g 1 cc ∗84.28 g 100 g =5.08 g metanol II = 65 cc ∗0.901 g 1 cc ∗50.89 g 100 g =29.80 g metanol III = 23 cc ∗0.961 g 1 cc ∗24.18 g 100 g =5.34 g metanol IV = 54 cc ∗0.9946 g 1 cc ∗2.94 g 100 g =1.58 g
metanol total = metanol I + metanol II + metanol III + metanol IV metanol I = 45 cc ∗0.820 g 1 cc ∗86.96 g 100 g =32.09 g metanol II =42. cc ∗0.928 g 1 cc ∗38.88 g 100 g =15.33 g metanol III = 15 cc ∗0.9750 g 1 cc ∗16.46 g 100 g =2.40 g metanol IV = 45 cc ∗1.006 g 1 cc ∗0.11 g 100 g =0.05 g metanol total =32.09 g +15.33 g +2.40 g +0.05 g =49.87 g DESTILACIÓN POR ARRASTRE DE VAPOR Para dos componentes inmiscibles A y B: La ley de Dalton:
¿
¿ …(3) Como la presión de un gas es proporcional a la concentración de las moléculas:
¿
¿ Luego:
¿
¿ …(4) Como el número de moles es: nA = mA M (^) A (^) y nB = mB M (^) B (^) …(5) DESTILACIÓN FRACCIONADA
DESTILACIÓN SIMPLE
LA DESTILACIÓN FRACCIONADA ES MAS EFECTIVA POR QUE SE EXTRA MAS CANTIDAD.
(5) en (4) resulta: mA M (^) A mB M (^) B = PVA ¿ PVB
¿
¿ a temperatura constante manis =67. 1 g maceite de anis =1.1 g rendimiento = maceite de anis manis
1.1 g 67.1 g
rendimiento =1.64 % V. DISCUSIÓN DE RESULTADOS. Al comparar la destilación simple con la fraccionada se analizó el grado de etanol que se logró obtener en ambos experimentos y donde la fraccionada tuvo resultados más prometedores, pero con los datos de este laboratorio no hubo mucha diferencia ya que la densidad en uno de los datos de la destilación fraccionada superaba la unidad y por lo cual el porcentaje de etanol disminuyo totalmente. En la destilación por arrastre de vapor se cuantifico el nivel de aceite de anís que se destilaba con el rendimiento obtenido. En la destilación fraccionada hubo problemas a partir de la fracción IV ya que su densidad era un punto negativo a la destilación. Ese dato puede ser mal calculado o hubo un problema en el experimento ya que se perdió la pureza del etanol. VI. OBSERVACIONES Destilación simple (destilación alcohol del vino) Es separar sustancias de acuerdo a sus diferentes volatilidades, cuando el más volátil pasa a la fase de vapor y luego se condensará a la fase liquida. El experimento mostrado en el video arma los componentes para la destilación simple donde se usa unas piedras de ebullición o trozos de ladrillo que sirven para estabilizar la ebullición, y se ve que arma con mucho cuidado los materiales de
presión total para llevar toda la sustancia en el destilado para después extraerla con un disolvente miscible. También según investigaciones realizadas se ve que el grado alcohólico de los licores baratos llega un elevado grado que es dañino para la salud y las personas consumidoras de tal producto y es peligroso para la salud. VIII. CUESTIONARIO. 1.comparar los resultados de los dos tipos de destilación. ¿Cuál es mas eficaz? R. Al comparar ambas destilaciones se concluyó que la fraccionada tuvo mejor rendimiento que la simple, y una destilación mas pura.
2. ¿Qué finalidad tiene el plato poroso o las perlas de ebullición? R. Se utiliza las perlas de ebullición para generar burbujas de aire en el seno de un liquido a destilar y asi se producirá una destilación sin sobresaltos y controlar esas salpicaduras. 3. Un líquido orgánico comienza a descomponerse a 80 ºC su presión de vapor a esa temperatura es de 36 mmhg ¿Cómo podría destilarse? R. Se puede destilar utilizando destilación al vacío ya que se aumenta la presión, y puede llegar a un punto de ebullición de una menor temperatura sin llegar a descomponerse. 4. cualitativamente ¿Qué influencia ejercerán cada una de las siguientes impurezas en el punto de ebullición de la acetona? A) alcohol etílico (78.8ºC) B) éter etílico (35ºC) C) azúcar R. A) alcohol etílico: Su punto de ebullición de la acetona es 56ºC y del alcohol 78.8ºC la influencia es que su punto de ebullición de la acetona aumente, pero no supera a la ebullición de los alcoholes. B) éter etílico: Su punto de ebullición del éter etílico esta por debajo de la acetona. C) azúcar: Su punto de ebullición es 160ºC y es inmiscible con la acetona y no altera en nada. 5.Cítense dos razones que justifiquen que el agua fría circule en un refrigerante en sentido ascendente.
R. 1ro. Al ascender el líquido se asegura que el agua fluya en todo el refrigerante y salga por la parte superior. 2do. Evitar que se formen burbujas de aire en el refrigerante donde se reduce el rendimiento de la condensación.
6. se podría separar por destilación sencilla una mescla de dos líquidos de puntos de ebullición 77ºC y 111ºC ¿Y por destilación fraccionada? ¿Qué liquido se recogería en primer lugar? R. Si es puede separarlos por destilación simple, con la destilación fraccionada el rendimiento sería mucho más alto y con un rendimiento satisfactorio, el líquido que se recogería primero sería el de menor punto de ebullición 77ºC. 7. Al disminuir uno de los componentes en la destilación de arrastre con vapor ¿Cómo evolucionara la temperatura de ebullición? R. se incrementa la temperatura hasta llegar a la temperatura de vaporización y se mantiene estable hasta evaporizar el componente. 8. El punto de ebullición en un compuesto para destilarlo en arrastre de vapor ¿debe ser inferior o superior al del agua? R. Inferior a la temperatura de ebullición del agua. 9. como se ven afectadas las presiones de vapor de los componentes en una mezcla en función de las cantidades relativas existentes en la misma? R. La presión de vapor de una mezcla de dos líquidos inmiscibles donde cada uno ejerce su propia presión de vapor, donde la presión total es la suma de presiones parciales de cada componente. 10. Aplicaciones de la destilación en corriente de vapor de agua. R. La extracción por arrastre con vapor se emplea con frecuencia para separar aceites esenciales de tejidos vegetales. Los aceites esenciales son mezclas complejas de hidrocarburos, terpenos, alcoholes, compuestos carboxílicos, aldehídos aromáticos o semillas de algunas plantas. En el vegetal, los aceites esenciales están almacenados en glándulas, conductos, sacos, o simplemente reservorios dentro del vegetal, por lo que es conveniente desmenuzar el material para exponer esos reservorios a la acción del vapor de agua, y también se utiliza en industrias de cosméticos.
Guía de laboratorio virtual de destilacion https://www.youtube.com/watch?v=PtrzXzJg-Do https://www.youtube.com/watch?v=3XyqwMfCKXM&vl=es https://www.youtube.com/watch?v=9pngir2-yOs https://www.youtube.com/watch?v=pJ2jm2J41bw https://www.youtube.com/watch?v=On38SkPplCM https://www.youtube.com/watch?v=4olf5ZwNBw https://www.lifeder.com/destilacion-fraccionada/ https://www.centroestudioscervantinos.es/destilacion-simple/ X. ANEXOS (IMÁGENES)
