DESTILACION SIMPLE Y FRACCIONADAOscar Benítez Vásquez, Daniel Manchego Berrio, Miguel Rodríguez Morelo UNIATLÁNTICO Palabras clave: destilación, evaporación, condensación. En esta práctica de laboratorio vamos a comparar la destilación simple con la destilación fracción fraccionada para analizar cuál es la más eficiente. En este caso vamos a separar el alcohol presente en el vino utilizando ambos métodos y mediante una prueba de combustión de alcohol comprobar cuál es el método más eficaz. Introducción. La destilación es un proceso que consiste en calentar un líquido hasta que sus componentes más volátiles pasan a la fase de vapor e, inmediatamente, enfriar el vapor para recuperar dichos componentes en forma líquida por medio de la condensación. Existen varios tipos de destilación. Destilación simple: Se usa cuando existe solamente una sustancia volátil en la mezcla de productos líquidos, o cuando hay más de una pero hay una gran diferencia en los puntos de ebullición, cuando hay una sustancia que es por mucho la más volátil de la mescla. Se usa cuando en la mescla hay sustancias que tienen puntos de ebullición cercanos. Cuando se calienta la mezcla, el vapor adquiere más riqueza en el elemento de mayor volatilidad, propiedad que es aprovechada para dividir los compuestos líquidos. Este tipo de destilación se caracteriza principalmente por requerir una columna de fraccionamiento. Metodología. Parte 1 En esta primera parte se debe armar el equipo de destilación, utilizando el condensador, el termómetro y los soportes metálicos. Después de haberse armado se toman 100 mL de bebida a destilar y se depositan en un balón de fondo redondo y se le agregan piedras de ebullición a la solución, se colocan a calentar las sustancias hasta alcanzar a la temperatura deseada. Parte 2 Al igual que en la primera parte se arma el equipo de destilación y esta vez se utiliza una columna de fraccionamiento. Se procede a calentar la mezcla (100 mL), se pone a calentar y se recoge el destilado. Resultados y discusión. Mediante este laboratorio se puede ver como al tomar una solución homogénea y aplicarles cambios físicos como el incremento de la temperatura, se puede separar diferentes sustancias por su punto de ebullición En la destilación fraccionada se puede observar que es un método de separación que puede funcionar para más de dos sustancias ya que este se divide en diferentes capas es capaz de separar una solución lo que quiere decir que hay formación de nuevas sustancias. Cambio químico: en este si hay una reordenación de los átomos. ósea no hay reacción química. gracias a esta energía proporcionada hay un incremento de la energía cinética a nivel molecular y los enlaces que permiten la fase líquida se rompen provocando que las moléculas se dispersen y pasen al estado gaseoso. Liquido homogéneo: es aquel que todos sus componentes se encuentran completamente diluidos. no se reordenan los átomos y no se forman sustancias nuevas. no hay partículas solidas ni en ningún otro de los estados en q la materia se puede encontrar. es decir. lo que quiere decir que no existe alteración de su estructura. líquido homogéneo. para compensar la energía que le fue sustraída.que presente diferentes tipos de sustancias. 1. en un proceso de separación. Cambio físico: es el que ocurre externamente. pero el hecho que solo se note una fase no quiere decir que los compuestos estén reaccionando de hecho estos se pueden separar por métodos físicos dependiendo la mezcla que sea. contrario a la vaporización. Mezcla homogénea: una mezcla homogénea es aquella en que los componentes no se pueden identificar a simple vista. los cambios ocurren externamente. Cuestionario destilación simple. mezcla homogénea. Consulte los siguientes conceptos y relaciónelos con el experimento soluciones. si al gas se le quita calor. El proceso continúa. Los fundamentos fisicoquímicos que intervienen en el proceso de destilación simple son evaporación y condensación. De acuerdo a las proporciones se le halla la concentración. solo se nota una fase. En el proceso una mezcla se separa en las fracciones que tienen composiciones que varíen según un gradiente. también denominado licuefacción por el cual la energía cinética de las partículas de un gas se reduce. . Soluciones: son mezclas homogéneas las cuales entran formadas por 2 o más compuestos. Condensación: La condensación es un fenómeno físico. fracción. decreciendo esa energía cinética. Consulte los fundamentos fisicoquímicos de la destilación simple. hasta que las partículas se mueven tan lentamente que comienzan a primar las fuerzas de cohesión o atracción. Fracción: es una cantidad recogida de una muestra. los cuales no reaccionan entre si lo que quiere decir que cada uno tiene propiedades químicas diferentes y se encuentran en proporciones diferentes dependiendo de que mezcla sea. 2. Cambio físico. y el gas pasa del estado gaseoso al estado líquido. cambio químico. Evaporación: La evaporación es un proceso físico en el que un líquido se convierte gradualmente en gas mediante la aplicación de energía calorífica. otra de las razones es porque si se llena al empezar a bullir se forman burbujas. se puede destilar con una temperatura menor a la cual descompone. si uno baja la presión. tendría que postergar el calentamiento y si hacemos esto corremos el riesgo de que otro liquido con un punto de ebullición un poco más alta que la del primer líquido y entonces tendríamos dos destilados en uno. lo que hace que sea poco el destilado que se recoja. 5. 4. 6. cuando se calienta la muestra a separar el primer líquido que se vaporice debe esparcirse por todo el recipiente para así empezar el proceso de destilación.3. Entonces. lo que no bulle es simplemente porque tiene un punto de ebullición mucho mayor al líquido que se alcanza a destilar. ¿Por qué no se evapora de repente todo el líquido del matraz de destilación cuando se alcanza el punto de ebullición? Precisamente si se evapora todo el líquido no podría haber separación y de hecho en eso consiste la técnica separar líquidos los cuales sean homogéneos pero que sus compuestos tengan diferentes puntos de ebullición por ende no bulle el líquido totalmente. mientras que si no estuviese húmedo por el condensado el termómetro marcaria la temperatura de la muestra que aún se está calentando . ¿Cómo podría destilar este líquido? En estos casos. Si el bulbo termométrico no se mantiene húmedo con condensado durante la destilación. que es a 1atm de presión. la lectura del punto de ebullición ¿será más alta o más baja? Dese una explicación. hace que la presión de vapor se iguale con la externa a una temperatura menor que la de ebullición normal. La temperatura sería más alta. cinco o más veces el volumen del líquido que se va a destilar? La desventaja seria que se tendría problemas para recoger el destilado. En este caso por medio del vacío se hace que la presión baje por ende la temperatura de ebullición también disminuirá. ya que al obtener el vapor del líquido este tiene su temperatura de ebullición que va a ser menor que el residuo óseo de lo que aún no ha alcanzado su punto de ebullición. ¿Cuál es la desventaja de utilizar un matraz de destilación cuya capacidad es cuatro. Su tensión de vapor es entonces de 36 mm. se utiliza una destilación al vacío. si tenemos una muestras muy grande el gas se esparcirá mucho más. que se pueden evitar con piedritas de ebullición. 7. ¿Por qué no se debe llenar un balón de destilación mucho más de la mitad de su capacidad? La principal razón es que si se llena el balón el líquido va a saturar el refrigerante lo que hace que pueda salir liquido sin ser destilado. estas también pueden salpicar y colarse en el destilado. ya que un líquido bulle cuando su presión de vapor se iguala con la P externa. Un líquido orgánico comienza a descomponerse a 80 ºC. además si se quiere obtener más destilado. abra menos presión. Consulte las bases fisicoquímicas de la destilación fraccionada (puntos de ebullición de las soluciones. etc. Si no se agrega el agua en contracorriente no se podrá llenar el refrigerante ya que éste se encuentra inclinado en la misma dirección del flujo de vapor. empaquetamiento de columnas. ley de Raoult. Reducir la presión a temperatura constante es una forma de efectuar una destilación pero es más frecuente destilar a presión constante elevando la temperatura y necesitamos un diagrama temperatura-composición (disolución binaria ideal).8. el cual al llegar a la parte inferior tendrá un gran cambio de temperatura ya que es allí en donde entra el agua más fría. ésta se iría calentando y el líquido condensado se iría enfriando hasta que alcanzaran la misma temperatura. tipos de columnas y de empacamiento. el efecto de la gravedad haría que se vaciara rápidamente sin permitir que se llene completamente el refrigerante. 1. eficiencia de una columna. punto de ebullición mínimo y máximo.). plato teórico. Ley de Raoult: establece que la relación entre la presión de vapor de cada componente en una solución ideal es dependiente de la presión de vapor de cada componente individual y de la fracción molar de cada componente en la solución. aseótropos. Dentro de las diversas propiedades con las que cuenta el agua se encuentra el hecho de que actúa como refrigerante. diagramas temperaturacomposición. absorbe el calor del medio. Cuestionario destilación fraccionada. Cítense dos razones que justifiquen el que el agua fría en un refrigerante se haga circular en sentido ascendente desde la tubuladura inferior a la superior y no en sentido contrario. si disminuimos la Presión pasamos de la fase líquida a la fase vapor. Diagramas de temperaturacomposición: a temperatura constante. Si el agua circulara hacia abajo. Diagrama esquemático de temperatura (T) vs concentración (X) . En este caso el agua absorbe el calor del vapor que circula dentro del refrigerante con lo que disminuye la temperatura y permite la condensación. Punto de ebullición: temperatura en la cual la presión de vapor del líquido iguala a la presión de vapor del medio en el que se encuentra de esta forma una sustancia pasa del estado líquido al gaseoso. es decir. La razón por lo cual circula de manera ascendente es que al ir subiendo absorbe el calor del líquido condensado. y extracción liquido –líquido. Cuando el líquido comienza a evaporarse el vapor asciende y se encuentra con el empaquetamiento y se condensa sobre él como se sigue calentando. En algunas de las columnas de absorción de gases se usa corriente en flujo co-corriente. dicha mezcla no puede ser destilable o separada en sus componentes. Empaquetamiento de columnas: en la destilación fraccionada se usa una columna de fraccionamiento. Así se repite el proceso evaporacióncondensación. Plato teórico: Son los platos necesarios para que se lleve a cabo de manera eficiente la separación de los compuestos por medio de destilación.4 % en agua. solamente la destilación y la absorción se consideraran en este informe. no puede separarse más de 95. proporciones en las cuales se encuentra el azeótropo. Esos ciclos de evaporación-condensación equivalen a múltiples destilaciones simples. La desorción es el inverso de la absorción y se aplican los mismos métodos de diseño. hasta que el líquido sube lo suficiente como para alcanzar el refrigerante. absorción de gases. generalmente son como discos de vidrio. y esto es una consideración importante en el diseño de columnas empacadas. asciende en contracorriente. y en su interior tiene un empaquetamiento. que es una columna de vidrio. donde se condensa y cae hacia el matraz colector. La performance de una columna empacada depende mucho del mantenimiento de una buena distribución de líquido y gas a través del lecho empacado. por lo que en la fraccionada se obtiene una eficacia mucho mayor que en la simple.6 % en alcohol y 4. Una mezcla alcohol-agua. no por etapas. Tipos de columna y de empacamiento: las columnas empacadas son usadas para la destilación. Punto de ebullición mínimo y máximo: estos se refieren a los azeótropos cuando el azeótropo tiene un punto de ebullición por encima del de alguno de las sustancias de la solución se dice que el azeótropo es negativo o de punto de ebullición máxima y cuando el punto de ebullición es menor al de alguno de las sustancia en la solución se dice que es un azeótropo positivo o de ebullición mínima ejemplos claros de esto son una solución de cloroformo y acetona (punto de ebullición máximo) y etanol y agua (punto de ebullición mínima). y se condensan nuevamente. Cuando en una mezcla se encuentra en el punto del azeótropo (mezcla azeotrópica).Azeótropo: Los azeótropos son mezclas de dos o más componentes. esas gotas se vuelven a evaporar y ascienden hasta encontrarse con otros discos. La eficiencia de la torre la calculas dividiéndolos platos reales y los platos teóricos que . en la columna. El flujo de líquido cae hacia abajo en la columna sobre el área de empaque y el gas o vapor. como en una columna de platos. El contacto liquido-gas en una columna empacada es continua. cuyas proporciones son tales que el vapor producido por evaporación parcial tienen la misma composición que el líquido. La columna debe estar en posición vertical para que las porosidades puedan separar las sustancias evaporadas y así se obtenga un destilado con una pureza más alta y sea más eficiente 5. Haga una comparación de las dos destilaciones (simple y fraccionada) según sus datos experimentales. enriquece al destilado con el componente más volátil. así baja la presión y el líquido va ebullir a una temperatura inferior. como es el típico ejemplo de la mezcla azeotrópica compuesta por etanol y agua. De acuerdo a los datos obtenidos en laboratorio y con la prueba de combustión de alcohol se puede notar que la destilación fraccionada es más eficiente a para separar sustancias. Se forma algún azeótropo con el etanol y con el éter etílico. ¿Cómo se separa una mezcla aseotrópica? mediante una destilación azeótropica. Así solamente llega al refrigerante el componente que debe destilara la temperatura seleccionada. Un líquido orgánico se descompone al tratar de destilarlo a presión atmosférica. ¿Por qué la columna de destilación empacada con algún material adecuado como vidrio o viruta de acero es más eficiente que la columna sin empacar? Ya que permiten que el reflujo de los componentes menos volátiles que en primera instancia se evaporaron a una temperatura inferior a su punto de ebullición. ¿Cómo haría para destilar este líquido sin que se descomponga? Se podría usar una bomba de vacío. Explique por qué la columna en un aparato de destilación fraccionada debe estar en una posición vertical. bajándola presión atmosférica de 760 mm. yo pienso que lo forman. un azeótropo es una mezcla de composición definida formada . la fase de vapor y la fase condensada fluyen en direcciones opuestas. consistente básicamente en añadir a la mezcla azeotrópica un tercer componente talque el sistema formado por los tres y sus mezclas azeótrópicas sean mas fácil de separar que el original. ¿Por qué refluye condensado continuamente al balón de destilación desde una columna de fraccionamiento que no está provista de refrigerante de reflujo? ¿Ejerce esto alguna influencia en la destilación? Explíquese. para lo que tendrías que colocarlo eh un recipiente hermético y conectado a una bomba de vacío. de mercurio a 450 mm. a la cual se le añade benceno. 7. y aplicando temperatura de alrededor de 36 grados centígrados Trabajando a una presión inferior a la atmosférica. 2.. En el laboratorio la destilación fraccionada separo el alcohol con la menor cantidad de agua.obtienes a partir de cálculos basados en el equilibrio del sistema por métodos como McCabe-Thiele y Ponchon-Savarit. 3. El proceso de evaporación y condensación repetido en varias ocasiones. 4. 6. entonces se inunda la columna (el líquido condensado asciende y se mantiene en la columna) ¿Qué influencia puede tener este fenómeno sobre la eficacia del fraccionamiento? La influencia que tiene es que aumenta la superficie de contacto en el interior de la columna de destilación. para esto se debe conocer las características físicas de los compuestos presentes en la mezcla. En la práctica se puede concluir que la destilación es un método eficaz para la separación de mezclas liquidas que están en una solución homogénea. que destila con una temperatura constante como si fuera un líquido puro(tiene su propio punto de ebullición). El trabajo con una relación de reflujo elevada mejora la eficacia de una destilación a través de una columna. Si la destilación a través de una columna de relleno se hace muy rápida. Explíquese por qué el trabajo con una relación de reflujo elevada mejora la eficacia de una destilación a través de una columna. es muy poco soluble en la acetona.por 2 o 3líquidos. Por otra parte. Conclusiones. mediante este sistemas podemos identificar las sustancias que se destilan por su punto de ebullición. así que si uno lo considera como insoluble. no influye en el punto de ebullición de la acetona 8. Además. ya que se condensa mucho vapor y vuelve al matraz. se destilara relativamente poco material por unidad de tiempo. .puede tener mayor punto de ebullición que la acetona o menor y en cuanto al azúcar. lo cual es mejora en gran cantidad este método de separación de sustancias. Lo más destacable de la destilación es la implementación de los diferentes puntos de ebullición de las sustancias presentes en la solución para llegar a separarlas implementando calor. esta impureza al precipitar. 9. también se puede concluir que mediante la implementación de la destilación fraccionada se puede obtener las sustancias en una forma más pura. ya que este es específico para cada sustancias.