DESTILACIÓN ACETONA-AGUA

DESTILACIÓN ACETONA-AGUA
Nombre del compuesto
Etanol
Acetona
Agua
Fórmula
CH3-CH2-OH
CH3-CO-CH3
H2O
p.e. (ºC)
78
56
100
Para poder separar una mezcla de compuestos por destilación, es imprescindible que
haya una diferencia considerable entre sus puntos de ebullición (unos 80ºC). Sin
embargo las mezclas se separan mejor, incluso con menores diferencias de
temperaturas, utilizando la destilación fraccionada. Es ésta una técnica que nos
permite hacer una serie de pequeñas separaciones mediante una operación sencilla y
continua. Se utiliza para ello una columna de destilación fraccionada que proporciona
una gran superficie para el intercambio de calor entre el vapor ascendente y el
condensado descendente. Esto posibilita una serie completa de evaporaciones y
condensaciones parciales a lo largo de la columna.
Como en este laboratorio no hay columna de fraccionamiento, haremos una destilación
simple.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.
SEPARACIÓN DE UNA MEZCLA DE ACETONA/AGUA
Se va a separar una mezcla de acetona/agua mediante una destilación simple.
Para realizar la destilación simple, se montará el aparato de destilación esquematizado
en la figura utilizando un matraz de fondo redondo de 200 mL. Introduzca en el matraz
50 ml de agua, 40 ml de acetona y 1 ó 2 trocitos de plato poroso*. Se hace circular una
corriente suave de agua en sentido ascendente a través del refrigerante conectando
con una goma la entrada de éste al grifo de agua. Mediante otra goma unida a la salida
se conduce el agua al desagüe. El calentamiento se realizara suavemente, de forma
que se observe un aumento progresivo y suave de la temperatura en la cabeza de
destilación. Se recogerá la fracción inicial de destilado a una temperatura entre 56º 62ºC. Esta fracción es acetona prácticamente pura. Las siguientes fracciones
contienen un porcentaje de agua importante. Con una destilación fraccionada la
separación es mucho más efectiva y se obtiene más cantidad de acetona pura.
Se coloca como colector un erlenmeyer (mejor que un tubo), recogiéndose en el
colector una gota de destilado por segundo aproximadamente. Cuando se alcance la
temperatura de 62 ºC se quita el colector I y se pone el colector II, en el que ya no se
obtiene acetona tan pura. Cuando la temperatura supera los 85ºC, el destilado tiene un
porcentaje mayoritario de agua. Entonces se interrumpe la destilación, se deja enfriar y
se guarda el residuo del colector II para posteriores destilaciones.
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Si se modifica el aparato de destilación intercalando una columna de fraccionamiento
(columna de Vigreux) entre el matraz y la cabeza de destilación (ver figura) y se repite
todo el proceso anterior, la cantidad de acetona pura obtenida como la del colector I,
sería mucho mayor.
Destilación sencilla
Destilación fraccionada
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CUESTIONES
1. ¿Por qué no se debe llenar un matraz de destilación mucho más de la mitad de su
capacidad?
Para que las salpicaduras no salten al tubo refrigerante
2. ¿Por qué no se evapora de repente todo el líquido del matraz de destilación cuando
se alcanza el punto de ebullición?
Porque en el punto de ebullición coexisten las formas líquida y vapor. La energía que
se absorbe a esta temperatura se invierte en el paso de la estructura molecular del
líquido al vapor y no en aumentar la temperatura del líquido (por eso la temperatura
permanece constante durante la mayor parte del proceso)
3. ¿Por qué hay que realizar las destilaciones, y especialmente las destilaciones
fraccionadas, de una forma lenta?
Porque así se favorece el establecimiento del equilibrio entre la forma líquida y vapor,
haciendo que la separación sea más efectiva y que el vapor liberado no arrastre
moléculas del componente menos volátil.
4. Justifique el que el agua fría en un refrigerante se haga circular en sentido
ascendente desde la tubuladura inferior a la superior y no al contrario.
Porque así el intercambio de calor entre el agua fría y el vapor producido es más
efectivo, favoreciéndose la condensación. Así se diseñan los intercambiadores de
calor industriales (radiadores, etc)
5. Elabore la correspondiente curva de calentamiento del proceso, midiendo la
temperatura en intervalos de 1 ó medio minuto, según convenga.
REACTIVOS Y MATERIALES
Acetona, Agua, plato poroso o piedra pómez.
Aparato de destilación compuesto por: matraz de fondo redondo de 200 mL cabeza
de destilación, termómetro, refrigerante recto y alargadera; dos soportes, dos pinzas,
dos nueces, rejilla, trípode o aro, mechero Bünsen (o de alcohol o eléctrico), gomas
de refrigerante, dos matraces erlenmeyer de boca grande y probeta graduada.
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*Plato
poroso: Casi todos los líquidos tienden a sobrecalentarse (alcanzar una
temperatura algo superior al punto de ebullición) en mayor o menor extensión. Se
encuentran entonces en un estado metaestable que se interrumpe periódicamente al
formarse súbitamente una gran burbuja de vapor en el seno del líquido, se dice
entonces que éste hierve a saltos. Cuando sucede esto, el vapor está también
sobrecalentado y el punto de ebullición observado puede ser superior al real. Esto se
puede evitar añadiendo al matraz de destilación 1 ó 2 trocitos de plato poroso. Los
pequeños poros de éste constituyen un lugar adecuado para la formación de núcleos
de burbujas y el líquido hierve. Si el líquido se abandona a una temperatura inferior a
su punto de ebullición, entonces los poros del plato poroso se llenan de líquido y éste
pierde su efectividad. Para la adición de un nuevo trocito, el líquido debe enfriarse por
debajo de su punto de ebullición; la adición de un trocito de material poroso a un líquido
sobrecalentado provoca una ebullición repentina que puede ser violenta.
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