DESTILACION QUIMICA ORGANICA UNIVERCIDAD NACIONAL JOSE MARIA ARGUEDAS
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UNIVER CIDAD NACIONAL JOSE MARIA AR GUEDAS UNIVERCIDAD NACIONAL JOSE MARIA ARGUEDAS CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL QUIMICA ORGANICA DESTILACION UNIVER CIDAD NACIONAL JOSE MARIA AR GUEDAS Segunda Practicas De Química Orgánica: Destilación. INTRODUCCIÓN El aislamiento y purificación de compuestos orgánicos son operaciones básicas químicas reflejadas en la destilación, extracción, re cristalización, absorción, cromatografía, etc... Que en cada caso aprovecha las propiedades físico químicas de compuestos orgánicos, involucrados en estos procesos, entre estas propiedades podemos citar: - Puntos de ebullición. Polaridad. Puntos de fusión. Solubilidad. Miscibilidad. OBJETIVOS: Realizar un ensamblaje de un equipo de destilación Aplicar el proceso de destilación para separar dos líquidos Acá estudiamos la operación básica de aislamiento y purificación llamada destilación. 1. Fundamento Teórico La destilación es una operación utilizada con frecuencia para la 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 liquido vapor, temperatura, presión, composición, energía. - El equilibrio entre el vapor y el líquido de un compuesto está representado por la relación de moles de vapor y líquido a una temperatura determinada, también puede estudiarse este equilibrio a partir de sus presiones de vapor. - La temperatura influye en las presiones de vapor y en consecuencia de la cantidad de energía proporcionada al sistema, también influye en la UNIVER CIDAD NACIONAL JOSE MARIA AR GUEDAS composición del vapor y el líquido ya que esta depende de las presiones del vapor. - La presión tiene directa influencia en los puntos de ebullición de los líquidos orgánicos y por tanto en la destilación. - La composición es una consecuencia de la variación de las presiones de vapor, de la temperatura que fijan las composiciones en el equilibrio. - Puntos de ebullición, son aquellos puntos o temperaturas de compuestos puros a las que sus presiones de vapor igualan a la presión atmosférica, produciéndose el fenómeno llamado ebullición. 2.1. Clasificación de la destilación Existen las siguientes: - Destilación simple o sencilla. Destilación Fraccionada. Destilación por Arrastre de vapor. Destilación a presión reducida o al vacio. 2.2. Destilación Simple Utilizando el sistema de la figura siguiente, el líquido se destila desde el matraz de destilación, ocurriendo primeramente la vaporización, estableciéndose el equilibrio liquido 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 del 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 butanos-etanol, agua-metanol. 2.3. Destilación fraccionada La destilación fraccionada no es nada más que una técnica para realizar una serie completa de pequeñas separaciones (destilación simple), en una operación sencilla y continua, que utiliza el equipo de la figura siguiente. 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 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 formando el más rico en el componente UNIVER CIDAD NACIONAL JOSE MARIA AR GUEDAS mas volátil (el de menor 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 mas volátil e inversamente con el componente menos volátil. También se establece a lo largo de la columna un gradiente de temperaturas que varían desde el punto de ebullición del componente X hasta el punto de ebullición del componente Y. Existe una influencia adicional al equilibrio termodinámico liquido-vapor, y este es el intercambio de energía (perdida) que se verifica a lo largo de la columna de fraccionamiento. 2.4. Destilación al vacio Muchas sustancias no pueden purificarse por destilación a la presión ordinaria, por que 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 liquido-vapor, en consecuencia se emplea el método de destilación al vacio o a presión reducida. Sabemos que un líquido empieza a hervir cuando su presión de vapor iguala a la presión atmosférica o de operación, por lo tanto si reducimos la presión de operación tendremos la ebullición a temperaturas bajas, esta no incluye a la destilación fraccionada. 2.5 Destilación por arrastre de vapor Es una técnica que sirve fundamentalmente para separar sustancias insolubles en agua y literalmente volátiles, de otros productos no volátiles mezclados con ellas. Este método es un buen sustituto de la destilación al vacio, 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 de operación, y son independientes de las cantidades relativas de la mezcla. Estos hechos constituyen la base para la purificación de sustancias por el arrastre de una corriente de vapor. Existen varios compuestos orgánicos de punto de ebullición relativamente alto que con agua condestilan 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. MATERIAL Y EQUIPO: - 250ml de alcohol( caña) - 100ml Agua destilada - Equipo de destilación simple - Termómetro de 0- 200ºC Procedimiento experimentar: Se coloca 40ml de alcohol con 350ml. De agua destilada en el balón de destilación de 500ml. Se enciende el mechero y se inicia la destilación con llama baja, seguidamente UNIVER CIDAD NACIONAL JOSE MARIA AR GUEDAS controlar constantemente la temperatura de ebullición cuando haya recibido las primeras 10 gotas de condensado. Se observa la temperatura, mientras dure la ebullición debe terminar la operación de destilación , medir el volumen resultante del componente más volátil recuperado y observar. RESULTADOS: H2O + ACOHOL Se observo y se determino que a una temperatura de 63ºC y a una presión de 86 milímetros de mercurio Empezaron las primeras gotas, luego con más intensidad al pasar 3 a 5 minutos la temperatura ascendió hasta 69ºC terminando así el proceso de destilación del alcohol + agua con un volumen de 125ml aproximadamente. LOS ALCOHOLES MÁS REPRESENTATIVOS DE NUESTRA VIDA COTIDIANA. CH3OH Metanol CH3CH2OH Etanol Se denomina alcohol de madera porque se obtiene de ella por destilación seca. Se utiliza como disolvente para pinturas y como combustible. Es muy venenoso y produce ceguera cuando se ingieren o inhalan pequeñas cantidades. Una dosis de 30 mL resulta letal. Metabólicamente se transforma en formaldehido y ácido fórmico que impide el transporte de oxígeno en la sangre. Se obtiene por fermentación de carbohidratos (azúcares y almidón). La fermentación se inhibe al producirse un 15% de alcohol. Para conseguir licores es necesaria la destilación (forma un azeótropo con el agua de composición 95:5 alcohol/agua). Para evitar el consumo se adicionan sustancias desnaturalizad oras. Es muy venenoso y produce la muerte a concentraciones superiores al 0.4% en sangre. Se metaboliza en el hígado a razón de 10 mil/hora. Se utiliza como antídoto contra el envenenamiento por metanol o etilenglicol. DISCUCIONES: En la práctica se tiene que tomar también en cuéntala presión, la altitud, la latitud, la densidad de los líquidos (agua destilada y caña). Los valores obtenidos una vez realizado la práctica de destilación. La porción destilada obedece a la más volátil. CONCLUCIONES: En consecuencia la destilación es un método de separación de mezclas y es el más útil para purificar líquidos. Es decir; es un proceso que consiste en calentar un líquido UNIVER CIDAD NACIONAL JOSE MARIA AR GUEDAS hasta que sus componentes más volátiles pasan a la fase de vapor y, a continuación, enfriar el vapor para recuperar dichos componentes en forma líquida por medio de la condensación. El objetivo principal de la destilación es separar una mezcla de varios componentes aprovechando sus distintas volatilidades, o bien separar los materiales volátiles de los no volátiles. En la evaporación y en el secado, normalmente el objetivo es obtener el componente menos volátil; el componente más volátil, casi siempre agua, se desecha. Sin embargo, la finalidad principal de la destilación es obtener el componente más volátil en forma pura. Por tal razón hemos llegado a la conclusión, de que para realizar cualquier separación de mezclas primero debemos saber sobre su estado físico, características y propiedades. Lo que significa, es interesante realizar una mezcla, pero es más importante tener claro cuales componentes se mezclan para que la hora de separar usemos la técnica más adecuada. CUESTIONARIO - ¿qué porcentaje del componente más volátil se recupera destilación simple? Escriba los cálculos Caña_________250ml. Agua_________100ml en la Total ---- -------------- 350ml. Ahora por medio de regle de tres simple el resultado es 35.71% - Cual fue la temperatura de ebullición de la mezcla en la destilación Empezó con una temperatura de 63ºC, luego paso y termino en 69 a 70ºC - Indicar los valores del punto de ebullición de: Acetona Punto de ebullición, 329.4 K (56.3 °C)... La acetona o propanona es un compuesto químico de fórmula química CH3(CO)CH3 Etanol Punto de fusión, 176 K (-97,16 °C). Punto de ebullición, 337,8 K (64,7 °C) N-propanol Punto de ebullición: 97ºc. Punto de fusión: /127ºc. Peso molecular: 60.1. ISO- propanol El ISO propanol es un líquido incoloro, cuyo olor se parece a una mezcla de alcohol y... Punto de ebullición, 760 mmHg. 82,26oC. UNIVER CIDAD NACIONAL JOSE MARIA AR GUEDAS BIBLIOGRAFIA - Perry. “Manual del ingeniero químico”. Mc. Graw Hill. - W. L. Mc Cabe, J.C. Smith, P. Harriott. “Operaciones básicas de ingeniería química”. Mc Graw Hill. 1991 - Instituto SICE y /www.iadb.org/2006
