Destilacion

Trabajo práctico N°3

Destilación

Introducción

Definiciones previas

Presión de vapor

Todas las sustancias están en equilibrio con una delgada capa de gas de ella misma en contacto íntimo con la superficie. De forma aproximada, se puede entender como la tendencia natural que tiene una sustancia para cambiar al estado gaseoso.

Punto de ebullición:

La definición más formal del punto de ebullición de una sustancia indica que es la temperatura a la cual la presión de vapor de una sustancia se equilibra con la presión atmosférica lográndose un cambio de estado (de la fase inicial, sólida o líquida) a gaseosa.

Consideraciones acerca del cambio de estado

Como se definiera previamente, la igualdad entre presiones (vapor y atmósférica) se traducen en un cambio de estado. Es importante observar algunos hechos

Molecularmente hablando, el calentamiento incidirá sobre las moléculas del líquido subiendo la temperatura en primera instancia y luego haciendo que más moléculas tiendan a escaparse del seno del mismo.

Si bien evaporación hay a cualquier temperatura, en el presente trabajo se trabajará con las temperaturas de ebullición de diversas sustancias esto es: se calentará para generar el cambio de estado a presión atmosférica.

Luego se puede entender que variaciones en la presión atmosférica afectarán al punto de ebullición normal de una sustancia y más aún: variando la presión del sistema se puede variar el punto de ebullición del líquido. Esto es particularmente útil si la sustancia es termolábil: trabajando a presiones menores a la atmosférica se puede lograr ebullición a menor temperatura.

Un dato más relevante se verá en la definición de destilación.

Destilación

Se entiende por destilación al proceso de separación físico que se encarga de desvincular mezclas homogéneas basándose en la diferencia de puntos de ebullición de los componentes de la misma.

Cuando una solución consta de un soluto sólido a temperatura ambiente y en un rango de temperaturas mayores y un solvente líquido de punto de ebullición mucho menor que el del sólido, se puede proceder con la separación vía destilación simple.

Si la mezcla involucra sustancias líquidas con puntos de ebullición cercanos se procede con la destilación fraccionada, en la cual se agrega al equipo una columna de destilación que permite que el vapor, en su ascenso se enriquezca en el compuesto más volátil .

Cuando es necesario extraer de un ámbito distinto de las mezcla homogénea en fase líquida, por ejemplo: extraer el aceite esencial de un vegetal, se procede con una destilación llamada arrastre por vapor. En la misma se aprovecha el siguiente principio: la ebullición se produce cuando la presión de vapor del sistema se iguala a la atmosférica. Entonces se puede introducir algún líquido que genere vapor adicional para luego ser agregado al balón que contenga el sólido a extraer y que haga que la presión total del sistema sea la atmosférica.

P_a=∑_(i=2)^n▒P_i

Donde Pa es la presión atmosférica y Pi es el término i-ésimo de presiones parciales de los líquidos presentes en el sistema. Se parte de i = 2 dado que para hacer arrastre, como mínimo se necesitan dos compuestos distintos. Si bien n puede ser cualquier número, se cuidará este valor, para no introducir más fases.

Esto se traduce en un pseudo vacío parcial generado por el vapor del fluido más volátil sobre el compuesto a extraer. Dado que el sistema está a presión atmosférica, este líquido (en fase gaseosa) hará que se complemente la presión del compuesto a extraer.

Fig. 1: Dispositivo para destilación simple.

Fig. 2: Esquema del dispositivo para destilación fraccionada en columna.

Fig. 3: Esquema

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