Laboratorio de química orgánica

Destilación[pic 1][pic 2]

Armando Cruz Garcia

Universidad Nacional Autónoma de México

Facultad de estudios superiores Zaragoza

Laboratorio de química orgánica

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ACTIVIDADES 

El alumno realizará una investigación bibliográfica sobre: 

a) Uso y generalidades de la destilación simple y fraccionada,  fundamentos teóricos. 

b) Forma de montar los aparatos para estas destilaciones, esquemas. c) Azeótropo definición y ejemplos. 

d) Presión de vapor y volatilidad. 

e) Concepto de reflujo, cuando se usa y un esquema del aparato. f) Diferentes tipos de condensadores. 

g) Diferentes tipos de columnas de fraccionamiento, efectividad de éstas y  esquemas. 

h) ¿Qué es un agente desecante? y ¿Cuáles son los más comúnmente  empleados? 

i) Importancia del secado. 

j) Términos: Delicuescente, Higroscópico y Eflorescente. 

1. Uso y generalidades de la destilación simple y fraccionada,  fundamentos teóricos

La destilación es un proceso que consiste en calentar un líquido hasta su punto de ebullición, condensar los vapores formados y recolectarlos como liquido destilado.

Si bien la destilación no es un proceso de equilibrio, ya que constantemente retira masa del sistema, se fundamenta en estados de equilibrio liquido-vapor, a la temperatura de ebullición, pues solo se retira la fase vapor cuando se ha alcanzado dicho equilibrio. Tales equilibrios se suceden unos a otros debido a que cambia continuamente la composición del líquido original.

Para la clasificación se pueden tener en cuenta la fase vapor, la fase liquida y la presión externa que soporta el sistema cuando se considera la fase vapor y según la vía que siga el vapor formado, se puede distinguir: destilación simple, destilación fraccionada, por arrastre de vapor con agua.

Destilación simple: En esta destilación el vapor se retira del seno del líquido, pasa inmediatamente al refrigerante donde condensa y luego se recolecta el líquido destilado. Mediante este método pueden separarse mezclas de dos componentes que tengan una diferencia de puntos de ebullición de alumnos 60-80 C. Mezclas de sustancia cuyos puntos de ebullición difieran entre 30-60 C se pueden separar por destilaciones sencillas repetidas, recogiendo las fracciones enriquecidas en uno de los componentes, las cuales se vuelven a destilar. Sin embargo este no es el método más eficaz para estas mezclas recurriéndose en tales casos a la destilación fraccionada.

Destilación fraccionada: En la destilación fraccionada la fase vapor que se separa del seno líquido atraviesa una columna de fraccionamiento, llega a un refrigerante donde se condensa, luego se recolecta. La destilación fraccionada es la combinación de muchas destilaciones simples en una sola operación, por lo cual se utiliza una columna de fraccionamiento rellena de un material inerte (perlas de vidrio, trozos de plato poroso; etc.) en la cual ocurren sucesivas evaporaciones y condensaciones que finalmente el vapor alcanza l extremo de la columna y condensa en el refrigerante.

Una destilación fraccionada equivale a varios cientos de destilaciones simples y resulta eficaz incluso en líquidos cuyos puntos de ebullición se diferencian en una fracción de grado.

b) Forma de montar los aparatos para estas destilaciones, esquemas.

Destilación simple

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Destilación fraccionada

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1. Azeótropo definición y ejemplos. 

Un azeotropo, la mezcla aceptropical es una mezcla liquida de dos o más compuestos químicos que se comportan como si estuviese formada por un solo componente l presentar la misma composición en el líquido y en el vapor en equilibrio por lo que no es posible modificar su composición por etapas sucesivas de evaporación y condensación (destilación fraccionada)

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Una mezcla que presenta que presenta un azeotropo se comporta como dos sistemas combinados: una formado por la mezcla ideal de uno de los componentes y el azeotropo que es la rama izquierda de la imagen  

Una mezcla que presenta un azeotropo se comporta como dos sistemas combinados: uno formado por la mezcla ideal de uno de los componentes y el azeótropo (rama izquierda) …. y otro formado por la mezcla ideal del azeótropo y el otro componente (rama derecha).

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Y dependiendo de la temperatura de ebullición del azeótropo con respecto a las de los componentes puros de la mezcla, tenemos: [pic 11]

Ejemplos de mezclas azeotropicas a 1 atm

1. Presión de vapor y volatilidad. 

Si se calienta un líquido se incrementa la energía cinética media de sus moléculas. Las moléculas cuya energía cinética es más elevada y que están cerca de la superficie del líquido escaparan y dejaran lugar a la fase de vapor.

Si el líquido está contenido en un recipiente cerrado, algunas moléculas de vapor seguirán el camino inverso chocando con la superficie e incorporándose a la fase liquida se establece un equilibrio dinámico, cuando el número de moléculas que escapan del líquido sea igual (en valor medio) al número de moléculas que se incorporan al mismo. Decimos entonces que tenemos vapor saturado a la temperatura T y la presión parcial que ejercen las moléculas de vapor a esta temperatura se denomina presión de vapor.

La presión de vapor depende solamente de la temperatura y no del volumen

Volatilidad

Cuando hay vaporización en un recipiente abierto, como cuando el agua se evapora de un tazón el vapor se dispersa alejándose del líquido. Poco o nada regresa a la superficie del líquido para ser captado de nuevo. Nunca se establece un equilibrio  y la formación de vapor continúa hasta que el líquido se evapora a sequedad. Las sustancias con presión de vapor elevado (como la gasolina) se evaporan más rápidamente que aquellas con presión de vapor bajas (como el aceite para motor).

Cuando un líquido se evapora fácilmente se dice que es volátil.

1. Concepto de reflujo, cuando se usa y un esquema del aparato.

Reflujo: es una técnica experimental de laboratorio para el calentamiento de reacciones que ocurren a una temperatura superior a la ambiente y en las que conviene mantener un volumen de reacción constante.

Con esta técnica se evita la perdida de disolvente y que este salga a la atmosfera.

El modo más común de llevar acabo reacciones orgánicas a temperaturas elevadas es el de utilizar un disolvente a ebullición n un montaje en el que el vapor del disolvente condense en un refrigerante colocado sobre el matraz de reacción, de manera que vuelva a la mezcla de reacción.[pic 12]

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