Tema- Destilación por arrastre de vapor.

Destilación por arrastre de vapor

1_Objetivo:

Separar un componente ligeramente volátil (aceite esencial de su fuente natural), utilizando la destilación por arrastre con vapor.

2_Fundamento:

Introducción La destilación en corriente de vapor o arrastre con vapor es una ingeniosa técnica para la separación de sustancias insolubles en agua y ligeramente volátiles mezclándolas con ella. El arrastre en corrientes de vapor hace posible la purificación adecuada de muchas sustancias de punto de ebullición elevado mediante una destilación  a bajas temperaturas.

Esta técnica es particularmente útil cuando las sustancias en cuestión hierven por encima de 100 °C a la presión atmosférica y se descompone en su punto de ebullición o por debajo de éste.

En una mezcla de líquidos, x, e y, completamente insolubles entre sí, cada líquido ejerce entre sí su propia tensión de vapor características, independientemente de  la del  otro. Por lo tanto la presión de vapor total (Pt), se puede calcular de la siguiente forma:  

Pt= Px +Py (a T)

Dónde: Px= tensión de vapor de x a la temperatura T

Py= tensión de vapor de y a la misma temperatura T

Las tensiones de vapor son completamente independientes de las cantidades relativas de x e y existentes en la mezcla.

El punto final de ebullición de la mezcla será aquella temperatura e que la tensión de vapor total (Pt) sea igual a 760mmHg. A menos de que Px o Py sean igual a 0 esta temperatura será más baja que los puntos de ebullición de x e y.

Ahora bien, puesto que la presión ejercida por un gas  (a una temperatura dada) es proporcional a la concentración  de sus moléculas, la relación de las tensiones de vapor de x e y  en el punto de ebullición de la mezcla será igual a la relación entre el número de moléculas de y que destilan de la mezcla. En otras palabras, la composición de vapor se puede calcular de la siguiente manera:  

[pic 1]

Expresando en palabras esta importante ecuación, se puede decir que en la destilación de una mezcla de dos líquidos no miscibles, las cantidades relativas en peso de los dos líquidos que se recogen en el colector son directamente proporcionales a:

1. Las tensiones de vapor de los líquidos a la temperatura de destilación. 2) Sus pesos moleculares, además de que la mezcla destilará a una temperatura constante en tanto exista por lo menos algo de cada uno de los dos compuestos.
2.  Sus pesos moleculares, además de que la mezcla destilará a una temperatura constante en tanto exista por lo menos algo de cada uno de los dos compuestos.  

Procedimiento Un aparato típico para la destilación en corriente de vapor, se muestra en la figura 1. El vapor generado por el matraz, provisto de un tubo de seguridad, pasa al matraz de destilación o arrastre, a través de un tubo, que se ha de doblar de tal forma que llegue hasta el fondo del matraz de destilación.

El sólido o mezcla que se va a destilar se coloca con un poco de agua (no indispensable) en el matraz de destilación, se calienta el agua del matraz “generador de vapor” y  cuando empiece a pasar vapor al matraz de destilación,  esté se calienta un poco para evitar la condensación de vapor de agua. Para interrumpir la destilación basta con suprimir el calentamiento en el matraz generador de vapor.

Para que la sustancia insoluble destile en cantidad apreciable debe tener una tensión de vapor de por lo menos 5-10 mmHg a 100°C.

La destilación en corriente de vapor se utiliza con frecuencia en el aislamiento de productos naturales y productos de reacción que contengan impurezas tales, como subproductos resinosos. También es muy útil en la separación de los compuestos orgánicos fácilmente volátiles de:

a) mezclas acuosas en las que existe sales  inorgánicas b) de otros compuestos orgánicos que son apreciables volátiles en corriente vapor c) cuando el producto destilado sea un sólido que obturaría el refrigerante si no fuese arrastrado por el agua.

Si la destilación en corriente de vapor se utiliza para separar dos componentes, la fase insoluble en agua estará formada por estos dos componentes, las dos fases diferentes (la acuosa y orgánica) destilan según los principios de destilación en corriente de vapor, es decir la relación molar de las dos fases en el destilado es la misma que la existente entre tensiones de vapor de las dos fases. Sin embargo los componentes de la fase orgánica destilan, respecto uno de otro, según los principios de la destilación ordinaria; es decir, el destilado es más rico que el residuo en el componente más volátil.

La mayoría de los compuestos orgánicos que se arrastran en corriente de vapor no son completamente insolubles en agua, especialmente a la temperatura de destilación. Esto hace disminuir la eficiencia estimada del proceso. La adición de cloruros sódico para saturar la fase acuosa presenta además la ventaja de disminuir la tensión de vapor del agua respecto a la tensión de vapor de la fase orgánica.  

[pic 2]

3_Materiales

* Canela

* 3 Soportes universales

* 3 Pinzas

* 1 Refrigerante

* 1Matraz (3 bocas)

* 1 Matraz

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