Parte experimental del tema de destilacion

Cuarta práctica de Lab. Química Orgánica

Se realizó la destilación simple de benceno, la determiancipon del grado alcohólico del vino y diferentes marcas comerciales de ron, por ultimo se realizó la destilación fraccionada de benceno y tolueno.

Cap. 4. Química Orgánica_UNALM_ 2010 II Autor: Eltsyn Jozsef Uchuypoma

DESTILACIÓN 1. Introducción

La humanidad ha aplicado los principios de la destilación durante miles de años. Destilación fue probablemente utilizado por primera vez por los antiguos árabes químicos para aislar los perfumes. Los buques con una depresión en el borde para recoger destilado, llamado diqarus, se remontan a 3500 antes de Cristo La destilación es el proceso de calentar un líquido hasta que hierva, la captura y el enfriamiento de los vapores calientes resultante, y recoger los vapores condensados. También tenemos otra definición de destilación; es la vaporización de un líquido y posterior la condensación de la resultante de gas de nuevo a forma líquida. Se utiliza para separar líquidos de sólidos no volátiles o solutos (por ejemplo, el agua de sal y otros componentes del agua de mar) o para separar dos o más líquidos con diferentes puntos de ebullición (por ejemplo, el alcohol de la cerveza y los vinos fermentados).Muchas variaciones se han diseñado para aplicaciones industriales. Uno importante es la destilación fraccionada, en la cual el vapor de una mezcla líquida se calienta en contacto con una serie de bandejas y líquidos condensados que se eleva a través de una columna vertical. La fracción más volátil de la mezcla sale de la parte superior de la columna, mientras que las fracciones menos volátiles se retiren en grados más bajos.

2. Objetivo • Comprender la diferencia entre ebullición y evaporación. • Conocer los diferentes métodos de destilación. • Comprender las leyes que rigen en la destilación. • Conocer las propiedades de las mezclas azeotrópicas.

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3. Metodología MATERIALES:

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A. DESTILACIÓN SIMPLE: Determinación del grado alcohólico de una bebida.

Ir anotando la temperatura al inicio de la destilación y cada 5mL de destilado

Hacer una gráfica ploteando volumen del destilado y temperatura de destilación

armar el equipo de destilación simple y hacer circular el agua por el refrigerante

calentar el balón

colocar en el matraz de destilación:

100mL de bebida 2 támaras de ebullición

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Para la destilación simple utilizamos “Ron Cartavio”, con una concentración alcohólica de 40%. La destilación simple del benceno nos vota como resultado una tabla de valores:

Volumen (mL) 1 2 3 5 10 15 20 25 30 40 50 Temperatura (°C) 80 81 82 82,5 83 83,5 84,3 85 87 91 97

Ahora determinamos el grado alcohólico de la bebida (% en volumen); con un alcoholímetro de Gay-Lussac. Par determinar colocamos el alcoholímetro en la probeta que contiene los 50 mL de benceno destilado + 50mL de agua destilada.

80

81

82

82.5

83 83.5 84.3 85 87 91

97

0

20

40

60

80

100

120

0 10 20 30 40 50 60

Tem

pera

tura

de

dest

ilaci

on °C

Volumen destilado mL

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PRECAUCIONES:

a. Colocar 2 o 3 támaras de ebullición para evitar el sobrecalentamiento al balón de destilación.

b. El balón de destilación nunca se llena completamente sino como máximo hasta los 2/3 de su volumen.

c. La destilación nunca se hace hasta que el balón este seco. d. El refrigerante debe escogerse según el líquido a destilar. e. El agua se conecta antes de empezar la destilación.

4. Conclusiones

1. Obtuvimos mediante una destilación simple 50mL de alcohol destilado de la muestra

de Ron Cartavio con 40% de grado alcohólico. 2. El grado alcohólico determinado experimentalmente es de 40%; y esto, coincide con la

concentración indica por el fabricante.

5. Bibliografía

• De Achurra, M. y rojas, M. (s/a). Guía de trabajos prácticos de química. Barquisimeto. • Brady, J. (1999). Química básica. México. Limusa. • MC MURRY, R. "Química Orgánica". Grupo Editorial Ibero América D.F. México • MORRISON & BOYD. "Química Orgánica". Edit. Fondo Educativo interamericano

S.A

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6. Anexo – Cuestionario

Temperatura (ºC) Presión de vapor de (mm Hg)

A) Benceno (C6H6) B) Tolueno (C6H5CH3)

30 40 50 60 70 80 90 100 111

120 180 270 390 550 760 1010 1840

37 60 95 140 200 290 405 560 760

6.1. Las siguientes son las presiones de vapor aproximadas del benceno y tolueno a varias temperaturas.

a) ¿Cuál es la fracción molar de cada componente en una solución de 20 g de benceno con 46 g de tolueno?

NT = NA + NB NA: numero de moles de A; NB: numero de moles de B Nt = WA + WB FNA = NA = 20 MA + MB NT 78 = 20 * 17 = 340 = 0.1614. NT = 20 + 46 27 78 * 27 2106 78 92 17 NT = 54 = 27 34 17 FNB = NB = 1 NT 2 = 1 * 17 = 17 = 0.3148. 27 2 * 27 54 17 FNA: fracción molar de A. FNB: fracción molar de B. b) Suponiendo que esta mezcla es ideal. ¿Cuál es la presión de vapor parcial del

benceno en esta mezcla a 60 ºC? . PVA: presión de vapor parcial de A PA (60ºC): presión de A en 60ºC PVA = PA (60ºC). FNA PVA = 390 mm Hg. 340 2106 PVA = 62.963 mm Hg

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c) calcule (al grado más próximo) la temperatura a la cual la presión de vapor de la solución será igual a 1 atmósfera. Trabajando con los valores de la tabla, el que más se acerca a 1 atm (760 mm Hg), es cuando se evalúa a 100 ºC PT = PA. FNA + PB. FNB PT = (1840) (5/17) + (560) (1/2) PT = 541.176 + 280 PT = 821.176

6.2. Haga una gráfica de la destilación de A (p.e 60ºC) y B (p.e 110 ºC) para cada una de las siguientes situaciones: a) A y B no forman azeotropo. b) Ay B forman azeotropo: A está en gran exceso en la mezcla

c) A y B forman azeotropo: B está en gran exceso en la mezcla.

110

90

Tº

Azeotropo Exceso

110

90

60

T

Vol.

Azeotro

Exceso

Vol

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6.3. Calcule la presión de vapor total a 100ºc de una solución ideal formada por 0.5 moles de <<X>> y de 05 moles de <<Y>>. La presión de vapor (a 100ºC) de X puro es de 600 mm Hg, y la de Y puro es de 80 mm Hg ¿Cuál es la presión de cada componente en el vapor? Primero hallamos las presiones parciales de cada componente, para esto utilizamos la Ley de Raoult: PA = PºA . NA

Px = 600. 0,5 = 300 mm Hg Py = 80. 0,5 = 30 mm Hg Para obtener la presión total de vapor, utilizaremos la Ley de Dalton: PT = PA+PB

PT = (300 +40) mm Hg = 340 mm Hg

6.4. Diferencias entra evaporación y ebullición La evaporación es un proceso en el cual el líquido pasa a estado gaseoso, al haber adquirido suficiente energía para vencer la tensión superficial. La ebullición en cambio, se produce a cualquier temperatura, esta es más acelerada si la temperatura es mayor. La ebullición se puede dar sin que la sustancia llegue al punto de ebullición.

6.5. Fundamento y aplicaciones de la destilación por arrastre con vapor de agua En la destilación por arrastre con vapor de agua intervienen dos líquidos: el agua y la sustancia que se destila. Estos líquidos no suelen ser miscibles en todas las proporciones. En el caso límite, es decir, si los dos líquidos son totalmente insolubles el uno en el otro, la tensión de vapor de cada uno de ellos no estaría afectada por la presencia del otro. A la temperatura de ebullición de una mezcla de esta clase la suma de las tensiones de vapor de los dos compuestos debe ser igual a la presión atmosférica, puesto que suponemos que la mezcla está hirviendo. El punto de ebullición de esta mezcla será, pues, inferior al del compuesto de punto de ebullición más bajo, y bajo la misma presión, puesto que la presión parcial es forzosamente inferior a la presión total, que es igual a la altura barométrica. Se logra, pues, el mismo efecto que la destilación a presión reducida.

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Importante: La destilación por arrastre con vapor es una técnica para la separación de sustancias insolubles en agua y ligeramente volátiles de otros productos no volátiles. Las sustancias arrastrables con vapor son inmiscibles en agua, tienen presión de vapor baja y punto de ebullición alto.

Aplicaciones: - Industria cosmética y farmacéutica: como perfumes, conservantes, saborizantes,

principios activos, etc. - Industria alimenticia y derivada: como saborizantes para todo tipo de bebidas,

helados, galletitas, golosinas, productos lácteos, etc. - Industria de productos de limpieza: como fragancias para jabones, detergentes,

desinfectantes, productos de uso hospitalario, etc. - Industria de plaguicidas: como agentes pulverizantes, atrayentes y repelentes de

insectos, etc.

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