UNVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMON

FACULTAD DE HUMANIDADES Y CIENCIAS Y TECNOLOGIA

LABORATORIO DE FISICOQUIMICA

PRACTICA #8

DESTILACION POR ARRASTRE DE VAPOR

Docente: Ing. Jenny Rojas Céspedes

Auxiliar: Marcelo Revollo Z.

Estudiantes: Camacho Z. Gabriel

Encinas Elmer

Fernández A. Jeimy Pamela

Gonzáles O. Gabriel Antonio

Maldonado N. Paul

Tarquino Adrián

Fecha: 21 de mayo del 2007

Cochabamba - Bolivia

DESTILACIÓN POR ARRASTRE DE VAPOR

Objetivo general

Comprobar que se cumple la ley de presiones parciales de Dalton, la presión total es

igual a la sumatoria de todas las presiones.

Objetivos específicos

• Determinar la cantidad de liquido destilado, su volumen y su densidad.

• Determinar la recuperación (%) de una mezcla de productos naturales.

Fundamento teórico

La destilación es el proceso que consiste en calentar un líquido 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 ejemplo, la eliminación del agua de la glicerina evaporando el

agua, se llama evaporación, pero la eliminación del agua del alcohol evaporando el

alcohol se llama destilación, aunque se usan mecanismos similares en ambos casos.

Si la diferencia en volatilidad (y por tanto en punto de ebullición) entre los dos

componentes es grande, puede realizarse fácilmente la separación completa en una

destilación individual. El agua del mar, por ejemplo, que contiene un 4% de sólidos

disueltos (principalmente sal común), se puede purificar con facilidad evaporando el

agua, y condensando después el vapor para recoger el producto: agua destilada. Para la

mayoría de los propósitos, este producto es equivalente al agua pura, aunque en realidad

contiene algunas impurezas en forma de gases disueltos, siendo la más importante el

dióxido de carbono.

Si los puntos de ebullición de los componentes de una mezcla sólo difieren ligeramente,

no se puede conseguir la separación total en una destilación individual. Un ejemplo

importante es la separación de agua, que hierve a 100 °C, y alcohol, que hierve a

78,5 °C. Si se hierve una mezcla de estos dos líquidos, el vapor que sale es más rico en

alcohol y más pobre en agua que el líquido del que procede, pero no es alcohol puro.

Con el fin de concentrar una disolución que contenga un 10% de alcohol (como la que

puede obtenerse por fermentación) para conseguir una disolución que contenga un 50%

de alcohol (frecuente en el whisky), el destilado ha de volver a destilarse una o dos

veces más, y si se desea alcohol industrial (95%) son necesarias varias destilaciones.

En la mezcla simple de dos líquidos solubles entre sí, la volatilidad de cada uno es

perturbada por la presencia del otro. En este caso, el punto de ebullición de una mezcla

al 50%, por ejemplo, estaría a mitad de camino entre los puntos de ebullición de las

sustancias puras, y el grado de separación producido por una destilación individual

dependería solamente de la presión de vapor, o volatilidad de los componentes

separados a esa temperatura. Esta sencilla relación fue enunciada por vez primera por el

químico francés François Marie Raoult (1830-1901) y se llama ley de Raoult. Sólo se

aplica a mezclas de líquidos muy similares en su estructura química, como el benceno y

el tolueno. En la mayoría de los casos se producen amplias desviaciones de esta ley. Si

un componente sólo es ligeramente soluble en el otro, su volatilidad aumenta

anormalmente. En el ejemplo anterior, la volatilidad del alcohol en disolución acuosa

diluida es varias veces mayor que la predicha por la ley de Raoult. En disoluciones de

alcohol muy concentradas, la desviación es aún mayor: la destilación de alcohol de 99%

produce un vapor de menos de 99% de alcohol. Por esta razón el alcohol no puede ser

concentrado por destilación más de un 97%, aunque se realice un número infinito de

destilaciones.

Bibliografía:

• ALVAREZ, Rolando. Química Básica, TOMO I, Editorial Multiacademico,

1994. Cochabamba, BOLIVIA.

• Acuña, F. Prácticas de Laboratorio para los Cursos de Química Orgánica, San

Pedro, 1996.

• Samuel Glastone y David Lewis(1962), elementos de Química Física (2da

Edición) Editorial Medico Quirúrgica, Argentina. Pags: 477-493

• Manuel Urquiza (1969), Experimentos de Fisicoquimica Editorial Limusa,

México. Pags: 51 – 53

Materiales

• Embudo de separación o decantador de 250 ml

• Probeta graduada de 250 ml

• Condensador refrigerante

• Equipo de destilación casero

• Vaso precipitado de 100 ml

• Hornilla eléctrica de 220 V

• Termómetro graduado de -20ªC – 110ªC

Reactivos

• Agua

• Cáscara de naranja

Desarrollo experimental

• Recolectar el material orgánico del cual se va a extraer el aceite.

• Pesarlo debidamente, es decir en una bolsa plástica, cuidando de pesar primero la

bolsa vacía.

• Introducir agua en el recipiente inferior del aparato de destilación,

aproximadamente tres cuartas partes.

• Introducir en el recipiente superior la materia vegetal, previamente pesada.

• Tapar el sistema y poner en funcionamiento la hornilla.

• El vapor de agua generado en el sistema, atravesara el recipiente superior,

arrastrando el aceite de la materia vegetal.

• Medir la variación de la temperatura en función del tiempo.

• Separar el aceite y el agua destilada.

• Determinar la masa de aceite y del agua destilada.

• Calcular el peso molecular del aceite, tomando en cuenta que:

La presión total de vapor es la suma de las presiones de vapor de los líquidos puros a la

temperatura de ebullición de la mezcla de líquidos: o

Aceiteo

OHT PPP +=2

De acuerdo a la ley de Dalton:

TAceiteo

Aceite

TOHo

OH

PXP

PXP

*

*22

=

=

Donde: OHX2

y AceiteX ,son las fracciones molares de ambos líquidos.

El peso molecular del aceite se determina a partir de:

Aceite

OHo

Aceite

oOH

XX

PP

22 =

Determinar el rendimiento de la practica.

Cálculos y resultados

DATOS

Variacion de la temperatura

0102030405060708090

100

0 20 40 60 80 100 120

tiempo

tem

pera

tur

I TºC T min 1 27 ºC 0 2 27 ºC 10 3 27 ºC 20 4 28 ºC 30 5 51 ºC 40 6 51 ºC 50 7 90 ºC 60 8 91 ªC 70 9 91 ºC 80 10 92 ºC 90 11 92 ºC 100

gmmlVmlV

mlVndestilacióresultados

CT

gm

aceite

Aceite

total

OH

OVPH

naranja

9,69

171

162

º90

2,1727

2

2

===

=

=

=

Patm = 749 [HP] = 562.2341 [mmHg] P°B =PVH2O = [mmHg] 4.2 CÁLCULOS

atmPPP oBatmA 03978,07,07397,00 =−=−=

gmlVmVm

mlg 51,161997,0*162* ==∫=⇒=∫

molg

PmPMmM

MmMm

PP

nn

PPX

nn

PPX

oAB

oBBA

A

B

B

A

A

B

A

T

B

T

BB

T

A

T

AA

53,13)03978,0(*)51,161(

)7,0(*)18(*)9,6(*

**0

0

0

0

===⇒=⇒==

==

%4,0100*2,1727

9,6100* ===cascaras

aceite

mmη

MACEITE = 13,53 [g/mol]

%4,0=η

Observaciones

Para ganar tiempo, poner a hervir el agua antes de recolectar la hojas de eucalipto o de

cualquier otra materia orgánica.

No agitar, ni mover el condensador para evitar perdidas.

Tratar de mantener la probeta lo mas cerca posible del tubo que trae el liquido ya

condensado.

Tomar lecturas de la temperatura ,espaciadas en un lapso corto de tiempo, mientras mas

se tengan mejor se observara el fenómeno ocurrido en la temperatura de ebullición.

Discusiones y conclusiones

Bibliografía:

• ALVAREZ, Rolando. Química Básica, TOMO I, Editorial Multiacademico,

1994. Cochabamba, BOLIVIA.

• Acuña, F. Prácticas de Laboratorio para los Cursos de Química Orgánica, San

Pedro, 1996.

• Samuel Glastone y David Lewis(1962), elementos de Química Física (2da

Edición) Editorial Medico Quirúrgica, Argentina. Pags: 477-493

• Manuel Urquiza (1969), Experimentos de Fisicoquimica Editorial Limusa,

México. Pags: 51 – 53

CUESTIONARIO 1.- Definir los siguientes conceptos. Evaporación: Es una fase que va del estado liquido al estado gaseoso sin que haya ebullición. Ebullición: Es cuando la presión de vapor iguala a la presión externa ó barométrica, es un fenómeno de volumen. Volatilización: Transformación de un cuerpo solidó ó liquido en vapor ó gas. Punto de ebullición normal: Es la temperatura de ebullición de un líquido a 1 atm de presión. 2.- Calcule el punto de ebullición normal del agua a 1 atm, si su presión de vapor a 25 ºC es de 23.25 mmHg y su calor de vaporización es de 540 cal/ g P1= 1 atm T1 = ? T2= 25ºC +273ºK = 298ºk

P2= 23.25mmHg ⎟⎠⎞⎜

⎝⎛

mmHgatm

7601 = 0.0306atm

ΔH= 540 ⎟⎠⎞⎜

⎝⎛

gcal ⎟

⎠⎞⎜

⎝⎛

OmolHOgH

21218 =9720 ( )mol

cal

Ln 12

PP = R

HvΔ ( 11T - )2

1T

11

T=

97200306.0ln10987× +

2981

11

T=2.6429*10^-3

T1= 378.37ºK 3.- Calcule la presión de vapor del agua a 92 ºC usado la ecuación de Antonia. Pv =? H2O Cº92→

Log Pv = A-CT

B+

A=7.96681 B=1668.21 C=228

LogPv= 7.96681-2289221.1668

+

logPv= 2.7536 Pv = 10^(2.7536) Pv = 567.035mmHg 4.- Determine el calor de vaporización de una muestra líquida. Se obtuvieron los siguientes datos. Patm = 562.5 mmHg 1mmH2O = 0.07341mmHg

B=-RHvΔ ΔH v=-BR

TºC 0,5,10, 15, 20,25,30,35, TºK 273,278,283,288,293,298,303,308 ΔH mmH2O -8, 9.2, 13.5, 14.8, 23.3, 25, 25.8, 28.3 ΔH mmHg -0.587, 0.6754, 0.9910, 1.0865, 1.7104, 1.8352, 1.8939, 2.0775

A=8.9808 B=-10.03 r=-0.933

KmolcalHv

Hv

º93.19

)987.103.10(

=Δ

×−−=Δ

5.- Desde un punto de vista molecular como explica la diferencia entre volatilización y evaporación. En la evaporación las moléculas del interior viajan a velocidades mayores, a la velocidad media y que pueden escapar en la superficie. En la volatilización es un proceso físico que consiste en el cambio de estado de sólido a líquido, por una vibración fuerte y vencer las fuerzas de cohesión y escapar como moléculas gaseosas