Practica No. 4 Destilación simple y fraccionada Antecedentes 1.-Diagrama y composición de líquido-vapor
Composición del líquido-vapor
•El líquido y el vapor no tienen necesariamente la misma composición •El vapor debe contener mayor cantidad del componente más volátil •La presión total estará dada por la suma de las presiones parciales de cada componente: P ! PA " P# •Según la ley de Dalton de las presiones parciales en una mezcla de gases: las racciones molares en el gas ! " y !# son directamente proporcionales a sus presiones parciales$ $A ! PAP $# !P#P
•Las presiones parciales y totales se pueden e%presar en t&rminos de las racciones molares en el líquido •El conocimiento de la ' del sistema en unción de las racciones molares del líquido y el gas permite dibu(ar el diagrama de la presión rente a la composición de ambos a ) constante$ %.- Características y diferencias de la destilación simple y fraccionada Destilación simple
La destilación simple se utiliza cuando la mezcla de productos líquidos a destilar contiene únicamente una sustancia volátil* o bien* cuando &sta contiene más de una sustancia volátil* pero el punto de ebullición del líquido más volátil diiere del punto de ebullición de los otros componentes en* al menos* +, -.$ El resultado inal es la destilación de un solo producto* ya sea porque en la mezcla inicial sólo /abía un componente* o porque en la mezcla inicial uno de los componentes era muc/o más volátil que el resto$
Destilación simple a presión atmosf&rica
La destilación a presión atmos&rica es aquella que se realiza a presión ambiental$ Se utiliza undamentalmente cuando la temperatura del punto de ebullición se encuentra por deba(o de la temperatura de descomposición química del producto$ Destilación simple a presión reducida
La destilación a presión reducida o al vacío consiste en disminuir la presión en el monta(e de destilación con la inalidad de provocar una disminución del punto de ebullición del componente que se pretende destilar$ Se utiliza undamentalmente cuando el punto de ebullición del compuesto a destilar es superior a la temperatura de descomposición química del producto$ 'ara llevar a cabo este tipo de destilación es necesario un sistema de vacío y un adaptador de vacío$ Destilación fraccionada
La destilación raccionada se utiliza cuando la mezcla de productos líquidos que se pretende destilar contiene sustancias volátiles de dierentes puntos de ebullición con una dierencia entre ellos menor a +, -.$ "l calentar una mezcla de líquidos de dierentes presiones de vapor* el vapor se enriquece en el componente más volátil y esta propiedad se aprovec/a para separar los dierentes compuestos líquidos mediante este tipo de destilación$ El rasgo más característico de este tipo de destilación es que necesita una columna de raccionamiento$ Diferencias de la destilación simple y fraccionada
La destilación raccionada de alco/ol etílico es una variante de la destilación simple que se emplea principalmente cuando es necesario separar líquidos con puntos de ebullición cercanos$ La principal dierencia que tiene con la destilación simple es el uso de una columna de raccionamiento$ 0sta permite un mayor contacto entre los vapores que ascienden* (unto con el líquido condensado que desciende* por la utilización de dierentes 1platos1$ Esto acilita el intercambio de calor entre los vapores 2que lo ceden3 y los líquidos 2que lo reciben3$ '( Como funciona una columna de destilación )raccionada
4na columna de raccionamiento* tambi&n llamada columna de platos o columna de platillos* es un aparato que permite realizar una destilación raccionada$ 4na destilación raccionada es una t&cnica que permite realizar una serie completa de destilaciones simples en una sola operación sencilla y continua$ La destilación raccionada es una operación básica en la industria química y aines* y se utiliza undamentalmente en la separación de mezclas de componentes líquidos$
4( Concepto de plato teórico y n*mero de platos teóricos Plato teórico
Son los platos necesarios para que se lleve a cabo de manera eiciente la separación de los compuestos por medio de destilación$ La eiciencia de la torre la calculas dividiendo los platos reales y los platos teóricos que obtienes a partir de cálculos basados en el equilibrio del sistema por m&todos como 5c.abe6)/iele y 'onc/on6Savarit Numero de platos teóricos
Los platos son etapas de equilibrio donde se eectúa el intercambio de líquido con gas$ 7ay varias maneras de obtener el número de platos teóricos entre ellos están los m&todos de 5c.abe6)/iele y 'onc/on6Savarit$ E%isten m&todos más cortos como la ecución de 8ens9e que relaciona la volatilidad relativa ala* con las racciones en el ondo y el domo de la torre ; < = log2%D>2<6%D322<6%?3>%?3>log alaprom Donde alaprom es la relación y>% a lo largo de toda la torre %D la racción en el domo de la torre para el componente ligero %? es la racción en el ondo de la torre para el componente ligero +( ,ecla aeotropica
4n azeótropo 2o mezcla azeotrópica3 es una mezcla líquida de dos o más compuestos químicos que /ierven a temperatura constante y que se comportan como si estuviesen ormadas por un solo componente$ 4n azeótropo puede /ervir a una temperatura superior* intermedia o inerior a la de los constituyentes de la mezcla* permaneciendo el líquido con la misma composición inicial* al igual que el vapor* por lo que no es posible separarlos por destilación simple o por e%tracción líquido6vapor utilizando líquidos iónicos como el cloruro de <6butil6@6metilimidazolio$ El azeótropo que /ierve a una temperatura má%ima se llama azeótropo de ebullición má%ima y el que lo /ace a una temperatura mínima se llama azeótropo de ebullición mínima* los sistemas azeotrópicos de ebullición mínima son más recuentes que los de ebullición má%ima$ 4n e(emplo es la mezcla de etanol y agua*< que orma un azeótropo para una concentración del AB C en peso de alco/ol* que /ierve a una temperatura de +* F.$ .on una destilación simple se obtiene un alco/ol con esta concentración* pero para conseguir un compuesto más puro se necesita utilizar recursos especiales como una destilación azeotrópica$
( /ey de 0aoult
Establece que la relación entre la presión de vapor de cada componente en una solución ideal es dependiente de la presión de vapor de cada componente individual y de la racción molar de cada componente en la solución$ La ley ue enunciada en <++ por el químico ranc&s 8rancois 5arie Gaoult 2<+@,6
P1 ! 1P1
Es decir que la presión de vapor del soluto crece linealmente con su racción molar$ En una solución que sólo contenga un soluto* se tiene que K <= < K * donde K es la racción molar del soluto* pudiendo escribir la ormulación de la ley como: P1 ! 21-%( P13 P13 P1 ! 5P ! %P13
Se puede ver de esta orma que una disminución en la presión de vapor* es directamente proporcional a la concentración del soluto presente