OBJETIVO
El alumno deberá saber para cuáles mezclas es útil esta técnica de separación y para cuáles no. Deberá explicar el concepto de "presión de vapor" y su uso en los diferentes métodos físicos de purificación. Presentará un esquema del aparato utilizado y sabrá interpretar el resultado del experimento. Destilará por arrastre de vapor la esencia de clavo (especia de cocina).
INTRODUCCIÓN
La destilación por arrastre de vapor posibilita la
purificación o el aislamiento de compuestos de punto de ebullición
elevado mediante una destilación a baja temperatura (siempre inferior a
100 ºC). Es una técnica de destilación muy útil para sustancias de
punto de ebullición muy superior a 100 ºC y que descomponen antes o al
alcanzar la temperatura de su punto de ebullición.
La destilación por arrastre de vapor es una técnica de destilación que permite la separación de sustancias insolubles en H2O
y ligeramente volátiles de otros productos no volátiles. A la mezcla
que contiene el producto que se pretende separar, se le adiciona un
exceso de agua, y el conjunto se somete a destilación. En el matraz de
destilación se recuperan los compuestos no volátiles y/o solubles en
agua caliente, y en el matraz colector se obtienen los compuestos
volátiles y insolubles en agua. Finalmente, el aislamiento de los
compuestos orgánicos recogidos en el matraz colector se realiza
mediante una extracción.
Fundamento teórico de la destilación por arrastre de vapor:
En una mezcla formada por dos líquidos
inmiscibles, A y B, la presión de vapor total a una temperatura
determinada es igual a la suma de las presiones de vapor que tendrían, a
esta temperatura, ambos componentes sin mezclar, es decir, que cada
componente ejerce su propia presión de vapor independientemente del
otro (PT = PA + PB).
La mezcla hervirá a aquella temperatura en la
cual la presión de vapor total sea igual a la presión externa. Además
esta temperatura se mantiene constante durante toda la destilación y es
inferior a la de A y a la de B. (1)
a) La destilación por arrastre con vapor es una técnica usada para separar sustancias orgánicas insolubles en agua y ligeramente volátiles, de otras no volátiles que se encuentran en la mezcla, como resinas o sales inorgánicas.
b) Cuando se tienen mezclas de líquidos que no son miscibles entre sí, se tiene un tipo de destilación que sigue la ley de Dalton sobre las presiones parciales.
c) Como resultado de este comportamiento, y cuando uno de los componentes es agua, al trabajar a presión atmosférica, se puede separar un componente de mayor punto de ebullición que el del agua a una temperatura menor a 100º ( 92º en el D.F.)
d) Debido a lo anterior, con esta técnica se pueden separar sustancias inmiscibles en agua y que se descomponen a su temperatura de ebullición o cerca de ella, por lo que se emplea con frecuencia para separar aceites esenciales naturales que se encuentran en hojas, cáscaras o semillas de algunas plantas (té limón. menta, canela, cáscaras de naranja o limón, anís, pimienta, etc,)
e) Los aceites esenciales también pueden aislarse de sus fuentes naturales por medio de la extracción con disolventes orgánicos.
f) Dependiendo de la técnica que se utilice para el aislamiento, será la pureza y rendimiento del aceite esencial. (2)
MATERIAL
1 Matraz Kitasato de 250mL
1 Tapón núm. 6 monohoradado
1 Vaso de precipitados de 100mL
1 juego de química con juntas esmeriladas
3 soportes universales
3 pinzas para soporte
2 anillos de hierro
2 telas de asbesto
1 mechero de Bunsen
3 matraces Erlenmeyer de 100mL
1 probeta graduada 100mL
1 pipeta 10mL
1 mortero con pistilo
1 tubo de vidrio para el tapón horadado
Mangueras para refrigerante, trozos de manguera para conexiones.
REACTIVOS
Clavo (especia de cocina)
Éter etílico
Líquido incoloro menos denso que el agua e insoluble en ella.
Sus vapores son mas densos que el aire.
Fue el primer producto utilizado como anestésico, como disolvente de grasas, aceites, ceras, resinas, goma.
Punto de ebullición: 34.6°C
Punto de fusión: -116.2°C
Densidad: 0.7364g/mL a 0°C
Presión de vapor: 184.9 a 0°C 10.7019 a 30°C
Densidad de vapor: 2.6
Temperatura y presión críticas: 192.7°C y 35.6atm
Sulfato de sodio anhídro Na2SO4
Sólido cristalino blanco inodoro.
Punto de fusión: 884°C
Punto de inflamación: No
pH: Aproximadamente 7.6
Densidad: 2.67g/cm3
Solubilidad en agua 180g/L a 20°C
Cloruro de sodio NaCl
Gránulos sólidos blancos cristalinos. Olor leve, sabor salino.
Gravedad específica: 2.165
Solubilidad: Facilmente soluble en agua caliente y fría. Soluble en glicerina y amoniaco. Levemente soluble en alcohol etílico. Insoluble en ácido clorhídrico.
Punto de fusión: 801°C
Punto de ebullición: 1413°C
pH: 7.0
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
RESULTADOS
Se obtuvo el aceite o esencia del clavo al destilarse por medio de vapor de arrastre. Se obtuvo la esencia de olor concentrado y consistencia aceitosa.
El Eugenol es un derivado fenólico presente en grandes cantidades en la esencia del clavo (Syzygium aromaticum)
aunque también puede extraerse de la pimienta, hojas de laurel,
canela, alcanfor y otras plantas. Es de consistencia líquida y aceitosa,
de color amarillo claro, con aroma característico, poco soluble en agua
y soluble en alcohol. El aceite de clavo ha sido utilizado desde el
siglo XVI como antiséptico y anestésico local para aplicación tópica,
hasta que Chislama en 1873, lo introdujo en la odontología y
recomendó que se mezclara con óxido de zinc para formar una masilla de
eugenolato de zinc y pudiera aplicarse directamente en las cavidades
cariosas.(3)
DISCUSIÓN
El método de destilacion por arrastre de vapor es muy útil para muchas ramas de la Química, como la farmacéutica, la cosmetología entre otras. Aunque es un poco tardado vale la pena ya que mediante este método se obtienen las esencias de las sustancias de una manera muy sencilla, ahora sabemos que ademas de purificar, la destilacion tambien sirve para la obtencion de esencias volátiles.
CONCLUSIONES
*Se pueden obtener las esencias de las sustancias por métodos de destilación.
*Las esencias de las sustancias en su mayoria son de consistencia aceitosa.
*Los métodos de destilación tienen muchas aplicaciones en ramas de la Química de la actualidad.
*APÉNDICE
CUESTIONARIO
1.-¿Podrían separarse etanol y ácido acético por el método de destilación por arrastre de vapor?
Explique.
Sí se puede separar mediante éste método, y ésto no se debe a una sola propiedad de las sustancias, sino a varias: tiene que ver la densidad, el punto de ebullición, la solubilidad en agua y al peso molecular de ambas sustancias.
De manera que el vapor burbujeado en una mezcla etanol-ácido acético se llevará primero al etanol porque es menos denso, tiene más afinidad por el agua y un menor peso molecular que el ácido acético.
2.-¿Qué se entiende por "presión de vapor de un líquido"?
1.-¿Podrían separarse etanol y ácido acético por el método de destilación por arrastre de vapor?
Explique.
Sí se puede separar mediante éste método, y ésto no se debe a una sola propiedad de las sustancias, sino a varias: tiene que ver la densidad, el punto de ebullición, la solubilidad en agua y al peso molecular de ambas sustancias.
De manera que el vapor burbujeado en una mezcla etanol-ácido acético se llevará primero al etanol porque es menos denso, tiene más afinidad por el agua y un menor peso molecular que el ácido acético.
2.-¿Qué se entiende por "presión de vapor de un líquido"?
Se sabe que un líquido encerrado en un recipiente produce vapor, debido a la transformación
física de partículas líquidas que pasan a este estado, ejerciendo una presión constante, a una
determinada temperatura, sobre las paredes del recipiente que las contienen. Lo señalado es
muy fácil de ver y sentir cuando en un recipiente plástico transparente y cerrado, se ha colocado
bencina, sin llenar completamente el recipiente; se puede observar la condensación de los
vapores en las paredes, y si se destapa se siente una fuerza que puede hacer saltar la tapa. La
“fuerza” depende de la cantidad de gas formado sobre la bencina líquida, que como veremos
depende de la temperatura.
La cantidad de vapor o de gas formado sobre el líquido, produce una presión que permanece
constante a una determinada temperatura, no importando la forma del recipiente ni la cantidad
de líquido, siendo necesario que haya lo suficiente de este último, como para mantener el
equilibrio líquido-vapor. El vapor formado en este equilibrio, ejerce una presión sobre las
paredes del recipiente, denominándose presión de vapor. (4)
física de partículas líquidas que pasan a este estado, ejerciendo una presión constante, a una
determinada temperatura, sobre las paredes del recipiente que las contienen. Lo señalado es
muy fácil de ver y sentir cuando en un recipiente plástico transparente y cerrado, se ha colocado
bencina, sin llenar completamente el recipiente; se puede observar la condensación de los
vapores en las paredes, y si se destapa se siente una fuerza que puede hacer saltar la tapa. La
“fuerza” depende de la cantidad de gas formado sobre la bencina líquida, que como veremos
depende de la temperatura.
La cantidad de vapor o de gas formado sobre el líquido, produce una presión que permanece
constante a una determinada temperatura, no importando la forma del recipiente ni la cantidad
de líquido, siendo necesario que haya lo suficiente de este último, como para mantener el
equilibrio líquido-vapor. El vapor formado en este equilibrio, ejerce una presión sobre las
paredes del recipiente, denominándose presión de vapor. (4)
3.-¿Qué se entiende por "presión parcial y "suma de presiones parciales"?
La "presión parcial" de un gas, en atmosfera en una mezcla o solución sería aproximadamente la presión
de dicho gas si se eliminaran repentinamente todos los demás
componentes de la mezcla o solución y sin que hubiese variación de temperatura. La presión parcial de un gas en una mezcla es la medida de la actividad termodinámica de las moléculas de dicho gas y, por lo tanto, es proporcional a la temperatura y concentración del mismo. Por tanto, la "suma de presiones parciales" de una mezcla, es la presión total de la mezcla.
4.-¿Qué uso industrial podría darse al método de destilación por arrastre de vapor?
Se pueden utilizar en muchas ramas de la Industria como en la Farmacología y Cosmetología entre otras para la producción de aromatizantes, perfumes, veladoras y demás productos que utilizen esencias.
5.-Investigue la estructura química y el nombre del componente principal de la esencia que destiló
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El Eugenol es un derivado fenólico presente en grandes cantidades en la esencia del clavo (Syzygium aromaticum)
aunque también puede extraerse de la pimienta, hojas de laurel,
canela, alcanfor y otras plantas. Es de consistencia líquida y aceitosa,
de color amarillo claro, con aroma característico, poco soluble en agua
y soluble en alcohol.
6.-¿Qué usos tiene la esencia que destiló?
El aceite o esencia del clavo de olor (Eugenol) ha sido utilizado desde el
siglo XVI como antiséptico y anestésico local para aplicación tópica,
hasta que Chislama en 1873, lo introdujo en la odontología y
recomendó que se mezclara con óxido de zinc para formar una masilla de
eugenolato de zinc y pudiera aplicarse directamente en las cavidades
cariosas.
7.-¿Qué es la "aromaterapia"?
La Aromaterapia es la utilización terapéutica de los efectos producidos por los aromas, en el organismo. Aromaterapia, en medicina integrativa, se entiende como el uso terapéutico
de aceites esenciales extraídos de las plantas. Los aceites esenciales
proporcionan a las plantas su fragancia, y sus efectos curativos sobre
el cuerpo y la mente son conocidos desde la antiguedad.(5)
BIBLIOGRAFÍA
(1)http://www.ub.edu/oblq/oblq%20castellano/destilacio_tipus.html#simple
(2)http://organica1.org/1345/1345pdf10.pdf
(3)http://www.iqb.es/monografia/fichas/ficha113.htm
(4)http://www.ciencia-ahora.cl/Revista17/06PresionDeVapor.pdf
(5)http://medicinaalternativa.entornomedico.org/index.php?option=com_content&view=article&id=46&Itemid=63
(3)http://www.iqb.es/monografia/fichas/ficha113.htm
(4)http://www.ciencia-ahora.cl/Revista17/06PresionDeVapor.pdf
(5)http://medicinaalternativa.entornomedico.org/index.php?option=com_content&view=article&id=46&Itemid=63
