Práctica #2 "Destilación simple y determinación de punto de ebullición

OBJETIVO

El alumno deberá comprender el proceso de destilación como un método de purificación, y conocer los cuidados que deben tenerse al afectuar una destilación. Realizar la destilación simple y determinar el punto de ebullición.

INTRODUCCIÓN

Antes de comenzar, hay que recordar...

*El punto de ebullición de un líquido, es la temperatura a la cuál su presión de vapor es igual a la presión externa.

*Para que una sustancia alcance su punto de ebullición, es necesario suministrar la energía necesario para que pase del estado líquido a gaseoso.

*En general, los factores que determinan el punto de ebullición son: peso molecular, la forma lineal o ramificada de las molesculas, supolaridad y la asociación intermolecular.

*Entre los hidrocarburos, los factores que determinan el punto de ebullición suelen ser el peso molecular y la forma, lo que es de esperar de moléculas que se mantienen unidas por fuerzas de Van der Waals.

*La destilación es un proceso que consiste en la vaporización de un líquido, condensacion del vapor y colección del condensado.

*Cuando una sustancia líquida se contamina con pequeñas cantidades de impurezas, estas pueden eliminarse por algún tipo de destilación. Se dice entonces que se efectúa una purificación.

*La destilación simple se utiliza cuando la diferencia entre los puntos de ebullición de los componentes es grande (mayor a 80°C) o cuando las impurezas son solidos disueltos en el líquido a purificar. Si la diferencia es pequeña se utiliza una destilación fraccionada.(1)

Destilación simple

La destilación simple se utiliza cuando la mezcla de productos líquidos a destilar contiene únicamente una sustancia volátil, o bien, cuando ésta contiene más de una sustancia volátil, pero el punto de ebullición del líquido más volátil difiere del punto de ebullición de los otros componentes en, al menos, 80 ºC.

El resultado final es la destilación de un solo producto, ya sea:

• Porque en la mezcla inicial sólo había un componente, o
• Porque en la mezcla inicial uno de los componentes era mucho más volátil que el resto 

Destilación simple a presión atmosférica

• La destilación a presión atmosférica es aquella que se realiza a presión ambiental. 

• Se utiliza fundamentalmente cuando la temperatura del punto de ebullición se encuentra por debajo 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 montaje de destilación con la finalidad de provocar una disminución del punto de ebullición del componente que se pretende destilar.  

*Se utiliza fundamentalmente cuando la temperatura del punto de ebullición del compuesto a destilar es superior a la temperatura de descomposición química del producto.

Para llevar a cabo este tipo de destilación es necesario un sistema de vacío y un adaptador de vacío.

Destilación fraccionada

 

La destilación fraccionada se utiliza cuando la mezcla de productos líquidos que se pretende destilar contiene sustancias volátiles de diferentes puntos de ebullición con una diferencia entre ellos menor a 80 ºC.

Al calentar una mezcla de líquidos de diferentes presiones de vapor, el vapor se enriquece en el componente más volátil y esta propiedad se aprovecha para separar los diferentes compuestos líquidos mediante este tipo de destilación.

El rasgo más característico de este tipo de destilación es que necesita una columna de fraccionamiento.

La destilación fraccionada se puede realizar a presión atmosférica o a presión reducida, tal como se ha comentado para la destilación simple en el apartado anterior. (2)

MATERIALES

1 juego de Química de juntas esmeriladas

1 tubo de Thiele

1 soporte universal

1 tela de alambre con asbesto

1 mechero de bunsen con manguera

2 pinzas de tres dedos

1 anillo de hierro

3 matraces erlenmeyer de 25ml

1 termómetro

2 capilares

1 tubo de ensayo de 1/2ml

REACTIVOS

Metanol

Es un líquido incoloro, venenoso, con olor a etanol y cuando esta puro puede tener un olor repulsivo. Arde con flama no luminosa. Es utilizado como disolvente y como materia prima en la obtención de folmaldehido y ésteres de ácidos orgánicos e inorgánicos.

Densidad: 0.81g/ml

Punto de fusion: -97.8°

Punto de ebullición: 

64.7° (760mm de Hg)

34.8° (400, 200mm de Hg)

21.2 (100mm de Hg)

12.2 (60mm de Hg)

Indice de refracción: a 20°C 1.3292

Densidad de vapor (aire =1) 1.11

Punto de inflamación en copa cerrada: 12°

Punto de congelación: -97.68°

Temperatura crítica: 240°C

Presión crítica: 78.5atm

Permanganato de potasio

Es un sólido cristalino púrpura, soluble en agua. Es no inflamable, sin embargo acelera la combustión materiales inflamables y si este material se encuentra dividido finamente, puede producirse una explosión.

Es utilizado como reactivo en Química Orgánica e Inorgánica y Analítica, como blanqueador de resinas, ceras, grasas, aceites, algodon y seda. Se obtiene por oxidación electrolítica del mineral del manganeso.

Punto de fusión: 240°C

Densidad: 2.703g/ml

Solubilidad: Soluble en 14.2 partes de agua fría y 3.5 partes de agua hirviendo. 

También soluble en ácido acético, trifluoro acético, anhidrido acético, acetona, piridina, sulfonano, entre otros.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

 Destilación simple:

 

Determinación de punto de ebullición

RESULTADOS

EXPERIMENTO	FENÓMENO	TEMPERATURA
Destilación simple	1 solo destilado a temperatura constante	58°C
Determinación de punto de ebullición
1° vez	Comenzó el collar de burbujas	57°C
	Sesó el collar de burbujas	60°C
	El metanol ocupó el capilar	61°C
2° vez	Comenzó el collar de burbujas	59°C
	Sesó el collar de burbujas	63°C
	El metanol ocupó el capilar	64°C

DISCUSIÓN

Los resultados que obtuvimos para el punto de ebullición del metanol (entre 57 y 59ºC) han sido diferentes a los establecidos en los libros (64ºC), esto puede deberse a que las medidas de los libros han sido llevadas a cabo a una atmósfera de presión, mientras que el experimento que hemos llevado a cabo ha tenido como lugar el distrito federal por lo que la medida de la presión atmosférica en dicho lugar es de 0.7697atm aproximadamente. Haciendo cálculos según la presión se puede determinar que la temperatura de ebullición del metanol en D.F. es de 50.03ºC aproximadamente, pero como esta temperatura tampoco concuerda con los datos obtenidos podemos deducir que la presión atmosférica es diferente específicamente en la UAM Iztapalapa. De nuevo, de acuerdo con los resultados obtenidos y la información de referencia podemos aplicar una sencilla regla de tres para determinar la presión atmosférica de lo cual obtendríamos el resultado de 0.8923atm.

CONCLUSIONES

*El punto de ebullición de cualquier sustancia es directamente proporcional a la presión atmosférica a la que está sometida
*La destilacion simple es un proceso de purificacion eficaz y se fundamenta en el punto de ebullición de la sustancia a purificar.
*Entre mas impura sea una sustancia mas destilados nos va a arrojar y cada uno sera a una temperatura constante diferente.

* APÉNDICE

 

CUESTIONARIO
1.-¿Qué se entiende por "punto de ebullición?
La temperatura en la cual una sustancia pasa de estado líquido pasa a estado gaseoso
2.-¿Qué se entiende por "presión de vapor?
Es la presión a la una sustancia se encuentra en equilibrio entre el estado líquido y gaseoso, su valor es independiente de las cantidades de líquido y vapor esten presentes siempre y cuando existan ambas en equilibrio. Las fases se denominan Fase saturada y Vapor saturado. 
3.-¿Qué se entiende por "calor latente de vaporización?
La energía necesaria que requiere una sustancia para cambiar de estado líquido a estado gaseoso
4.-¿Cuál es el objeto de determinar el punto de ebullición?
Verificar tanto la pureza de una sustancia, ya que si la sustancia es pura su punto de ebullición sera constante ademas de que será el indicado en los libros o valores muy cercanos por influencia de la presión atmosférica, como la temperatura en que se convierte de líquido a gas.
5.-Defina el concepto de "azeótropo" 
Mezcla líquida cuyo punto de ebullición es constante. Es decir el punto azeotrópico; la composición en el vapor es idéntica a la composición del líquido.
6.-¿A qué temperatura esperaría destilar metanol en la Ciudad de México?
De acuerdo a la presión atmosférica a la que estamos sometidos se esperaría que el metanol destilara a los 50.03°C, sin embargo esto puede variar por zonas. 


BIBLIOGRAFÍA
(1)http://depa.pquim.unam.mx/~fercor/dqo/manuales/1311/p5.pdf
(2)http://www.ub.edu/oblq/oblq%20castellano/destilacio_tipus.html#simple