DESTILACIÓN SIMPLE DE UNA SOLUCIÓN ETANOL-AGUA

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Destilación simple

Es una técnica de separación de mezclas líquidas de dos o más componentes, los cuales tienen diferencias significativas en las temperaturas de ebullición, con el fin de lograr la evaporación de la sustancia con menor punto de ebullición y obtener el destilado por medio de condensación del vapor del componente (6). Para realizar este procedimiento se tomaron 50 mL de alcohol etílico y se depositaron en un matraz aforado de 100 mL, se completó el volumen con agua destilada. Posteriormente se utilizó un montaje de destilación el cual está conformado por un matraz de destilación ubicado sobre una estufa de calentamiento y conectado a un refrigerante recto en el cual hay entrada y salida de agua proveniente del acueducto la cual es conducida al montaje mediante dos mangueras, una que permite el ingreso del agua y otra que transporta el agua de salida del proceso al desagüe. El refrigerante se conecta con un matraz aforado de 100 mL donde se recoge el destilado. Para ubicar y asegurar correctamente cada una de las partes del montaje se usa un soporte metálico universal que permite fijar los instrumentos para que permanezcan estables y ubicados a la altura adecuada. Finalmente se ubica un termómetro en la boca del matraz de destilación.

El proceso inicia con el ingreso de agua al refrigerante, este flujo debe ser constante durante todo el proceso, y comienza el calentamiento de la sustancia contenida en el balón de destilación dentro del cual también se encuentran algunas perlas de destilación que impidan que haya un ascenso brusco de la solución durante la ebullición. El proceso tarda algunos minutos sin presentar variabilidad, durante los cuales se observa aumento de la temperatura en el termómetro. Posteriormente inicia la evaporación, la cual se lleva a cabo entre 72º C a 79ºC, cuando se llega a una temperatura dentro de este rango permanece constante durante todo el proceso de formación del vapor del componente volátil (alcohol etílico). Al formarse el vapor este asciende y se conduce al refrigerante donde al estar en contacto con el agua experimenta un descenso de la temperatura generando la condensación del componente el cual es depositado en el matraz aforado. Cuando se observe un cambio de temperatura drástico que se acerque a la temperatura de ebullición del agua significa que el etanol se ha destilado completamente, debe continuar el calentamiento durante 5 minutos más y luego suspenderlo para finalizar el proceso. De este modo se dispone del producto de la destilación en el matraz aforado, el cual se espera que sea alcohol etílico únicamente.

Después de que se enfríe el montaje se procede a desarmarlo.

[pic 1]

Imagen 1. Montaje de destilación simple. (1)

Determinación de densidad del alcohol etílico por medio del picnómetro

Para la determinación del grado alcohólico de la solución se calculó la densidad relativa del destilado respecto a la densidad del agua destilada, este procedimiento se realizó empleando un picnómetro, ya que para hallar la gravedad específica de una sustancia se utiliza un volumen fijo, como el de este instrumento, y se tiene en cuenta una sustancia de densidad conocida como el agua.

Primero se mide la masa del picnómetro vacío, luego se realiza el mismo procedimiento pero llenando el instrumento con agua destilada. Por último se deposita el destilado obtenido del proceso en el picnómetro para medir la masa. Se reportan estos datos para realizar posteriormente el cálculo de la densidad del etanol teniendo en cuenta la densidad tabulada para el agua destilada de acuerdo a la temperatura del líquido. Todos los datos medidos se reportan de acuerdo a la incertidumbre asociada al instrumento empleado para su medición y los valores calculados con la propagación de incertidumbre correspondiente.

Habiendo calculado la densidad se debe ubicar en cuál de las dos curvas de densidad para soluciones etanol-agua reportadas en el Anexo 3 de la Guía de laboratorio de técnicas básicas (3) se encuentra dicho valor para utilizar la ecuación de la gráfica correspondiente y hallar el porcentaje de etanol para la densidad calculada. En este caso se empleó la ecuación y = -0,0014x + 0,9967 debido a que la densidad calculada fue 0,995 g/mL. Como en este experimento se diluyó la muestra original con un factor de ½ entonces el resultado obtenido de porcentaje de etanol debe ser multiplicado por 2, para hallar el valor correcto para la solución analizada.

Finalmente, teniendo el valor de porcentaje de etanol en la solución se procede a comparar este resultado mediante tratamiento estadístico de datos con el valor reportado por el fabricante.

Grupo

Marca del alcohol

Densidad determinada con picnómetro

Porcentaje de etanol experimental

Porcentaje de etanol reportado por el fabricante

ʠ (g/mL)

Incertidumbre

1

JGB

0,954

3,721×10⁻⁴

60,00%

70%

2

MK

0,954

2,640×10⁻⁴

60,54%

70%

3

JGB

0,966

3,574×10⁻⁴

66,53%

70%

4

ICOM

0,958

2,673×10⁻⁴

56,81%

70%

5

JGB

0,960

3,000×10⁻⁴

52,00%