Destilación por arrastre de vapor Práctica 10. Operaciones Básicas de Laboratorio I

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En la 3ª columna hemos colocado la presión total de la mezcla para cada temperatura, que es el resultado de la suma de las presiones que ejerce cada integrante de la mezcla.

[pic 8]

- Determinación de la temperatura teórica de destilación de la mezcla:

Si observamos la tabla, podemos comprobar que entre 80 y 90 ºC de temperatura, encontramos un cambio significativo en el valor de la presión de la disolución problema, por lo tanto, la temperatura de ebullición de esta debe de encontrarse entre esos valores.

Podemos demostrar este hecho de forma cuantitativa empleando la fórmula anterior. En A, B y C, sustituiremos las constantes para la disolución problema, mientras que la presión elegida ha sido la de 31,3701 mmHg (hemos observado un cambio brusco en los valores numéricos de la tabla). Sustituyendo los valores y despejando, obtenemos finalmente que el líquido problema tiene un temperatura de ebullición de 79,9927 ºC, valor por debajo de la temperatura de ebullición experimental, pero que sin embargo concuerda con las variaciones que se muestran en la tabla de datos.

- Determinación de la densidad de la disolución problema, de la masa de agua y de los líquidos recogidos. Todo con su error correspondiente.

- Podemos calcular la densidad de la disolución problema gracias a los resultados obtenidos en el proceso experimental y a la siguiente fórmula:

DATOS:

W1 (peso picnómetro con aire)= 13,933± 0,001g

W2 (peso picnómetro con agua)= 24,229± 0,001g

W3 (peso picnómetro con don problema)= 22,443± 0,001g

Densidad del aire= 0,001181 g/cm^3

Densidad del agua= 0,996783 g/cm^3

[pic 9] [pic 10]

Despejando y sustituyendo los datos, hemos obtenido una densidad de 0,8250 g/cm^3

Cálculo del error con la fórmula: [pic 11][pic 12][pic 13][pic 14]

Error: 0,0001

Densidad disolución problema= 0,8250± 0,0001g/cm^3.

- Como sabemos que la densidad es igual a la masa entre el volumen, podemos calcular la masa de agua con su error correspondiente (misma fórmula).

Masa de agua= 27,91± 0,10g

- Determinación de la masa molecular de la disolución problema con su error. Gracias la fórmula [pic 15], podemos calcular las presiones que ejercen cada compuesto de la mezcla (agua y disolución problema):

P agua= 541,05 mmHg.

P don problema= 49,58 mmHg.

Con la ecuación[pic 16], podemos sustituir todos los datos que tenemos, de manera que se nos queda como única incógnita M problema, que corresponde con la masa molecular de la disolución problema= 189,068 g/mol.

Para calcularlos el error, utilizamos la misma formula que antes pero añadiendo las medidas que hemos utilizado para el cálculo de la masa molecular con su error.

El error resultante es de 2,295 (valor bastante grande). Este resultado se puede deber a la acumulación de errores en las medidas o incluso en la mala efectuación de alguna de ellas en la práctica.

Masa molecular disolución problema= 189,069± 2,295 g/mol

- Identificación de la sustancia.

Como conocemos la masa molecular de la disolución problema, podemos averiguar exactamente cual es según la tabla propuesta en el guión.

Para nuestra masa molecular, el líquido se trataría del tolueno, sin embargo, sabemos que debe de ser el limoneno, y además como nos ha dado un error bastante elevado podemos asumir que es un valor incorrecto, pero no debido a un mal procedimiento o cálculo, se debe de tratar de algún error sistemático llevado a cabo durante el proceso.

- Cuestiones.

- Describa el funcionamiento y la relación con el proceso de destilación que posee el rotavapor:

El rotavapor es un aparato que contiene un motor eléctrico, el cual hace girar un tubo que se encuentra en contacto con un matraz redondeado que contiene la mezcla que se pretende destilar.

Este matraz se sumerge parcialmente, sin dejar de girar, en un baño de agua que se encuentra a una temperatura de entre 35ºC y 40ºC. En el montaje de las destilaciones que se realizan mediante un rotavapor, encontramos entre los elementos utilizados un refrigerante lleno de líquido (por lo general agua), y un tubo colector, en el cual se recoge el líquido destilado. Este sistema de destilación es cerrado y está conectado a una bomba de vacío, a una trompa de agua o a un circuito de vacío.

Los rotavapores se emplean frecuentemente en los laboratorios de química orgánica para realizar destilaciones simples de una forma mucho más rápida, cuyo objetivo es la eliminación de un disolvente orgánico volátil de una mezcla de reacción.

- ¿Qué ventaja tiene realizar una destilación a presión reducida?

La destilación a presión reducida o al vacío se realiza disminuyendo la presión durante el proceso de destilación para así provocar una disminución del punto de ebullición del componente a destilar.

Este tipo de destilación se usa sobretodo cuando el punto de ebullición de dicho componente es superior a la temperatura de descomposición química del producto. La realización de una destilación a presión reducida nos permite realizar la destilación de dichos materiales, evitando la descomposición térmica de los materiales que se manipulan.

- Conclusión.

Para concluir la práctica, podemos decir que hemos sido capaces de determinar y responder todas las cuestiones y objetivos planteados, aunque algunos resultados hayan sido un tanto desconcertantes.

Hemos sabido entender y manejar con éxito un sistema de destilación por arrastre, además de aprender técnicas de secado de líquidos como la que se ha llevado a cabo en la práctica y el cálculo de distintas magnitudes a partir de los resultados obtenidos