UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

FACULTAD DE CIENCIAS

LABORATORIO DE QUIMICA INORGANCA I

LABORATORIO N° 1: TECNICAS COMUNES EN EL LABORATORIO I

INTEGRANTES Y CÓDIGOS DE ALUMNO:

Ñahuis Ortiz, Ángel B.

Choquehuanca Azaña, Astrid 20141399A

PROFESOR: Beretta Enciso, José G.

FECHA DE EJECUCIÓN DE LA PRÁCTICA: 09/09/15

FECHA DE ENTREGA DEL INFORME: 16/09/15

2015

DESTILACIÓN DE UNA DISOLUCIÓN DE ACETONA EN AGUA

1. Introducción :

1.1. Destilación:

La destilación es una de las operaciones más básicas en el laboratorio químico, consiste en separar las distintas sustancias que componen una mezcla líquida mediante vaporización y condensación selectivas. Dichas sustancias, que pueden ser componentes líquidos, sólidos disueltos en líquidos o gases licuados, se separan aprovechando los diferentes puntos de ebullición de cada una de ellas, ya que el punto de ebullición es una propiedad intensiva de cada sustancia, es decir, no varía en función de la masa o el volumen, aunque sí en función de la presión.

La destilación es un método ampliamente utilizado para la separación de mezclas y también para la purificación de líquidos, donde el que se utiliza siempre es el que se pretende limpiar de sus impurezas no volátiles.

Este método se realiza a base de las diferencias en las condiciones requeridas para cambiar la fase de los componentes de la mezcla; es decir para separar una mezcla de líquidos, el líquido se fuerza a la separación al calentarlo dado que  los componentes tienen diferentes puntos de ebullición. Luego que uno de los componentes se vaporiza, se condensa de nuevo en forma líquida y se recoge en un matraz. Por lo que se puede decir que la destilación, como proceso, consta de dos fases: en la primera, el líquido pasa a vapor y en la segunda el vapor se condensa, pasando de nuevo a líquido. Si repetimos el proceso con el líquido recogido en el matraz, para mejorar la pureza del producto se llama doble destilación.

Pero, ¿para que se utiliza la destilación?; la destilación se utiliza para muchos procesos comerciales, tales como la producción de gasolina, agua destilada, xileno, alcohol, parafina, querosene, y muchos otros líquidos.

Aunque el término destilación se aplica más comúnmente a los líquidos, el proceso inverso se puede utilizar para separar los componentes de una mezcla gaseosa por licuefacción utilizando cambios en la temperatura y / o presión.

1.1.1. Destilación simple:

La destilación simple o destilación sencilla es una operación donde los vapores producidos son inmediatamente canalizados hacia un condensador, el cual los enfría (condensación). En esta operación se pueden separar sustancias con mucha diferencia de sus punto de ebullición (más de 80 grados Celsius), ya que si esta diferencia es menor, se corre el riesgo de crear impurezas en lo recolectado al final. Al momento de efectuar una destilación simple se debe recordar colocar la entrada de agua por la parte de arriba del refrigerante para que de esta manera se llene por completo.

Figura 1.Disposicion del equipo para la destilación simple.

1.1.2. Destilación fraccionaria:

La destilación fraccionada es una variante de la destilación simple que se emplea principalmente cuando es necesario separar líquidos con puntos de ebullición cercanos.

La principal diferencia que tiene con la destilación simple es el uso de una columna de fraccionamiento. Ésta permite un mayor contacto entre los vapores que ascienden, junto con el líquido condensado que desciende, por la utilización de diferentes "platos". Esto facilita el intercambio de calor entre los vapores (que lo ceden) y los líquidos (que lo reciben).

Figura 2.Disposicion del equipo para la destilación fraccionaria.

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Debido a que el objetivo de la destilación fraccionada es conseguir la separación de dos líquidos de puntos de ebullición próximos, mediante una sola destilación. Para ello se utilizarán las columnas de rectificación o columnas de fraccionamiento. Estas columnas pueden ser de varios tipos, Wurtz, Le Bel y Vigreux. En la práctica a realizar se empleará una columna Vigreux.

Figura 3.Columnas de fraccionamiento para la destilación fraccionaria.

Las columnas de fraccionamiento están provistas de un número determinado de platos. En cada plato se establece un equilibrio líquido-vapor. A lo largo de la columna hay un gradiente de temperatura, estando más fría la parte superior que la inferior, por lo que parte del vapor que entra en el primer plazo se condensa y el vapor que escapa al segundo plato es más rico en el componente más volátil. En cada uno de los platos va ocurriendo un enriquecimiento parecido, de tal manera que después de cierto tiempo el componente más volátil se habrá desplazado a la parte superior de la columna, quedando en el matraz de destilación el menos volátil.

La columna de fraccionamiento se adapta a la boca del matraz de destilación y está provista de una tubuladura lateral que se une con el refrigerante mediante un tubo de vidrio. El agua del refrigerante circulará en contracorriente con el líquido destilado. La boca de la columna de rectificación se cierra con un tapón, a poder ser de caucho, provisto de un termómetro.

1.2.La acetona:

La acetona o propanona es un compuesto químico de fórmula química CH3(CO)CH3  del grupo de las cetonas que se encuentra naturalmente en el medio ambiente.

Figura 4. Estructura de la acetona.

La acetona sintetizada se usa en la fabricación de plásticos, fibras, medicamentos y otros productos químicos, así como disolvente de otras sustancias químicas. Es muy fácil que la población esté en contacto con el acetona a través del uso de productos que lo contienen como solvente, estos pueden incluir ciertas pinturas, esmaltes y removedores de esmalte de uñas, removedores de barnices, y materiales de revestimiento de aviones.

A temperatura ambiente se presenta como un líquido incoloro de olor característico. Se evapora fácilmente, es inflamable y es soluble en agua.

Tabla 1. Dato teórico de la temperatura de ebullición.

2. Parte Experimental:

2.1. Reactivos y equipo experimental:

Para la destilación de una disolución de acetona en agua, se usó un equipo de destilación fraccionada, el cual consta de un frasco de destilación, soporte, pinza, nuez, matraz, cabeza de destilación, termómetro, refrigerante, placa calefactora, alargadera, matraz Erlenmeyer. El reactivo usado fue una disolución de acetona en agua, y como soporte de temperatura se usaron trozos de vidrio.

2.2. Armado del equipo de destilación

El armado del equipo de destilación se representa en la Figura 1.

TEMPERATURA DE EBULLICIÓN DE ACETONA

Punto de ebullición 329,4 K (56 °C)

Figura 5: Representación gráfica del armado del equipo de destilación.

2.3. Destilación de la disolución de acetona:

Se vertió 50 ml de la disolución, aproximadamente, en el balón de destilación, se colocó el termómetro a la altura de la salida del balón de destilación. Se inició el calentamiento usando una placa calefactora, se tuvo en cuenta el punto de ebullición de la acetona (56 º aprox.). Se colectó la fracción de líquido destilado a dicha temperatura. Se anotó el valor de la temperatura en el tiempo en el que tuvo un valor constante, y se suspendió la recolección, cuando esté valor cambió.

Figura 6: Acetona líquido, incoloro.

3. Resultados:

El valor de la temperatura en los intervalos en los que era constante, tuvo dos valores 56ºC y 58ºC, en el punto en el que se acercó 60ºC se detuvo el proceso de destilación. El proceso de destilación se realizó distintas veces y solo se consideró mediciones de temperatura menores a 60ºC, pero mayores a 56ºC.

4. Discusiones :

Debido a que la diferencia entre las temperaturas de ebullición del agua y el acetona, es menor a 80ºC, se debió utilizar un equipo de destilación simple pero para mejores resultados se utilizó un equipo de destilación fraccionaria, puesto que esté posee una columna de fraccionamiento que genera una gran área de contacto haciendo que el agua, la cual tiene mayor temperatura de ebullición, se condense más rápido que el acetona, por lo que asegura que en el proceso de destilado la muestra recolectada sea de acetona, además una evidencia más para reconocer la acetona era el color de la acetona, la cual tiene que ser transparente o incolora.

Al hacer la primera destilación, se registró momentos en los que la temperatura era constante y mayor a 60º C, esto quiere decir que la muestra recolectada era acetona y vapor de agua o impurezas, por eso, en este punto se detuvo la recolección de muestra. Al verter la disolución en el balón de destilación, se hizo uso de trozos de vidrio, estos ayudan a que el cambio de temperatura en la disolución no sea brusco, debido a que el vidrio es un mal conductor térmico, el calor circula de una forma más lenta, y uniforme, haciendo que la muestra varié su temperatura lentamente, condición necesaria para poder recolectar la acetona con un grado menor de impurezas.

5. Conclusiones:

Se armó correctamente un equipo de destilación fraccionada, así también se logró destilar una disolución de acetona en agua, obteniendo Acetona, con un mayor grado de pureza.

6. Referencias:

Bligoo. “Metodos de separación de mezclas”. Bligoo. Disponible en: http://metodosdeseparaciondemezclas.bligoo.com.mx/destilacion#.VfkTGdKqqko

Portal de Paulinia. “Paulínia recebe etanol de Ribeirão Preto por meio de dutos”.Paulinia. Disponible en:

Laboratorio de química. PDF.Disponible en: http://www.portaldepaulinia.com.br/home/noticias-de-paulinia/cidade/21626-paulinia-recebe-etanol-de-ribeirao-preto-por-meio-de-dutos.html

Brown T., LeMay Jr., Bursten B., Química. La ciencia central. Editorial Prentice Hall Hispanoamericana SA. 1998. Séptima edición

Destilacion de liquidos PDF. Disponoble en : http://cvb.ehu.es/open_course_ware/castellano/tecnicas/expe_quim/practica8.pdf

OBJETIVO GENERAL:

Determinar experimentalmente los errores aleatorios e instrumentales que existen en el proceso de medición.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

1. Graficar la curva de distribución y determinar la incertidumbre en una muestra discreta.

2. Verificar que existe la propagación de los errores al calcular magnitudes derivadas con las mediciones realizadas donde se incluye el error instrumental.

3. Realizar graficas con los datos experimentales que relacionen el periodo y la longitud de un péndulo, además determinar las funciones que representen estas graficas con sus respectivas incertidumbres.