2008 TP 08 Destilacion

Universidad Nacional de La Plata
Licenciatura en Química
Química Analítica III

TP 8  

Destilación
La destilación es el proceso que consiste en vaporizar parcialmente un líquido contenido en un
recipiente y la subsiguiente condensación del vapor en un recipiente separado.
La mezcla de vapores generado posee diferente composición que la mezcla de líquidos que la
origina, obteniéndose en la fasevapor una mezcla mas enriquecida en el componente más volátil. Dos
líquidos diferentes tendrán distintas presiones de vapor a una misma temperatura o, lo que es
equivalente, a igual presión total sus puntos de ebullición diferirán. Este es el fundamento de la
destilación y su uso como técnica separativa.
Relación entre las composiciones de las fases líquida y vapor. Volatilidad
Si consideramos unamezcla binaria de líquidos, miscibles a todas las composiciones y la
mezcla obedece la ley de Raoult:

pA = x A p0A

(1)

Donde pA: presión parcial de vapor del componente A en la mezcla
xA : fracción molar del componente A en la mezcla líquida.
pA°: presión de vapor del componente A puro.
Si puede aplicarse, además, la ley de las presiones parciales de Dalton:
0

0

0

0

0

0

0

p=p A pB=x ApA x B pB=x A pA 1−x ApB=x A pA −pBpB
donde p es presión total. De aquí:

x A=

p−pB0

(2)

p0A −p0B

Además:

pA =n A

RT
V

pB=nB

y

RT
V

donde n es el número de moles en fase vapor. Por lo tanto:

pA
p n
= A = A =y A
p A pB p
n
y es la fracción molar en fase vapor. Combinando esta última con (1) tenemos que:
0

x p
y A= A A
p

(3)

Con las ecuaciones (2) y (3) pueden calcularsecomposiciones de mezclas líquidas y del vapor
en equilibrio correspondiente para los diferentes valores que las presiones de vapor de los
componentes puros asumen a diferentes temperaturas. Para una mezcla determinada, con los datos de
presión de vapor que corresponden al rango de temperatura comprendido entre los puntos de
ebullición de los componentes puros, puede construirse el gráfico que relacionael punto de ebullición
de la mezcla y las composiciones de ambas fases en equilibrio:

1

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Figura 1
La eficiencia de una separación mediante esta técnica está directamente relacionada con la
diferencia de composiciones de las fases líquida y vapor en equilibrio (a la misma temperatura). Es
conveniente, por lotanto, introducir un parámetro que indique la relación entre ambas composiciones.
Así, se define volatilidad como la relación entre la presión parcial de vapor de un componente y su
fracción molar en la fase líquida:

V A=

pA
xA

(si observa comportamiento ideal, la volatilidad de un compuesto es directamente su presión de vapor
en el estado puro, ver ecuación (1)).
Es más útil aún el concepto devolatilidad relativa, que en una mezcla binaria se define como
la relación entre las volatilidades de ambos componentes:

=

V A pA x B
=
V B pB x A

donde por convención se toma como componente A al más volátil de modo que  > 1.
Puesto que se supone el cumplimiento de la ley de Dalton:

=

y A p x B y A 1−x A 
=
y B px A 1−y A x A

2

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que puede ser escrita en otra forma de mucha utilidad:

y
x
=
1−y
1−x

(4)

en donde se omiten los subíndices pues siempre se refiere al componente más volátil.
En mezclas ideales,  = pA° / pB° por lo tanto, la volatilidad relativa no es estrictamente
constante en todo el rango de composiciones, ya que las presiones de vapor de los componente puros
no variannecesariamente igual con la temperatura (ecuación de Clausius-Clapeyron). Aplicando la
ecuación de Clausius-Clapeyron y la regla de Trouton al caso de una mezcla binaria ideal Rose derivó
la siguiente expresión para obtener un valor aproximado de :

log =8.9

TB−T A
T A T B

(5)

donde TA y TB son los puntos de ebullición normales en grados absolutos de los componentes de la
mezcla (TB>TA). Así...