Termodinamica

QUÍMICA II


Guía de
Trabajos Prácticos
de Laboratorio























Trabajo Práctico de Laboratorio Nº 1



Objetivo General:


Aplicar técnicas de uso corriente en el laboratorio para la determinación de componentes requeridos por el control de muestras de importancia industrial.


1.- Destilación simple


a) Propósito particular: Producir la separación de los componentes de unsistema homogéneo, tal el caso de un líquido de freno compuesto por cantidades equivalentes de aceite de ricino y n-butanol.

b) Aspectos teóricos:

Se denomina presión de vapor (pv) de un líquido a la presión del vapor en equilibrio con la fase líquida.
La presión de vapor depende, para cada sustancia, de la temperatura y, en general, aumenta con ésta. La gráfica, aproximada para el agua de pv = f(t) sería:

[pic]
El punto de ebullición de un líquido es la temperatura a la cual la presión del vapor del mismo iguala a la presión atmosférica. Las representaciones de la presión de vapor en función de la temperatura son entonces, además de curvas de presión de vapor, curvas de puntos de ebullición.
Cuanto mayor es la presión de vapor de un líquido, para una dada temperatura, tanto es másvolátil y, en general, tanto menor resulta su punto de ebullición normal.
En una mezcla de líquidos, la presión de vapor total es igual a la suma de las presiones parciales de sus componentes. Estas a su vez pueden obtenerse multiplicando la presión total por la fracción molar xi que es una medida química de la cantidad relativa de cada componente (ver T.P. 3).
En una mezcla de A y B:

PA = Pt .xA
PA : presión parcial de A
Pt : presión total de mezcla gaseosa
x : fracción molar de A


Y con el mismo significado:
PB = Pt . xB

Se ve como PA + PB = Pt

debe ser xA + xB = 1

La representación gráfica de la presión total en función de xA y xB debería ser una recta. Las mezclas en las cuales esto ocurre se denominan ideales y se dice que cumplen la Ley de Raoult. (Gráf.II)

[pic]
Las mezclas reales sufren desviaciones respecto de la citada ley. Un ejemplo de diagrama real es el siguiente, en el que abscisas figura el porcentaje de B y en ordenadas se ha cambiado la escala de presiones por la de temperatura, ya que están relacionadas como se ha visto en el gráfico I.

[pic]
En el gráfico III se ve que:

Los extremos del diagrama son los puntos de ebullición de tAy tB de los componentes puros.
La composición del vapor y la del líquido en equilibrio son diferentes a una dada temperatura. Para t1, el líquido de composición M está en equilibrio con vapor de composición M.
Si se condensa ese vapor separadamente, lo hace a una temperatura t´ como líquido de composición M.
Si luego de ello ese mismo líquido se entrega calor nuevamente a t´, se genera y pone enequilibrio con un vapor de composición M´´, cuyo porcentaje de B (más volátil) ha aumentado.
Continuando la operación con sucesivos calentamientos, separación de vapores y condensación, puede obtenerse B puro.
Por otra parte, el líquido inicial se empobrece con b, varía su composición a MIII, MIV... hasta alcanzar la composición de A puro, en tanto vayan siendo separados los vapores en equilibrioen cada caso.

Este mecanismo complejo es efectuado automáticamente por las llamadas columnas de rectificación, a través de las cuales circulan verticalmente los vapores en contracorriente con el líquido que se condensa en el trayecto superior. Hay un intercambio de calor entre ambos fluidos y el vapor condensa sus componentes menos volátiles, mientras que el líquido vuelve a evaporar suscomponentes más volátiles. Se logra así un enriquecimiento de los vapores en sustancias de menor punto de ebullición que destilan hasta agotarse.
Con el objeto de asegurar el contacto entre el vapor y el líquido, se colocan rellenos de vidrio o cerámica (anillos Raschig) o bien se da al interior una conformación geométrica adecuada, como en las columnas de platos o en las de Vigreux.

c) Aparato -...