LABORATORIO No. 1: EXTRACCIÓN CON DISOLVENTES. EVALUACIÓN DE LA EFICIENCIA DE SEPARACIÓN.

LABORATORIO No. 1: EXTRACCIÓN CON DISOLVENTES. EVALUACIÓN DE LA EFICIENCIA DE SEPARACIÓN.

INTRODUCCIÓN

La extracción líquido-líquido es, junto a la destilación, la operación básica más importante en la separación de mezclas homogéneas líquidas. Consiste en separar una o varias sustancias disueltas en un disolvente mediante su transferencia a otro disolvente insoluble, o parcialmenteinsoluble, en el primero. La transferencia de materia se consigue mediante el contacto directo entre las dos fases líquidas. Una de las fases es dispersada en la otra para aumentar la superficie interfacial y aumentar el caudal de materia transferida.

En una operación de extracción líquido-líquido se denomina alimentación a la disolución cuyos componentes se pretende separar, disolvente deextracción al líquido que se va a utilizar para separar el componente deseado, refinado a la alimentación ya tratada y extracto a la disolución con el soluto recuperado. En la Figura 1 se muestra un esquema de las corrientes implicadas en la operación.

Imagen
Figura 1. Esquema idealizado de una separación por extracción líquido-líquido

Para la transferencia de un soluto S desde un“disolvente A” a otro “disolvente B”, inmiscible con el anterior. La distribución de S entre las fases A y B viene dado por la ecuación:

Imagen (1)

Donde K es la constante de reparto, la cual depende de la temperatura.

Si V1 es el volumen de la alimentación y V2 es el volumen del disolvente de extracción, se puede demostrar que la fracción molar (x) del soluto S en la fase del refinado,está dada por la siguiente expresión:

Imagen (2)

De la ecuación (2), se observa que la extracción del soluto S desde el “disolvente A” hacia el “disolvente B” se favorece al utilizar pequeños volúmenes de la alimentación o grandes volúmenes del disolvente. Para una segunda extracción, aplicada sobre la fase del refinado, se puede demostrar que la fracción molar del segundo refinado estádada por la siguiente expresión:
Imagen (3)

Generalizando, para una n-ésima extracción, la fracción molar de la n-ésima fracción de refinado, está dada por la siguiente expresión:

Imagen (4)

Como la fracción molar es un número entre 0 y 1, sus correspondientes potencias son aún mucho menores. Por tanto, un proceso de extracción es más eficaz si se hacen varias extracciones conun pequeño volumen de disolvente que con una sola extracción utilizando una gran cantidad de disolvente.

En muchas aplicaciones, la extracción se suele realizar entre una disolución acuosa (fase acuosa) y otro disolvente inmiscible con el agua (fase orgánica) con la ayuda de un embudo de decantación o de separación por gravedad. La posición relativa de ambas fases (arriba o abajo) depende dela relación de densidades. La siguiente figura ilustra el procedimiento operativo que normalmente se realiza.

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Figura 2. Procedimiento de extracción líquido-líquido

Disolventes clorados como: CCl4, CHCl3, CH2Cl2 son más densos que el agua y por tanto estarán en la capa inferior. En contraste, disolventes como: CH3CH2OCH2CH3, CH3CH2CO2CH3CH2, C6H5CH3, C6H6 y C6H14 son menosdensos que el agua y por tanto estarán en la capa superior. Es evidente que disolventes miscibles con el agua , tales como: acetona, metanol y etanol no son útiles para este proceso.

OBJETIVO

Profundizar en los fundamentos de las separaciones de extracción líquido-líquido a nivel de laboratorio y comparar los resultados obtenidos con las predicciones teóricas.


MATERIALES Y REACTIVOSAgua destilada
Acetona
Metilisobutilcetona (MIC)
1 Beacker de 200 ml
1 Beacker de 50 ml
2 Varillas de vidrio
4 embudos de vidrio
4 Embudos de decantación de 100 ml provistos con tapa
4 pipetas milimétricas de 10 ml
6 Beacker de 50 ml
2 Beacker 100 ml
8 Erlenmeyersde 100 ml
10 Balones volumétricos de 25 ml
4 Soportes universales provistos con pinzas y aros...