DESTILACIÓN

FRACCIONADA
GALINDO MONTUFAR ANDREA
MÉNDEZ HERNÁNDEZ JUAN JESÚS
OROZCO CERVANTES NORMA DANIELA
SANCHEZ DE JESUS JOSE EDUARDO
VITE AVILA NANCY

Destilación fraccionada

La destilación fraccionada es un proceso físico utilizado en química para separar mezclas

líquidas (generalmente homogéneas) mediante calentamiento y un amplio intercambio de
calor y masa entre el vapor y el líquido.

Básicamente, separa líquidos por diferencia de masa, los líquidos que alcanzan puntos de
ebullición más altos se convierten en vapores y los líquidos con puntos de ebullición más
bajos se destilan en líquidos. Se utiliza cuando es necesario separar soluciones de
sustancias con puntos de ebullición diferentes pero similares. La finalidad es lograr la
materia prima deseada del compuesto homogéneo o eliminar residuos innecesarios de la
mezcla. Una de las fuentes más importantes de materias primas es el petróleo, que se
procesa en gran medida en las refinerías. También se usa en la ciencia para separar
elementos homogéneos en estado líquido, estos pasan de líquido a gas, y los elementos
menos densos se vuelven líquidos debido a sus diferentes densidades.

La destilación fraccionada se utiliza cuando la mezcla de productos líquidos que se

pretende destilar contiene sustancias volátiles de diferentes puntos de ebullición con una
diferencia entre ellos menor a 80 ºC.

Al calentar una mezcla de líquidos de diferentes presiones de vapor, el vapor se enriquece

en el componente más volátil y esta propiedad se aprovecha para separar los diferentes
compuestos líquidos mediante este tipo de destilación.

El rasgo más característico de este tipo de destilación es que necesita una columna de
fraccionamiento que contiene pequeños platos distribuidos a lo largo de su longitud, de
forma que las pequeñas cantidades de líquido que se encuentran en cada una de ellas,
durante el proceso de la destilación, contienen mezclas cada vez más enriquecidas en el
líquido más volátil. El plato situado en la parte superior de la columna contendrá el líquido
más volátil.

La destilación fraccionada se puede realizar a presión atmosférica o a presión reducida.

●
Proceso

● La mezcla se coloca en un matraz de vidrio.

● Cuando se calienta, la sustancia menos densa se evapora primero y una parte de
las otras sustancias también se evaporan. La primera sustancia se enfría y se
condensa de nuevo en el tanque.
● Este líquido luego se calienta gradualmente por otros vapores ascendentes hasta
que se evapora nuevamente. Sin embargo, la composición de este nuevo vapor es
diferente a la del vapor inicial (Según la ley de Raoult): está más concentrado en los
componentes más volátiles. Como la especie más volátil sufre condensaciones y
evaporaciones sucesivas, cuando llega al condensador primero se condensa casi
por completo.

● La columna de fraccionamiento más utilizada es la denominada columna de

burbujas, en la que los platos están dispuestos horizontalmente, separados unos
centímetros, y los vapores ascendentes suben a cada plato a través de bolsas de
burbujas, donde burbujean a través del líquido.
● Las placas están escalonadas y el líquido fluye de izquierda a derecha en una placa,
cae a la placa de abajo y luego fluye de derecha a izquierda.
● La interacción entre el líquido y el vapor puede ser incompleta, ya que la espuma y
el arrastre permiten que el vapor transporte parte del líquido a la placa superior. En
este paso, se pueden requerir cinco platos para hacer el trabajo de cuatro platos
teóricos, que realizan cuatro destilaciones. Un equivalente económico a una
columna de burbujas es la llamada columna apilada, en la que el líquido fluye hacia
abajo a través de una pila de anillos de arcilla o tubos de vidrio.
Aplicaciones:

Como uno de los métodos más importantes y comunes para la separación de mezclas
líquidas, esta técnica de separación física tiene muchas ventajas que se pueden observar
en muchas aplicaciones en la industria y los laboratorios.

● Para comenzar la destilación fraccionada se utiliza en las refinerías de petróleo para

separar la mezcla compleja en fracciones que contienen puntos de ebullición
similares y, por lo tanto, pesos y propiedades moleculares similares.

En este sentido, se utiliza para la obtención y procesamiento del gas natural que se
extrae en estos procesos industriales. Además, se usa en las plantas químicas y
procedimientos petroquímicos para el procesamiento de sustancias como el fenol o
el formaldehído.

● Se utiliza en las plantas criogénicas de separación de aire para descomponer el aire

de la atmósfera en sus constituyentes principales.
● Se utiliza la destilación fraccionada se utiliza para la desalinización del agua de mar.
● A escala de laboratorio, se emplea en la purificación de reactivos y productos, como
en la obtención de ciclopentadieno a través de la destilación de diciclopentadieno
comercial.
● Se usa para reciclar solventes que ya fueron utilizados, mediante la purificación a
través de esta técnica.
Práctica

DESTILACIÓN FRACCIONADA

Sustento Teórico

La presión de vapor de una disolución tiene relación directa con la destilación fraccionada,
procedimiento de separación de los componentes líquidos de una disolución que se basa en
la diferencia en sus puntos de ebullición (Chang (2007)]. La destilación simple se utiliza
cuando la mezcla de productos líquidos a destilar contiene únicamente una sustancia volátil,
o bien, cuando ésta contiene más de una sustancia volátil, pero el punto de ebullición del
líquido más volátil difiere del punto de ebullición de los otros componentes en, al menos, 80
°C. La ley de Dalton de la suma de presiones establece que la presión total ejercida por una
mezcla de gases es igual a la suma de las presiones de las componentes puras de sus
especies constitutivas:-LIPI (Smith & Van Ness (2003).
El fundamento teórico de esta técnica de separación se basa en la ley de Dalton y en la ley
de Raoult. A partir de estas leyes se puede deducir que si tenemos una mezcla líquida en
equilibrio con su vapor, la fracción molar de cada componente de la mezcla en estado
gaseoso -para un líquido de comportamiento ideal está relacionado con las presiones de
vapor de los componentes puros y con las fracciones molares de los mismos en estado
líquido. Mediante esta ley se deduce que el vapor en equilibrio con una mezcla líquida está
enriquecido en el componente más volátil.

Objetivos

● Calcular el porcentaje de la sustancia destilada pura.

● Analizar las concentraciones del destilado y el remanente.

Descripción de la práctica

En la destilación fraccionada los ciclos de evaporación y condensación se repiten varias

veces a lo largo de la columna de fraccionamiento, partiendo de la base de la columna, a
medida que aumenta la altura aumenta el enriquecimiento del componente más volátil e
inversamente con el componente menos volátil.

Materiales

● 1 base universal

● 1 matraz pera de una boca.

● 1 recipiente para baño Maria.

● 2 pinzas de 3 dedos con nuez.

● 2 matraz Erlenmeyer de 125 ml.

● 1 refrigerante agua con mangueras.

 ● 1 termómetro.

● 1 parrilla eléctrica.

● 1 vaso de precipitado de 250 ml.

● 1 columna vigreux

● 1 bomba eléctrica.

Reactivos

● 100 ml de una mezcla de etanol y agua.

● vaselina sólida.

● piedras para regular la ebullición.

PROCEDIMIENTO

1. Armar un sistema de destilación fraccionada como se indica en la Figura 1, cubriendo con

una capa de vaselina entre cada conexión.

2. Colocar 100 ml de la sustancia a destilar (mezcla de etanol y agua), en el matraz de

destilación y agregar piedras para regular la ebullición.

3. Hacer circular el agua en contracorriente en el refrigerante, regulando el calor y sin

interrupciones.

4. Observar la temperatura cuando empiece a destilar el líquido.

5. Observar y anotar la lectura del termómetro cada 2 ml.

6. Detener la destilación hasta que quede un volumen de 40 ml.

Resultados y discusión

La mezcla de 100 ml está constituida por 70 ml de etanol y 30 ml de agua. Usando los

pesos moleculares y la densidad de cada componente obtenemos el número de moles
presentes en la mezcla.

Sustancia Peso molecular Densidad

Etanol 46 g/mol 0.789 g/ml

Agua 18 g/mol 1g/ml

Peso del etanol en la mezcla

0,789 𝑔
70.1 𝑚𝑙 | | = 55.3089 𝑔
𝑚𝑙
Peso del agua en la mezcla

1𝑔
29.9 𝑚𝑙 | | = 29.9 𝑔
𝑚𝑙

Número de moles de Etanol

55.3089 𝑔
𝑛𝑒𝑡 = = 1.2024 𝑚𝑜𝑙
46 𝑔/𝑚𝑜𝑙

Número de moles de agua

 29.9 𝑔
𝑛𝑎𝑔 = = 1.6611 𝑚𝑜𝑙
18 𝑔/𝑚𝑜𝑙

Fracción molar del etanol

𝑛𝑒
𝑥𝑒𝑡 = = 0.4198
𝑛𝑒 + 𝑛𝑎
En la figura 3, se muestra el diagrama de equilibrio correspondiente a la mezcla destilada,
en la que se parte en una fracción molar de 0.4198 para el etanol. Vemos que en la figura 2
la primera gota del destilado cae a una temperatura aproximada de 80°C, y si observamos
en el diagrama, el rango de vaporización para esa composición va de 80°C a 87°C
aproximadamente.

CONCLUSIÓN

Los temas de fisicoquímica que se vieron involucrados en la práctica fueron:

● Temperatura
● Presión de vapor
● Densidad
● Calor específico

La temperatura y la presión se ven involucradas en los puntos de ebullición de cada

componente de la mezcla, en las clases de equilibrio físico se relacionaron éstas variables a
través de la ecuación de Antoine y de acuerdo a las observaciones durante la práctica, se
pudo notar esta relación tomando como la presión total la ambiental. Se pudo observar que
mientras la temperatura aumentaba en el sistema, la presión de vapor también lo hacía y
ésta se pudo visualizar a través del vapor del destilado.
La densidad se encuentra relacionada a su vez con la concentración. Las concentraciones
de cada componente en una mezcla, expresadas en fracciones adimensionales, pueden
determinar el rango de temperaturas en el que se encontrará el equilibrio entre la fase
líquida y la fase vapor de la mezcla.

Cuestionario

1. ¿Que es el punto de ebullición?

Es la temperatura a la cual un elemento químico pasa del estado líquido a gaseoso, o a la

inversa.

2. ¿Qué es la presión de vapor?

Es la presión de la fase gaseosa o vapor de un sólido o un líquido sobre la fase líquida, para
una temperatura determinada, en la que la fase líquida y el vapor se encuentran en
equilibrio dinámico.

3. ¿Qué se entiende por calor latente de vaporización?

Es cuando todo líquido tiene una temperatura a la que empieza evaporarse, cuando se
entrega energía en forma de calor al líquido, esta energía se utiliza para aumentar la
temperatura del mismo.

4. ¿Cuál es el objeto de determinar el punto de ebullición?

Es con el objeto de identificar las sustancias.
EQUIPO NECESARIO:

El uso adecuado del equipo durante el proceso de la destilación fraccionada es importante,

por eso, aquí mencionamos el equipo que se requiere durante este:

- Probeta de 100 ml.

- Refractómetro.
- Picnómetro.
- Mezclas agua-etanol.
- Matraz de destilación.
- Columna de rectificación.
- Refrigerante.
- Termómetro.
- Gomas de conexión.
- Tapones.
- Placa calefactora.
- Soportes.
- Pinzas.
Cotización de material y equipo a utilizar

● Refractómetro: $5,178

● Picnómetro.: $3306

● Mezclas agua-etanol.
Agua destilada 4lt: $258
Etanol 1 Lt: $551
● Matraz de destilación 250ml:$150

● Columna de rectificación 1lt: $4,431

● Refrigerante 40cm : $1,675

● Termómetro: $265
Gomas de conexión 10 pz: $222

- Tapones: $73

- Placa calefactora: $495

Soportes: $556

● Pinzas de tubo de ensaye: $120

- Probeta de 100 ml (vidrio): $108

COSTO TOTAL: $17,388