I. INTRODUCCIÓN a)
Fundamento teórico
Destilación
La destilación es el proceso que consiste en calentar un líquido hasta que sus componentes más volátiles pasan a la fase de vapor y, a continuación, enfriar el vapor para recuperar dichos componentes en forma líquida por medio de la condensación. El objetivo principal de la destilación es separar una mezcla de varios componentes aprovechando sus distintas volatilidades, o bien separar los materiales volátiles de los no volátiles. Si los puntos de ebullición de los componentes de una mezcla sólo difieren ligeramente, no se puede conseguir la separación total en una destilación individual. Destilación simple
Se usa cuando la diferencia entre los puntos de ebullición de los componentes es grande, mayor de 80° C, o cuando las impurezas son sólidos disueltos en el líquido a purificar. El equipo utilizado es el siguiente:
Figura 1. Equipo de destilación simple En este sistema parte del vapor se condensa en las paredes del matraz, pero la gran parte pasa por la salida lateral condensándose debido a la circulación del agua fría por el tubo refrigerante.
Destilación fraccionada
Si la diferencia que hay entre los puntos de ebullición es demasiado pequeña para que una destilación simple resulte eficiente, es necesario recurrir a destilaciones repetidas. El equipo que se utiliza para esta destilación es el siguiente:
Figura 2. Equipo de destilación fraccionada
La principal diferencia que esta destilación tiene con la destilación simple es el uso de una columna de fraccionamiento. Ésta permite un mayor contacto entre los vapores que ascienden con el líquido condensado que desciende, por la utilización de diferentes "platos" (placas). Esto facilita el intercambio de calor entre los vapores (que ceden) y los líquidos (que reciben). Destilación de alcohol
Un ejemplo importante de destilación es la separación de agua, que hierve a 100 °C, y alcohol, que hierve a 78,5 °C. Si se hierve una mezcla de estos dos líquidos, el vapor que sale es más rico en alcohol y más pobre en agua que el líquido del que procede, pero no es alcohol puro. Con el fin de concentrar una disolución que contenga un 10% de alcohol (como la que puede obtenerse por fermentación) para conseguir una disolución que contenga un 50% de alcohol por ejemplo, el destilado ha de volver a destilarse una o dos veces más, y si se desea alcohol industrial (95%) son necesarias aún más destilaciones.
Grado alcohólico
Es el número de volúmenes de alcohol (etanol) contenido en 100 volúmenes de producto a una temperatura de 20 °C. El grado alcohólico de una solución se puede conocer mediante su densidad, utilizando la siguiente tabla: % en peso
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
Densidad o 20 C g/cc
0.9991 0.9981 0.9972 0.9962 0.9953 0.9945 0.9936 0.9927
% en peso
4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0
Densidad o 20 C g/cc
0.9919 0.9911 0.9903 0.9895 0.9887 0.9880 0.9872 0.9865
% en peso Densidad o 20 C g/cc
8.5 9.0 9.5 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0
0.9857 0.9850 0.9843 0.9836 0.9822 0.9809 0.9796 0.9782
% en peso
15.0 16.0 17.0 18.0 19.0 20.0 100.0
Densidad o 20 C g/cc
0.9769 0.9756 0.9743 0.9730 0.9717 0.9704 0.7907
Vino
El vino es una bebida alcohólica elaborada por fermentación del jugo de uva. La graduación de los vinos varía entre un 7 y un 16% de alcohol. Además del alcohol, el vino tiene otros componentes entre los que se incluyen los ácidos que proceden de la uva como el tartárico, málico y cítrico; y los que proceden de la fermentación, como ser los ácidos succínico, láctico y acético. Etanol
El etanol es un líquido transparente e incoloro, con sabor a quemado y un olor agradable característico. Es el alcohol que se encuentra en bebidas como el vino y el brandy. Normalmente el etanol se concentra por destilación de disoluciones diluidas. Tiene un punto de ebullición de 78,5 °C y una densidad relativa de 0,7890 a 20 °C. Desde la antigüedad, el etanol se ha obtenido por fermentación de azúcares. Todas las bebidas con etanol y casi la mitad del etanol industrial aún se fabrican mediante este proceso. La enzima de la levadura, la cimasa, transforma el azúcar simple en dióxido de carbono. La reacción de la fermentación, representada por la ecuación: C6H12O6 2C2 H5OH + 2CO2
b) Objetivos del experimento
-
Aprender a separar sustancias mediante la técnica de destilación simple.
-
Determinar el grado alcohólico de una sustancia destilada mediante su densidad.
II. REALIZACIÓN DEL EXPERIMENTO Materiales y sustancias Materiales
Equipo de destilación (columna vigreaux y refrigerante liebig) Balón de destilación de 250 ml (24/40)
Sustancias
Vino
Codo de destilación Mangueras Probeta graduada de 25 ml Termómetro Tapones Manta de calefacción Soporte universal Piedritas e ebullición Picnómetro Balanza analítica Procedimiento Determinación del grado alcohólico del vino
Se pesó el picnómetro vacío y luego lleno de agua, para obtener la masa de agua contenida en éste. Con este dato y la densidad del agua se obtuvo el volumen que el picnómetro puede contener. Luego se pesó el picnómetro lleno de vino. Con este dato y la masa del picnómetro vacío se obtuvo la masa de vino contenida en éste. Con la masa y el volumen del vino se obtuvo su densidad Con la densidad se pudo saber el grado alcohólico de la muestra de vino mediante tablas.
Destilación del vino
Se colocó 100 ml de vino en un matraz de destilación de 250ml y se añadieron al matraz 3 piedritas de ebullición. Se armó el equipo de destilación fraccionada (Figura 2). Se abrió el grifo para que circule el agua de refrigeración. Se calentó suavemente el balón con la manta de calefacción, de manera que se obtenga una destilación constante. Periódicamente, se anotó el volumen destilado, la temperatura del sistema y el tiempo en que se destiló este volumen. Realizamos el proceso hasta obtener 25 ml de destilado. Determinación del grado alcohólico del destilado
Realizando el mismo proceso para obtener la densidad del vino, obtuvimos la densidad del destilado. Con esta densidad determinamos su grado alcohólico.
III. CÁLCULOS Y RESULTADOS Tabla 1. Temperatu ra, volumen y tiempo de destilado Temperatura (°C)
70.0 71.0 72.0 75.0 80.0 83.0 84.5 86.0 87.0 88.5 89.0 90.0
Volumen destilado (ml)
3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25
Tiempo de destilado (min)
2.17 3.75 5.33 7.25 9.10 11.12 13.21 15.30 17.83 20.58 22.62 24.40
Densidad del vino y la muestra
Tabla 2. Densidad y porcenta je en alcohol de la muestra de vino Masa (g)
Vino Destilado
Volumen (ml)
224.1 225.2
248 248
Densidad (g/ml)
0.9843 0.9081
Porcenta je en alcohol (%)
9.5 21.4
IV. DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES
Aprendimos a utilizar el método de destilación fraccionada para separar dos componentes en una solución. Observamos el intercambio de calor vapor -líquido, gracias al cual se da un proceso constante de evaporación y condensación. Observamos que el destilado no es etanol puro, pero si contiene una mayor cantidad de etanol que la solución antes de ser destilada. Aprendimos que realizando destilaciones repetidas podría obtenerse una mayor pureza de etanol. Aprendimos a usar la densidad de una solución con alcohol para determinar su porcentaje en alcohol. Recordamos el método del picnómetro para medir densidades.
V. BIBLIOGRAFÍA
Enciclopedia Encarta R. Q. BREWSTER, C. A. VANDERWERT, W. E. EWEN, Curso Práctico de Química Orgánica, 1998, Editorial Alhambra.
