Universidad de Cartagena
DETERMINACION DEL COEFICIENTE DE DISTRIBUCION DE UN SOLUTO ENTRE DOS LIQUIDOS INMISCIBLES J. M. Acevedo1, J. D. Benedetti Benedetti 2, L. F. Mestre 2, H.A. Pajaro2 Facultad: Ingeniería. Programa: Alimentos. Departamento: Física. Cartagena de Indias: 29 - Agosto - 2013 1
Profesor Universidad de Cartagena 2Estudiantes de Ingeniería de Alimentos
RESUMEN En el siguiente informe de laboratorio se desea determinar el coeficiente de distribución del ácido acético en 2 líquidos diferentes, agua y éter. Además estudiaremos las aplicaciones de la ley de NERNST para la extracción de sustancias que están distribuidas en un solvente.
PALABRAS CLAVES
Soluto, Líquidos inmiscibles, Ley de NERNST, Coeficiente de distribución.
ABSTRACT In the following lab report is desired to determine the distribution coefficient of acetic acid in two different liquids, water and ether. Also study the application of the law of Nernst for the extraction of substances that are distributed in a solvent.
KEYWORDS Soluto, immiscible liquids, NERNST Act, distribubion coefficient.
1.
INTRODUCCIÓN
Cuando un soluto se agita con dos
Cuando las soluciones son diluidas y el
solventes inmiscibles. Si el soluble en
soluto se comporta idealmente, la
cada uno de ellos, se distribuye entre los
actividad es prácticamente igual a la
2, de acuerdo a la ley de distribución de
concentración y el coeficiente de reparto
NERNST. La ley de NERNST establece
se expresa como la relación de
que una sustancia se distribuye entre 2
concentraciones
solventes, hasta cuando en el equilibrio
coeficiente de reparto es una constante
se alcance una relación constante de las
de
actividades de la sustancia entre las 2
temperatura y de la naturaleza de los
capas, a una determinada temperatura;
solventes y soluto involucrados, y no de
luego la ley de NERNST se expresa
la cantidad de los solventes y soluto
como:
(siempre y cuando se trabaje a
líquido B, en el equilibrio. CA: Concentración del Soluto en el líquido A, en el equilibrio. K: Coeficiente de distribución y reparto. La ley de NERNST es de gran para
la
extracción
de
sustancias que están distribuidas en un solvente. Suponiendo que una sustancia está presente en el solvente A, donde su determinación o investigación se hace difícil, pero que es muy fácil de determinar en otro solvente B. luego es posible efectuar una distribución de la sustancia entre los 2 solventes y realizar el análisis en B. Efectuado este, conocido los volúmenes de original de la sustancia A.
depende
de
El la
concentraciones relativamente diluidas
CB: Concentración del Soluto en el
aplicación
equilibrio,
(K=C1/C2).
para cumplir con la Ley de Nernst). Dicha Ley de Distribución sólo se aplica a especies moleculares simples. La relación C1 /C2 no se mantiene constante
cuando
el
soluto
está
ionizado, polimerizado o solvatado en un solvente y no en el otro. La Ley de Nernst sólo es exacta cuando se usa una pequeña cantidad de soluto. La adición de grandes cantidades de la sustancia distribuidora generalmente aumenta las solubilidades mutuas de los dos solventes, que eran insolubles entre sí, y el aumento puede ser talen algunos casos como para formar una simple fase líquida de tres componentes.2 La transferencia de un soluto de un disolvente a otro es lo que se denomina extracción. De acuerdo con la expresión de
coeficiente
de
distribución
anteriormente comentada es evidente
que no todo el soluto se transferirá al
Ácido
Acético
de
disolvente 2 en una única extracción
concentraciones 0.25N, 0.50N,
(salvo que el valor de K sea muy
1N.
grande) y que la extracción nunca es
Fenolftaleína
total. Normalmente son necesarias
Éter etílico
Procedimiento:
varias extracciones para eliminar todo el soluto del disolvente Para extraer un soluto de una disolución
Se utilizó ácido acético como
siempre es mejor usar varias pequeñas
soluto y el par de líquidos agua
porciones del segundo disolvente que
y éter etílico. Este soluto no se
usar una única extracción con una gran
asocia ni en el agua ni en el éter.
cantidad. Para aquellas situaciones
Se
donde el coeficiente de distribución de
relativamente altas de ácido
los componentes que se quieren separar,
acético, para que la disociación
es bien parecido, se necesitan técnicas
de este soluto en solución
de fraccionamiento múltiple para lograr
acuosa sea mínima y pueda
la separación. En este caso el número de
despreciarse.
usaron
concentraciones
veces que ocurre la partición aumenta y
1. Se prepararon 3 soluciones de
la distribución ocurre en porciones
ácido acético de concentraciones
renovadas de las distintas fases.
1, 0.5, 0.25 N. 2. Se adiciono 50 ml de cada una
2. DETALLES EXPERIMENTALES:
Materiales y reactivos:
de
estas
soluciones
en
3
embudos de separación. 3. Se adiciono a cada embudo 50 ml de éter etílico; luego se agito
Tres embudos de separación de 250 ml.
durante 20 minutos. 4. Se dejó en reposo por unos
Tres buretas.
minutos y una vez se hallan
Pipetas de 5 o 10 ml.
separado las 2 capas, se retiró la
6 Beaker de 50 o 100 ml.
capa acuosa.
3 Erlenmeyer de 250 ml.
Hidróxido de Sodio 0.1 N.
5. Titulamos
una
alícuota
correspondiente a la porción acuosa y se determinó su concentración en ácido acético.
La
diferencia
entre
la
concentración inicial y esta
última corresponde a la cantidad de ácido acético que paso al éter. 6. Se tabularon los datos obtenidos y se obtuvo el valor de K.
Multiplicando los gramos por la densidad del acido acético, obtenemos los mililitros necesarios para preparar 0.05 lt de CH3COOH 1 NN.
3. RESULTADOS:
Preparación de la solución de
acido Acético 1N Para la preparación de los 0.05 litros de solución de Acido Acetico 1N, se
Titulación
tuvieron en cuenta los siguientes
Se tomo 5 ml de la porción acuosa de la
cálculos:
mezcla de éter con solución de
60 g/mol Los equivalentes gramos se calculan usando la siguiente expresión:
CH3COOH 1N y se valoraron con NaOH 0.1 N, teniendo en cuenta el volumen gastado de NaOH se calculo la concentración
Calculamos el número de equivalentes presentes en 0.05 lt de CH3COOH 1N:
Multiplicando el número de equivalentes por el peso de un equivalente obtenemos los gramos de CH3COOH necesarios
en los 5
ml:
de CH3COOH
0.012 N
Esta concentración nos indica la cantidad de CH3COOH que paso al agua. La diferencia entre esta y la concentración inicial nos indica la cantidad de CH3COOH q paso al éter.
Usando
la
ecuación
de
Nernst
cualquier cantidad de solventes y soluto inicial;
Calculamos el valor de K:
las
desviaciones
se
observan
porque el coeficiente de reparto pasa a
depender entonces de la concentración de
la solución.
Análogamente,
se
realizo
el
procedimiento anterior para las mezclas con soluciones de CH 3COOH 0.25 N, 0.5 N y 1.25 N, los resultados se presentan en la tabla 1: Vol. NaOH gastado 0.25 N 0.5 N 1N 1.25 N
0.2 ml 0.3 ml 0.6 ml 0.8 ml
N de CH3COOH en la fase acuosa 0.004 0.006 0.012 0.0216
N de CH3COOH en la fase etérea 0.996 0.994 0.988 0.984
K 249 165.6 82.3 45.5
Para determinar un coeficiente de reparto, es necesario conseguir un equilibrio entre los elementos constitutivos del sistema que se influencien mutuamente y determinar las concentraciones de las sustancias disueltas en las dos fases.
Por medio de los resultados calculados pudimos observar la diferencia de valores de la constante K, la cual fue disminuyendo a
medida
aumentaba.
que
la
Examinando
concentración la
bibliografía
existente sobre este tema y basándonos en la Ley de Nernst , se encuentra que se presenta una serie de desviaciones, ya que el coeficiente de reparto (K) no puede variar ya que éste es constante con
