Jahaira María Murillo Bertrand Joseline Carolina López Orellana Francisco José Sierra Mejía Marllory Mabelle Sánchez López Rony Vladimir Suazo Rubio Ana Mezzel Tinoco Nolasco
Laboratorio de Fenómenos de Transporte Extracción Líquido-Líquido
INTRODUCCIÓN La extracción líquido líquido es un proceso de separación de los componentes en una solución mediante su distribución en dos fases liquidas inmiscibles. Este proceso se conoce también como Extracción líquido o extracción disolvente.
Esta operación unitaria se realiza una extracción liquido-liquido de ácido benzoico contenido en queroseno, dicho soluto se someterá a un proceso de extracción, utilizando agua como sustancia de arrastre del ácido; es decir, que el extracto será una disolución de agua y acido benzoico y el refinado será una solución de queroseno y acido benzoico. El objetivo es determinar la cantidad de ácido benzoico transferida al agua. La extracción liquido líquido se realiza principalmente cuando la destilación no es practica o su empleo es demasiado costoso, los casos más frecuentes de su empleo se presentan cuando sus componentes a separar pueden ser sensibles a la temperatura, siendo la destilación un proceso ineficaz.
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CONCLUSIONES
La extracción liquido-liquido, representa una solución ventajosa con relación a otros procesos de separación, porque permite extraer varias sustancias que tengan un grupo funcional parecido. Cuando existen componentes de naturaleza química similar la selectividad del disolvente permite la separación de componentes imposibles de separar basándose solo en el punto de ebullición, entre más etapas se realicen mucho mejor será la Extracción. El ácido benzoico es más soluble en Keroseno que en el agua, la mezcla de los tres líquidos forman disoluciones ternarias conjugadas, es decir, dos capas saturadas, una acuosa y otra orgánica. Es importante una diferencia en las densidades de las fases líquidas saturadas, tanto para la operación con equipo por etapas como de contacto continuo. Cuanto mayor sea la diferencia tanto mejor.
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RESULTADOS Y DISCUSIÓN Para este laboratorio 4 g de ácido benzoico se disuelven en 1 L de keroseno. Luego la solución se pone en contacto con 1 L de agua de manera que las dos sustancias estén en contacto por un tiempo mientras se agita el recipiente. Se consigue separar ambos líquidos por decantación y se toman muestras de agua para titulación. El procedimiento anterior se lleva a cabo tres veces representando una extracción en tres etapas. Por cada etapa se espera una cantidad de ácido benzoico extraída por el agua, la cual se conoce mediante la titulación. Para la primera titulación se toman 3 alícuotas de 25 mL y se utilizó un promedio 4.5 mL de solución de NaOH para estandarizar. Para dos y tres se utilizaron alícuotas de 50 mL y esto requirió en promedio 8.7 mL y 5.5 mL de NaOH respectivamente. Los resultados para cada etapa se presentan posteriormente en las tablas de datos originales. Los resultados se representan en dos gráficos, el primero representa los datos de equilibrio Keroseno-Agua-Acido Benzoico se forma usando los datos tabulados de la fase orgánica con respecto a la fase acuosa. El segundo es un método grafico para determinar concentraciones teóricas y de igual manera se grafica la fase orgánica con respecto a la fase acuosa. Se observan la curva de equilibrio y la curva de operación .
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GRAFICA Curva de equilibrio Agua-Kerosene-Acido Benzoico 0.002
Los datos en las concentraciones ideales se encontraron con la concentración inicial y la del refinado como intercepto en x y la pendiente obtenida, alargando esta línea hasta que se iguale con la línea de equilibrio y luego trazar una vertical hacia abajo y repetir.
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TABLA DE RESULTADOS mL de NaOH 1ra Muestra 3.9 2da Muestra 4.8 3ra Muestra 4.9 Promedios 4.533
1ra Muestra 2da Muestra 3ra Muestra Promedios
1ra Muestra 2da Muestra 3ra Muestra Promedios
mL de NaOH 8.6 8.5 8.8 8.633
mL de NaOH 5.0 5.7 5.7 5.4667
Extracción 1 Vmuestra=25 mL Normalidad de ác. benzoico g ác. ben/L de sol 0.0078 0.9516 0.0096 1.1712 0.0098 1.1956 0.00907 1.10613
g ác, ben/g de agua 0.0009516 0.0011712 0.0011956 0.001106
Extracción 2 Vmuestra=50 mL Normalidad de ác. benzoico g ác. ben/L de sol 0.0086 1.0492 0.0085 1.037 0.0088 1.0736 0.00863 1.05327
Extracción 3 Vmuestra=50 mL Normalidad de ác. benzoico g ác. ben/L de sol 0.005 0.61 0.0057 0.6954 0.0057 0.6954 0.0055 0.6669
Etapas
Xext
Xr
Inicial
0.00494
0
1
0.001106
0.003573
2
0.00105
0.002272
3
0.00067
0.001449
g ác. ben/g de agua 0.0010492 0.001037 0.0010736 0.00105
g ác. ben/g de agua 0.000610 0.000695 0.000695 0.00067
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TABLA DE DATOS ORIGINALES 4 g Ácido Benzoico 0.05N NaOH 1 L Kerosene - 1 L Agua/Etapa Muestra
mL (Ácido Benzoico)
mL (Hidróxido de Sodio)
Etapa 1 1
25
3.9
2
25
4.8
3
25
4.9 Etapa 2
1
50
8.6
2
50
8.8
3
50
8.6 Etapa 3
1
50
5.0
2
50
5.7
3
50
5.7
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NOMENCLATURA ρ: Densidad N: Normalidad XF: Concentración inicial del ácido en kerosene g: Gramos mL: Mililitros V: Volumen Xr: Composición del refinado m: Pendiente NaOH: Hidróxido de Sodio
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Operaciones de Transferencia de Masa. Segunda Edición, Robert E. Treybal. Procesos de trasporte y operaciones unitarias Christie.J. Geankoplis Compañía Editorial Continental.