INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA NACIONAL DE CIENCIAS BIOLÓGICAS INGENIERÍA EN SISTEMAS AMBIENTALES
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FISICOQUÍMICA DE SISTEMAS AMBIENTALES
Práctica No. 1 DESTILACIÓN POR ARRASTRE DE VAPOR Figueroa Reséndiz D. Selene Hernández Vargas Jesús Paz Vázquez Oscar Víquez Escalona Brenda HORR!O DE "BOR#OR!O $%&& ' ()%&& *
4AV1
Práctica No. 1 Destilaci! "or arrastre #e $a"or
Pá%i!a 1
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INTRODUCCIÓN
"a des+ilaci,n -or arras+re con a-or es una +écnica usada -ara se-arar sus+ancias orgánicas insolu/les en agua 0 ligera1en+e olá+iles2 de o+ras no olá+iles que se encuen+ran en la 1ezcla2 co1o resinas o sales inorgánicas2 u o+ros co1-ues+os orgánicos no arras+ra/les. "e0 de Dal+on "os a-ores sa+urados de los líquidos in1isci/les sigue la "e0 de Dal+on so/re las -resiones -arciales2 que dice que% cuando dos o 1ás gases o a-ores2 que no reaccionan en+re sí2 se 1ezclan a +e1-era+ura cons+an+e2 cada gas e3erce la 1is1a -resi,n que si es+uiera solo 0 la su1a de las -resiones de cada uno2 es igual a la -resi,n +o+al del sis+e1a. Su e4-resi,n 1a+e1á+ica es la siguien+e% P# 5 P( 6 P7 6 888 Pn l des+ilar una 1ezcla de dos líquidos in1isci/les2 su -un+o de e/ullici,n será la +e1-era+ura a la cual la su1a de las -resiones de a-or es igual a la a+1os9érica. Es+a +e1-era+ura será in9erior al -un+o de e/ullici,n del co1-onen+e 1ás olá+il. Si uno de los líquidos es agua :des+ilaci,n -or arras+re con a-or de agua; 0 si se +ra/a3a a la -resi,n a+1os9érica2 se -odrá se-arar un co1-onen+e de 1a0or -un+o de e/ullici,n que el agua a una +e1-era+ura in9erior a (&&<=. Es+o es 1u0 i1-or+an+e cuando el co1-ues+o se desco1-one a su +e1-era+ura de e/ullici,n o cerca de ella. En general2 es+a +écnica se u+iliza cuando los co1-ues+os cu1-len con las condiciones de ser olá+iles2 in1isci/les en agua2 +ener -resi,n de a-or /a3a 0 -un+o de e/ullici,n al+o. cei+es esenciales "a des+ilaci,n -or arras+re de a-or +a1/ién se e1-lea con 9recuencia -ara se-arar acei+es esenciales de +e3idos ege+ales. "os acei+es esenciales son 1ezclas co1-le3as de *idrocar/uros2 +er-enos2 alco*oles2 co1-ues+os car/onílicos2 alde*ídos aro1á+icos 0 9enoles 0 se encuen+ran en *o3as2 cáscaras o se1illas de algunas -lan+as. En el ege+al2 los acei+es esenciales es+án al1acenados en glándulas2 conduc+os2 sacos2 o si1-le1en+e reserorios den+ro del ege+al2 -or lo que es conenien+e des1enuzar el 1a+erial -ara e4-oner esos reserorios a la acci,n del a-or de agua. "os acei+es esenciales son -roduc+os na+urales a-licados en di9eren+es indus+rias2 co1o son la 9ar1acéu+ica2 ali1en+icia2 en -er9u1ería2 en+re o+ros usos. c+ual1en+e2 se cons+i+u0en en -roduc+os al+erna+ios -ara la ela/oraci,n de /io-es+icídas o /io*er/icídas. "a o/+enci,n de los acei+es esenciales es realizada co1ún1en+e -or la +ecnología lla1ada de des+ilaci,n -or arras+re de a-or2 en sus di9eren+es 1odalidades. "a -ureza 0 el rendi1ien+o del acei+e esencial de-enderán de la +écnica que se u+ilice -ara el aisla1ien+o. >é+odos
Práctica No. 1 Destilaci! "or arrastre #e $a"or
Pá%i!a &
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=uando se usa a-or sa+urado o so/recalen+ado2 generado 9uera del equi-o -rinci-al2 0a sea -or una caldera2 una olla de -resi,n o un 1a+raz adecuado2 es+a +écnica reci/e el no1/re de ?des+ilaci,n -or arras+re de a-or@2 -ro-ia1en+e dic*a. #a1/ién se -uede usar el lla1ado ?1é+odo direc+o@2 en el que el 1a+erial es+á en con+ac+o ín+i1o con el agua generadora del a-or. En es+e caso2 se -onen en el 1is1o reci-ien+e el agua 0 el 1a+erial a e4+raer2 se calien+an a e/ullici,n 0 el acei+e e4+raído es arras+rado 3un+o con el a-or de agua *acia un condensador2 que en9ría la 1ezcla2 la cual es se-arada -os+erior1en+e -ara o/+ener el -roduc+o deseado. Es+e 1é+odo es usado de -re9erencia cuando el 1a+erial a e4+raer es líquido o cuando se u+iliza de 9or1a es-orádica. Ana arian+e de es+a úl+i1a +écnica es la lla1ada ?*idrodes+ilaci,n@2 en la que se coloca una +ra1-a al 9inal del re9rigeran+e2 la cual a se-arando el acei+e del agua condensada2 con lo cual se 1e3ora 0 se 9acili+a el aisla1ien+o del acei+e esencial. #a1/ién -uede 1on+arse co1o un re9lu3o2 con una +ra1-a de =leenger -ara se-arar acei+es 1ás ligeros que el agua. El a-or de agua condensado aco1-aan+e del acei+e esencial es lla1ado ?agua 9loral@ 0 -osee una -equea concen+raci,n de los co1-ues+os quí1icos solu/les del acei+e esencial2 lo cual le o+orga un ligero aro1a2 se1e3an+e al del acei+e o/+enido. En algunos equi-os indus+riales2 el agua 9loral -uede ser reciclada con+inua1en+e2 o /ien2 es co1ercializada co1o un su/-roduc+o :gua de =olonia2 gua de Rosas2 e+c.; D#OS B!B"!OCRF!=OS
F,r1ula 1olecular -ariencia Densidad >asa 1olar Pun+o de e/ullici,n Solu/ilidad
AGUA
TOLUENO
H7O !ncoloro (.&&& Gg1I (.&(K7 g1ol
=H !ncoloro &.$ gc1I $7.()( g1ol )).G (((L= En agua &.Mg"
(&&L=
Presi,n a+1os9érica% ( a+1 5 &11Hg =iudad de >é4ico 5 KK11Hg :&.$ a+1; Presi,n de Va-or del agua% &.$$ Ggd1I OBJETIVO
8
Est'#iar la #estilaci! "or arrastre #e $a"or #e '! l()'i#o* "ara #eter+i!ar s' "eso +olec'lar* a"lica!#o "ara ello* las le,es #e Dalto! , A$o%a#ro.
DESARROLLO EXPERIMENTAL
Práctica No. 1 Destilaci! "or arrastre #e $a"or
Pá%i!a -
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=uando un RESA"#DOS ="=A"OS D!S=AS!N =O="AS!N P"!==!N REFERENCIAS
•
#esis. Des+ilaci,n -or arras+re de a-or *++-%.iocd.una1.14organica()((()((-d9(&.-d9 !1agen *++-s%.google.co1.14searc*Q q5des+ilacion6-or6arras+re6de6a-ores-57/i5(&&/i*5(&$$si+e5e/*- +/15isc*i1gil5BEsF&DRdKVD>T7K)T7K)BH$!"EdAUD3>> T7K)B*++-sT7K7K)T7K7K7FT7K7K7Fes-eranza$.ord-ress.co1 T7K7K7F7&(7T7K7K7F&MT7K7K7F7$T7K7K7Fdes+ilacion T7K7K7Fsource5iu-9519ir5BEsF&DRdKVD>T7K) T7K7=H$!"EdAUD3>> T7K7=d-r5(usg5M=r/s*JW=C7s7HBs+K>nW*U T)Ded5&==AX03dqFXo#=G7SKcc=FU*aYgod!EE1ei5u#+Va7=oi( 0XS&g-"=XZi1grc5BEsF&DRdKVD> T)usg5M=r/s*JW=C7s7HBs+K>nW*UT)D
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Pá%i!a
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CÁLCULOS Dvρ μ
ℜ=
Do!#e/ D es #iá+etro e! c+*
v es la $eloci#a# e! c+0s*
ρ la #e!si#a# #el
'i#o e! %0c+-* μ la $iscosi#a# #i!á+ica e! Pa2s. Para o3te!er la $eloci#a# se #es"e4a #e 56 v A/ v=
Q A
Do!#e/ 5 es el %asto e! c+ -0s* A e! c+& , v e! c+0s. 7 7
A = D
π 4
Do!#e D es el #iá+etro
5680t Do!#e 8 es el $ol'+e! e! +l , t tie+"o e! s.
Datos generaes! 8iscosi#a# #i!á+ica 9 μ : a &;& %0c+ s De!si#a# #el a%'a 9 ρ : a &;
Pá%i!a
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Diá+etro #el t'3o 9D:6 &.1 c+
>>
A6
( 2.1 cm) 4
π
6-.-c+&
"#$%o a&inar! Datos/ 561-.-c+-0s Se o3t'$o al +e#ir '! $ol'+e! e! #eter+i!a#o tie+"o. E! este caso* e! #e -; s* se o3t'$iero! ;;+l* 'tilia!#o '!a "ro3eta. Cálc'lo #e v v
6
13.33 cm 3 3.4636
/s
v =3.8485 cm / s
cm 2
Cálc'lo #e Re
ℜ=
( 2.21 cm)( 3.8485 cm / s )( 0.998 g / cm 3 ) 1.02 x 10− 2
ℜ=¿ '().1*(+
"#$%o en transici,n! Datos/ 56 -.-- c+-0s U! $ol'+e! #e ; c+ -* e! 1s. Cálc'lo #e v v=
43.33 cm 3
/s
3.4636 cm 2
v =12.5110 cm / s
Cálc'lo #e Re
ℜ=
( 2.21 cm)( 12.5110 cm / s )( 0.998 g / cm 3 ) 1.02 x 10 −2
ℜ=¿ )*-.)+
"#$%o t$r/$ento! Datos/ 56 1&; c+ -0s I%'al )'e e! el caso a!terior* se +i#i e! '!a "ro3eta '! $ol'+e! #e 1@;;c+ #'ra!te '! tie+"o #e 1s.
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Pá%i!a
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Cálc'lo #e v v 6
120 cm 3 3.4636
/s
cm 2
v =34.6460 cm / s
Cálc'lo #e Re
ℜ=
( 2.21 cm)( 34.6460 cm / s )( 0.998 g / cm 3 ) 1.02 x 10−2
ℜ=¿ *0+1.)
N2&ero 3e Re4nos cr5tico Utilia!#o la or+'la #e Re "ero co! la $eloci#a# #es"e4a#a*
v=
ℜ μ Dρ
* se
"o#rá o3te!er/ 8eloci#a# )'e #e3e te!er el 'i#o #el siste+a 'tilia#o "ara alca!ar el !F+ero #e Re,!ols cr(tico i!erior* Re6&;;;. v=
( 2000 ) ( 1.02 x 10−2 g / cm s ) ( 2.1 cm )( 0.998 g / cm 3 )
v =9.7337
c+0s
8eloci#a# )'e #e3e te!er el 'i#o #el siste+a 'tilia#o "ara alca!ar el !F+ero #e Re,!ols cr(tico s'"erior* Re6;;;. v=
( 4000 ) ( 1.02 x 10 −2 g / cm s ) ( 2.1 cm)( 0.998 g / cm 3)
v =19.4675
c+0s
CONCLUSIONES Co+o era #e es"erarse* al a'+e!tar la $eloci#a# #e '4o se "asa #e '! r%i+e! la+i!ar a '!o t'r3'le!to* , co+o co!sec'e!cia a'+e!ta el !F+ero #e Re,!ol#s , se o3ser$a la or+aci! #e $rtices. Práctica No. 1 Destilaci! "or arrastre #e $a"or
Pá%i!a H
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Si 3ie! la o"eraci! '!itaria est'#ia#a !o es "artic'lar+e!te atracti$a* la co+"re!si! #e los eectos #e '4o e! el r%i+e! #e '4o es s'+a+e!te i+"orta!te. El !F+ero #e Re,!ol#s es )'iá el !F+ero a#i+e!sio!al +ás 'tilia#o e! cálc'los #e i!%e!ier(a , s' co+"re!si! a#ec'a#a res'lta '!#a+e!tal. Los o34eti$os 'ero! satisecos* "'es !o slo se o3t'$iero! res'lta#os a#ec'a#os* si!o )'e se co+"re!#i a#ec'a#a+e!te la relaci! #e la $eloci#a# co! el r%i+e! #e '4o , los eectos e! el !F+ero #e Re,!ol#s.
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Pá%i!a @