REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LA FUERZA ARMADA NACIONAL BOLIVARIANA NÚCLEO PORTUGUESA SEDE GUANARE Bachiller: Marzola L., David A. Cédula de identidad: 24018961 Carrera: Ing. de Sistemas A Profesor: Medina, Mary Y. Guanare, diciembre de 2014. RESUMEN El siguiente experimento busca separar de la forma más eficiente la acetona de una mezcla hecha de agua destilada con acetona mediante la aplicación de calor para luego condensar el gas producido a diferentes temperaturas de ebullición antes de alcanzar el punto de ebullición del agua. Con esto obtener la acetona en diferentes recipientes para calcular el volumen total del líquido obtenido y calcular el rendimiento del proceso. INTRODUCCIÓN La destilación sencilla sirve para separar mezclas. Por lo que para realizar el siguiente experimento se procederá a armar un aparato de destilación el cual será explicado en la metodología. Luego de armado el aparato se destilará mediando la aplicación de calor, evaporando en un primer lugar la acetona que cuenta con un punto de ebullición menor al del agua (57 º C), desde ahí recolectaremos el vapor condensado y enfriado para obtener nuestros resultados. Este procedimiento es denominado destilación sencilla y nos permite calcular el rendimiento del proceso mediante la formula 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟 − 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑚𝑒𝑛𝑜𝑟 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟 ∗ 100 el valor mayor será la cantidad inicial de acetona en la mezcla y el valor menor será la cantidad obtenida en el proceso de destilación, al multiplicar por cien obtenemos el porcentaje de error de la muestra y con este resultado al restarlo con un cien por ciento obtendremos el rendimiento del proceso. MÉTODO EXPERIMENTAL Materiales: 30 ml de agua destilada: HOH o H2O. 30 ml de acetona o dimetilcetona: CH3(CO)CH3 Cuatro matraces erlenmeyer etiquetados y enumerados. Uno o dos trozos de porcelana porosa. Manta eléctrica. Soporte universal con pinzas. Cabeza de destilación. Termómetro. Refrigerante. Dos tubos de látex para laboratorio. Alargadera: Clips para laboratorio. Sistema de circulación de agua fría. Probeta de medición de volúmenes. Embudo de vidrio. Armado del aparato de destilación y experimentación: Se llena un matraz (matraz de destilación) con la mezcla del agua con la acetona hasta la mitad de su capacidad aprox., para evitar que líquido hierva dando saltos se añade al contenido del matraz dos trozos de porcelana porosa cuyos poros son el sitio adecuado para la formación de núcleos de burbujas, logrando que el líquido pueda hervir suavemente. Introducimos el matraz en la manta eléctrica y se sujeta al soporte universal con una pinza, a continuación se adaptan al matraz la cabeza de destilación y el termómetro que debe quedar a la altura de la horizontal que pasa por la parte inferior de la tubuladora lateral de la cabeza de destilación (para que el bulbo del termómetro sea bañado por el gas ascendiente justo antes de que se condense en el refrigerante). Procederemos a sujetar el refrigerante a un soporte metálico con una pinza, se une el refrigerante a la cabeza de destilación usando un clip y se adaptan dos tubos de látex sujetos por clips al refrigerante que se conectan al sistema de circulación de agua fría de forma que esta circule en contra corriente (con la entrada de agua fría en la boquilla más alejada de la cabeza de destilación, esto con la finalidad de que el punto de menor temperatura en el refrigerante sea al final para lograr una condensación uniforme). Seguidamente a la salida del refrigerante se conecta la alargadera y el matraz colector en donde se recolectará el destilado. Todas las piezas se conectan unas con otras mediante clips. Para iniciar el proceso de destilado se enciende la manta calefactora para empezar a calentar la mezcla de agua con acetona. Etiquetamos y enumeramos tres matraces erlenmeyer para recoger fracciones con los siguientes puntos de ebullición: F1: (57 – 62 ºC); F2: (62 – 72 ºC); F3: (72 – 78 ºC); F4: (78 – 95 ºC); F5: (residuo del matraz dentro de la manta). Cuando comienza a calentar la mayor parte del gas asciende hacia la tubuladora lateral de la cabeza de destilación donde se condensa al llegar al refrigerante gracias a la corriente de agua fría que asciende por la camisa de este; el destilado del vapor condensado cae al matraz colector a través de la alargadera conectada al refrigerante. Nota: la destilación debe hacerse a temperatura controlada y moderada para recolectar el destilado de una manera constante. Se debe cambiar los matraces en los intervalos de temperatura indicados con la mayor precisión posible. Llegado a los 95 ºC interrumpa la destilación dejando que el vapor restante se condense en el matraz de destilación. En una probeta con un embudo de vidrio vierta el líquido contenido en los matraces F1, F2, F3, F4 y F5. Compare el contenido del matraz F5 con los otros cuatro matraces. Por último utilice la formula enunciada en la introducción para calcular el rendimiento del destilado. RESULTADOS En la destilación sencilla se obtuvieron los siguientes resultados: INTERVALO DE TEMPERATURA CANTIDAD DE ACETONA OBTENIDA F1: 57 °C – 62 °C 14 ml F2: 62 °C – 72 °C 8 ml F3: 72 °C – 82 °C 2,8 ml F4: 82 °C – 95 °C 3,5 ml TOTAL 28,3 ml Procedemos a aplicar la fórmula para calcular el error donde: 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟 − 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑚𝑒𝑛𝑜𝑟 ∗ 100 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟 = 30,0 𝑚𝑙 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑚𝑒𝑛𝑜𝑟 = 28,3 𝑚𝑙 Entonces: 30,0 𝑚𝑙 – 28,3 𝑚𝑙 ∗ 100 % = 𝟎, 𝟎𝟓 % 30 𝑚𝑙 Por lo tanto el error fue de 0,05 % restamos esto a un 100 % y obtenemos que el rendimiento del proceso de destilado fue: 100 % − 0,05 % = 𝟗𝟗, 𝟗𝟓 % CONCLUSIONES Fue posible destilar casi en su totalidad la cantidad de acetona mezclada inicialmente en el agua destilada. El error en el destilado fue mínimo y por ende el rendimiento del proceso fue óptimo. Todo fue realizado de manera controlada y segura dentro de un laboratorio con temperaturas controladas. Se recomienda realizar el experimento con un sistema de destilación fraccionado para comprar los resultados obtenidos con los de este experimento.