Separación por Destilación Fraccionada

La destilación es una técnica de separación que se utiliza para extraer una mezcla sólida en un líquido. Es básicamente el proceso de calentar el líquido para formar vapores y luego condensar los vapores para recuperar el líquido. El líquido que se obtiene al realizar la condensación del vapor se denomina destilado. Los líquidos miscibles se mezclan para formar una solución, por ejemplo, una mezcla de etanol y agua. Los líquidos inmiscibles no se mezclan bien. Por ejemplo, aceite y agua. Los dos líquidos que son miscibles entre sí en todas las proporciones se pueden denominar como una mezcla binaria de líquido. Esta técnica se utiliza para la segregación de componentes de una mezcla de dos líquidos miscibles con suficiente diferencia de puntos de ebullición (BP), que pueden hervirse sin sufrir descomposición.

Por ejemplo, la destilación se utiliza para la separación de sustancias no volátiles de las volátiles o la extracción de sal del agua para preparar agua potable y la purificación de medicamentos fabricados mediante el proceso químico.

La destilación es preferible cuando tanto el sólido como el líquido deben extraerse de la solución. También conocida como destilación simple, se basa en las diferencias observadas en las volatilidades y las correspondientes presiones de vapor observadas en los componentes de una mezcla. 

Destilación fraccionada

La destilación fraccionada se utiliza para separar líquidos miscibles que son volátiles por naturaleza. Los puntos de ebullición de estos líquidos están lo suficientemente cerca. El aparato de columna de fraccionamiento se utiliza para simular la separación. También conocido como rectificación, ya que el vapor se condensa parcialmente y se devuelve como líquido. Básicamente es un proceso en el que la vaporización de una mezcla líquida da lugar a una mezcla de constituyentes, seguida de la extracción del componente requerido en su forma pura.

Sin embargo, esta técnica solo se puede utilizar para separar líquidos miscibles, que forman mezclas azeotrópicas PURA.

Columna de fraccionamiento

El aparato utilizado en este proceso es similar al de la destilación simple excepto por una columna de fraccionamiento que se coloca entre el matraz de destilación y el condensador. Una columna de fraccionamiento simple es un tubo lleno de perl de vidrio. Las perl proporcionan una superficie para que los vapores se enfríen y se condensen repetidamente.

Principio

Al destilar la mezcla líquida, se produce la condensación parcial del vapor en una columna de fraccionamiento.

En la columna, el vapor que avanza del alambique entra en contacto con el vapor de condensación que regresa al alambique. Esto provoca el enriquecimiento del vapor con el componente más volátil.

Mediante la condensación constante y el calentamiento del vapor, se logra un equilibrio entre el líquido y el vapor. Esto da como resultado la extracción de un componente más volátil de la mezcla.

Aplicaciones de la Destilación Fraccionada

La destilación fraccionada se puede utilizar para separar las mezclas como:

• Acetona y agua
• cloroformo y benceno
• Separación de gases del aire.

Embudo de separación

La técnica utilizada para la separación de dos líquidos inmiscibles se realiza mediante un aparato llamado embudo de separación. Es un tipo especial de embudo que tiene una llave de paso en su vástago que permite o detiene el flujo de un líquido desde él. La separación de dos líquidos inmiscibles por un embudo de separación depende de las diferencias en las densidades de los líquidos que los componen. El líquido más pesado se deposita en el fondo y el líquido más liviano permanece como una capa superior.

Aplicaciones del embudo de decantación

• Separación de una mezcla de agua y queroseno
• Separación de una mezcla de gasolina y agua.
• Aceite de cacahuete o aceite de mostaza del agua
• Mercurio, disulfuro de carbono, cloroformo, benceno del agua

Principal del embudo de decantación

Un embudo de decantación se utiliza para separar los componentes de una mezcla entre dos fases líquidas inmiscibles. Una fase es la fase acuosa y la otra fase es un disolvente orgánico. Esta separación se basa en las diferencias en las densidades de los líquidos. El líquido que tiene más densidad forma la capa inferior y el líquido que tiene menos densidad forma la capa superior.

Cómo funciona el embudo de decantación

Cuando vertemos la mezcla en un embudo de separación, el líquido con menor densidad flota en la parte superior y cuando se abre el grifo, el líquido con mayor densidad comienza a fluir a través del embudo de separación hacia el recipiente. A continuación, se cierra el grifo justo antes de que empiece a fluir el líquido de menor densidad. El líquido con menor densidad que queda en el embudo de decantación se puede drenar en un recipiente diferente para separar los dos líquidos inmiscibles.

Problemas de muestra

Pregunta 1. ¿Cómo puedes separar dos líquidos que tienen menos de 25 K de diferencia de puntos de ebullición?

Responder:

Separar una mezcla de dos o más líquidos miscibles cuya diferencia de puntos de ebullición es inferior a 25 K es destilación fraccionada. 

Pregunta 2. ¿Cómo separarías una mezcla de aceite y agua?

Responder:

Para separar una mezcla de aceite y agua, necesitamos un embudo de decantación ya que ambos son líquidos inmiscibles. Vierta la mezcla en el embudo de decantación y deje reposar el embudo durante algún tiempo. De modo que se forman capas separadas de aceite y agua. Abra la llave de paso del embudo de decantación y vierta con cuidado la capa inferior de agua.

Pregunta 3. ¿Podemos separar el alcohol disuelto en agua usando un embudo de decantación? En caso afirmativo, describa el procedimiento. De no, explicar.

Responder:

No, al ser miscibles no se pueden separar utilizando un embudo de decantación.

Pregunta 4. ¿Diferencia entre destilación simple y destilación fraccionada?

Responder:

Destilación Simple	Destilación fraccionada
La destilación simple se usa para separar mezclas de líquidos miscibles con una diferencia suficientemente grande en sus puntos de ebullición.	La destilación fraccionada se usa cuando la diferencia en el punto de ebullición es bastante menor.
Consiste en un aparato simple con dos matraces y un condensador.	Consiste en un aparato más complejo con columna de fraccionamiento.
Ejemplo: Para purificar agua de mar	Ejemplo: Refinación de petróleo crudo

Pregunta 5. ¿Diferencia entre el embudo de separación y la destilación fraccionada?

Responder:

Embudo de separación	Destilación fraccionada
El embudo de decantación se utiliza para separar dos líquidos inmiscibles.	La destilación fraccionada se utiliza para separar dos líquidos miscibles.
La destilación fraccionada separa dos líquidos miscibles en función de su punto de ebullición.	El embudo separador separa dos líquidos de diferente densidad.
Ejemplo: Agua y alcohol.	Ejemplo: Aceite y agua.

Pregunta 6. Diferenciar entre líquidos miscibles e inmiscibles. Dé un ejemplo de cada uno.

Responder:

Líquidos Miscibles	Líquidos inmiscibles
Los líquidos miscibles son sustancias líquidas que pueden mezclarse en todas las proporciones para formar una solución homogénea.	Líquidos inmiscibles son líquidos que son incapaces de mezclarse y lograr homogeneidad
Mezclar entre sí en todas las proporciones posibles	Los líquidos inmiscibles no se mezclan entre sí en todas las proporciones.
Da una solución clara después de mezclar	Da una solución turbia después de mezclar
Los líquidos con la misma polaridad pueden ser miscibles.	Los líquidos con diferente polaridad son inmiscibles.
Ejemplo: el agua y el etanol son miscibles	Ejemplo: El aceite y el agua son inmiscibles .

Pregunta 7. ¿Cómo es útil el embudo de separación en la extracción de hierro de su mineral?

Responder:

El principio detrás del embudo de separación es que los líquidos inmiscibles se separan en capas dependiendo de sus densidades. En la extracción de mineral de hierro, el ciervo más liviano se retira de la parte superior mediante este método para dejar el hierro fundido en la parte inferior de un horno.