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Practica de índices de refracción y destilación simple AUTOR: Marialejandra Forero; Correo:
[email protected] Leydy johanna Perez; Correo
[email protected] Resumen En la práctica se realizó la determinación del grado de alcohol de una bebida por destilación simple en la cual se analizo el índice de refracción del destilado; para esto se emplearon técnicas como la operación e instalación de un equipo de destilación simple para obtener una grafica de índice de refracción contra concentración del etanol y luego analizar el comportamiento en la grafica de Txy. Adicional a esto se calibraron los equipos correspondientes para tener un óptimo resultado en los procedimientos realizados y poder realizar un mejor análisis de dichos valores. Palabras claves: destilación, alcohol, índice de refracción.
Introducción El índice de refracción es el medio donde se puede evidenciar la concentración de una sustancia, ya que al calcular esta medida nos permite saber el cambio de la velocidad de la luz cuando pasa de un medio a otro, donde nos permitirá calcular la diferencia que existe entre en ángulo de incidencia y el de refracción. (Asturias, s.f.) Este estará sujeto a dos parámetros como lo es la temperatura a la cual se encuentre la sustancia la cual puede hacer que influya en su índice de refracción y la luz de onda utilizada, que para lo siguiente trabajaremos con una mezcla de etanol y agua tomando diferentes concentraciones de cada sustancia. Al momento de realizar un proceso de destilación, podemos hablar de ciertos parámetros que se encuentran relacionados con este proceso y que es importante tener en cuenta como lo es la temperatura, la energía, la presión y la composición de la sustancia. En el presente trabajo vamos a realizar la destilación de una bebida alcohólica, realizando la separación de ciertos componentes por medio de su volatilidad, de manera que al calentarlos estos componentes más volátiles pasen a la fase de vapor siendo enfriados para ser recuperados por medio de la condensación, esta separación es producida por la diferencia de los puntos de ebullición de cada componente. La cual hace que el componente con un menor punto de ebullición se evapore más rápido y el de mayor punto de ebullición quede o se presente como un residuo. (alambiques, 2010). Este proceso se realizara por medio de dos tipos de destilación un simple y otra fraccionada, donde la simple se diferencia por su punto de ebullición en sus componentes que deben estar alrededor de los 80ºC, al momento de calentar la sustancia el líquido se evapora y automáticamente pasa a un proceso de condensación convirtiéndose en líquido obteniendo un condensado no muy puro a diferencia de la destilación fraccionada, la cual es manera más eficaz de realizar la destilación pudiendo separar cada uno de los componentes de la sustancia ( vapor – sustancia). Es importante resaltar que cada proceso de destilación maneja diferentes puntos de ebullición al momento de realizar la separación de líquidos.
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Sección Experimental
ÍNDICE DE REFRACCIÓN DE ACUERDO A LA FRACCIÓN MÁSICA ASIGNADA POR EL PROFESOR Y CALCULE LA MASA DE CADA SUSTANCIA PARA PREPARAR 2G DE SOLUCIÓN.
LIMPIE Y SEQUE CUIDADOSAMENTE EL PRISMA Y LA TAPA ANTES DE EMPEZAR COMENZAR CON LA MEDICIÓN. REALÍCELO CON UN ALGODÓN O PAPEL DE ARROZ.
UBIQUE EL REFRACTÓMETRO BAJO LA LUZ SOLAR, ASÍ PODRÁ VER LA ESCALA A TRAVÉS DEL OCULAR. GIRE EL OCULAR Y AJUSTE EN EL MEDIO DEL CÍRCULO EL LÍMITE CLARO/OSCURO.
PONGA 1 O 2 GOTAS DE LA MUESTRA EN EL PRISMA Y CIERRE LA TAPA. (TENGA CUIDADO DE NO TOCAR EL LENTE DEL REFRACTÓMETRO CON LOS DEDOS NI CON LA PIPETA). UBIQUE EL REFRACTOMETRO, ASI PODRA VER LA ESCALA A TRAVES DEL OCULAR. GIRE EL OCULAR Y AJUSTE EN EL MEDIO DEL CIRCULO EL LIMITE CLARO/OSCURO.
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DESTILACION (FRACCIONADA Y SIMPLE) ARME EL MONTAJE PARA DESTILACION SIMPLE Y FRACCIONA. ADICIONE 100 ML DE LA BEBIDA QUE SE VA A DESTILAR Y ADICIÓNELOS EN EL BALÓN DE DESTILACION. AGREGUE PERLAS DE EBULLICIÓN PARA REGULAR LA EBULLICIÓN. SITUÉ EL TERMÓMETRO DE TAL FORMA QUE EL BULBO QUEDE POR DEBAJO DE LA SALIDA HACIA EL REFRIGERANTE. INICIE LA CIRCULACIÓN DEL AGUA DE ENFRIAMIENTO A TRAVÉS DEL REFRIGERANTE, DE TAL MANERA QUE EL FLUJO DE AGUA QUEDE A CONTRACORRIENTE CON EL FLUJO DE CONDENSADO. ENCIENDA LA PLANCHA DE CALENTAMIENTO Y CALIENTE LENTAMENTE EL BALÓN DE DESTILACIÓN.
REGISTRE LA TEMPERATURA A LA CUAL EMPIEZAN A CAER LAS PRIMERAS GOTAS DE DESTILADO. CONTINÚE TOMANDO DATOS DE TEMPERATURA DEL VAPOR, DEL LIQUIDO E ÍNDICE DE REFRACCIÓN DEL DESTILADO CADA 3 MINUTOS. SUSPENDA EL CALENTAMIENTO CUANDO EN EL BALÓN QUEDE APROXIMADAMENTE UNA TERCERA PARTE DEL VOLUMEN ADICIONADO INICIALMENTE. (ESTE PENDIENTE DEL CONTENIDO DEL BALÓN NO LO DEJE CAER). AÑADA AGUA DESTILADA A LA PROBETA HASTA OBTENER Resultados y análisis de resultados EL VOLUMEN INICIAL EMPLEADO Y AGITE PARA HOMOGENIZAR EL CONTENIDO. MIDA EL ÍNDICE DE REFRACCIÓN DEL DESTILADO A TEMPERATURA AMBIENTE.
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1. Determine la fracción másica del etanol a partir de la curva de calibración de índice de refracción contra concentración. Datos tomados del anexo N 3 Guía de laboratorio de Fisicoquímica % MASA 0,5 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0 20,0 22,0 24,0 26,0 28,0
N 1,3333 1,3336 1,3342 1,3348 1,3354 1,3360 1,3367 1,3374 1,3381 1,3388 1,3395 1,3410 1,3425 1,3440 1,3455 1,3469 1,3484 1,3498 1,3511 1,3524
% MASA 30,0 32,0 34,0 36,0 38,0 40,0 42,0 44,0 46,0 48,0 50,0 60,0 70,0 80,0 90,0 92,0 94,0 96,0 98,0 100,0
N 1,3535 1,3546 1,3557 1,3566 1,3575 1,3583 1,3590 1,3598 1,3604 1,3610 1,3616 1,3638 1,3652 1,3658 1,3650 1,3646 1,3642 1,3636 1,3630 1,3614
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Grafica N 1 Índice de refracción Vs Concentración del etanol En esta grafica se puede observar el índice de refracción vs concentración de etanol encontrado en el anexo 3 de la guía de laboratorio, ya que al momento de realizarlo con los datos que habían dado en el momento del experimento se observo que varios grupos habían tomado mal los datos de índices de refracción ya que se encontraban datos que estaban por encima de la curva de calibración. Por tal motivo se toman los datos de la guía de laboratorio para encontrar a partir de la curva de calibración la fracción másica del etanol. Al ver la grafica podemos darnos cuenta que el índice de refracción es cuadrática con respecto a la fracción másica del etanol ya que genera una curva. Por lo que el ajuste de la ecuación será polinomial de grado 2. Quedándonos la ecuación de la siguiente forma: y = -6E-06x2 + 0,0009x + 1,3318
2. Realice graficas de temperatura de vapor contra tiempo, índice de refracción contra tiempo y concentración de etanol contra tiempo a. Temperatura de vapor contra tiempo
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Temperat Tiempo ura de (min) vapor (C) 80 2 80 4 80,3 6 80,5 8 85 10 86 12 90 14 90 16 90 18 90 20 91 22
Grafica N 2 Temperatura VS Tiempo En esta grafica podemos observar la temperatura de vapor vs el tiempo, cada vez que pasaban 2 min se tomaban las temperaturas registradas en el sistema. b. Índice de refracción Vs Tiempo
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Índice de Refracci ón 1,3435 1,3495 1,3525 1,3574 1,3575 1,3585 1,3604 1,3605 1,3605 1,3615 1,3641
Tiempo 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
Grafica N 3 Índice de refracción VS Tiempo En esta grafica podemos observar el índice de refracción vs Tiempo en que se realizo cada una de las medidas para mi grupo, podemos observar que los datos tomados van aumentando debido al vapor que se está generando. c. Concentración Vs tiempo Concentra ción de Etanol 14% 22%
Tiempo 2 4
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27% 37% 37% 39% 44% 44% 44% 49% 58%
6 8 10 12 14 16 18 20 22
Grafica N 4 Concentracion de etanol Vs Tiempo En la grafica de concentración de etanol vs tiempo se toman los valores de la concentración de etanol respecto a la grafica N 1, en donde se puede observar que genera una curva que a media que se evaporara también se va condesando por lo que el etanol logra su mayor proporción después de un tiempo.
3. Encuentre el porcentaje en volumen de etanol a partir de la fracción másica y las densidades de los componentes puros. Falta 4. Compare el grado alcohólico obtenido experimentalmente con el reportado en la bebida comercial. No está bien Grado de alcohol comercial 12%
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El obtenido experimentalmente se consiguió agregando a 10 ml de destilación etanol, agua destilada hasta 100 ml.
Índice de refracción: 1.3375 Fracción másica etanol: 0.05g % de volumen: 6.26%
5. Represente el proceso de destilación del sistema estudiado en el diagrama Txy y analice los resultado obtenidos
Falta
Conclusiones
Se pudo determinar que el grado de alcohol era menor al que decía en el envase de la bebida alcohólica (vino), debido a no tener un sistema cerrado para los experimentos. Los datos de un experimento en índice de refracción no mostraron el comportamiento ideal de la grafica polinomial por tal motivo se utilizaron los datos de la guía anexo 3 para que a partir de ella se analizara la concentración del etanol Cuando queremos separar una mezcla en elemento más volátil saldrá primero en la destilación y el vapor de este tendrá la mayor concentración al comienzo e irá disminuyendo a medida de que en el líquido su proporción sea menor.
Referencias alambiques. (2010). alambiques. Obtenido de http://www.alambiques.com/tecnicas_destilacion.htm Asturias, I. L. (s.f.). educastur. Obtenido de http://web.educastur.princast.es/proyectos/fisquiweb/Apuntes/Apuntes2Fis/Re flexionRefraccion.pdf Educaplus.org. (Citado marzo 2015). La luz y sus propiedades. Obtenido de http://www.educaplus.org/luz/refraccion.html
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