INDICE1. Introduccin 2. Objetivos2.1 Objetivo general2.2
Objetivo experimentales3. Marco terico4. Fundamento terico4.1
Caracterstica del disolvente4.2 Representacin del equilibrio en
tringulos equilteros y rectngulos.4.3 Representacin del equilibrio
de tres componentes tipos 14.4 Efectos de la temperatura4.5 Efectos
de la presin 4.6 Tipos de equilibrio liquido liquido4.7
Aplicaciones4.8 Ventajas y desventajas de diferentes equipos de
extraccin.5 Procedimiento6 Datos experimentales7 Diagrama de la
unidad8 Conclusiones y recomendaciones9 Anexos
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL La extraccin lquida consiste en la separacin de
los componentes de una solucin lquida por contacto con otro lquido
inmiscible. Los componentes de la solucin original se distribuyen
de manera distinta entre las dos fases de lquidos, logrando cierto
grado de separacin de los componentes que puede aumentarse
utilizando contactos mltiples.
OBJETIVOS EXPERIMENTALES:
Determinar en forma prctica las cantidades que se va a
utilizar.
Tener muy en cuenta la observacin del tiempo hasta la formacin
la fase en la columna.
Determinar la cantidades obtenidas de soluto y solvente.
MARCO TEORICO
EXTRACCINEn qumica, la extraccin es un procedimiento de
separacin de una sustancia que puede disolverse en dos disolventes
no miscibles entre s, con distinto grado de solubilidad y que estn
en contacto a travs de una interface. La relacin de las
concentraciones de dicha sustancia en cada uno de los disolventes,
a una temperatura determinada, es constante. Esta constante se
denomina coeficiente de reparto y puede expresarse como:
Donde [sustancia]1 es la concentracin de la sustancia que se
pretende extraer, en el primer disolvente y, anlogamente
[sustancia]2 la concentracin de la misma sustancia en el otro
disolvente.Si tenemos una sustancia soluble en un disolvente, pero
ms soluble en un segundo disolvente no miscible con el anterior,
puede extraerse del primero, aadindole el segundo, agitando la
mezcla, y separando las dos fases.A nivel de laboratorio el proceso
se desarrolla en un embudo de decantacin. Como es esperable, la
extraccin nunca es total, pero se obtiene ms eficacia cuando la
cantidad del segundo disolvente se divide en varias fracciones y se
hacen sucesivas extracciones que cuando se aade todo de una vez y
se hace una nica extraccin.
EXTRACCIN LQUIDO LQUIDO.La extraccin liquido-liquido, a veces
llamada extraccin con solvente, es la separacin de los componentes
de una solucin lquida por medio del contacto con otro lquido
insoluble. Si la sustancias que componen la solucin original se
atribuyen entre si en forma distinta entre las dos fases lquidas,
se producir un cierto grado de separacin, el que se puede
acrecentar mediante el empleo de contactos mltiples.La disolucin a
tratar se denomina alimentacin, recibiendo el nombre de disolvente
el lquido que se pone en contacto con ella.Despus del contacto
entre la alimentacin y el disolvente se obtiene dos fases lquidas
denominadas extracto (la ms rica en disolvente) y refinado (la ms
pobre en disolvente). Separando el disolvente del extracto y el
refinado se obtienen el producto extrado y el producto refinado.En
cualquier proceso de extraccin se necesita :1.- Contacto de la
disolucin lquida original con el disolvente.2.- Separacin de las
fases lquidas formadas (extracto y refinado).3.- Recuperacin del
disolvente.Modulo de operaciones de separacinBasadas, generalmente
en la transferencia de materia entre dos fases: Definicin de
transferencia de materia: Desplazamiento de uno o varios
componentes de una mezcla respecto a la masa global de la misma. La
transferencia de materia supone cambios en la composicin qumica del
sistema.Operaciones de separacin por transferencia de materia
Lquido-lquido Extraccin Lquido-vapor Rectificacin discontinua
Lquido-gas Absorcin: Determinacin KLav Lquido-slido Intercambio
inicoEXTRACCIN LQUIDO-LQUIDOOperacin bsica de separacin de los
componentes de una mezcla lquida mediante transferencia de materia
a otro disolvente inmiscible, o parcialmente inmiscible, con
ella.
Corrientes implicadas:Alimentacin:Disolucin cuyos componentes se
desea separar.Disolvente:Lquido utilizado para separar el
componente deseado.Refinado:Corriente de alimentacin ya
tratada.Extracto:Disolucin con el soluto recuperado. Operacin que
requiere una instalacin sencilla. Bajo coste
Operacin de Extraccin Lquido-Lquido 1 - Etapa de contacto ntimo
entre las fases: Se produce la transferencia de soluto de la mezcla
original al disolvente, hasta alcanzar el equilibrio entre las
fases. 2 - Etapa de separacin de las fases: Se obtiene el refinado
y el extracto.Tipo de contactoModo de mezcla Continuo- Agitacin
mecnica Discontinuo - Circulacin de los fluidosDiagrama de
equilibrio ternarioDiagrama triangular(% Peso)
Vrtices: Componentes puros Lados: Mezclas binarias Puntos en el
tringulo: Mezclas ternarias (M: 30% A, 40% B, 30% C)
Curva de solubilidadH2OMICAcetona -Disolventes
prcticamenteinmiscibles Soluto soluble en H2O y MIC
Diagrama de equilibrio ternario
Recta de reparto:Relaciona la composicin de las dos fases en
equilibrio con la composicin de la mezcla total.Fase 1 (Acuosa) 15%
Acetona 2% MIC 82% H2OMezcla22% Acetona 25% MIC 52% H2O
Fase 2 (Orgnica) 31% Acetona 63% MIC 5% H2O
Grados de libertadZona de 1 faseL=C-F+2 = 4 ( P, T, XAcetona y
XMIC )Zona de 2 fasesL=C-F+2 = 3 ( P, T y XAcetona fase 1 )
Diferencia entre Destilacin y Extraccin.En la destilacin, en que
la fase vapor que est en contacto con un lquido se origina en el
mismo mediante la adiccin de calor, el vapor y el lquido son
necesariamente de la misma sustancia y, por lo tanto qumicamente
muy semejantes. Las separaciones producidas dependen de las
presiones de vapor de las sustancias. En el caso de la extraccin
lquida, por lo contrario, las dos fases son qumicamente bastante
distintas y esto conduce a la separacin de las sustancias de
acuerdo al tipo qumico.En una operacin de extraccin lquido-lquido
se denomina alimentacin a la disolucin cuyos componentes se
pretende separar, disolvente de extraccin al lquido que se va a
utilizar para separar el componente deseado, refinado a la
alimentacin ya tratada y extracto a la disolucin con el soluto
recuperado. Los Campos de aplicacin son, por ejemplo, la separacin
de vitaminas de soluciones acuosas o la separacin de aromticos de
fracciones de petrleo.En el caso ms sencillo participan tres
componentes: El soluto A El disolvente B El lquido portador C
El soluto A forma parte de la mezcla de partida junto con el
lquido portador C (alimento). Si la mezcla de partida y el
disolvente B se mezclan entre s, el soluto A pasa al disolvente B.
Ha de cumplirse la condicin de que la solubilidad del componente A
en el disolvente B sea mayor que la del lquido portador C. A su
vez, el lquido portador C debera ser prcticamente insoluble en el
disolvente B.
La ilustracin representada como ejemplo parte del planteamiento
ideal en el que el soluto A es absorbido en su totalidad por el
disolvente. En realidad queda siempre un resto del soluto en el
lquido portador. Adems se admite la insolubilidad total del lquido
portador en el disolvente. En la prctica siempre se encontrarn
partes de cada una de las sustancias en la otra fase.El resultado
es que en el proceso de separacin real se forman dos fases despus
de la decantacin:La fase de extracto (principalmente A y B, restos
de C)La fase refino (principalmente C, restos de A y B )Para
obtener un soluto lo ms puro posible, a continuacin de la extraccin
se aade un paso ms de separacin, generalmente en forma de
rectificacin, en el que el disolvente se separa del soluto. El
disolvente se puede reciclar, estando as disponible de nuevo para
la extraccin.Efecto de la temperaturaPara mostrar claramente este
efecto es necesario una figura tridimensional como la figura, donde
se representa la temperaturaen la arista vertical y las
composiciones en las aristasde la base de un prisma triangular.Para
la mayora de sistemas de este tipo la solubilidad mutuade A y B
aumenta al hacerlo la temperatura y por encima deuna temperatura
T4, temperatura crtica de solubilidad, sontotalmente miscibles.
Este aumento de la temperatura afectanotablemente al equilibrio,
tal como puede apreciarse en laproyeccin sobre la base, mostrada en
la parte derecha de la figura 3. No slo varan las regiones de
solubilidad, sino quelas pendientes de las rectas de reparto pueden
alterarse notablemente.Tambin se pueden presentar otros tipos de
comportamientoms complejos con la temperatura, como porejemplo el
inverso al descrito.Efecto de la presin
Excepto a presiones muy elevadas, la influencia de la presinen
el equilibrio lquido-lquido es muy pequea y puede serignorada. Se
considera que todos los diagramas que se handescrito y que se
utilizan en este tipo de clculos se han realizadoa presiones
suficientemente altas como para mantener elsistema condensado, es
decir muy por encima de las presionesde vapor de las soluciones. Si
la presin fuese menor, el equilibriolquido-lquido se vera
interrumpido y aparecera unaregin de equilibrio lquido-vapor.
Tipos de equilibrio lquido-lquidoExisten distintos tipos de
equilibrio lquido-lquido. Treybal los clasific de acuerdo con el
nmero de componentes parcialmente miscibles o fases presentes. As
los tipos I, II y III corresponden a uno, dos y tres pares de
componentes parcialmente miscibles, tal y como se muestra en la
figura 4, donde tambin se muestran el tipo isla y el tipo IV que
dan lugar a tres fases lquidas en equilibrio con solo dos pares de
componentes parcialmente miscibles.Mtodos de extraccin:- Contacto
sencillo.- Contacto mltiple.- Contacto mltiple en contracorriente.-
Contacto diferencial en contracorriente.- Extraccin con
reflujo.APLICACIONES DE LA EXTRACCIN LQUIDO LQUIDO1. En competencia
con otras operaciones de separacin de transferencia de materia, se
utilizar el mtodo ms barato.Se lleva a cabo la tcnica de extraccin
cuando suponga un menor coste econmico.Los principales
inconvenientes:
No obtenemos sustancias puras (en cambio con la evaporacin y
destilacin mtodos directos de separacin ya que permiten obtener
productos prcticamente puros). Se obtienen nuevas disoluciones que
posteriormente hay que separar: evaporacin y destilacin.
Ventajas:
Va a ser til cuando tengamos disoluciones acuosas de compuestos
que estn muy diluidas, de modo que la separacin con otros procesos
sea la de evaporar todo el agua.
Se utiliza como alternativa a la destilacin a vaco.Cuando
disminuimos la presin la temperatura de ebullicin disminuye. Por
ello la destilacin a vaco se utiliza cuando tenemos que trabajar a
una temperatura ms baja (debido por ejemplo a que los productos con
los que estemos trabajando sean sensibles a la temperatura).La
destilacin a vaco se lleva a cabo para separar cidos grasos de
cadena larga presentes en los aceites vegetales. Pero si hacemos la
separacin utilizando el mtodo de la extraccin lquido-lquido,
utilizando propano lquido como disolvente, nos resulta ms
econmico.Como por ejemplo en la separacin de cidos grasos de cadena
larga presentes en los aceites vegetales: destilacin a vaco
extraccin con propano lquido (ms econmico)La destilacin se usa en
procesos en los que la Tura ebullicin sea baja porque se puede
producir una descomposicin por Tura.Si disminuye la Presin,
disminuye tambin la Tura de vaporizacin.2. Como substituto de
mtodos qumicosMtodos qumicos. Inconvenientes:Gasto
reactivosGeneracin de subproductos de costosa eliminacinExtraccin
lquidano hay gasto qumicoRecuperacin de subproductos menos
costosa
Casos en los que se llevara a cabo la extraccin lquida:
Separacin de metalesUranio VanadioHafrio ZirconioTungsteno -
Molibdeno Separacin de productos de fisin en procesos de energa
atmica. Purificacin de metales. Ejemplo: Cu Purificacin de
sustancias qumicas inorgnicas (c. Brico, c. Fosfrico) En
competencia con otras operaciones de transferencia de materia
3. Separaciones que no pueden realizarse por otros
mtodosnicamente se llevan a cabo por extraccin lquido
lquido:Ejemplo: Separacin de hidrocarburos aromticos (derivados del
benceno) y parafnicos (alcanos) de Pm similares y Presiones de
vapor muy prximas.
Procedimiento de la prctica1. Pesar los reactivos; Hexano,
acetona y agua.2. Hacer una mezcla entre el solvente original y el
soluto.3. Antes de introducir los reactivos a la columna, comprobar
que las vlvulas estn cerradas.4. Ingresar la mezcla Hexano Cetona a
la columna de extraccin.5. Ingresar el agua a la columna de
extraccin.6. Adicionar una pequea cantidad de agua para realizar
una purga limpiando los residuos que hayan quedado.7. Poner en
marcha la columna de extraccin.8. Tomar el tiempo hasta la formacin
de fase.Nota:La prctica comenz a las 8:30 de la maana, se pretenda
tomar el tiempo hasta la formacin de fase pero esto no se pudo
realizar, la prctica se dio por concluida a las 9:30 de la
maana.Conclusiones: El principal motivo por el cual la columna de
extraccin no se pudo trabajar fue por la poca cantidad de hexano
que se utiliz. Hay que tomar en cuenta que el hexano es un lquido
que daa los materiales de plstico y puede daar las tuberas de la
columna que estn hechas de ese material, otro problema es que puede
tapar las tuberas. El problema en el rotmetro fue la falta de
caudal que hubo; para q venza el indicador que estaba adherido
dentro del rotmetro y este pueda bajar por gravedad. La interfase
no se form fue por lo que no se pudo calibrar el caudal. Una de las
soluciones que trato de hacerse fue el aumentar el flujo agregando
ms agua.Recomendaciones: Utilizar una mayor cantidad de hexano. Si
en prctica posteriores no se puede trabajar con la columna de
extraccin, existe otra forma trabajar una extraccin liquido- lquido
y esa es por decantacin.BIBLIOGRAFIA: Introduccin a las operaciones
de separacin, autor A. Marcilla Gomez.
http://rodas.us.es/file/23a16560-123f-bec5-ec5b-44a3042a281d/2/laboratotio_quimica_organica_SCORM.zip/pagina_16.htm
http://www.ub.edu/oblq/oblq%20castellano/extraccio_util.html