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DEPARTAMENTO DE CIENCIAS EXACTAS INGENIERÍA PETROQUÍMICA QUÍMICA DEL CARBONO 1

INFORME DEL LABORATORIO REALIZADO EL DÍA VIERNES 11 DE DIIEMBRE 2015 EN LA ASIGNATURA DE QUÍMICA DEL CARBONO 1. NOMBRES:

Belén Vilcacundo, Jackeline Endara, Rafael Sánchez Morales..

DOCENTE:

Quim. Carlos Orbea.

NIVEL:

Cuarto Química del Carbono 2.

FECHA:

07 de Enero 2016

TEMA:

DETERMINACIÓN DE UN GRADO ALCOHÓLICO DE UN VINO

 INTRODUCCIÓN TEÓRICA: En la catalogación de vinos, una de las características que ha de especificarse es el “grado alcohólico” o porcentaje en volumen de alcohol etílico. Su determinación en una muestra será el objeto de esta práctica. En una mezcla de alcohol y agua puede determinarse el grado alcohólico midiendo la densidad directamente. En el vino, sin embargo, debido a la presencia de otros componentes, no se puede medir directamente el grado alcohólico midiendo su densidad, por lo que es necesario someter al vino a un proceso de destilación. La destilación es una operación mediante la cuál separamos dos o más líquidos miscibles de una mezcla mediante procesos de evaporación y condensación. Todo líquido viene caracterizado, a cada temperatura, por una presión de vapor dada, entendiendo por presión de vapor de un líquido la presión del vapor que se encuentra en equilibrio con dicho líquido a una temperatura dada. Un líquido hierve a una temperatura, llamada punto de ebullición, a la cuál su presión de vapor alcanza el valor de la presión externa. Se toma como punto de ebullición normal de una sustancia, aquella temperatura a la que su presión de vapor alcanza el valor de 1 atm. Para obtener el porcentaje en volumen de alcohol etílico presente en el vino, se separa este alcohol etílico por destilación. Existen distintos tipos de destilación: 

DESTILACIÓN SIMPLE: Aquella que comporta una sola etapa. Se utiliza cuando los dos componentes de una mezcla tienen entre sus puntos de ebullición una diferencia de 80ºC por lo menos. Al calentar, destila el componente más volátil y queda el menos volátil como residuo.



DESTILACIÓN FRACCIONADA: Si la diferencia entre las temperaturas de ebullición de los componentes de una mezcla está entre 30 y 80ºC, la separación de ambos se realiza por destilaciones sencillas repetidas de los sucesivos destilados, o utilizando columnas de destilación fraccionada mediante las que se obtiene como destilado el producto más volátil.

Puede ocurrir que en la destilación de una disolución de dos compuestos volátiles se forme un azeótropo. Un azeótropo es una mezcla de líquidos que se comporta como un compuesto puro, es decir, al iniciarse su destilación lo hace con un punto de ebullición constante y el destilado posee una composición definida. Si se destila una mezcla azeotrópica, el vapor que destila tiene la misma composición que el líquido, por lo que no es posible separar sus componentes. Según se muestra en el diagrama composición-temperatura, las dos líneas curvas nos muestran la composición del líquido y del vapor en equilibrio a cada temperatura. Así, una línea recta horizontal dibujada en el diagrama a temperatura constante T1 corta a las dos curvas en los puntos X1 e Y1, que representan las composiciones de las fases líquido y vapor, respectivamente, en condiciones de equilibrio a dicha temperatura T1.

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Si se destila una disolución diluída de alcohol en agua, de composición X1, el líquido empezará a hervir cuando su temperatura alcance la temperatura T1. Puesto que el alcohol se evapora con más facilidad que el agua, la composición del vapor, Y1, es más rica en alcohol que la mezcla líquida de partida, X1. Si este vapor de composición Y1 se condensa dará una disolución líquida de agua y alcohol con una composición X2, que hervirá a una temperatura T2. El vapor que escapa de esta disolución estará de nuevo enriquecido en contenido alcohólico y su composición será Y2. Esta serie de destilaciones simples se continúan repitiendo en la columna de rectificación (destilación fraccionada) hasta que se alcanza el punto M (95,6% de alcohol, 4,4% de agua). En este punto las fases líquida y vapor tienen la misma composición y por tanto ambas tienen la misma temperatura de ebullición, por lo que no es posible separar los dos componentes por destilación. Obtenemos como destilado esta mezcla hidroalcohólica (95,6% alcohol) denominada mezcla azeotrópica, mientras el contenido del residuo va progresivamente enriqueciéndose en agua, hasta que todo el alcohol haya destilado y quede como residuo agua exclusivamente.

P = cte

V

y1

y2

TB0 e tanol

TA0 agua

Aze ótropo

L 0

x2 x

Diagrama composición-temperatura

x1

1

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 OBJETIVOS DE LA EXPERIENCIA

GENERAL: ESPECÍFICOS:

Determinar el grado alcohólico presente en el vino Santa Lucía. 1).- Manejar la técnica de la destilación 2).- Diferenciar entre una mezcla azeotrópica y un componente puro. 3).-Utilizar el picnómetro como instrumento principal de determinación de densidades.

 PLANTEAMIENTO DE LA HIPÓTESIS: ¿El vino Santa Lucía presenta un grado alcohólico mayor al 10%?  MATERIALES UTILIZADOS: MATERIALES

REACTIVOS

EQUIPOS

1

Matraz de 250 ml.

Vino Santa Lucía

Balanza Analítica.

2

Refrigerante recto.

3

cabeza de destilación

1

Termómetro.

2

Embudo cónico

3

Picnómetro

4

Guantes de Látex.

5

Tapón de caucho monohoradado(1 solo orificio). Picnómetro.

Plancha de calentamiento

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 DIBUJO DEL DISPOSITIVO EXPERIMENTAL UTILIZADO:

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 EXPLICACIÓN DEL PROCESO SEGUIDO PARA TOMAR DATOS: o

DESTILACIÓN FRACCIONADA DEL VINO.

Agregamos 80 ml de la muestra de vino en un matraz de destilación de 250 ml, de igual manera agregamos de 2 a 3 cristales de ebullición. Montamos el equipo de destilación como se muestra en el dibujo del dispositivo experimental utilizado, fue necesario mantener la plancha de calentamiento a la temperatura máxima constante. Una vez transcurrido alrededor de 45 min., obtuvimos 40 ml. del destilado en la probeta (etanol). Preparamos el picnómetro mediante un lavado óptimo y procurando utilizar guantes de látex para evitar su contaminación. Una vez calibrada la balanza, pesamos el picnómetro vació y con la muestra de etanol recogido, estos datos fueron útiles para calcular la densidad de etanol, en un volumen de 25ml. propio del picnómetro. Para la determinación del grado alcohólico nos basamos en la tabla de porcentajes y densidad proporcionada en la guía de la práctica, utilizando una regresión lineal entre dos intervalos que contengan la densidad calculada del etanol.  DATOS (TABLAS, GRÁFICAS): ESPERIMENTO #, TEMA DESTILACIÓN FRACCIONADA Obtención de etanol. Peso de Picnómetro Vacío Peso de Picnómetro con muestra

RESULTADO 40 ml. de etanol 17,0233 41,3698

 CALCULOS:

Densidad Etanol=

Masa Pic . Lleno−Masa Pic .Vacío Volúmen Picnómetro

Densidad Etanol=

41,3698−17,0233 25 ml .

Densidad Etanol=0,97386 g/ml

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INTERPOLACIÓN

d (g/mL)

% Vol

0,974

21

0,97386

X % alcohólico (buscado)

0,973

22

grado

∗( 22 −21 ) ( 0,97386−0,973 0,974−0,973 )

x =22−

x grado alcohólico=21,14

 EXPRESIÓN DE RESULTADOS: El vino Santa Lucía en su presentación de cartón presenta un grado alcohólico de 21,14%., con una densidad de 0,97386 g/ml.  CONCLUSIONES: 1) El grado alcohólico del vino Santa Lucía es del 21,14% 2) Concluimos además que el vino Santa Lucía se trata efectivamente de una mezcla azeotrópica ya que por medio de destilación fraccionada no se ha logrado separar el etanol del agua contenida en un 100%, pese a aquello la destilación ha permitido obtener un grado alcohólico similar al detallado en las especificaciones del envase del vino., así se comprueba también que al hablar de un compuesto puro el resultado de su destilación se lo obtendrá a un punto de ebullición constante. 3) Así También la debida utilización del picnómetro como instrumento de cálculo de densidades permitió determinar una densidad del vino de análisis de 0,97386 g/ml 4) Concluimos que por medio de un análisis de la tabla de referencia de densidad vs. Porcentaje de grado alcohólico, el grado alcohólico es inversamente proporcional a la densidad del vino, es decir a medida que disminuye la densidad, aumenta el porcentaje de su grado alcohólico.  PROPUESTAS DE MEJORA: 1) Proponemos como grupo de trabajo se dote al laboratorio en la medida de lo posible de nuevos corchos de caucho indispensables al momento de realizar una destilación fraccionada.

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 CUESTIONARIO: 1) Defina el término Destilación fraccionada. Proceso en el cuál se lleva a cabo varias destilaciones sencillas repetidas de los sucesivos destilados, o utilizando columnas de destilación fraccionada mediante las que se obtiene como destilado el producto más volátil. 2) Defina un azeótropo: Un azeótropo es una mezcla de líquidos que se comporta como un compuesto puro, es decir, al iniciarse su destilación lo hace con un punto de ebullición constante y el destilado posee una composición definida. 3) Que implemento de laboratorio es indispensable al momento de realizar una destilación fraccionada? Necesario e indispensable Torres de Destilación. 4) Si le presentasen varias muestras líquidas que procedimiento aplicaría usted para determinar su densidad y posterior a ello estimar su nombre. Análisis de densidades por medio del picnómetro como herramienta de mayor exactitud.

 BIBLIOGRAFÍA: o Orbea Carlos (2016)(en español)Guía de práctica de análisis elemental. Latacunga: Universidad de las Fuerzas Armadas UFA ESPE-L. o Murray R. Spiegel. ESTADÍSTICA (Serie Schaum)(en español) < Biblioteca Personal> Pág. 69 (citado el 30 de diciembre de 2015).