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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL LABORATORIO Nº2: EXTRACCIÓN QUÍMICA INTEGRANTES : -MALDONADO ZAPATA, DAVID 20112175A -BECERRA-PACHAS,GONZALO 20112169A -CORDOVA GUILLEN, CRISTHOPER 20101409F Curso: QUIMICA II PROFESOR : ING. CESAR AUGUSTO MASGO SOTO LIMA – PERÚ 2014-II

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  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA

    FACULTAD DE INGENIERA AMBIENTAL

    LABORATORIO N2:

    EXTRACCIN QUMICA

    INTEGRANTES : -MALDONADO ZAPATA, DAVID 20112175A -BECERRA-PACHAS,GONZALO 20112169A -CORDOVA GUILLEN, CRISTHOPER 20101409F Curso: QUIMICA II PROFESOR : ING. CESAR AUGUSTO MASGO SOTO

    LIMA PER

    2014-II

  • Extraccin simple y mltiple1

    1) Objetivos: Simple:

    Extraer un componente de una solucin. Recordar el proceso de decantacin. Recordar los tipos de disolventes ms adecuado para cada solucin. Determinar la densidad de la muestra.

    Mltiple:

    Extraer tres veces un componente de una solucin Recordar el proceso de decantacin Recordar los tipos de disolventes ms adecuados para cada solucin. Determinar la densidad de la muestra.

    2) Fundamento terico:

    La extraccin es la tcnica empleada para separar un producto orgnico de una mezcla de reaccin o para aislarlo de sus fuentes naturales. Puede definirse como la separacin de un componente de una mezcla por medio de un disolvente.

    En la prctica es muy utilizada para separar compuestos orgnicos de las soluciones o suspensiones acuosas en las que se encuentran. El procedimiento consiste en agitarlas con un disolvente orgnico inmiscible con el agua y dejar separar ambas capas. Los distintos solutos presentes se distribuyen entre las fases acuosas y orgnica, de acuerdo con sus solubilidades relativas.

    De este modo, las sales inorgnicas, prcticamente insolubles en los disolventes orgnicos ms comunes, permanecern en la fase acuosa, mientras que los compuestos orgnicos que no forman puentes de hidrgeno, insolubles en agua, se encontrarn en la orgnica.

    Supngase que la especie del soluto A se deja distribuir entre una fase acuosa y otra orgnica. La relacin de concentraciones de A entre las fases acuosa y orgnica ser constante e independiente de la cantidad total de A.

    K = [Ao]/ [Aw]

    Donde K es el coeficiente de Reparto

    Para un sistema en donde no se consideran equilibrios alternos la cantidad que queda remanente despus de la extraccin (xn) se representa por la ecuacin:

  • Dnde:

    xn = gramos remanentes del soluto x Vw = mL de fase acuosa Vo = mL de Fase Orgnica K = Constante de Reparto a = gramos iniciales del soluto x n = nmero consecutivo de extracciones (Nota: esta ecuacin es vlida

    solamente si las porciones son iguales

    Tipos de extracciones:

    Hay tres tipos de extracciones:

    1.- Simple.

    La extraccin simple consiste en hacer la extraccin de una sola vez, es decir, decantando todo el volumen del disolvente A con el B. Al terminar la extraccin, se comprueba si la disolucin todava contiene disolvente.

    2.- Mltiple.

    Por el contrario, en la extraccin mltiple vamos decantando poco a poco el volumen de B con respecto al de A, con lo que segn la frmula anteriormente deducida, tendr un mayor porcentaje de extraccin, que comprobaremos aadiendo un indicador.

    3.- Sublimacin.

    Este mtodo se emplea para la separacin y purificacin de sustancias, consistiendo en calentar sustancias slidas que pasan directamente al estado de vapor y de nuevo al condensarse los vapores pasan a la forma slida. Algunas veces se hace la sublimacin a presin reducida para que no se descomponga el cuerpo.

    Ley de reparto:

    Cuando la extraccin se realiza con dos lquidos, es decir, lquido-lquido, el compuesto se encuentra disuelto en un disolvente A y para extraerlo se emplea un disolvente B, los cuales deben ser inmiscibles. A y B, al ser agitados, se distribuyen entre ambas capas de acuerdo con sus respectivas solubilidades. A la relacin que guardan las concentraciones de soluto de cada disolvente se le denomina coeficiente de distribucin.

    Con el que si CA es la concentracin en gramos del compuesto en el disolvente A, y CB es la concentracin del mismo en el disolvente B:

  • K es el coeficiente de distribucin.

    Para un caso general, la frmula que expresa un proceso de extraccin se deduce suponiendo que:

    S: gramos de soluto en A.

    VB: volumen de B.

    VA: volumen de A.

    X: gramos de soluto extrado.

    Despus de una extraccin la concentracin de S en A y en B ser:

    Con lo que segn la relacin anterior entre CA y CB, tenemos que:

    De lo que se deduce que es mejor dividir el disolvente extractor B en varias porciones, en lugar de hacerlo de una sola extraccin.

    3) Diagrama de flujo:

    Extraccin simple:

  • 1. Determinar la densidad de la solucin del rojo de metilo.

    2. Tomar 30ml de la solucin acuosa de rojo de metilo.

    3. Transferir solamente 15ml a la pera de decantacin previamente lavada con agua destilada.

    4. Agregar 15ml. de cloroformo a la pera de decantacin.

  • 5. Tapar la pera invertida sujetando la tapa y abrir la llave y repetir este paso hasta que no aprecie sobre presin en el interior.

    6. Por ltimo coloque la pera en su soporte destpela, espera capas se separen.

    7. Recoger la fase clorofrmica (inferior) en un tubo de ensayo y al superior acuosa en un segundo tubo. Taparlas y conservarlas para su observacin posterior.

  • Extraccin mltiple:

    1. Transferir los 15ml. restante (solucin de rojo de metilo) a la pera de decantacin.

    2. Adicionar 5ml. de cloroformo a la pera de decantacin repetir los pasos 5 y 6 del experimento anterior.

  • 3. Recoger la fase clorofrmica en un tubo de ensayo.

    4. Continuar con los pasos descritos en el punto 2 y 3 por dos veces ms.

  • 5. Rena los tubos de ensayo y compara la intensidad de la coloracin en las dos soluciones clorofrmicas y en las dos acuosas.

    4) Clculos:

    Simple:

    Compuesta:

  • 5) Aplicacin a la especialidad:

    Un disolvente puede extraer una fragancia o sabor de una planta o sustancia animal. Una vez disuelta, se puede concentrar la fragancia o sabor evaporando el disolvente. En un proceso de extraccin con disolventes bien diseado, el disolvente se recupera y se vuelve a utilizar una y otra vez.

    La extraccin presenta una amplia aplicacin en la industria del petrleo para separar alimentaciones lquidas en funcin de su naturaleza qumica ms que por su peso molecular o la diferencia de volatilidad. Como ejemplo se tiene la separacin entre hidrocarburos aromticos, alifticos y naftnicos.

    La industria qumica inorgnica para recuperar compuestos tales como cido fosfrico, cido brico e hidrxido de sodio de soluciones acuosas.

    Recuperacin de compuestos aromticos como fenol, anilina o compuestos nitrogenados de las aguas de desecho, ya que constituyen una fuente contaminante.

    Recuperacin de productos sensibles al calor.

    6) Conclusiones:

    Simple:

    Este proceso es otra opcin para obtener un componente de dicha solucin ya que el laboratorio uno fue algo similar pero con procesos de evaporacin y destilacin.

    Mltiple:

    Este proceso en mas aproximado que el experimento anterior ya que se realizo tres veces el procedimiento.

    7) Recomendaciones:

    Simple:

    Verificar que la pera de decantacin este limpia y seca Aflojar el tapn para evitar la sobrepresin en el interior del pera. Volver a

    agitar y abrir ligeramente el tapn. Dejar la pera en el soporte y con el tapn abierto y esperar hasta que las dos

    fases se distingan ntidamente

  • Abrir la llave y recoger lentamente la fase ms densa hasta observar que la interfase se acerca a la llave.

    Tener cuidado en la extraccin simple pues, se utiliz como solvente orgnico el cloroformo, cuyo punto de ebullicin es de 61C; es un solvente que no es inflamable, pero si toxico y puede formar emulsiones.

    Mltiple:

    Agitar con cuidado dado que un descuido echara a perder la experiencia.

    Tomar las muestras de solucin de rojo de metilo y cloroformo si es posible en recipientes diferentes y no devolver lo sobrante al contenedor ya que se podra contaminar la muestra central.

    El cloroformo es nocivo por inhalacin. El vapor tiene propiedades anestsicas y al inhalarlo a concentraciones superiores al Lmite de Exposicin Ocupacional puede causar dolor de cabeza, fatiga, vrtigo, falta de coordinacin y prdida de la consciencia. Exposiciones muy altas pueden desencadenar un ritmo cardaco anormal y resultar fatales de una forma imprevista. Puede causar dao al hgado y a los riones.

  • Cuestionario

    1. Cules son los requisitos que debe reunir un disolvente para realizar una buena extraccin? .Enumera algunos disolventes. Debe ser estable en las condiciones de extraccin (en nuestro caso a las condiciones de laboratorio), no debe formar una mezcla homognea con la otra fase (inmiscible), alta capacidad de solvatacin hacia la sustancia que se va a extraer, con bajo punto de ebullicin para facilitar su eliminacin, y que no sea reactivo con ninguno de los componentes del sistema. -Cloroformo. -ter etlico. -Tetracloruro de carbono. - Tolueno -Trietil amina. -Acetona, Metanol, Etanol (No son tiles con el agua)

    2. Cul es la diferencia que existe al usar el tetracloruro de carbono y explique en cul de ellos la extraccin es mejor? Por qu? Teniendo en cuenta la solubilidad existente entre el cloruro de carbono y el agua (0.1 g/ 100 ml a 20C) y hacindole una comparacin con la solubilidad del cloroformo en agua (0.8 g/ 100 ml a 20C). Vemos que el CCl4 no es muy soluble en agua y por tanto su relacin con el rojo de metilo es mayor, talque lo puede extraer ms fcilmente.

    3. Se dice que al aumentar el nmero de extracciones el rendimiento de la extraccin aumenta, de acuerdo a esta mocin para cuntas extracciones el rendimiento sera el 100%. Sera el nmero de veces necesario en el cual se pueda observar una separacin ms pura entre las soluciones.

    4. Enumere 5 aplicaciones de la extraccin en la industria.

    -La extraccin con solventes se usa comnmente en las operaciones cotidianas de La industria manufacturera. Los fabricantes, como en la industria de los perfumes y de la limpieza en seco, reciclan regularmente los solventes que usan en sus procesos de fabricacin. -Refinera de petrleo desechado, extraccin de contaminantes como: Compuestos orgnicos voltiles, bifenilos policlorados, hidrocarburos poliaromticos, metales, solventes. -Extraccin con dixido de carbono. Consiste en colocar las plantas en un tanque de acero inoxidable, al que posteriormente se le introduce dixido de carbono para aumentar la presin. Cuando el dixido de carbono se somete a

  • altas presiones, se licua, actuando como un solvente que permite extraer los aceites esenciales de las plantas. Despus, la presin disminuye y el dixido de carbono vuelve al estado gaseoso sin dejar ningn tipo de seal. -En la industria del aceite y grasas. La extraccin por solventes es un proceso que implica la extraccin de aceite de los materiales que lo contienen mediante el tratamiento con disolventes. Con el mtodo de extraccin con disolventes se recupera casi todo el aceite y deja tras de s solo el 0.5%al 0.7% de aceite residual en la materia prima. -Industrias del ramo farmacutico, alimentos, qumica, medicina, biologa. La extraccin de carotenoides, que son los responsables de la gran mayora de los colores amarillos, anaranjados o rojos presentes en los alimentos vegetales, y tambin de los colores anaranjados de varios alimentos animales.

    5. En el mtodo de extraccin. Por qu hay que eliminar la sobrepresin?

    Debemos de eliminar la sobrepresin porque el experimento lo debemos de efectuar a condiciones Standard. Y al no estar en estas condiciones se perdera rendimiento.

    6. Cuntas son las normas de higiene y seguridad ambiental que se debe tener en cuenta en la realizacin de esta prctica de laboratorio extraccin de rojo metilo? -Para nuestra proteccin, usar correctamente los materiales de laboratorio, sean tubos de ensayo, pipeta, bureta, vaso de precipitado, pera de decantacin, soporte. -Limpiar correctamente los materiales antes de ser utilizados. -Conservar los compuestos qumicos en lugares aislados a la elevada temperatura, a la radiacin, etc. -Evitar inhalar los compuestos qumicos dados. -Evitar el contacto directo con los compuestos qumicos. -Mantener el ambiente de trabajo bien ventilado e iluminado en todo momento. -No consumir alimentos o bebidas durante el experimento.

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