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2014
Facul
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Ingen
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Q
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ica
Extracción Líquido Líquido
Ingeniero Andrés Cruz
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE
HONDURAS
Integrantes:
Jahaira María Murillo Bertrand 20070000505
Joseline Carolina López Orellana 20070001271
Francisco José Sierra Mejía
20061900741
Marllory Mabelle Sánchez López 20081000720
Rony Vladimir Suazo Rubio
20021900273
Ana Mezzel Tinoco Nolasco 20070000054
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INTRODUCCIÓN
La extracción líquido líquido es un proceso de separación de los componentes en una solución mediante su distribución en dos fases liquidas inmiscibles. Este proceso se conoce también como Extracción líquido o extracción disolvente.
Esta operación unitaria se realiza una extracción liquido-liquido de ácido benzoico contenido en queroseno, dicho soluto se someterá a un proceso de extracción, utilizando agua como sustancia de arrastre del ácido; es decir, que el extracto será una disolución de agua y acido benzoico y el refinado será una solución de queroseno y acido benzoico. El objetivo es determinar la cantidad de ácido benzoico transferida al agua.
La extracción liquido líquido se realiza principalmente cuando la destilación no es practica o su empleo es demasiado costoso, los casos más frecuentes de su empleo se presentan cuando sus componentes a separar pueden ser sensibles a la temperatura, siendo la destilación un proceso ineficaz.
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CONCLUSIONES
La extracción liquido-liquido, representa una solución ventajosa con relación a otros procesos de separación, porque permite extraer varias sustancias que tengan un grupo funcional parecido.
Cuando existen componentes de naturaleza química similar la selectividad del disolvente permite la separación de componentes imposibles de separar basándose solo en el punto de ebullición, entre más etapas se realicen mucho mejor será la Extracción. El ácido benzoico es más soluble en Keroseno que en el agua, la mezcla de los tres
líquidos forman disoluciones ternarias conjugadas, es decir, dos capas saturadas, una acuosa y otra orgánica. Es importante una diferencia en las densidades de las fases líquidas saturadas, tanto para la operación con equipo por etapas como de contacto continuo. Cuanto mayor sea la diferencia tanto mejor.
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RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Para este laboratorio 4 g de ácido benzoico se disuelven en 1 L de keroseno. Luego la solución se pone en contacto con 1 L de agua de manera que las dos sustancias estén en contacto por un tiempo mientras se agita el recipiente. Se consigue separar ambos líquidos por decantación y se toman muestras de agua para titulación.
El procedimiento anterior se lleva a cabo tres veces representando una extracción en tres etapas. Por cada etapa se espera una cantidad de ácido benzoico extraída por el agua, la cual se conoce mediante la titulación.
Para la primera titulación se toman 3 alícuotas de 25 mL y se utilizó un promedio 4.5 mL de solución de NaOH para estandarizar. Para dos y tres se utilizaron alícuotas de 50 mL y esto requirió en promedio 8.7 mL y 5.5 mL de NaOH respectivamente. Los resultados para cada etapa se presentan posteriormente en las tablas de datos originales.
Los resultados se representan en dos gráficos, el primero representa los datos de equilibrio Keroseno-Agua-Acido Benzoico se forma usando los datos tabulados de la fase orgánica con respecto a la fase acuosa. El segundo es un método grafico para determinar concentraciones teóricas y de igual manera se grafica la fase orgánica con respecto a la fase acuosa. Se observan la curva de equilibrio y la curva de operación .
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GRAFICA
0 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 0.001 0.0012 0.0014 0.0016 0.0018 0.002 0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 g d e Aci d o B en zo ico /g d e Ag u ag de Acido Benzoico/g de Kerosene
Curva de equilibrio Agua-Kerosene-Acido Benzoico
y = -34.54x2 + 0.484x + 0.0 0 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 0.001 0.0012 0.0014 0.0016 0.0018 0.002 0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 Co m p o si ci o n e n e l e xt ra ct o (g Ac id o B e n zo ic o /g Agu a)
Composicion de refinado (g de Acido Benzoico/g de Kerosene)
Calculos de las etapas
Curva de equilibrio Etapas ideales L.Operacion1
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MEMORIA DE CÁLCULO
Datos de EquilibrioDensidad del agua 1000 g/L Densidad del keroseno 810 g/L
Peso fórmula de ácido benzoico 122 g/mol
Concentración inicial del ácido en el keroseno
𝑔 á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑔 𝑘𝑒𝑟𝑜𝑠𝑒𝑛𝑜
=
𝑔 á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝐿 𝑘𝑒𝑟𝑜𝑠𝑒𝑛𝑜∗ 𝜌 𝑘𝑒𝑟𝑜𝑠𝑒𝑛𝑜 𝑋𝐹 = 𝑔 á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑔 𝑘𝑒𝑟𝑜𝑠𝑒𝑛𝑜= 4𝑔 á𝑐𝑖𝑑𝑜 1 𝐿 ∗ 810 𝑔 𝑘𝑒𝑟𝑜𝑠𝑒𝑛𝑜/𝐿= 0.004938272 𝑔 á𝑐𝑖𝑑𝑜/𝑔 𝑘𝑒𝑟𝑜𝑠𝑒𝑛𝑜Normalidad del ácido en el agua
𝑁 𝑑𝑒 á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝐵𝑒𝑛𝑧𝑜𝑖𝑐𝑜 𝑒𝑛 𝑎𝑔𝑢𝑎 =
𝑉𝑜𝑙 𝑁𝑎𝑂𝐻∗𝑁 𝑁𝑎𝑂𝐻∗𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑓ó𝑟𝑚𝑢𝑙𝑎𝑉𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎∗ 𝜌 𝑎𝑔𝑢𝑎
𝑁 𝑑𝑒 á𝑐. 𝑏𝑒𝑛𝑧𝑜𝑖𝑐𝑜 𝑒𝑛 𝑎𝑔𝑢𝑎 =
3.9 𝑚𝑙∗0.05 𝑚𝑜𝑙/𝐿∗122𝑔/𝑚𝑜𝑙25 𝑚𝑙∗ 1000 𝑔/𝐿
𝑁 á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑒𝑛 𝑎𝑔𝑢𝑎 = 0.0078
Gramos de ácido por gramos de agua
𝑔 á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑔 𝑎𝑔𝑢𝑎
=
𝑁 á𝑐𝑖𝑑𝑜∗𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑓ó𝑟𝑚𝑢𝑙𝑎 𝜌 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑔 á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑔 𝑎𝑔𝑢𝑎=
0.0078 𝑚𝑜𝑙/𝐿∗122 𝑔/𝑚𝑜𝑙 1000 𝑔/𝐿= 0.0009516 𝑔 á𝑐𝑖𝑑𝑜/𝑔 𝑎𝑔𝑢𝑎
Concentración del refinado:
𝑔 𝑘𝑒𝑟𝑜𝑠𝑒𝑛𝑜 = 𝑉 𝑘𝑒𝑟𝑜𝑠𝑒𝑛𝑜 ∗ 𝜌 𝑘𝑒𝑟𝑜𝑠𝑒𝑛𝑜 = 1 𝐿 ∗ 810 𝑔/𝐿 = 810 𝑔
𝑔 á𝑐𝑖𝑑𝑜 = 𝑔 𝑖𝑛𝑐𝑖𝑎𝑙𝑒𝑠 −𝑔 á𝑐𝑖𝑑𝑜𝑔 𝑎𝑔𝑢𝑎∗ 𝑉 𝑎𝑔𝑢𝑎 ∗ 𝜌 𝑎𝑔𝑢𝑎
Página 7 de 11 𝑔 á𝑐𝑖𝑑𝑜 = 2.893867 𝑔
𝑋
𝑟=
𝑔 á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑔 𝑘𝑒𝑟𝑜𝑠𝑒𝑛𝑜=
2.893867 𝑔 á𝑐𝑖𝑑𝑜 810 𝑔 𝑘𝑒𝑟𝑜𝑠𝑒𝑛𝑜𝑋
𝑟=
𝑔 á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑔 𝑘𝑒𝑟𝑜𝑠𝑒𝑛𝑜= 0.003572675 𝑔 á𝑐𝑖𝑑𝑜/ 𝑔 𝑘𝑒𝑟𝑜𝑠𝑒𝑛𝑜
Pendiente para Etapas Ideales:
𝑚 = −𝑔 𝑘𝑒𝑟𝑜𝑠𝑒𝑛𝑜 𝑔 𝑎𝑔𝑢𝑎 = − 𝑉 𝑘𝑒𝑟𝑜𝑠𝑒𝑛𝑜 ∗ 𝜌 𝑘𝑒𝑟𝑜𝑠𝑒𝑛𝑜 𝑉 𝑎𝑔𝑢𝑎 ∗ 𝜌 𝑎𝑔𝑢𝑎 = − 1𝐿 ∗ 810 𝑔/𝐿 1 𝐿 ∗ 1000 𝑔/𝐿= −0.81
Los datos en las concentraciones ideales se encontraron con la concentración inicial y la del refinado como intercepto en x y la pendiente obtenida, alargando esta línea hasta que se iguale con la línea de equilibrio y luego trazar una vertical hacia abajo y repetir.
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TABLA DE RESULTADOS
Extracción 1 Vmuestra=25 mL
mL de NaOH Normalidad de ác. benzoico g ác. ben/L de sol g ác, ben/g de agua
1ra Muestra 3.9 0.0078 0.9516 0.0009516
2da Muestra 4.8 0.0096 1.1712 0.0011712
3ra Muestra 4.9 0.0098 1.1956 0.0011956
Promedios 4.533 0.00907 1.10613 0.001106
Extracción 2 Vmuestra=50 mL
mL de NaOH Normalidad de ác. benzoico g ác. ben/L de sol g ác. ben/g de agua
1ra Muestra 8.6 0.0086 1.0492 0.0010492
2da Muestra 8.5 0.0085 1.037 0.001037
3ra Muestra 8.8 0.0088 1.0736 0.0010736
Promedios 8.633 0.00863 1.05327 0.00105
Extracción 3 Vmuestra=50 mL
mL de NaOH Normalidad de ác. benzoico g ác. ben/L de sol g ác. ben/g de agua
1ra Muestra 5.0 0.005 0.61 0.000610 2da Muestra 5.7 0.0057 0.6954 0.000695 3ra Muestra 5.7 0.0057 0.6954 0.000695 Promedios 5.4667 0.0055 0.6669 0.00067
Etapas
X
extX
rInicial
0.00494 01
0.001106 0.0035732
0.00105 0.0022723
0.00067 0.001449Página 9 de 11
TABLA DE DATOS ORIGINALES
4 g Ácido Benzoico0.05N NaOH
1 L Kerosene - 1 L Agua/Etapa
Muestra mL (Ácido Benzoico) mL (Hidróxido de Sodio) Etapa 1 1 25 3.9 2 25 4.8 3 25 4.9 Etapa 2 1 50 8.6 2 50 8.8 3 50 8.6 Etapa 3 1 50 5.0 2 50 5.7 3 50 5.7
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NOMENCLATURA
ρ: Densidad N: Normalidad
XF: Concentración inicial del ácido en kerosene g: Gramos
mL: Mililitros V: Volumen
Xr: Composición del refinado m: Pendiente
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