DIAGRAMAS TEMPERATURA-COMPOSICIN DESTILACIN

Diagramas

(aproximados)

T- composicin

A puro

0 1XA

B puro

0 1XA

lquido

vapor

0AT

0BT

Lquido + vapor

XA XA

DISOLUCIONES IDEALES

Se obtienen experimentalmente

DiagramaTEMPERATURACOMPOSICIN

( P = constante)

DISOLUCIONES NO IDEALES

Se obtienen experimentalmente

DESVIACIONES NEGATIVAS

T-XADiagramas

T0B

T0A

0 1XA

T-XADiagramas

T0B

T0A

0 1XA

DESVIACIONES POSITIVAS

Destilacin fraccionada

Como hemos visto, los diagramas de fases de mezclas de lquidos voltiles se caracterizan porque el lquido

tiene siempre diferente composicin que el vapor, con excepcin del punto correspondiente a la mezcla

azeotrpica (presente en disoluciones NO IDEALES), lo cual permite explicar el procedimiento denominado

destilacin, con el objetivo de separar los componentes.

La destilacin fraccionada es un proceso de vaporizacin y condensacin sucesivas, mediante el cual se logra la

separacin de los componentes de una mezcla lquida. La separacin ser completa de ambos componentes si la

disolucin es ideal y en el caso de disoluciones no ideales los componentes no se pueden separar en estado

puro; sino que se obtendr en estado puro el componente que est en exceso con respecto a la composicin del

azeotr y adems la mezcla azeotrpica.

La destilacin fraccionada se lleva a cabo en las llamadas columnas de fraccionamiento, uno de cuyos tipos

es el de platos, como se muestra en la figura de la pgina siguiente. En este tipo de columnas, cada plato

contiene una mezcla lquida de composicin creciente en el lquido ms voltil y de punto de ebullicin menor,

por lo cual los vapores que se forman en cada uno pasan al lquido del plato superior a travs de los bordes de

la campana o sombrerete que acta de cierre, se condensan parcialmente, mientras que dicho lquido entra en

ebullicin, forma a su vez vapores y el lquido que queda de concentracin menor en el componente ms voltil

pasa a travs del tubo de cada del lquido al plato inferior. Como resultado de lo anterior, el componente ms

voltil sale como vapor de lo alto de la columna y el componente menos voltil sale como lquido por

la parte inferior de la columna.

T1

T6

XA(1) XA(1) XA(2) XA(2)

1 1

6 6

A puroB puro

0 1XA0 1

O ,BVAPT

OA ,VAPT

XA

7T77a

T1T2T3

T7T6

PLATOS b

La columna se calienta en la parte inferior, y hay un gradiente de temperatura a lo largo de la columna, ya que

la parte superior est ms fra que la inferior. Supongamos que la temperatura en la parte superior de la

columna en el plato n 7 es T7 y que el vapor resultante en este punto est en equilibrio con el lquido

detenido en ese plato 7. Las composiciones del lquido y del vapor se muestran en la figura contigua a la

columna como 7 y 7. En el plato contiguo inferior la temperatura es ligeramente mayor, T6 y el vapor

resultante tiene una composicin 6. Cuando este vapor sube al plato n 7 se enfra hasta la temperatura T7, al

punto a. Esto significa que una parte del vapor 6 se condensa para formar 7; como 7 es ms rico en el

componente menos voltil, el vapor restante es ms rico en el componente ms voltil y en el equilibrio alcanza

la composicin 7. Esto sucede en cada plato de la columna. A medida que el vapor sube por la columna, se

enfra y este enfriamiento condensa con preferencia al componente menos voltil, as que el vapor se enriquece

en el componente ms voltil a medida que sube por la columna. Si en cada posicin de la columna el lquido

est en equilibrio con vapor, entonces la composicin del vapor estar dada por la curva de composicin del

vapor de la figura T-composicin.

A medida que el lquido 7 en el plato superior fluye (cae, al rebosar) al plato contiguo inferior, la temperatura

aumenta a T6, y el estado del lquido alcanza b. Algo del componente ms voltil de vaporiza para dar 6, y el

lquido se desplaza a la composicin 6. Cuando fluye hacia abajo por la columna, el lquido se enriquece en el

componente menos voltil.

Como el vapor se mueve hacia arriba y el lquido lo hace hacia abajo, hay una redistribucin continua de los dos

componentes entre las fases lquido y vapor para establecer el equilibrio en cada plato de la columna.

Fuentes: Fisicoqumica. Castellan. Editorial: Addison-Wesley

Fisicoqumica para Farmacia y Biologa. Coordinador: Sanz Pedrero. Editorial: Masson-Salvat.

DISOLUCIONES

IDEALES COLUMNA DE

FRACCIONAMIENTO

Parte superior: Componente ms voltil (A) (menor temperatura de ebullicin) Caldera o residuo: componente menos voltil (B) (mayor temperatura de ebullicin)

D. NO IDEALES CON DESVIACIONES NEGATIVAS

T0B

T0A

0 1XA

COLUMNA DE

FRACCIONAMIENTO

Parte superior: Componente ms voltil (A B)(menor temperatura de ebullicin)

Caldera o residuo: Mezcla azeotrpica

D. NO IDEALES CON DESVIACIONES POSITIVAS

T0B

T0A

0 1XA

COLUMNA DE

FRACCIONAMIENTO

Parte superior: Mezcla azeotrpica

Caldera o residuo: Componente menos voltil (A B)(mayor temperatura de ebullicin)