Fundamentos de Separación de Sustancias: Vaporización, Destilación y Procesos de Contacto

Fenómenos de Cambio de Estado

Vaporización y Ebullición

El paso de líquido a vapor es llamado vaporización y puede darse solo en la superficie del líquido (evaporación) o bien en todo el volumen (ebullición). Si calentamos un líquido en un recipiente, la presión de vapor irá aumentando hasta que se iguale a la presión atmosférica. En este momento, el vapor se origina en toda la masa del líquido y se escapa. Esto es la ebullición.

La temperatura de ebullición es característica de cada sustancia, pero varía según la presión. La presión de vapor depende de la temperatura y aumenta con esta.

Factores que Influyen en la Ebullición

Según la constitución del líquido, cuanto más intensas sean las fuerzas intermoleculares, menor será la presión de vapor y, por tanto, mayor será la temperatura de ebullición.

Destilación: Principios y Aplicaciones

Definición y Fundamentos

La destilación es una operación unitaria de transferencia de materia donde, a partir del cambio de estado líquido a vapor, podemos separar líquidos miscibles con diferentes puntos de ebullición o diferente volatilidad. Consiste en hervir el líquido (mezcla) contenido en un recipiente (calderín) y condensar en parte los vapores que se van generando. Los vapores condensados son el destilado y el líquido que queda en la caldera se llama residuo. El componente más volátil de la mezcla tiende a acumularse en el destilado, mientras que el componente menos volátil tiende a acumularse en el residuo.

Componentes de un Equipo de Destilación

Un equipo básico de destilación suele incluir los siguientes componentes:

• Termómetro
• Cabezal de destilación
• Matraz de destilación
• Fuente de calor
• Condensador
• Receptor
• Adaptador de vacío

Tipos y Métodos de Destilación

Existen diversas técnicas y consideraciones en la destilación:

1. Destilación por arrastre de vapor: Utilizada para separar sustancias volátiles e inmiscibles con agua.
2. Destilación conjunta: Aplicada para líquidos con temperaturas de ebullición similares.
3. Destilación a presión reducida (al vacío): Ideal para sustancias que se pueden alterar o degradar a temperaturas altas. Al disminuir la presión, se necesita una temperatura más moderada para alcanzar el punto de vaporización.
4. Destilación por rectificación: Se realiza en columnas de platos o de relleno para lograr una separación más eficiente.
5. Diseño de platos: Para conseguir un buen contacto entre el líquido y el vapor y favorecer la transferencia de materia, se utilizan diferentes tipos de platos, como los de campanas, perforados o de válvulas.

Operaciones de Separación por Contacto

Absorción

La absorción es conocida como la disolución de un gas en un líquido. Se utiliza en el laboratorio para preparar algunos reactivos comerciales como el ácido clorhídrico o el amoniaco. En la industria, se emplea para separar o purificar un gas que circula en una corriente de gases, utilizando torres de absorción con líquidos para eliminar los componentes no deseados del gas.

Adsorción

La adsorción es una operación de separación de sustancias que se realiza al poner en contacto un fluido con un sólido adsorbente. Puede ser adsorción física o adsorción química. Se utiliza en la industria cuando se ha de remover una sustancia orgánica que cause color, olor o sabor indeseable. Ejemplos de adsorbentes incluyen: carbón activado, gel de sílice, alúmina, zeolitas, sepiolita y tierras de diatomeas.

Observaciones Adicionales

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