Destilación Del Vino

Un vino es una mezcla muy compleja; contiene agua, etanol, azúcares, ácidos orgánicos, pigmentos (que le dan color) y otros ingredientes. Los componentes volátiles que se encuentran en cantidad considerable son precisamente el agua y el etanol, cuyos puntos de ebullición son, respectivamente, 100,0 °C y 78,3 °C. Ambos pueden formar un azeótropo que hierve a 78,2 °C y cuya composición es 96 % de masa de etanol (97 % en volumen). En el vino, el contenido en alcohol se expresa en porcentaje de volumen y es algo mayor del 10 %. En la destilación de vino no se puede obtener ninguna fracción que contenga alcohol al 100 %, debido a que el “componente” más volátil es precisamente el azeótropo.

En esta práctica no se van a obtener fracciones; lo que se hará es destilar todo el etanol contenido en la muestra, con la intención de determinar el contenido de alcohol de ese vino.

En realidad lo que se determinará directamente es el contenido de alcohol en una mezcla de etanol y agua que remeda al vino que ha sido destilado. Para ello, se destilará hasta obtener todo el alcohol del vino y se le añadirá agua destilada hasta completar el volumen de la muestra de vino que se ha empleado. Entonces se sumergirá un alcohómetro en la disolución etanol-agua y en su escala se leerá directamente el grado alcohólico aproximado.

Este método de medida está basado en que la densidad de la mezcla depende de su composición y un alcohómetro no es más que un densímetro cuya escala tiene “traducidos” los valores de densidad a valores de porcentaje de alcohol.

Materiales

1 matraz de fondo redondo, de 100 mL
1 cabeza de destilación
1 refrigerante de Liebig
1 alargadera
1 termómetro
1 probeta de 50 mL
1 soporte
pinzas de matraz, nueces u otras fijaciones
1 manta calefactora para balones de 100 mL
Material común: alcohómetro

Procedimiento

Deberá construir el aparato para poder destilar el vino, pero antes de emprender ese trabajo, atienda a las indicaciones que se le harán para ello. La figura muestra cómo van a quedar ensamblados el matraz esférico y las demás piezas. Cerciórese de que lo ha entendido completamente y después proceda al montaje. En particular, tenga en cuenta estas observaciones.

1. Ponga en el matraz unas pocas piedras de ebullición (plato poroso) que servirán para crear burbujas de aire en el seno del líquido a destilar y así se producirá una ebullición sin sobresaltos; esto es, no habrá sobrecalentamiento del líquido (temperatura del líquido por encima de su punto de ebullición).

2. El termómetro debe situarse de tal manera que el bulbo quede ligeramente por debajo de la salida hacia el refrigerante; así los vapores que abandonan la cabeza de destilación, envuelven al bulbo del termómetro y se puede medir bien su temperatura.

3. Por la camisa del refrigerante debe circular agua del grifo, que ha de entrar por la tubuladura inferior y salir por la superior (así el agua fría y el condensado circularán en contracorriente); hay, pues, que conectar el refrigerante al grifo y al sumidero, mediante sendos tubos de goma. Tras efectuar ambas conexiones, abra el grifo suavemente; bastará con un pequeño caudal de agua.

NO USE EL APARATO ANTES DE OBTENER EL VISTO BUENO DEL PROFESOR.

1. Ponga en la probeta 2 mL de agua destilada y sitúela bajo la alargadera. La finalidad de poner agua es evitar que el primer destilado, que será rico en etanol, se evapore en la probeta.

2. Ajuste la manta calefactora al matraz y empiece la calefacción. Así que empiece la ebullición, reduzca inmediatamente el aporte de calor.

3. La destilación debe ocurrir lentamente y sin interrupciones y, una vez que ha empezado, siempre debe pender una gota de condensado del bulbo del termómetro. Tome nota de la temperatura a la que pasan las primeras gotas de destilado. Cuando la temperatura ascienda a 80 °C, detenga la calefacción.

4. Añada agua destilada en la probeta hasta completar los 50 mL, que es el volumen de vino que ha empleado. Sacuda suavemente la probeta para homogeneizar.

5. Mida la temperatura de la mezcla hidroalcohólica. Antes de medir el grado alcohólico asegúrese de que la temperatura es o está muy próxima a 20 °C.

6. Introduzca suavemente el alcohómetro en la probeta y, antes de soltarlo, imprímale (con cuidado) un movimiento de rotación para que no se adhiera a las paredes. Lea el grado alcohólico y anótelo en el cuaderno.

En caso de no contar con un alcoholímetro se puede determinar la concentración de etanol en base a la medición directa de su densidad

Alcohol concentration	Relative density (20°C, kg/l)	Refractive index to air (20°C, natriumlight)	Relative viscosity to water (20°C)
0% 1)	0.9982	1.3333	1.000
10%	0.9819	1.3395	1.498
20%	0.9687	1.3469	2.138
30%	0.9539	1.3535	2.662
40%	0.9352	1.3583	2.840
46%	0.9227	1.3604	2.837
50%	0.9139	1.3616	2.807
60%	0.8911	1.3638	2.542
70%	0.8676	1.3652	2.210
80%	0.8436	1.3658	1.877
90%	0.8180	1.3650	1.539
100% 2)	0.7893	1.3614	1.201

¹⁾ Pure water
²⁾ Pure alcohol

7. Una vez finalizada la práctica vierta el contenido de la probeta en el contenedor dispuesto al efecto.

8. Para desmontar el aparato de destilación, empiece por separar el termómetro.

9. Del contenido que queda en el matraz de destilación, quite las piedras de ebullición. El residuo del vino puede verterlo por el sumidero y lave en la pila el matraz.

Los Fundamentos: Las Propiedades Coligativas

Muchas de las propiedades importantes de las disoluciones dependen del número de partículas de soluto en la solución y no de la naturaleza de las partículas del soluto. Estas propiedades se denominan propiedades coligativas porque tienen un mismo origen; esto es, todas ellas dependen del número de partículas sean átomos, moléculas o iones.

Disminución de la presión de vapor

Si un soluto es no volátil la presión de vapor de su disolución es menor que la del disolvente puro. Así que la relación entre la presión de vapor y presión de vapor del disolvente depende de la concentración del soluto en la disolución. Esta relación está dada por la ley de Raoult, que establece que la presión parcial de un disolvente sobre una disolución está dada por la presión de vapor deldisolvente puro, multiplicada por la fracción molar del disolvente en la disolución.

Una fuerza motora en los procesos físicos y químicos es el incremento del desorden: a mayor desorden creado, más favorable es el proceso. La vaporización aumenta el desorden de un sistema porque las moléculas en el vapor no están tan cercanamente empacadas y por lo tanto tienen menos orden que las del líquido. Como en una disolución está mas desordenada que el disolvente puro, la diferencia en el desorden entre una disolución y un vapor es menor que la que se da entre un disolvente puro y un vapor. Así las moléculas del líquido tienen menor tendencia a abandonar el disolvente para transformarse en vapor.

Elevación del punto de ebullición

El punto de ebullición de una sustancia es la temperatura a la cual su presión de vapor iguala a la presión atmosférica externa. Como difieren los puntos de ebullición y de congelación de una solución hídrica de los del agua pura? La adición de un soluto no volátil disminuye la presión de vapor de la solución. Como se ve en la Fig la curva de presión de vapor de la solución cambiará hacia abajo relativo a la curva de presión de vapor del agua líquida pura; a cualquier temperatura dada, la presión de vapor de la solución es más baja que la del agua pura líquida. Teniendo en cuenta que el punto de ebullición de un líquido es la temperatura a la cual su presión de vapor es igual a 1 atm., al punto de ebullición normal del agua líquida, la presión de vapor de la solución será menor de 1 atm. Por consiguiente se necesitará una temperatura más alta para alcanzar una presión de vapor de 1 atm. Así el punto de ebullición es mayor que el del agua líquida.

Para incrementar el punto de ebullición relativo al del solvente puro, T, es directamente proporcional al número de partículas del soluto por mol de moléculas de solvente. Dado que la molalidad expresa el número de moles de soluto por 1000 g de solvente, lo cual representa un número fijo de moles del solvente. Así Tes proporcional a la molalidad.

Kb = constante de elevación del punto de ebullición normal, solo depende del solvente. Para el agua es 0.52 °C / m, por consiguiente una solución acuosa 1 m de sacarosa o cualquier otra solución acuosa que sea 1 m de partículas de soluto no volátil ebullirá a una temperatura 0.52 °C más alta que el agua pura.

Reducción del punto de congelación

La presión de vapor más baja de una solución con relación al agua pura, también afecta el punto de congelamiento de la solución, esto se explica porque cuando una solución se congela, los cristales del solvente puro generalmente se separan; las moléculas de soluto normalmente no son solubles en la fase sólida del solvente. Por ejemplo cuando soluciones acuosas se congelan parcialmente, el sólido que se separa casí siempre es hielo puro, como resultado la parte del diagrama de fase en la Fig que representa la presión de vapor del sólido es la misma que para el agua líquida pura. En esta misma figura puede verse que el punto triple de la solución a una temperatura menor que el del agua pura líquida debido a que la presión de vapor más baja de la solución comparada con la del agua líquida pura.

El punto de congelación de una solución es la temperatura a la cual comienzan a formarse los cristales de solvente puro en equilibrio con la solución. Debido a que el punto triple de la temperatura de la solución es más bajo que el del líquido puro, el punto de congelamiento de la solución también será más bajo que el del agua líquida pura.

Presión osmótica y Ósmosis

Ciertos materiales, incluyendo muchas membranas de los sistemas biológicos y sustancias sintéticas como el celofán son semipermeables. Cuando se ponen en contacto con una solución, ellas permiten el paso de algunas moléculas pero no de otras. Generalmente permiten el paso de las moléculas pequeñas de solvente como el agua pero bloquean el paso de solutos más grandes o iones. El carácter semipermeable, se debe a la red de poros diminutos de la membrana.

Consideremos una situación en la cual solamente las moléculas de solvente pueden pasar a través de la membrana. Si esa membrana se coloca entre dos soluciones de diferente concentración, las moléculas de solvente se moverán en ambas direcciones a través de la membrana. Sin embargo la concentración del solvente es mayor en la solución que contiene menos soluto que en la más concentrada. Por consiguiente la tasa de paso del solvente desde la solución menos concentrada hacia la más concentrada es mayor que la velocidad en la dirección opuesta. Así hay un movimiento neto de las moléculas de solvente desde la solución menos concentrada hacia la más concentrada, este proceso se llama osmosis. Recuerde: el movimiento neto del solvente es siempre hacia la solución con la concentración de solutos más alta.

La presión necesaria para evitar la ósmosis se conoce como presión osmótica, Π, de la solución. Se encuentra que la presión osmótica obedece una ley de forma similar a la de los gases ideales:

donde V = volumen de la solución
n = número de moles de soluto
R = la constante ideal de los gases = 0.08206 L-atm /mol-K
T = temperatura en la escala Kelvin.

Cómo Hacer Un Detergente

En un post anterior vimos cómo actúa un detergente para limpiar las manchas de grasa. En esta ocasión voy a enseñarles cuáles son los componentes de un detergente y su fabricación.

Composición:

Acido dodecilbencensulfónico 14,7 gr
Hidróxido de sodio (6 N) 20 ml
Urea (40%) 10 ml
Sulfato de amonio (40%) 2,7 ml
Formol (40%) 5 gotas
Hipoclorito de sodio 4 gotas
Aromatizante 4 gotas
Fluoresceína 10 gotas

Procedimiento:

1. Pesar el ácido en un vaso de precipitados de plástico.
2. Agregar 25 ml de agua medidos con probeta.
3. Neutralizar agregando gota a gota el hidróxido de sodio con continua agitación.
4. Medir el pH y de ser necesario agregar más hidróxido de sodio hasta lograr pH entre 6 y 8
5. Adicionar 4 gotas de hipoclorito de sodio como blanqueador.
6. Incorporar 10 ml (medidos con probeta) de urea como solubilizante.
7. Agregar 25 ml de agua.
8. Agregar el sulfato de amonio como espesante, sin dejar de mezclar.
9. Incorporar el formol como conservante, la fluoresceína como colorante y el aromatizante.
10. Homogeneizar y envasar.

Explicación: se produce una reacción química entre el ácido dodecilbencensulfónico y el hidróxido de sodio, originándose una sal: el dodecilbencensulfonato de sodio, que es la sustancia que actúa como detergente.

Fórmula desarrollada y estructura tridimensional del dodecilbencensulfonato de sodio 

Adiós a las vacaciones…

Mañana empiezan las clases… Ufa!

Pero bueno, en realidad hay exámenes previos y libres… les deseo mucha suerte.