Este documento presenta información sobre métodos de extracción, purificación e identificación para laboratoristas químicos. Explica conceptos clave como los estados de la materia, cambios de estado, presión de vapor y destilación. La destilación es un método para separar componentes de una mezcla aprovechando sus diferencias de volatilidad mediante calentamiento y condensación. La ley de Raoult describe cómo la presión de vapor de un componente depende de su fracción molar en la mezcla.

1. CAPACITACIÓN EN LABORATORISTA QUÍMICO
MÉTODOS DE EXTRACCIÓN PURIFICACIÓN E IDENTIFICACIÓN I
APUNTES ELABORADOS POR QFB. MARTÍN MANCILLA HERNÁNDEZ 1
APUNTES SOBRE SEPARACIONES FISICOQUÍMICAS
DESTILACIÓN

2. MÉTODOS DE EXTRACCIÓN,PURIFICACIÓN E IDENTIFICACIÓN I
APUNTES ELABORADOS POR QFB. MARTÍN MANCILLA HERNÁNDEZ 2
INTRODUCCIÓN
La materia se puede presentar en cinco estados en la naturaleza, estos estado son:
 Sólido1
 Líquido
 Gas
 Plasma
 Condensado de Bose-Einstein2
El arreglo molecular en el estado sólido es:
Estado sólido3
Estado líquido Estado gaseoso
CARACTERÍSTICAS
Forma Definida Indefinida Indefinida
Volumen Definido Definido Indefinida
Energía de
las
moléculas
Ep>>>Ec Ep = Ec Ec>>>>>Ep
Atracción Fatracción>>>>Frepulsión Fatracción = Frepulsión Fatracción y Frepulsión = 0
1 Puedes consultar la siguiente dirección electrónica:
http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/estados/activs.htm
2 http://www.landsil.com/Fisica/Materia1.htm

3. MÉTODOS DE EXTRACCIÓN,PURIFICACIÓN E IDENTIFICACIÓN I
APUNTES ELABORADOS POR QFB. MARTÍN MANCILLA HERNÁNDEZ 3
CAMBIOS DE ESTADO
Considerando la teoría cinético-molecular, el aumento o disminución de la temperatura en el
mayor de los casos, los estados de agregación de la materia, los cuales se representan a
continuación:
PRESIÓN DE VAPOR
La presión de vapor o más comúnmente presión de saturación es la presión a la que a cada
temperatura la fase líquida y vapor se encuentran en equilibrio dinámico; su valor es
independiente de las cantidades de líquido y vapor presentes mientras existan ambas. En la
situación de equilibrio, las fases reciben la denominación de líquido saturado y vapor
saturado. Esta propiedad posee una relación inversamente proporcional con las Fuerzas de
Atracción Intermoleculares, debido a que cuanto mayor sea el módulo de las mismas, mayor
deberá ser la cantidad de energía entregada (ya sea en forma de calor u otra manifestación)
para vencerlas y producir el cambio de estado.
Gráfica De la presión de vapor de agua

4. MÉTODOS DE EXTRACCIÓN,PURIFICACIÓN E IDENTIFICACIÓN I
APUNTES ELABORADOS POR QFB. MARTÍN MANCILLA HERNÁNDEZ 4
PUNTO TRIPLE DEL AGUA
El punto triple es aquel en el cual coexisten en equilibrio el estado sólido, el estado líquido y el
estado gaseoso de una sustancia. Se define con una temperatura y una presión de vapor.
El punto triple del agua, por ejemplo, está a 273,16 K (0,01°C) y a una presión de 611,73 Pa
Esta temperatura, debido a que es un valor constante, sirve para calibrar las escalas Kelvin y
Celsius de los termómetros de mayor precisión.
Punto triple del agua
EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LA PRESIÓN DE VAPOR
Todos los líquidos tienen una cierta presión de vapor que depende de la temperatura como
puede observarse en la siguiente tabla, la cual nos muestra la variación de la presión de vapor
con la temperatura.
TºC
Presión de vapor
TºF
mm Hg Kg/cm2
0 4.58 0.0062 32
5 6.51 0.0088 41
10 8.94 0.0121 50
15 12.67 0.1072 59
20 17.50 0.0238 68
30 31.62 0.0432 86
40 55.10 0.0749 104
50 92.51 0.1257 122
60 149.38 0.2026 140
70 233.70 0.3176 158
80 355.10 0.4828 176
90 525.80 0.7146 194
100 760.0 1.033 212
120 1490 2.026 248
140 2710 3.685 284

5. MÉTODOS DE EXTRACCIÓN,PURIFICACIÓN E IDENTIFICACIÓN I
APUNTES ELABORADOS POR QFB. MARTÍN MANCILLA HERNÁNDEZ 5
TºC
Presión de vapor
TºF
mm Hg Kg/cm2
160 4630 6.296 320
180 7510 10.213 356
200 11650 15.844 392
Ejercicio: realice la gráfica te temperatura vs presión y describa el comportamiento del gráfico.
DESTILACIÓN
La destilación es la operación de separar, comúnmente mediante calor, los diferentes
componentes líquidos de una mezcla, aprovechando las diferencias de volatilidades de los
compuestos a separar.
La destilación se da en forma natural debajo del punto de ebullición (100 grados centígrados en
el caso del agua), luego se vuelve nubes y finalmente llueve. Aunque también de forma
acelerada hirviendo la sustancia cuando se alcanza el punto de ebullición en una cocina o en un
laboratorio.
El calentamiento global hace que el agua de los océanos se evapore mas rápido por esto en los
últimos años ha llovido tanto, es provocado por el CO2, el cual impide que el calor salga de la
tierra, lo cual provoca un aumento constante del calor en la tierra, en este caso el vapor de agua
puede arrastrar ciertas sustancias contaminantes causantes de la lluvia ácida.
La destilación se clasifica en:
 A vacío
 Simple
 Fraccionada
 Bajo reflujo
 Por arrastre con vapor de agua
FUNDAMENTO DE LA DESTILACIÓN
De acuerdo con la ley de Raoult, en el caso de que los líquidos sean solubles mutuamente, la
presión de vapor de cada uno de ellos es disminuida debido a la presencia del otro. Algunas
veces la composición del vapor puede calcularse conociendo la presión de cada uno de los
líquidos. Esto se puede hacer cuando en la disolución de dos líquidos no se efectúen
reacciones químicas y las moléculas de ambos líquidos sean más o menos del mismo tamaño.
Podemos concluir entonces que, un mol de cualquier soluto no volátil abatirá la presión de
vapor del disolvente líquido en una cantidad característica para ese disolvente.
Debido a la presencia del soluto es necesario hacer una corrección de la presión de vapor del
líquido puro para calcular la presión de vapor de la disolución utilizando la siguiente expresión:
Presión de vapor = Presión de vapor x Fracción molar
(disolución) (disolvente) (disolvente)
Que es la expresión de la Ley de Raoult
Esta ley sólo es válida para una disolución ideal, es decir que los componentes se mezclen sin
una combinación química ni efectos de asociación molecular.
La tendencia al escape de un componente depende del porcentaje que dicho líquido ocupe en
la disolución, es decir, de la fracción molar y de la presión de vapor. Si Pc es la presión de

6. MÉTODOS DE EXTRACCIÓN,PURIFICACIÓN E IDENTIFICACIÓN I
APUNTES ELABORADOS POR QFB. MARTÍN MANCILLA HERNÁNDEZ 6
vapor del componente en el estado puro y a una temperatura dada y “X”, su fracción molar en el
líquido, tenemos:
Pp = Pc (X) (1)
Pp = presión parcial de vapor del líquido
X = fracción molar
La fracción molar de una sustancia se define como:
Fracción molar de una
sustancia A en una mezcla
de sustancias
=
Número de moles de A
(2)
Número total de moles de
todas las sustancias
La presión total del sistema será:
Ptotal = PA XA + PB XB (3)
Donde:
XA =
nA
XB =
nB
nt nt
La suma de las fracciones molares para una mezcla es igual a uno
nt = nA + nB = 1
Por ejemplo: se desea separar por destilación una mezcla formada por dos moles de benceno y
dos moles de tolueno. A 26ºC, la presión parcial del benceno es de 54 mmHg y la del tolueno es
de 28 mmHg. ¿Cuál es la presión de vapor de la mezcla resultante?
La fórmula a utilizar es la siguiente:
Ptotal = Pa Xa + Pb Xb
Calculemos el número de moles totales:
Para el benceno:
nA =
nA
=
2 moles
= 0.5
nt 4 moles

7. MÉTODOS DE EXTRACCIÓN,PURIFICACIÓN E IDENTIFICACIÓN I
APUNTES ELABORADOS POR QFB. MARTÍN MANCILLA HERNÁNDEZ 7
Para el tolueno:
nB =
NB
=
2 moles
= 0.5
nt 4 moles
Apliquemos la fórmula de presión parcial para cada componente (1)
Para el benceno:
Pp = (0.5)(94 mmHg) = 47 mmHg
Para el tolueno:
Pp = (0.5)(28 mmHg) = 14 mmHg
Por lo tanto aplicando la ecuación (3) tenemos que la presión total es:
Ptotal = 47 mm Hg + 14 mm Hg = 61 mmHg
Como podrás observar en este proceso de separación, la fracción molar de los componentes es
igual a 0.5, por lo tanto, el número de moléculas de benceno es igual al del tolueno; sin
embargo, el vapor del sistema tendrá una mayor proporción del componente cuya presión de
vapor es más alta, que aquel cuya presión es más baja.
En la práctica lo anterior es muy importante, ya que de lo contrario no se podría llevar a cabo la
separación mediante la destilación simple.
MEZCLA DE LÍQUIDOS Y SÓLIDOS
Cuando uno de los componentes de la mezcla es sólido no volátil, PB es igual a cero y la
presión total del sistema está dada por PA solamente, esto indica que solo uno de los
componentes destilará.
MATERIALES UTILIZADOS EN LA DESTILACIÓN
Refrigerante:
 Liebig o recto. El más utilizado
 Allihn o bola. Se conoce como refrigerante de rosario y se utiliza para reflujo y
destilación cuando se necesitan superficies de contacto grandes.
 Graham o de serpentín. Es el de mayor superficie, se usa en todos los tipos de
destilación, sobre todo con grandes volúmenes de líquidos muy volátiles.
TIPOS DE DESTILADO
Al destilarse una mezcla, se obtienen tres fracciones:
 Cabeza. Está enriquecida con el componente más volátil
 Corazón. Componente a separar
 Cola. Enriquecida con el componente menos volátil

8. MÉTODOS DE EXTRACCIÓN,PURIFICACIÓN E IDENTIFICACIÓN I
APUNTES ELABORADOS POR QFB. MARTÍN MANCILLA HERNÁNDEZ 8
EJERCICIOS RESUELTOS
1. El etanol y el metanol forman soluciones muy cercanas a las ideales. La presión de vapor del
etanol es de 44.5 mmHg y la del metanol es de 88.7 mmHg a 20 °C.4
a). Calcular las fracciones molares de metanol y de etanol en una disolución que se obtiene
mezclando 100 g de cada uno.
Calcular el peso molecular de los compuestos:
Etanol C2H5 Metanol: CH3OH
C = 12 x 2 = 24
H = 1 x 6 = 6
O = 16 x 1 = 16
46 g/mol
C = 12 x 1 = 12
O = 16 x 1 = 16
H = 1 x 4 = 4
32 g/ mol
Número de moles (X) para
Para el etanol:
XC2H5 =
100/46
100 + 100
46 32
=
2.1739
2.1739 + 3.1250
=
2.1739
5.2989
= 0.410
Para el metanol:
XCH3OH =
100/32
100 + 100
46 32
=
3.1250
2.1739 + 3.1250
=
3.1250
5.2989
= 0.590
b). Calcular las presiones parciales y la total del vapor de la disolución
La presión del etanol
P C2H5 = 0.410 (44.5 mmHg) = 18.2 mmHg
La presión del metanol
PCH3OH = 0.590 (88.7 mmHg) = 52.3 mmHg
La presión total es:
Pt = PC2H5 + PCH3OH = 18.2 mmHg + 52.3 mmHg = 70.5 mmHg
c). Calcular la fracción molar del metanol en el vapor.
X vapor de CH3OH = 52.3 mmHg = 0.742
70.5 mmHg
4 Farrington Daniels y Alberty A. Robert. Fisicoquímica.CECSA.México.

9. MÉTODOS DE EXTRACCIÓN,PURIFICACIÓN E IDENTIFICACIÓN I
APUNTES ELABORADOS POR QFB. MARTÍN MANCILLA HERNÁNDEZ 9
2. A 100°C el benceno tiene una presión de vapor de 1357 mmHg y el tolueno de 558 mmHg.
Suponiendo que estas sustancias formen soluciones binarias ideales una con otra. Calcular la
presión total de la disolución que ebullirá a 100°C, 1 atm y la composición del vapor del
benceno. (La presión a 1 atm = 760 mmHg.)
Para la resolución de este problema debemos conocer:
a. la fórmula y peso molecular de cada componente de la mezcla. (El benceno cuya
fórmula condensada es C6H6, generalmente se representa por la letra griega . Su peso
molecular es de 78 g/mol; el tolueno, cuya fórmula condensada es C7H8 y se representa
por - CH3, tiene un peso molecular de 92g/mol.)
b. Debemos considerar que la presión total inicial es de 760 mmHg
c. Como se desconocen las fracción mol de cada componente, se plantean ecuaciones
para resolverlas.
PT = X  P°  + X -CH3 P°-CH3 … (1)
sustituyendo los valores que tenemos:
760 mmHg= X  (1357 mmHg) + (1- X ) 558 mmHg
760 = 1357X + 558 – 558 X . Agrupamos términos
semejantes y tenemos:
760 – 558 = 1357X  - 558 X 
202 = 799X. Despejando X  tenemos:
X = 202/799 = 0.253.Que es la fracción mol del
benceno. Sustituyamos este valor en la ecuación (3) y
tenemos:
X -CH3 = 1- 0.253 = 0.747. Que es la fracción mol del
tolueno. Estos valores los sustituimos en la ecuación (1)
y tenemos que la Pt de la disolución es:
Pt = 0.253 (1357) + (0.747) 558 = 760.147 mmHg
La fracción de vapor del benceno es:
X vapor = P/ Pt = 0.253 (1357)/760.147 = 0.452
Recordemos que la suma de las
fracciones molares es igual a la unidad
X  + X -CH3 = 1 ….(2)
Si despejamos de (2) la fracción del
tolueno tenemos:
X -CH3 = 1- X …. (3)
Sustituimos esta ecuación en la
ecuación (1) y tenemos

10. MÉTODOS DE EXTRACCIÓN,PURIFICACIÓN E IDENTIFICACIÓN I
APUNTES ELABORADOS POR QFB. MARTÍN MANCILLA HERNÁNDEZ 10
3. Suponiendo un comportamiento ideal, calcular la presión de vapor de las siguientes
disoluciones a 40°C. La presión de vapor del agua a esta temperatura es de 55.32 mmHg.
a) 99 moles de agua y 1 mol de sacarosa (C12H22O11; 342 g/mol))
b) 500 g de agua y 0.5 mol de sacarosa
c) 500 g de agua y 100 g de sacarosa
Consideremos lo siguiente:
1 mol de H2O equivale a 18 g
99 moles de H2O equivale a 1782 g
1 mol de sacarosa (C12H22O11) equivale a 3423 g
0.5 mol de C12H22O11 equivale a 171 g
a)
XH2O
1782 g
18 g/mol
342g
342g/mol
+ 1782g
18g/mol
XH2O = 99/1000 = 0.99
PH2O = 0.99 x 55.32 = 54.77 mmHg
b)
XH2O
500 g
18 g/mol
500g
342g/mol
+ 171g
342g/mol
XH2O = 0.9823
PH2O = 0.9823 x 55.32 = 54.34 mmHg

11. MÉTODOS DE EXTRACCIÓN,PURIFICACIÓN E IDENTIFICACIÓN I
APUNTES ELABORADOS POR QFB. MARTÍN MANCILLA HERNÁNDEZ 11
c)
XH2O
500 g
18 g/mol
500g
18g/mol
+ 100g
342g/mol
XH2O = 0.9896
PH2O = 0.9896 x 55.32 = 54.74 mmHg

12. MÉTODOS DE EXTRACCIÓN,PURIFICACIÓN E IDENTIFICACIÓN I
APUNTES ELABORADOS POR QFB. MARTÍN MANCILLA HERNÁNDEZ 12
EJERCICIOS
Lee con atención cada uno de los siguientes problemas y realiza lo necesario para su
resolución
1. Una mezcla de tolueno-benceno contiene 30 % en peso tolueno. A 30°C la presión de vapor
del tolueno puro es 36.7 mmHg, mientras que la del benceno es de 118.2 mmHg. Asumiendo
que los dos líquidos forman soluciones ideales, calcula la presión total y la parcial de cada
constituyente en la solución a 30 °C.
R. P = 86.8 mmHg
P-CH3 = 9.8 mmHg
PT = 96.6 mmHg
2. A 80°C la presión de vapor de benceno puro y tolueno son 753 y 290 mmHg
respectivamente.
a) Calcular la presión de vapor de cada sustancia en la disolución a 80 °C conteniendo 100 g de
cada sustancia.
b) Calcular la presión aplicada a esta disolución cuando ebulle a 80°C. ¿Cuál es la composición
del vapor que destilará primero bajo esta temperatura?.
R PT = 540.57 mmHg
Xvap = 0.7538
3. Se mezcla alcohol etílico y alcohol metílico en partes iguales. Calcular:
a) La fracción molar del alcohol metílico en la mezcla.
b) La presión de vapor de la mezcla a 40°C.
c) La fracción molar del alcohol metílico en el vapor de equilibrio con el líquido a esta
temperatura. Las presiones de vapor de estos alcoholes a 40°C son, 135.3 mmHg para
el etanol y 260.5 mmHg para el metanol.
R a) Xmetanol = 0.5906
Petanol = 55.4 mmHg
Pmetanol = 153.9 mmHg
b) PT = 209.3 mmHg
c) Xvap etanol = 0.7353 mmHg