Què és la llei de Raoult?

Quan hi ha un solut no volàtil en un dissolvent, la pressió de vapor del dissolvent disminueix, perquè les molècules del solut dificulten que el dissolvent s'evapori.

Quins requisits ha de complir un dissolvent d'extracció?

Ha de tenir un punt d'ebullició baix, no ser inflamable ni tòxic, i ser econòmic.

Quina és la diferència entre vaporització i evaporació?

La vaporització afecta tota la massa del líquid i la pressió de vapor és igual a la pressió atmosfèrica. L'evaporació es produeix només a la superfície i les pressions no s'igualen.

Tècniques de separació química: destil·lació, extracció, assecat i cristal·lització

Resum

Aquest document repassa les principals tècniques de separació química: destil·lació, destil·lació per arrossegament de vapor, rotavapor, assecat, cristal·lització, sedimentació, centrifugació, extracció, absorció i adsorció. Inclou conceptes clau com la llei de Raoult, la llei de Henry, els mètodes d'assecat i el càlcul de rendiments.

Punts clau

La destil·lació separa components evaporant el líquid i condensant el vapor, que es recull com a destil·lat.
La llei de Raoult indica que un solut no volàtil disminueix la pressió de vapor del dissolvent.
El rotavapor redueix la temperatura d'evaporació amb buit, augmenta la superfície amb rotació i accelera el procés amb escalfament.
La cristal·lització serveix per purificar substàncies, uniformar les mides de les partícules i obtenir un producte atractiu.
L'extracció separa un solut entre una fase aquosa i una orgànica i és útil per a productes sensibles a la calor.
La llei de Henry estableix que la solubilitat d'un gas disminueix en augmentar la temperatura i augmenta amb la pressió.
L'adsorció pot ser física (forces de Van der Waals) o química (formació d'un enllaç químic).

Posa't a prova

Destil·lació

Un líquid s'evapora, el vapor es condensa i es recull a un col·lector. El que no s'evapora és el residu i el que sí que ho fa és el destil·lat.

Pressió de Vapor

El procés de vaporització es dona quan les energies cinètiques de translació de les molècules són superiors a les energies potencials d'atracció intermoleculars.

Destil·lació per Arrossegament de Vapor

Aquesta tècnica té l'avantatge que molts compostos puguin destil·lar a temperatures més baixes.

Llei de Raoult

Si hi ha un solut no volàtil en el dissolvent, disminueix la pressió de vapor (PV) perquè les molècules del solut fan pressió a la superfície i costa més que el dissolvent s'evapori.

Azeòtrops de Punt d'Ebullició Mínim

El punt d'ebullició de l'azeòtrop és menor que el dels seus components purs.

Diferència entre Vaporització i Evaporació

Vaporització: Afecta tota la massa del líquid i la pressió de vapor (PV) és igual a la pressió atmosfèrica (P_atm).
Evaporació: Es produeix només a la superfície i les pressions no s'igualen.

Rotavapor (Evaporador Rotatori)

El Rotavapor utilitza tres mecanismes principals per optimitzar l'evaporació:

Buit: Disminueix la pressió sobre el líquid que s'evapora, la qual cosa redueix la temperatura d'evaporació.
Rotació (Girar): Augmenta la superfície d'evaporació.
Escalfament: Disminueix el temps necessari per a l'evaporació.

Assecat (Dessecació)

Per a un sòlid higroscòpic, la pressió de vapor de l'aigua (PV H₂O) amb el sòlid és menor que la PV H₂O pura.

Mètodes d'Assecat

Sòlids

Directes: Aplicació de calor o pressió reduïda.
Indirectes: Absorció o destil·lació.

Líquids

S'afegeix un líquid deshidratant inert i es deixa actuar un temps en un recipient tancat. Posteriorment, es pot filtrar, decantar o destil·lar.

Gasos

Borbollejar el gas a través d'un líquid dessecant (Exemple: H₂SO₄).
Fer passar el gas per un recipient que contingui un sòlid dessecant o un tamís molecular.

Cristal·lització (Exemple: KNO₃)

Objectius de la Cristal·lització

Purificar substàncies.
Uniformar les mides de les partícules.
Obtenir un producte atractiu.

Tècniques per Induir la Cristal·lització

Sembrar les dissolucions saturades amb cristalls de solut.
Rascar el recipient.
Refredar amb CO₂ sòlid (gel sec).

Càlcul del Rendiment (R%)

R% = (g_inicials - g_cristalls) / g_inicials

Sedimentació

Tècnica de separació per gravetat del sòlid suspès en un líquid.

Centrifugació

Aplicacions principals:

Decantar sòlids en suspensió.
Aclarir solucions.
Trencar emulsions de líquids immiscibles.

Extracció

Tècnica utilitzada especialment per a productes sensibles a la calor.

El procés consisteix a afegir un dissolvent a una barreja per extreure el solut, normalment entre una fase aquosa i una orgànica.

Requisits del Dissolvent d'Extracció

Baix punt d'ebullició.
No inflamable.
No tòxic.
Econòmic.

Càlcul del Rendiment (R)

R = g_extret / g_inicials

Absorció

Procés de dissolució d'un gas en un líquid (Exemples: HCl, amoníac). S'utilitza per separar o purificar un gas en un corrent gasós.

Mecanisme

El gas entra en contacte amb la superfície d'un líquid. Les molècules del gas xoquen i es dissolen, mentre que algunes tornen a la superfície. Aquest procés continua fins a assolir l'equilibri entre les molècules dissoltes i les molècules de gas. La dissolució del gas afavoreix l'augment de la pressió del gas sobre la superfície.

Llei de Henry

La solubilitat del gas disminueix en augmentar la temperatura (Tª). La solubilitat augmenta amb la pressió del gas sobre el líquid.

Fórmula: P = X_D * K_H, on X_D és la fracció molar (mol/mol H₂O).

Adsorció

Procés que implica la interacció d'un fluid amb un sòlid adsorbent (Exemples: carbó actiu, terres decolorants).

Tipus d'Adsorció

Física (Fisisorció): Basada en forces de Van Der Waals.
Química (Quimisorció): Implica la formació d'un enllaç químic.

Fórmula de Pressió Hidrostàtica

P = ρ * g * h + P_atm