Refrigerante de rosario: qué es, para qué sirve, usos
¿Qué es un refrigerante de rosario?
El refrigerante de rosario es un tubo de vidrio por el que circulan vapores destilados para convertirlos en líquido. Este aparato de laboratorio fue diseñado por Felix Allihn (1854-1915), y presenta una serie de burbujas en su interior con el objetivo de aumentar la superficie en contacto con el agua que circula por la cámara exterior.
Así, se aumenta la transferencia de calor del interior de las burbujas al agua, asegurando una condensación eficiente de los vapores del solvente.
El aspecto del refrigerante, por la presencia de las burbujas, sugirió los nombres de refrigerante de rosario o de bolas. También se le llama refrigerante de Allihn.
Allihn diseñó su refrigerante como una respuesta a un problema del refrigerante de pared recta, tipo Liebig. Este refrigerante o condensador no era eficiente en solventes que tienen un bajo punto de ebullición, como el éter.
La solución de Allihn fue simple: aumentar la superficie interna, mediante la presencia en el tubo interno de una serie de burbujas.
Los dos refrigerantes que se utilizan con mayor frecuencia en los dispositivos de reflujo son el refrigerante de rosario y el de serpentín, llamado también refrigerante de Graham.
Aunque generalmente se usa el refrigerante de rosario, con los solventes con puntos de ebullición muy bajos es conveniente usar los refrigerantes de serpentín, ya que proporciona un enfriamiento más eficaz.
Es el caso del éter dietílico, con un punto de ebullición de 35 °C, y el pentano (35-36 °C).
¿Para qué sirve el refrigerante de rosario?
El refrigerante de rosario se utiliza fundamentalmente en el método de reflujo. La mayor parte de las reacciones que requieren calentamiento se llevan a cabo con reflujo. Este consiste en el calentamiento en un matraz de un disolvente con los reactivos que intervienen en una reacción.
La boca del matraz, generalmente de vidrio esmerilado, se ajusta a una de las bocas del refrigerante. El montaje es hecho de tal manera que el refrigerante queda vertical (imagen superior).
Es recomendable que el agua ingrese a la parte externa del refrigerante a través de una manguera de goma o plástica, conectada a su parte inferior. El agua recorre toda la parte que rodea al interior del refrigerante y sale por su parte superior, garantizando una mayor transferencia de calor hacia el agua.
El calentamiento del matraz con el disolvente y los reactivos se hace mediante una plancha de calentamiento o una manta para el mismo fin. Estos dispositivos tienen un mecanismo para regular la cantidad de calor que suministran.
Comienzos del calentamiento
Al calentarse el solvente, comienza a formar vapor, el cual asciende por la parte superior del matraz de calentamiento hasta alcanzar el refrigerante.
A medida que se desplaza por el refrigerante, el vapor del solvente entra en contacto con las paredes internas del refrigerante, comenzando su condensación.
Condensación
La condensación es debida a que la pared interna del condensador en forma de burbujas está en contacto con el agua circulante en la cámara externa del refrigerante.
El agua hace que la temperatura de la pared interna no aumente, manteniéndose constante y permitiendo disminuir la temperatura del vapor que entra por el refrigerante.
Al condensarse el vapor del disolvente y recuperar su estado líquido, las gotas de disolvente se deslizan desde el refrigerante hacia el matraz de calentamiento.
Mediante este procedimiento se minimiza la pérdida de disolvente por fugas en su estado gaseoso. Además, se trata de garantizar que la reacción que ocurre en el matraz tenga un volumen constante.
Reacciones a temperaturas superiores de la ambiental
El refrigerante de rosario es recomendable en aquellas reacciones que ocurren a una temperatura mayor que la temperatura ambiental, ya que bajo estas condiciones se perdería un volumen importante del disolvente si no hubiese una adecuada condensación de sus vapores.
Al enfriarse continuamente el vapor del disolvente devuelto al matraz como un líquido, el método de reflujo permite el calentamiento del medio de la reacción química por un tiempo prolongado, aumentando la eficiencia de esta.
Muchos compuestos orgánicos tienen puntos de ebullición bajos, por lo que no permiten que se sometan a temperaturas elevadas, ya que se evaporarían. De no utilizarse un refrigerante, la reacción no se desarrollaría por completo.
El reflujo permite aumentar la temperatura de la reacción como se hace en una síntesis orgánica, favoreciendo que se incremente la velocidad de reacción.
Fluidos refrigerantes
Además del agua, se usan en los condensadores o refrigerantes otros fluidos; como por ejemplo, el etanol refrigerado, el cual puede ser enfriado termostáticamente.
El uso de líquidos distintos al agua permite que el refrigerante se enfríe a una temperatura inferior a 0 °C. Esto permite usar solventes como el dimetiléter, con un punto de ebullición -23,6 °C.
El refrigerante de rosario se utiliza fundamentalmente en el reflujo, favoreciendo la realización de reacciones que requieren calentamiento. Pero el mismo dispositivo puede ser empleado en los procesos de destilación simple.
Usos
Destilación
La destilación es el proceso empleado para separar un líquido puro de una mezcla de líquidos con diferentes puntos de ebullición. Por ejemplo, la destilación se utiliza a menudo para separar el etanol del agua.
Los distintos líquidos tienen fuerzas de cohesión diferentes. Por lo tanto, tienen diferentes presiones de vapor y hierven a temperaturas distintas. Los componentes de una mezcla de líquidos pueden separarse por destilación si sus puntos de ebullición son suficientemente diferentes.
Los vapores de los líquidos, producto del calentamiento, se condensan en el refrigerante y son colectados. Primero hierve el líquido de menor punto de ebullición, una vez que se ha condensado y colectado el líquido purificado, se procede a aumentar gradualmente la temperatura de destilación y se van colectando los líquidos componentes de la mezcla.
Reflujo
El uso del método de reflujo ha sido empleado en el aislamiento de sustancias, por ejemplo: usando la técnica de extracción sólido-líquido se ha podido obtener los principios activos de tejidos vegetales.
El solvente se somete a reflujo y al condensarse cae sobre un cartucho poroso que contiene la muestra procesada. A medida que ocurre la evaporación se va acumulando solvente con los componentes del tejido vegetal que se desea purificar.
Específicos
– Se ha usado la extracción directa a reflujo en la extracción de ácidos grasos. Se utiliza etanol y 30 g del analito, calentándose el solvente en un matraz. El reflujo es realizado durante 45 minutos para extraer los ácidos grasos. El rendimiento fue del 37,34%.
– En la síntesis de ésteres sencillos, como el acetato de etilo, combinando el reflujo, la destilación simple y destilación con rectificación.
– El refrigerante de rosario se ha usado en la reacción de incorporación del bromo a alquenos en agua hirviendo. Sin embargo, ha habido pérdida de Br en esta reacción.
Referencias
- Quiored (s.f.). Reflujo, destilación simple y destilación con rectificación: Síntesis del acetato de etilo. [PDF]. Recuperado de ugr.es
- Condenser (laboratory). Recuperado de en.wikipedia.org
- Merriam-Webster. Allihn condenser. Recuperado de merriam-webster.com