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DESTILAÇÃO FRACIONADA
1-Introdução
Destilação é um processo caracterizado por uma dupla mudança de
estado físico, em que uma substância, inicialmente no estado líquido, é
aquecida até atingir a temperatura de ebulição, transformando-se em vapor,
e novamente resfriada até que toda a massa retorne ao estado líquido. O
processo tem sido utilizado desde a antiguidade para a purificação de
substâncias e fabricação de essências e óleos. No caso da chuva, a
vaporização se dá não por ebulição, mas por evaporação a baixa temperatura.
A maioria dos métodos utilizados durante o processo de purificação de
misturas homogêneas baseia-se na destilação simples, que consiste na
evaporação parcial da mistura líquida, a fim de separar seus componentes.
As substâncias mais voláteis, isto é, com menor ponto de ebulição,
vaporizam primeiro; ao passarem por um condensador, se liquefazem, sendo
finalmente recolhidas em um tanque. Esse procedimento é válido para a
purificação de líquidos com impurezas voláteis dissolvidas e para a
separação de misturas cujos componentes apresentam pontos de ebulição bem
diferenciados.
Quando os pontos de ebulição dos componentes de uma mistura são muito
próximos, a destilação simples não permite uma boa separação, sendo
necessário repetir o processo várias vezes. Esse procedimento, denominado
destilação fracionada, é muito utilizado no controle do teor alcoólico de
bebidas tipo aguardente, como uísque, rum, gim e cachaça. Além disso,
constitui o processo fundamental do refino de petróleo, para obtenção de
gasolina, querosene e demais derivados.
A destilação pode, também, ser realizada a seco, ou em ausência de
vapor d'água, para a produção de alcatrão e carvão vegetal a partir da
madeira ou da hulha.
A obtenção de nitrogênio e oxigênio gasosos a partir do ar
atmosférico realiza-se por meio de destilação atmosférica. Nesse processo,
o ar atmosférico é resfriado progressivamente até a formação de uma fase
líquida rica em oxigênio, que se condensa a uma temperatura superior à do
nitrogênio. A seguir, essa fase é levada à ebulição, através de um
aquecimento gradual com pressão constante, sendo o vapor assim obtido
proporcionalmente mais rico em nitrogênio que a mistura inicial. Se,
durante a evaporação da fase líquida, a quantidade de vapor em contato com
essa fase for aumentada, impedindo que o equilíbrio entre as duas fases
seja atingido, a temperatura de ebulição cresce progressivamente, enquanto
o líquido se torna cada vez mais pobre em nitrogênio. Repetindo essa
operação algumas vezes, é possível obter-se um resíduo constituído de
oxigênio praticamente puro.
1.1- Destilação fracionada
Quando os componentes da mistura apresentam pontos de ebulição muito
próximos, o mais leve excesso de aquecimento é suficiente para evaporá-los
juntos.
Recorre-se então, à destilação fracionada: nesse caso, o tubo de vidro é
substituído por uma coluna de fracionamento. Seu princípio básico é fazer
com que os vapores percorram o trajeto mais difícil e longo possível. A
coluna aumenta a superfície de contato fazendo com que parte do vapor do
líquido menos volátil volte a se condensar aumentado sua concentração no
interior do balão. Dessa maneira, o vapor do líquido menos volátil condensa-
se com maior facilidade em contato com as paredes frias da coluna,
retornando ao balão. Enquanto isso, o líquido mais volátil é completamente
destilado.
Na realidade, a função da coluna é possibilitar uma série de
evaporações e condensações sucessivas, em operações que são favorecidas
pela troca de calor entre o vapor quente que sobe e o líquido mais frio que
desce. Uma coluna será tanto mais eficiente quanto maior a superfície
interna de contato que oferecer entre líquido e vapor. Quanto menor a
diferença entre os pontos de ebulição dos líquidos, maior deverá ser a
altura coluna ou a área de contato. Com esta finalidade existe a coluna de
Vigreux, constituído por um tubo de vidro com reentrâncias. Existem vários
tipos de coluna de fracionamento, com anéis de vidro, em espiral etc.
Em caso de dúvida quanto ao uso da destilação fracionada, tomou-se
como regra que ela deve ser usada quando a diferença entre os pontos de
ebulição dos compostos a separar é menor que 80°C, pois abaixo deste valor
a destilação simples geralmente não é eficiente.
2 – Objetivo
Separar os dois compostos de uma mistura através do método de
destilação fracionada obtendo-se seus respectivos pontos de fusão. Para
posterior identificação dos compostos.
3 – Materiais
- balão de fundo redondo;
- coluna de fracionamento;
- cabeça de destilação;
- condensador de tubo reto;
- funil comum;
- garras e mufas;
- mangueiras de látex;
- erlenmeyer;
- termômetro;
4 – Métodos
Primeiramente foram adicionados 30mL de amostra ao balão de
destilação seguido da abertura da entrada de água para o condensador.
Depois , com todos os cuidados, a chama do bico de Bunsen foi acesa. Quando
a temperatura alcançou 77ºC caiu a primeira gota de composto A. E a partir
daí a temperatura ficou relativamente constante. Depois de destilar toda o
composto A, a temperatura caiu voltando a aumentar depois de um certo
tempo. Quando ela atingiu 98ºC começou a destilação do composto B.
Após a destilação os produtos A e B foram medidos e pesados
apresentando os seguintes resultados:
- Produto A: 2,3g e 2,6mL
- Produto B: 1,9g e 2,6mL
5 – Resultados e Conclusões
A partir da experiência realizada obtivemos uma amostra A com ponto
de ebulição em torno de 77ºC e com densidade de 0,88g/mL. E uma amostra B
que possui ponto de ebulição em torno de 98ºC e densidade aproximadamente
0,73g/mL.
