Experimento III: Destilação Fracionada

Resumo

Neste experimento, realizou-se o processo de destilação fracionada, cujo objetivo é separar uma mistura binária miscível de tolueno e hexano. Separou-se três frações (t<70°C, 70°C<t<105°C, t>105°C), e mediu-se a densidade e o índice de refração de cada uma a fim de comparar com a respectiva curva de calibração e descobrir a porcentagem de cada composto na mistura. Nisto, obteve-se resultados não esperados, o que significa que talvez este método de separação de compostos não seja tão eficiente; entretanto, erros experimentais podem ter acontecido ao longo da prática de laboratório.

Palavras-chaves: destilação fracionada, hexano, tolueno, curva de calibração, densidade e índice de refração.

Resultados e Discussão

A destilação fracionada é um processo que se evapora um líquido e condensa seu respectivo vapor com o objetivo de torná-lo mais puro. Geralmente, a destilação envolve a separação de dois líquidos miscíveis com pontos de ebulição diferentes.

A coluna de destilação tem a função de reduzir o número de destilações para obter uma separação razoável de líquidos. Para isso, existe o prato teórico, que corresponde à menor porção da coluna onde ocorre equilíbrio líquido-vapor. Dito isto, quanto maior o número de pratos teóricos, maior a altura da coluna e maior a eficiência da destilação.

Quando se destila uma mistura líquida homogênea ideal, as primeiras frações do destilado apresentam composição mais rica no componente mais volátil do que da mistura original. No decorrer da destilação, o ponto de ebulição da mistura sofre uma elevação gradual, uma vez que a composição do vapor se torna cada vez mais rica no componente menos volátil.

Para demonstrar isso, realizou-se a destilação fracionada de 50 mL tolueno com 25 mL de hexano e calculou-se a densidade e o índice de refração das três frações (T<70°C, 70°C<T<105°C, T>105°C). Além disso, a densidade e o índice de refração de cinco misturas preparadas com hexano e tolueno foram medidos para a construção de uma curva de calibração. Tanto a densidade das frações obtidas quanto das misturas preparadas foram medidas com o auxílio de um picnômetro de 10,82 mL.

Cálculo volume picnômetro:

Massa picnômetro seco: m(seco) = 21,3489 g

Massa picnômetro com água: m(água) = 32,1369 g

Densidade água a 25°C: d(25°C) = 0,99705 g/mL

Volume: V = [m(água) - m(seco)]/d(25°C) → V= 10,82 mL

Com os dados obtidos, foi possível montar duas tabelas: uma relacionando densidade e índice de refração com as misturas preparadas, e outra relacionando o mesmo conteúdo, entretanto, com as misturas obtidas através da destilação.

Tabela 1. Densidade e índice de refração de acordo com a composição.

Densidade (g/mL)

Índice de refração (cm-1)

n-Hexano:Tolueno (2:1)

0,7225

1,434

n-Hexano:Tolueno (1:1)

0,7574

1,451

n-Hexano:Tolueno (1:2)

0,7928

1,473

n-Hexano

0,6573

1,375

Tolueno

0,8490

1,491

Tabela 2. Densidade e índice de refração de acordo com a composição da fração.

Volume (mL)

Densidade (g/mL)

Índice de Refração (cm-1)

Fração 1

21

0,6764

1,425

Fração 2

38

0,8490

1,490

Fração 3

6

-

1,491

Através dessas tabelas, dois gráficos foram formados, traçando suas respectivas retas e determinando a equação da reta. Com auxílio dos gráficos, a análise das frações obtidas pela destilação pode ser mais precisa e concreta.

Equações da reta

Densidade: y = 5,0728x - 3,3415

Índice de refração: y = 8,0826x - 11,179

Para