Destilação Fracionada

Destilação Fracionada

Introdução

Chama-se destilação o processo de purificação ou separação de líquidos, ou seja, vaporizar o líquido para depois condensá-lo e recolhe-lo em um outro recipiente. Atualmente as técnicas de destilação são muito usadas na indústria desde as indústrias farmacêuticas aos pólos petroquímicos. O petróleo, uma mistura de líquidos orgânicos, é destilado e separado em diversas frações, de onde saem os éteres, gasolina, o piche, e a grande maioria dos compostos aromáticos que usamos no laboratório. As técnicas existentes para se destilar um liquido variam de acordo com o grau de pureza desejado e com o tipo de liquido que se deseja purificar ou separar. A dificuldade de separação vai depender da volatilidade dos componentes, em outras palavras, do ponto de ebulição de cada substancia. O processo de destilação, em si, consiste na vaporização de um liquido na sua passagem de estado liquido para estado vapor com o auxílio de uma fonte de calor, em seguida esse líquido é condensado e vai para outro recipiente, e a substância menos volátil fica como resíduo no balão de destilação. Quatro são os processos fundamentais de destilação: Destilação simples, destilação fracionada, destilação por arraste a vapor, e destilação a vácuo. Neste relatório será abordado apenas a destilação fracionada e destilação azeotrópica.

Destilação fracionada

A destilação fracionada serve para realizar a separação em uma mistura de produtos, utilizando a propriedade física ponto de ebulição. Ela é um processo de aquecimento, separação e esfriamento dos produtos e é empregada quando a diferença entre os pontos de ebulição dos líquidos da mistura é menor. Um aparelho mais sofisticado e um pouco mais de tempo são necessários.

No aparelho de destilação fracionada existe uma coluna de fracionamento que cria várias regiões de equilíbrio líquido-vapor, enriquecendo a fração do componente mais volátil da mistura na fase de vapor.

Neste método de destilação, usa-se um balão de destilação (alambique, ou refervedor, dependendo da escala de produção), uma coluna de Vigreaux (coluna de destilação, quando em indústria), um condensador e um receptor. A mistura a ser purificada é colocada no balão de destilação, que é aquecido. Surge então um vapor quente. Ele sobe pela coluna, mas vai se resfriando ao longo dela e acaba por condensar-se. Com a condensação, forma-se um líquido, que escorre para baixo pela coluna, em direção à fonte de calor. Vapores sobem continuamente pela coluna e acabam por encontrar-se com o líquido. Parte desse líquido rouba o calor do vapor ascendente e torna a vaporizar-se. A uma certa altura um pouco acima da condensação anterior, o vapor torna a condensar-se e escorrer para baixo. Este ciclo de vaporização e condensação ocorre repetidas vezes ao longo de todo o comprimento da coluna.

Os vários obstáculos instalados na coluna forçam o contato entre o vapor quente ascendente e o líquido condensado descendente. A intenção desses obstáculos é promover várias etapas de vaporização e condensação da matéria. Isto nada mais é do que uma simulação de sucessivas destilações flash. Quanto maior a quantidade de estágios de vaporização-condensação e quanto maior a área de contato entre o líquido e o vapor no interior da coluna, mais completa é a separação e mais purificada é a matéria final.

A atenção à temperatura é importante. A cada salto de temperatura no termômetro, devem-se recolher os destilados correspondentes.

Ela é muito comum em refinarias de petróleo, para extrair diversos tipos de compostos, como o asfalto, gasolina, gás de cozinha entre outros. Nestas separações são empregadas colunas de aço de grande diâmetro, compostas de pratos ou de seções recheadas. Os internos, sejam pratos, chicanas ou recheios, tem como função colocar as fases vapor e líquido em contato, de modo a que ocorra a transferência de massa entre elas. Ao longo da coluna, a fase vapor vai se enriquecendo com os compostos mais voláteis, enquanto a fase líquida se concentra com os compostos mais pesados de maior ponto de ebulição.

Ilustração da Destilação Fracionada.

Destilação Azeotrópica

São misturas em que o ponto de ebulição não se altera, em temperatura constante, comportando-se como um composto químico ou um elemento. Esse tipo de mistura acontece quando o ponto de ebulição atinge o patamar. É muito comum entre líquidos. Ex: O álcool hidratado é uma mistura azeotrópica, isso se deve porque esse álcool está misturado à água em uma proporção onde é impossível separar pela ebulição, já que a temperatura se mantém constante. PE = 72°C

A purificação de “substâncias” é um processo muito importante em laboratórios de química e indústrias. Os compostos orgânicos nem sempre são obtidos na sua forma pura, sendo frequentemente acompanhados de impurezas. Um dos processos utilizados na purificação de compostos orgânicos líquidos é a destilação.

A técnica baseia-se nas diferenças entre temperaturas de ebulição das substâncias. A destilação simples é uma das operações de uso mais comum na purificação de líquidos e consiste, basicamente, na vaporização de um líquido por aquecimento, seguida da condensação do vapor formado.

Na destilação, a mistura a ser destilada é colocada no balão de destilação (balão de fundo redondo) e aquecida, fazendo com que o líquido de menor ponto de ebulição seja vaporizado, e então condensado, retornando a líquido (chamado de destilada ou condensado) e coletado em um frasco separado. Numa situação ideal, o componente de menor ponto de ebulição é coletado em um recipiente, e outros componentes de pontos de ebulição maiores permanecem no balão original de destilação como resíduo.

Destilação Fracionada: serve para separar um composto por dois líquidos com ponto de ebulição muito próximos. A diferença que existe com a destilação simples é a presença de uma coluna de fracionamento.

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.

Vidrarias e Reagentes Utilizados

Manta de aquecimento

Balão