Destilação

Fundamentação Teórica

Destilação

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. 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.

Destilação Fracionada

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.

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.

Índice de Refração

A refração é o fenômeno que ocorre com a luz quando ela passar de um meio homogêneo e transparente para outro meio também homogêneo e transparente, porém diferente do primeiro. Nessa mudança de meio, podem ocorrer mudanças na velocidade de propagação e na direção de propagação.

Meio homogêneo: é o meio no qual todos os pontos apresentam as mesmas propriedades físicas, como a densidade, pressão e temperatura.

Meio transparente: é o meio através do qual podemos visualizar nitidamente os objetos.

Meio isotrópico: é o meio no qual a velocidade da luz é a mesma em qualquer que seja sua direção de propagação.

Índice de refração absoluto

O fato de a velocidade de propagação da luz depender do meio possibilita caracterizá-lo opticamente. Isso é entendido com uma propriedade óptica do meio e recebe o nome de índice de refração absoluto. Seu valor é dado pela seguinte relação:

N = c/v (Equação 1)

Onde:

c – velocidade da luz no vácuo (c = 3 . 108 m/s = 3 . 105 km/s)

v – velocidade da luz no meio considerado (m/s no SI)

n – índice de refração absoluto do meio (adimensional, ou seja, não possui unidade de medida)

No vácuo a luz não encontra dificuldade para se propagar. Portanto o índice de refração absoluto do vácuo é sempre 1.

Nos demais meios a luz tem dificuldade considerável para se propagar por isso o índice de refração da luz nesses casos é maior que 1.

Uma observação entre dois meios considerados é que aquele que apresentar maior índice de refração será dito mais refringente e o que apresentar menor índice de refração será o menos refringente.

O índice de refração pode ser usado na identificação de uma substancia pura e para determinação da concentração de sistemas de dois componentes. Ele depende da temperatura, da natureza química da substância e do comprimento de onda da luz incidente e é definido pela razão:

(sen i)/(sen r) (Equação 2)

O raio é incidido sob uma superfície, no caso, os fluídos coletados nas três frações, como objetivado na imagem 1. Assim, o raio é refratado e, a partir do refratrômetro, podemos obter o índice de refração do fluído e determinar do que se trata, por exemplo.

(Imagem 1)

Refratômetro ABBE

O refratômetro de Abbe é composto essencialmente de quatro partes: o telescópio, os prismas de Abbe, o círculo graduado de cristal com microscópio de leitura e os prismas de compensação.

O telescópio consta de uma objetiva, uma ocular e um disco com linhas cruzadas montado no plano focal da objetiva. A função do telescópio é formar uma imagem da linha extrema de reflexão total, ou linha limite, no plano de linhas cruzadas.

Os prismas de Abbe consistem de dois prismas semelhantes de vidro de alto índice de refração, montados em uma cavidade rodeada por uma camisa de água, de modo que se possa manter o controle da temperatura ao redor dos prismas.

A superfície exposta do prisma superior é