A destilação é um processo aplicado quando se deseja separar misturas homogêneas. Se a mistura for de um sólido dissolvido em um líquido, a separação é feita pela destilação simples, que é explicada em detalhes no texto “Destilação simples”.
Mas, se a mistura for de dois líquidos miscíveis, usa-se a destilação fracionada. Um aspecto importante é que os pontos de ebulição desses dois ou mais líquidos devem ser bem diferentes, como ocorre, por exemplo, com uma mistura de acetona e água, cujos pontos de ebulição, ao nível do mar, são de 56 ºC e 100ºC, respectivamente.
A mistura, portanto, não pode ser azeotrópica, ou seja, uma mistura que se comporta como se fosse uma substância pura somente durante o processo de ebulição. A temperatura dessa mistura se mantém constante do início ao fim da mudança do estado líquido para o gasoso. Um exemplo é o álcool comum, que na verdade é uma mistura de 96% de álcool e 4% de água, em volume. O ponto de ebulição dessa mistura é 78,1ºC e, por isso, nesse caso não é possível separar a água do álcool utilizando a destilação fracionada.
A aparelhagem que se costuma utilizar em laboratórios para se realizar a destilação fracionada está representada abaixo. Ela é bem parecida com a da destilação simples, porém, a única diferença é o uso da coluna de fracionamento.
A mistura de líquidos fica inicialmente no balão de destilação, que é aquecido por meio de uma manta elétrica. Ambos os líquidos irão evaporar, porém, quando chegam à coluna de fracionamento, encontram uma barreira, pois esse condensador possui bolinhas ou cacos de vidro ou de porcelana.
Assim, somente o líquido que tiver menor ponto de ebulição conseguirá passar pela coluna de fracionamento, enquanto que o outro irá condensar e voltar para o balão de destilação.
O líquido que passou pela coluna chega ao condensador que está resfriado pela água na parte externa e passa para o estado líquido, sendo recolhido no recipiente que fica na saída do condensador.
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Se for uma mistura com vários líquidos, basta ir trocando o recipiente para coletar cada um. Se os pontos de ebulição de cada um dos líquidos forem conhecidos, basta olhar no termômetro para verificar qual está sendo destilado.
Essa técnica é muito empregada em alambiques para a fabricação de aguardente de cana (pinga), como mostrado na figura abaixo:
Ilustraçãode um velho alambique de cobre. Original, por autor desconhecido, foi publicado em L'Eau, por G. Tissandier, Hachette, Paris, 1873
Outra aplicação importantíssima da destilação fracionada é no refino de petróleo. Os componentes do petróleo são separados aquecendo-o num forno e transformando-o em vapor. Esses vapores passam, então, por uma torre de fracionamento, que é uma torre de pratos. Conforme vai aumentando a altura da torre, a temperatura de cada bandeja vai diminuindo.
Os hidrocarbonetos que compõem o petróleo com moléculas maiores permanecem líquidos na base da torre. Os mais leves vão subindo pela coluna até atingirem níveis de temperaturas menores que o seu ponto de ebulição, e assim se condensam e saem da coluna.
Os vários componentes do petróleo possuem pontos de ebulição muito próximos, por isso, essa separação não é feita de cada um dos componentes, mas sim em frações, que são grupos de substâncias que estão em determinada faixa de ponto de ebulição. Para saber mais detalhes de como é realizado o refino do petróleo pela destilação fracionada e por meio de outras técnicas, leia o texto: “Refino do Petróleo”.
A destilação fracionada é o processo de separação dos componentes de uma mistura homogênea, formada por líquidos que possuem diferentes pontos de ebulição. Esse método é utilizado para separar os componentes do petróleo – uma mistura composta de gasolina, querosene, óleo lubrificante e óleo diesel -, além de outras substâncias.
Quer saber mais sobre como funciona a destilação fracionada, os equipamentos utilizados e muito mais? Leia, aqui no Gestão Educacional, informações completas sobre o processo.
Equipamentos utilizados na destilação fracionada
- Balão de fundo chato: feito de vidro, é onde a substância homogênea é misturada e aquecida, durante sua separação;
- Chapa de aquecimento: equipamento elétrico, usado para aquecer a mistura dentro do balão de fundo chato;
- Conectores: usado na conexão da coluna de fracionamento com o condensador e outros equipamentos, em casos em que são necessários;
- Coluna de fracionamento: coluna de vidro que possui várias esferas, sejam elas feitas de vidro ou porcelana, utilizada para que não aconteça a entrada de ar no condensador;
- Termômetro: pode ser digital ou de vidro, é usado para verificar a temperatura do aquecimento no processo de destilação;
- Condensador: equipamento de vidro usado para a condensação dos gases que são formados no interior do balão de fundo chato;
- Suporte universal e garras: feitos de aço, são utilizados para prender o condensador, o balão de fundo chato e a coluna de fracionamento;
- Frasco coletor: feito de vidro, pode ser em formato de erlenmeyer ou com um fundo redondo, sendo assim usado para o recolhimento do líquido que é condensado no condensador.
Como funciona a destilação fracionada?
Esse processo é usado na separação das substâncias consideradas homogêneas, podendo ser entre dois ou mais líquidos ou gases, sempre com pontos de ebulição próximos, volatizando quase que ao mesmo tempo, sendo impossível o seu controle por meio do processo de destilação simples.
Isso pode acontecer em uma pequena escala, em laboratórios especializados, ou em proporções industriais, por exemplo, no petróleo – de qualquer forma, é importante entender que o processo é sempre o mesmo.
Tudo isso é feito, basicamente, com o aquecimento da mistura em um recipiente correto, onde haverá a diferença nos pontos de ebulição das substâncias que compõem a mistura, passando pelo processo na coluna de fracionamento, indo ao condensador.
É nesse local que o vapor se liquefaz, indo ao encontro de uma superfície fria, sendo, assim, coletado em outro recipiente. Esse processo é repetido continuamente, conforme as temperaturas de ebulição dessas substâncias são atingidas pelo aquecimento.
Fases da destilação fracionada
Veja, abaixo, quais são os métodos necessários para que uma destilação fracionada aconteça em um laboratório.
- Monte o sistema para o processo de destilação fracionada;
- Coloque a mistura desejada no balão de fundo chato;
- Ligue a chapa e espere pelo aquecimento da mistura. Durante o processo, espere que vapores se formem dentro do balão;
- Quando eles chegarem até a base da coluna do fracionamento, irão disputar o espaço por entre as bolinhas presentes na coluna. Durante essa etapa, apenas o vapor de uma das substâncias ali contidas irá passar pela coluna de fracionamento, isso porque será menor que o vapor da água;
- Depois de passar pela coluna de fracionamento, o vapor adentrará no condensador, sendo, assim, condensado e retornará ao estado líquido;
- Assim, o líquido será recolhido dentro do frasco coletor.
É importante ficar de olho no termômetro, principalmente no valor de ebulição da substância presente no processo.
Quais são os tipos de coluna de destilação?
São vários os tipos de coluna de fracionamento, porém as mais comuns são:
- Vigreux: com inclinações idênticas ao ângulo de 45º, são posicionadas em pares diferenciados. Não têm uma eficiência muito alta no momento de separação das frações, sendo comumente usadas em laboratórios;
- Dufton: tipo de coluna em formato de tubo vedado com metal, tem, em seu interior, algumas gotas ou pequenas secções feitas em vidro;
- Hempel: o tubo também é vedado com metal, porém possui uma composição de aço inoxidável, em seu interior.
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