Como explicar o simples vs. Destilação fraccionada

As substâncias naturais valiosas freqüentemente ocorrem como misturas que contêm componentes desejáveis ​​e indesejáveis. Por exemplo, o petróleo bruto inclui vários tipos de hidrocarbonetos que são adequados para diferentes combustíveis aplicações, a água do oceano tem um alto teor de sal e o minério de ferro contém impurezas minerais, além de ferro utilizável. Ao longo dos séculos, as pessoas desenvolveram inúmeras maneiras de refinar ou purificar materiais naturais. Destilação simples e destilação fracionada são duas variações de uma técnica básica para separar diferentes componentes de um líquido.

A relação entre temperatura e evaporação é essencial para entender a destilação simples e fracionada. Quando um líquido está em um recipiente aberto, a atmosfera exerce uma pressão descendente sobre a superfície do líquido. Essa pressão atmosférica neutraliza a pressão de vapor do líquido, que é criada pela energia cinética das moléculas que estão evaporando da superfície do líquido. Conforme a temperatura do líquido aumenta, a energia cinética molecular média também aumenta; mais moléculas evaporam, levando a uma pressão de vapor mais alta. A ebulição ocorre quando as moléculas podem evaporar livremente porque o líquido atingiu uma temperatura na qual a pressão de vapor é igual à pressão atmosférica.

Diferentes compostos têm diferentes temperaturas de ebulição. Da mesma forma, em qualquer temperatura, diferentes compostos terão diferentes pressões de vapor. Se uma mistura líquida de diferentes compostos for aquecida em um recipiente fechado, a composição do vapor aprisionado acima do líquido refletirá essas diferenças. O vapor conterá mais moléculas de compostos com pressão de vapor mais alta e menos moléculas de compostos com pressão de vapor mais baixa. Um composto com uma temperatura de ebulição muito alta em relação aos outros compostos na mistura será quase ausente do vapor, e sólidos dissolvidos não voláteis, como sal, permanecerão como sedimentos no aquecido recipiente. A destilação simples é o processo de coletar esse vapor e resfriá-lo para que se condense de volta à forma líquida. A destilação simples separa os componentes de uma mistura líquida porque o líquido condensado contém uma proporção maior de compostos com maior pressão de vapor e o líquido original contém uma maior proporção de compostos com menor vapor pressão.

Uma simples destilação altera a proporção de compostos nos dois líquidos finais, mas não atinge a separação completa. O processo pode ser repetido para atingir graus de separação progressivamente mais altos, mas isso também é um desperdício porque durante a cada destilação, algumas moléculas escapam para a atmosfera e outras permanecem como resíduo na destilação equipamento. A destilação fracionada aborda esse dilema - melhorando a destilação simples, alcançando graus mais elevados de separação em apenas um procedimento de destilação.

A principal diferença entre a destilação fracionada e a destilação simples é a adição de uma coluna de fracionamento entre o recipiente aquecido e o local onde o vapor se condensa. Essa coluna é preenchida com materiais, como fios de metal finos ou contas de vidro, que estimulam a condensação porque têm uma grande área de superfície. À medida que os vapores sobem pela coluna de fracionamento, eles se condensam em líquido nas superfícies mais frias desses materiais. Vapores quentes subindo de baixo fazem com que esse líquido evapore, depois se condensa novamente, depois evapora novamente e assim por diante. Cada evaporação resulta em vapor com maior proporção de moléculas com maior pressão de vapor. Assim, a destilação fracionada atinge uma separação superior com menos perda de material porque um procedimento é equivalente a várias rodadas de destilação simples.