Como compor uma curva de destilação

Quando você fermenta frutas para fazer álcool, pode destilar a mistura líquida para isolar partes dela. Este método de destilação aproveita as diferentes composições que compõem o líquido em um processo como a fermentação. Os químicos fazem grande uso desses processos para purificar solventes e outros produtos de reações líquidas, incluindo a separação dos componentes do petróleo bruto.

Os gráficos de destilação mostram as quantidades medidas por meio de experimentos de destilação que separam os constituintes dos líquidos. Esses experimentos usamcolunas de destilação fracionadaconsiste em uma coluna que permite que o líquido goteje em um frasco de fundo redondo com um termômetro no topo da coluna para determinar a temperatura do vapor.

Uma câmara de líquido diagonal se conecta a um ponto ao longo da coluna fracionária próximo ao topo que se estende para longe da câmara. Isso cria uma área de superfície na qual o vapor pode condensar e se acumular em um frasco externo.

Através da configuração de destilação a partir de um diagrama de destilação simples, um líquido ferve em um gás, condensa de volta ao líquido e continua este processo até que o líquido que você deseja destilar se reúna na parte externa frasco. O aparelho funciona aquecendo o líquido que se acumula no frasco de modo que a coluna fracionária informe a pressão de vapor da forma gasosa da mistura líquida.

O termômetro na parte superior deve ler o ponto de ebulição do líquido. O frasco externo permite coletar o líquido que se deseja destilar e também serve como respiradouro para que o aparelho não se quebre por superaquecimento.

Controle a temperatura com muito cuidado, maximizando o contato entre o líquido que goteja de volta para o frasco de fundo redondo e o vapor que sobe pela coluna fracionária. Às vezes, a coluna fracionária tem contas de vidro ou níveis projetando-se dos lados internos para maximizar a área de superfície de contato. Acompanhe a temperatura usando o termômetro para descobrir em que temperatura isso acontece. Você deve acabar com as pressões de vapor dos líquidos na mistura.

A configuração do aparelho garante que a pressão de vapor do composto com menor ponto de ebulição na mistura seja maior que a pressão de vapor daquele com maior ponto de ebulição. Isso também permite definir o ponto de ebulição como a temperatura na qual a pressão do vapor é igual à pressão atmosférica para um líquido em um recipiente aberto. Esta é a temperatura mais baixa na qual a forma líquida da mistura ou composto ferve e se transforma em gás. Esses métodos de destilação fracionada os tornam úteis em ambientes industriais para a fabricação de compostos químicos.

Você também pode usar a fração do gás que é destilado como uma fração molar para traçar um gráfico da temperatura do líquido, a mistura líquido-vapor e o próprio vapor para determinar o ponto de ebulição dos dois ou mais componentes do composto. Muitas configurações de aparelhos de destilação medem automaticamente a temperatura durante o aquecimento do experimento. Isso pode fornecer um conjunto contínuo de pontos de dados ao longo do tempo que podem ser facilmente representados graficamente usando o Excel ou algum outro software.

A curva mostra isso porque, à medida que o vapor se aquece e passa pela coluna fracionária, ele deve se separar em duas misturas separadas de líquidos e gases. Ao registrar a temperatura ao longo do processo de destilação, você pode descobrir quais são os compostos realmente com base no ponto de ebulição.

Ou você pode usar o mesmo processo para determinar o ponto de ebulição de um composto conhecido. O processo é limitado, porém, pelas temperaturas que você pode atingir com a fonte de calor que afeta o frasco de fundo redondo.

O gráfico de destilação simples deve mostrar um gráfico de destilação de volume versus temperatura da mistura com os pontos em que a temperatura de ambos ou todos os gases se cruzam localizam o ponto de ebulição de cada componente do gás. Esta curva de composição permite que você descubra a configuração apropriada do aparelho e a temperatura para separar o gás ou a mistura líquida. Você pode experimentar diferentes tipos de colunas fracionárias para descobrir qual delas lhe dá a ideia mais clara do ponto de ebulição dos constituintes.

O gráfico de destilação simples segue a teoria da destilação simples.Destilação simplessignifica que o gás se condensa em líquido uma vez, então você precisa executá-lo em líquidos ou gases que tenham pontos de ebulição distantes um do outro para discerni-los.

O uso de várias etapas de condensação é chamadodestilação fraccionada, e, neste caso, você usaria um gráfico de destilação fracionada de volume vs. temperatura. Você pode extrapolar para descobrir configurações teóricas para outros líquidos e misturas, porque ter mais contas ou placas na configuração deve teoricamente melhorar o método de separação, aumentando o tempo necessário para separar a mistura.

As misturas que destilam por meio de experimentos não produzem amostras puras, mas resultam em impurezas nas diferentes misturas que você mede. Isso significa que você pode usar equações para explicar resultados experimentais de destilação, bem como de previsões baseadas em dados previamente estabelecidos sobre a composição de gases e líquidos. A lei de Raoult e a lei de Dalton fornecem maneiras de medir essas proporções da teoria da destilação simples.

A composição precisa desse vapor que alterna entre fervura e condensação segueLei de Raoult, que afirma que a pressão de vapor de um composto diminui quando está em solução e pode estar relacionada à composição molar. A equação

diz a você que a pressão parcial de um determinado componente AP_UMAé produzido para a porcentagem do componenteP​^o_UMA e a fração molar de A "chi"χ​_UMA.

A pressão parcial é a pressão que um gás constituinte de uma mistura teria se tivesse todo o volume dessa mistura à mesma temperatura. Isso permite que você determine a quantidade de gás que deve estar presente se você souber a fração molar de antemão.

Você pode então, usarLei de Daltonque afirma que a pressão total de uma mistura de gases é igual à soma das pressões parciais que a compõem. A teoria de como as partículas de gás se movem e interagem umas com as outras explica isso.

Você pode descrever a pressão de vapor de um composto usando a temperatura da solução e o ponto de ebulição do composto porque, quando aumentos de temperatura, mais moléculas de gás terão energia cinética suficiente para se chocarem em uma orientação apropriada para permitir que o reação ocorrer. Eles precisam disso para superar as forças intermoleculares que manteriam as partículas juntas na fase líquida.

Além da pesquisa sobre o ponto de ebulição e as propriedades gasosas dos compostos, a destilação é útil em muitas aplicações na indústria. É usado para estudar e formar reações entre óleo, água e outros componentes, como o metano, que são usados ​​no combustível. Os cientistas e fabricantes de alimentos podem usá-lo para fazer bebidas alcoólicas, cerveja e diferentes tipos de vinho. As técnicas de destilação encontraram uso prático nas indústrias de cosméticos, fármacos e outros métodos de fabricação de produtos químicos.

A técnica é usada até em lâmpadas para evitar que o filamento de tungstênio se danifique e dê brilho às lâmpadas. Eles fazem isso separando o ar para produzir os gases necessários à fabricação de lâmpadas. Esses métodos de destilação seguem a teoria e os métodos experimentais de separação.