destilacao_2014

8/16/2019 destilacao_2014

1/44

Destilação simples vs fracionada

Comparar a eficiência da purificação por destilação simplesvs fracionada de uma mistura cicloexano/tolueno na

proporção 50:50 v/v

Constantes físicas

Tolueno: bp = 110,6oC n25D = 1,4961 (25ºC,589nm)

Cicloexano: bp = 80,7oC n25D = 1,4266


2/44

Destilação simples vs fracionada

Comparar a eficiência da

purificação por destilação simplesvs fracionada de uma mistura cicloexano/tolueno na

proporção 50:50 v/v

Constantes físicas

Tolueno: bp = 110,6oC n25D = 1,4961 (25ºC,589nm)

Cicloexano: bp = 80,7oC n25D = 1,4266


3/44

2

Destilação

fase líquida fase gasosa fase líquida

como estas mudanças de fase purificam um composto?

imagine uma mistura de dois líquidos miscíveis (uma soluçãoideal); como fazer a primeira transição de fase? os dois

líquidos vão mudar de fase independentemente um do outro?


4/44

2

Destilação





calor e pressãopto de ebulição


5/44

2

Destilação





calor e pressãopto de ebulição

a composição do vapor é diferente da do líquido!

(sistema fechado ou volume constante e em equilíbrio)


6/44

•O ponto de ebulição é uma característica física que depende

da pressão em que é medido •Não é utilizada como medida de pureza devido a incertezasem sua determinação

•Porém, tende a ser utilizado como suporte de identidade

Claussius-Clapeyron

Destilação de um líquido puro

T

tempo


7/44

4

imagine então que condensemos uma parcela da fase gasosa:um dos componentes estará mais concentrado que o outro em

relação à solução! equilíbrio é deslocado!

a repetição do processo com o “novo” líquido purificará maisainda o mesmo componente; a repetição deste processo leva

à separação de um dos componentes com alto grau de

pureza!a destilação consiste nesta repetição contínua no mesmo

equipamento com baixa (simples) ou alta eficiência(fracionada)!

a composição do vapor é diferente da do líquido!(sistema fechado ou volume constante e em equilíbrio)

fase gasosa nova fase líquida


8/44

5

destilação = processo de vaporização e condensação de líquidoscom o objetivo de “purifica-los”.


9/44

5

destilação = processo de vaporização e condensação de líquidoscom o objetivo de “purifica-los”.

= aquecimento

as temperaturas são

diferentes edependentes dotempo


10/44

Destilação simples


11/44


local onde a T estásendo medida!

é o pe de um líquido

puro?


12/44


13/44

Posicionamento do termômetro


14/44

Posicionamento do termômetro

mas é preciso que haja refluxono bulbo do termômetro,indicando que as fases estão

em equilíbrio….


15/44

Destilação a vácuo


16/44

Destilação à vácuo

•Ou destilação à pressão reduzida é usada para líquidos de alto ponto

de ebulição ou susceptíveis a decomposição térmica •Utiliza-se bomba de óleo para gerar pressões entre 0,01 e 100 mmHg

•A destilação à pressão reduzida rotatória (roto-evaporação) é utilizadapara remoção de solventes de baixo ponto de ebulição


17/44

Roto-evaporação


18/44


•Um líquido puro destila a uma temperatura única! seu ponto deebulição

•Uma mistura destila a temperaturas variáveis (a uma pressãoconstante) que dependem da composição da mistura ao longo doprocesso

•Se a diferença dos pe dos componentes da mistura for grande (~50C),uma destilação cuidadosa poderá gerar frações puras

•Caso contrário, não é possível separá-los! todas as frações, iniciaise finais, conterão ambos os componentes da mistura

T

tempo

A+B

T

tempo

A

B

T

tempo

só A


19/44

Lei de Raoult para misturas ideais:

a pressão de vapor total da mistura é a somatória

das pressões parciais e depende das fraçõesmolares de seus componentes


20/44

v a p o r

l í q u i d o

100%A 100%B


21/44

v a p o r

l í q u i d o

100%A 100%B


22/44

v a p o r

l í q u i d o

100%A 100%B


23/44

v a p o r

l í q u i d o

100%A 100%B x 1y 1

T 1

•Uma mistura A+B de composição x 1 (rico em B), que destila a umatemperatura inicial T 1, produz um destilado de composição y 1


24/44

v a p o r

l í q u i d o

100%A 100%B x 1y 1

T 1

•Uma mistura A+B de composição x 1 (rico em B), que destila a umatemperatura inicial T 1, produz um destilado de composição y 1

x 2 y 2

T 2

• Ao perder mais de A, passa a ter composição x 2 , que passa a destilarem T 2 , produzindo um destilado de composição y 2


25/44

c o n d e n s a ç ã o

e v a p o r

a ç ã o

100%A 100%B

T 1

Destilação fracionada


26/44


e v a p o r

a ç ã o

100%A 100%B

T 1



27/44


e v a p o r

a ç ã o

100%A 100%B

T 1


•Um prato teórico é definido como o comprimento da coluna dedestilação tal que o vapor saindo do prato tem a mesma

composição de vapor que teria com o líquido em um equilíbrioestacionário naquela temperatura

•Deriva o conceito de HEPT (height equivalent per theoretical plate)

•Colunas mais utilizadas: Vigreaux (espinhos), Dufton (espiral),

Hempel (com aneis de Rashing, circulares, ou Fenske, hélice)


28/44


29/44

Destilação por arraste a vapor

misturas de líquidos imiscíveis: a pressão de vapor total damistura é a somatória das pressões de vapor de seus

componentes

logo

TB

P 760 mm

p.e. a 1 atm

(760 mmHg)

B A A+B

T A+BT A

•Método importante de purificação de líquidos de alto PE

•Pode ser feita direta ou indiretamente


30/44


31/44

Destilação de misturas azeotrópicas

•Do Grego: ebulição sem mudança

•Não é possível separar por destilação

•Destilação de azeotrópico de mínimo é utilizado como método secante


32/44

1. Montar aparelhagem – existe um equipamento-modelo já montado no lab

2. atenção aos detalhes de fixação: use graxa de silicone para vedar/lubrificar as juntas de vidro: as juntas de vidro normalmente não são tão perfeitas a ponto devedar o conteúdo dos frascos; também normalmente emperram quando nacolocação estavam molhadas com soluções que evaporam e "soldam" os vidros;a graxa de silicone resolve quase tudo mas não deve ser dissolvida e não podeser usada em excesso!

3. não prenda demais material de vidro frio que vai ser aquecido!

4. Adicionar 25 mL – medido com proveta - de mistura utilizando funil de colo longo5. Adicionar pedras de ebulição, iniciar a refrigeração do condensador e antes de

iniciar o aquecimento mostrar para o professor

6. iniciar o aquecimento lentamente

7. Ao início da destilação, recolher 1 mL de cabeça de destilação8. Fracionar o restante em duas porções de pontos de ebulição distintos (observar e

anotar numa tabela o tempo, temperaturas (banho e do alto da coluna) e asocorrências - faça gráficos para decidir mudanças na 'vaquinha')

9. Recolher amostras e medir indice de refração

SOBRE AQUECIMENTO DE LÍQUIDOS!


33/44

21

SOBRE AQUECIMENTO DE LÍQUIDOS!

PEDRAS DE EBULIÇÃO: como e porque funcionam


34/44

22

PEDRAS DE EBULIÇÃO: como e porque funcionam

pequenos cacos de qq material inerte e não-volátil e insolúvel: a idéia é aumentar atensão superficial líquido-caco!

observe atentamente o processo de ferver água num recipiente de vidro (um bechercom uma bagueta de vidro dentro; a água entra em ebulição preferencialmente ondea bagueta toca o fundo do recipiente;

se conseguissemos ampliar a imagem deste ponto o suficiente, encontrariamos ummolécula de água com alta energia sem quase nenhuma neutralização do seu dipolo,

análogamente àquelas da superfície água-ar; sua alta energia faz com que entre emebulição antes das vizinhas, mais estáveis!

líquidos orgânicos de baixa energia de coesão só apresentam este efeito com o ar,são menos polares que a superfície do vidro; pedras de porcelana ou carvãoconseguem aumentar bastante a interface líquido-ar e servem como criadoras de

núcleos de ebulição!


35/44

23


36/44

24

ÍNDICE DE REFRAÇÃO:


37/44

Refratômetrode Abbe

1,3000 a 1,7000(±0,0002)

Ç

luz interage com moléculas de alta polarizabilidade (note que tolueno é muito maispolarizavel que cicloexano); isto cria a refração ou diferença de velocidade da luzquando atravessa meios diferentes; é a relação entre senos dos ângulos deincidência e de refração.

serve como critério de pureza/identificação? sim somente se a substância estiver comalto grau de pureza; qq traço de impureza pode alterar bastante o valor.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/0/01/Abberefractometers2.jpg


38/44

26

http://webapps.utsc.utoronto.ca/chemistryonline/refractive.php



39/44

27

fração molar de Cicloexano = -14.313 . n + 21.4197

índice de refração (n)

http://www.feq.unicamp.br/~mak/Roteiros/elv.htm

http://www.feq.unicamp.br/~mak/Roteiros/elv.htm


40/44

28




41/44

29

25C

10C

J. Chem. Eng. Data 2010, 55, 1003–1011


42/44

30

10C

benzeno

tolueno

etilbenzeno

J. Chem. Eng. Data 2010, 55, 1003–1011


43/44

31

J. Chern. Phys. 1994 101 (6), 5058

IMPORTANTE: conclusões só podem ser criadas se


44/44

IMPORTANTE: conclusões só podem ser criadas seas observações forem meticulosas e recuperáveis

obs: em caso de dúvida ou certeza não hesite: pergunte! FAÇAGRÁFICOS DURANTE O EXPERIMENTO!

Documents

destilacao_2014