Manual de Sobrevivência no Laboratório de Química Orgânica: Guia de Técnicas para o Aluno
Capítulo 34 Teoria da Destilação
Destilação é uma das operações mais importantes que você vai executar no laboratório de química orgânica. É importante que você entenda alguns dos princípios físicos que operam durante uma destilação. Diferentes sistemas requerem diferentes tratamentos; as explicações a seguir correm em
paralelo às classificações de destilações dadas anteriormente nos Capítulos
19 e 20.
CLASSE 1: DESTILAÇÃO SIMPLES
Em uma destilação simples, lembre-se, você separa líquidos que fervem ABAIXO de 150°C a 1 atm, de
1. Impurezas não voláteis.
2. Outro líquido que ferve a, pelo menos, 25°C acima do primeiro. Os
líquidos devem se dissolver um no outro. Caso contrário, então você
deverá tratar o sistema como uma destilação por arraste a vapor, e se
vai destilar por arraste, tenha certeza de ler a discussão posterior
relativa à “Classe 4: Destilação por arraste a vapor”. Os pontos de
ebulição deverão diferir em 25°C, pois você pode supor que o
componente com ponto de ebulição superior não faz nada além de
permanecer lá durante a destilação. Caso contrário, você poderá ter
um sistema de dois componentes, e precisa dar uma olhada na
discussão relativa à “Classe 3: Destilação fracionada”, bem como a
presente discussão.
Dito isso, prossigamos com nossa discussão dos sistemas de um único componente.
Suponha que você preparou álcool isobutílico por algum método e, ao final da reação, terminou com um belo líquido castanho amarelado. Verificando seu manual, você descobre que o álcool isobutílico é um líquido incolor que ferve a 108,1°C a 760 torr. Em um dia em que a pressão atmosférica (P) é 760 torr, o ponto de ebulição é o ponto de ebulição normal. Nesse ponto, o único no qual a pressão de vapor do líquido é a mesma que a da atmosfera, o líquido ferve.
Com pouca preocupação você monta uma destilação simples da Classe 1 e começa a aquecer a mistura. Se acompanhasse a temperatura do líquido (e não o faz; o bulbo do termômetro está acima do balão) e sua pressão de vapor, teria obtido os dados de temperatura-pressão de vapor nas
colunas 1 e 2 da Tabela 34.1.
A 82,3°C a pressão de vapor do líquido é de 290,43 torr — muito inferior à pressão atmosférica. O líquido não ferve. Aqueça-o até, digamos, 103,4°C, e a pressão de vapor é de 644,16 torr. Próxima da pressão atmosférica, mas sem nenhuma vantagem. Finalmente, a 108,1°C, temos 760,04 torr. A pressão de vapor do líquido iguala-se à da atmosfera, e o líquido ferve.
Agora, você vê uma entrada na tabela para sujeira acastanhada? Claro que não. A sujeira acastanhada deve ter uma pressão de vapor muito baixa (ou nenhuma) em qualquer temperatura que você possa atingir durante sua destilação. Sem uma pressão de vapor, não se pode ter qualquer vapor. Sem vapor, não há nada a condensar. Nada a condensar, e não há destilação. Então, o álcool isobutílico aparece limpo e puro, e a sujeira acastanhada fica lá atrás.
Se traçar um gráfico dos dados de temperatura e pressão de vapor
mostrados na Tabela 34.1, você vai reconstruir a curva de equilíbrio
líquido-vapor no diagrama de fase desse líquido (Fig. 34.1). A equação dessa curva, e você pode lembrar-se disso quando era calouro de química, é a equação de Clausius-Clapeyron.
TABELA 34.1 Dados de Temperatura-Pressão de Vapor para Álcool Isobutílico e Álcool Isopropílico
Pressão de vapor (torr)
Temperatura (ºC) Álcool isobutílico Álcool isopropílico
82,3 290,43 760,00
83,2 301,05 786,31
85,4 328,41 853,90
86,9 348,27 902,76
88,7 373,46 964,52
90,0 406,34 1044,83
95,8 488,59 1244,30
99,9 567,96 1435,11
103,4 644,16 1616,99
106,2 711,23 1776,15
108,1 760,04 1891,49