Manual de Sobrevivência no Laboratório de Química Orgânica: Guia de Técnicas para o Aluno
Classe 4: Destilação por Arraste a Vapor
CLASSE 4: DESTILAÇÃO POR ARRASTE
A VAPOR
Destilação por arraste a vapor destina-se a separar misturas de alcatrões e óleos, e eles não devem se dissolver muito em água. Se você pensar um pouco, isso poderia ser considerado uma destilação fracionada de uma mistura binária com um desvio extremo da Lei de Raoult. A água e os óleos orgânicos não têm nada a ver um com o outro. Tanto é que você pode considerá-los não misturados em compartimentos separados do balão de destilação. Como tal, eles agem de forma completamente independente um do outro. A fração molar de cada componente em seus próprios compartimentos é 1. Então, a Lei de Raoult torna-se
P total = PA + PB
Isso é apenas a lei de pressões parciais de Dalton. Ptotal é Patm para uma destilação por arraste de vapor. Assim, a pressão de vapor do óleo orgânico agora é menor que a da atmosfera e da água, e o óleo codestila a uma temperatura muito mais baixa.
Como exemplo, suponha que você fosse tentar destilar quinolina diretamente. A quinolina tem ponto de ebulição de 237°C a 1 atm. Aquecer moléculas orgânicas até essa temperatura pode frequentemente ser uma maneira de decompô-las. Felizmente, a quinolina é insolúvel em água, e tem alguma pressão de vapor em torno do ponto de ebulição da água (10 torr, a 99,6°C). Se tivesse uma pressão de vapor muito mais baixa em torno do ponto de ebulição da água (digamos, 0,1 torr), não poderia haver bastante quinolina evaporando para fazer a destilação por arraste a vapor valer a pena.
A 99,6°C, a quinolina contribui com 10 torr para o total da pressão de vapor, e a água deve compor a diferença (750 torr) para satisfazer à lei de pressões parciais de Dalton, ou seja, para fazer Ptotal igual a 760 torr. Empregando as relações para a composição do vapor sobre um líquido, podemos calcular a proporção de saída de quinolina/água.
Se considerarmos que cada um é um gás ideal, então
PV = nRT (sim, novamente)
O número de mols (n) de qualquer coisa é simplesmente a massa em gramas (g) dividida pela massa molecular (MM) daquela substância, e assim
PV = (gPM)(RT)
A multiplicação pela MM dá
(PM)PV = g(RT)
isolando a massa de material e dividindo por RT, obtemos
(PM)PV/RT = g
Agora, para dois vapores, A e B, construirei uma proporção, em que
Com A e B no mesmo balão, R, T e V devem ser as mesmas para cada um, e podemos anular esses termos para chegarmos a
Se colocarmos valores para as massas moleculares e pressões de vapor da quinolina e água, teremos
Assim, como uma aproximação, para cada 10 g de destilado que recolhermos, 1 g será nossa quinolina destilada por arraste a vapor.
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