Destilação Simples

À medida que um líquido é aquecido, ele ganha energia até que o aumento da desordem da fase gasosa supere as interações intermoleculares na fase líquida. Uma vez que moléculas suficientes estão na fase gasosa, elas escapam do líquido na forma de bolhas. Esse efeito, chamado de ebulição, ocorre quando a pressão total de vapor da substância é igual à pressão atmosférica.

A pressão de vapor é a pressão do vapor em equilíbrio com sua fase condensada e varia com a temperatura. Em uma mistura de líquidos, cada componente tem sua própria pressão de vapor, que chamamos de pressão parcial. A pressão total de vapor da mistura é igual à soma das pressões parciais. Se os líquidos são miscíveis, o que significa que eles sempre formam uma solução homogênea, a pressão parcial de cada componente é a pressão de vapor do composto puro nessa temperatura vezes sua fração molar no líquido.

A temperatura na qual a primeira bolha de vapor começa a se formar em uma mistura líquida é chamada de ponto de bolha. Para um líquido puro, tanto o ponto de bolha quanto a temperatura na qual o vapor começa a condensar, ou o ponto de orvalho, são iguais ao ponto de ebulição. No entanto, para uma mistura de dois líquidos miscíveis, tanto o ponto de bolha quanto o ponto de orvalho estarão entre os pontos de ebulição dos componentes.

Quando a mistura ferve pela primeira vez, o vapor é rico com o composto com o ponto de ebulição mais baixo ou o composto mais volátil. Isso aumenta a proporção do composto com o ponto de ebulição mais alto, ou o composto menos volátil, na mistura líquida.

A destilação é uma técnica de separação que aproveita esse fenômeno. Em uma destilação simples, uma mistura líquida homogênea é fervida. O vapor ascendente entra então na câmara interna de um condensador resfriado a água. O vapor se condensa em um líquido, chamado destilado, que é então coletado em um recipiente separado.

À medida que a ebulição continua, as composições do líquido e do vapor mudam à medida que o componente mais volátil é removido. Então, se coletarmos o destilado em pequenas frações, veremos que cada fração contém os compostos em uma proporção molar diferente.

À medida que a proporção do componente menos volátil na mistura líquida aumenta, o mesmo acontece com o ponto de bolha e o ponto de orvalho. Plotar os pontos de bolha e orvalho da mistura versus as frações molares dos componentes cria um diagrama de ponto de ebulição. Uma vez que tenhamos este diagrama, podemos usar a curva do ponto de orvalho para determinar a composição do vapor a uma determinada temperatura.

Neste laboratório, você configurará e executará a destilação simples de uma mistura de ciclohexano e tolueno e registrará a temperatura do vapor durante todo o experimento. Em seguida, você usará o diagrama de ponto de ebulição publicado para ciclohexano e tolueno para determinar a composição do vapor, permitindo estimar a composição da mistura líquida durante a destilação.