Leia o resumo Você sabe diferenciar destilação simples e destilação fracionada?
e resolva as questões a seguir.
1. (PUC-RJ): Uma das atividades práticas da ciência é a separação de substâncias presentes em misturas e a extração de substâncias simples de substâncias compostas. Sobre os métodos de separação e de extração, é correto afirmar que:
a) uma solução contendo água e etanol pode ter os seus componentes separados completamente por meio de destilação simples.
b) no composto sulfeto de ferro II (FeS), um ímã pode ser utilizado para separar o metal ferro do ametal enxofre.
c) a destilação fracionada é amplamente utilizada para separar frações líquidas do petróleo.
d) em uma mistura contendo os solutos NaCl e KNO~3~ totalmente dissolvidos em água, a separação dos sais pode ser feita
por centrifugação.
e) peneiramento e catação não são considerados processos de separação.
2. (ENEM) O álcool hidratado utilizado como combustível veicular é obtido por meio da destilação fracionada de soluções aquosas geradas a partir da fermentação de biomassa. Durante a destilação, o teor de etanol da mistura é aumentado, até o limite de 96% em massa.
Considere que, em uma usina de produção de etanol, 800kg de uma mistura etanol/água com concetração 20% em massa de etanol foram destilados, sendo obtidos 100kg de álcool hidratado 96% em massa de etanol.
A partir desses dados, é correto concluir que a destilação em questão gerou um resíduo com uma concentração de etanol em massa
a) de 0%.
b) de 8,0%.
c) entre 8,4% e 8,6%.
d) entre 9,0% e 9,2%.
e) entre 13% e 14%.
GABARITO
1. C
Resolvendo passo-a-passo a questão:
a) Incorreto, pois uma solução contendo dois ou mais componentes no estado líquido só pode ser separada por destilação simples se houver uma diferença de temperatura do ponto de ebulição de cada líquido equivalente a 80oC ou mais. Como a água possui ponto de ebulição igual a 100oC e o etanol possui ponto de ebulição igual a 78oC, não podem ser separados por esse processo.
b) Incorreto. O sal sulfeto de ferro II é resultado de uma interação intermolecular entre o cátion Fe2+ e o ânion S2-, não podendo ser separado com a ação de um imã. A separação apenas ocorreria caso o ferro estivesse no estado metálico, ou seja, sem nenhuma ligação com outro elemento químico.
c) Correto. A destilação é um dos métodos mais utilizados para a separação de frações líquidas do petróleo pelas indústrias petrolíferas.
d) Incorreto. Por serem sais resultantes de base forte e ácido forte, o NaCl e o KNO~3~ não sofrem hidrólise e se dissociam completamente em água, como pode ser visto nas reações abaixo:
NaCl + H~2~O → Na+ + Cl– + H+ + OH–
KNO~3~ + H~2~O → K+ + NO~3~– + H+ + OH–
A centrifuga tem como objetivo sedimentar os componentes de uma mistura no estado sólido, como não há precipitado em uma amostra completamente dissolvida, não é possível fazer a separação dos sais.
e) Incorreto. Ambos são considerados processos de separação. A catação é feita retirando um ou mais componentes da mistura utilizando um instrumento de auxílio (como uma pinça, por exemplo) para a realização da separação da mistura, enquanto a peneiração consiste na utilização de uma peneira para separar misturas de sólidos, onde uma parte da amostra é retida na peneira e permitindo a passagem da outra parte da amostra.
2. D
Resolvendo passo-a-passo a questão:
A mistura inicial possui, em massa, 800 kg de etanol e água com concentração igual a 20% em massa de etanol. As massas iniciais de etanol (Mi~Etanol~) e água (Mi~Água~) na amostra são:
Mi~Etanol~ = 800 kg·20% = 800 kg·20/100 = 160 kg de etanol
Mi~Água~ = 800 kg – 160 kg de etanol = 640 kg de H~2~O
A massa do produto é igual a 100 kg de álcool hidratado com concentração igual a 96% em massa de etanol. As massas de etanol (MF~Etanol~) e água (MF~Água~) no álcool hidratado são:
MF~Etanol~ = 100 kg·96% = 100 kg·96/100 = 96 kg de etanol no álcool hidratado
MF~Água~ = 100 kg – 96 kg = 4 kg de água
E quanto sobra de etanol (MR~Etanol~) e água (MR~Água~) no resíduo?
MR~Etanol~ = Mi~Etanol~ – MF~Etanol~ = 160 kg – 96 kg = 64 kg de etanol residual
MR~Água~ = Mi~Água~ – MF~Água~ = 640 kg – 4 kg = 636 kg de H~2~O residual
A concentração percentual peso/peso do resíduo da destilação ( C ) será então:
C = [MR~Etanol~ / (MR~Etanol~ + MR~Água~)] · 100
C = [64 kg / (64 kg + 636 kg)] · 100
C = 6400 kg / (700)
C = 9,14%
Oi, tudo bem? Seja bem-vindo a mais uma dica de estudos do Estratégia Vestibulares. Hoje vamos falar um pouquinho sobre separação de misturas. Não se pode afirmar com precisão o que cairá na sua prova sobre esse tema, mas abordaremos o tópico que costuma aparecer com maior incidência: a destilação simples e fracionada. Não se preocupe, porque a diferença é fácil! Então, vamos nessa?
Tanto a destilação simples, quanto a destilação fracionada, são métodos de separação de misturas compostas de uma única fase, ou seja, misturas homogêneas.
A destilação simples consiste na separação de uma mistura formada por um componente sólido e outro componente líquido. Um exemplo dessa mistura pode ser vista na imagem abaixo.
Já a destilação fracionada é o método utilizado para separar uma mistura formada por dois ou mais componente líquidos dissolvidos (miscíveis) entre si.
Agora, vamos ver como funciona cada um dos processos de destilação!
- Destilação Simples
- Destilação Fracionada
- Veja também:
A destilação simples é usada, por exemplo, para extrair água pura da água do mar, eliminando os sais e outras impurezas sólidas. Esse processo é uma alternativa para auxiliar na escassez de água potável. Para realizá-lo, são necessários alguns instrumentos, como os indicados na figura acima. Os nomes deles são:
- Bico de Bünsen: um equipamento usado como fonte de calor, mas pode muito bem ser substituído por uma chapa de aquecimento. Na figura acima o Bico de Bünsen se encontra como apoio do balão de destilação.
- Balão de destilação: é um equipamento de vidro que recebe a mistura.
- Termômetro: está localizado acima do balão de destilação. Serve para averiguar as alterações de temperatura.
- Rolha: veda a saída superior do balão. Perceba que o vapor obrigatoriamente se direciona para o condensador.
- Condensador: o vapor sofre resfriamento e se transforma em líquido.
- Erlenmeyer: é o equipamento no qual o líquido obtido no condensador é recolhido.
Agora que você já sabe os instrumentos necessários, vou te ensinar como funciona o processo de separação dos componentes. Primeiro, para realizar a separação é necessário adicionar uma mistura no balão de destilação e, em seguida, ligar o bico de Bünsen para aquecer a mistura.
Com o aquecimento, o líquido de menor ponto de ebulição se transforma em vapor. O vapor do líquido entra no condensador onde sofre um resfriamento e retorna para o seu estado líquido. Em seguida, o líquido condensado é recolhido no Erlenmeyer, porém, o sólido permanece no balão de destilação. Entendeu? O líquido entrou em ebulição, mas o sólido, não. Por isso, o sólido permanece no balão de vidro.
Antes de avançarmos para a destilação fracionada, resolva a questão abaixo para fixar o conteúdo.
(UFMG-2015)Certas misturas podem ser separadas, usando-se uma destilação simples, realizável numa montagem, como a apresentada nesta figura:
Suponha que a mistura é constituída de água e cloreto de sódio dissolvido nela. Ao final da destilação simples dessa mistura, obtém-se, no Erlenmeyer:
a) água.
b) água + ácido clorídrico.
c) água + cloreto de sódio.
d) água + cloro.
COMENTÁRIO: Entenda e veja que não é complicado! A questão deixa claro que se trata do processo de destilação simples. Nem precisava, pois a figura indica que a mistura é feita de um sólido e um líquido, a água e o cloreto de sódio (sal). No final da separação, a água é recolhida no Erlenmeyer e o sólido permanece no balão de destilação. Portanto, somente a água fica no Erlenmeyer. Gabarito A.
Destilação Fracionada
Vamos, agora, entender a destilação fracionada, que nada mais é do que um aprimoramento da destilação simples.
A destilação fracionada envolve a separação de uma mistura homogênea de componentes líquidos, ou de substâncias com pontos de ebulição muito próximos. Alguns exemplos desse tipo de mistura são: água com álcool e os derivados do petróleo.
Os equipamentos da destilação fracionada são similares aos da simples. A única diferença é o acréscimo de uma coluna cheia de obstáculos. Essa coluna é feita de bolinhas de vidros e é colocada entre o condensador e o balão, no qual a mistura é aquecida. Veja, a imagem abaixo:
A destilação fracionada opera com base na diferença de ponto de ebulição entre as substâncias. O componente com o menor ponto de ebulição tende a ebulir com mais facilidade e, consequentemente, chega mais rápido ao condensador. As barreiras da coluna de fracionamento permitem a passagem de apenas um dos vapores, dificultando a passagem do líquido de maior ponto de ebulição.
Não se esqueça: é o componente com menor ponto de ebulição que irá atravessar a coluna. Após atravessar a coluna de fracionamento, o vapor do líquido de menor ponto de ebulição entra no condensador, sofre o resfriamento e retorna para o seu estado líquido. Após a transformação, é recolhido no interior do Erlenmeyer.
Chegamos ao final de mais uma dica. Lembre-se de que esse conteúdo é essencial para o seu vestibular. Vale a pena ficar de olho nesse assunto. Qualquer dúvida, já sabe, né? Estou no fórum de perguntas, além de estar sempre presente nas redes sociais do Estratégia Vestibulares. Até mais!
Por Matheus Durães
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