Separação e identificação dos componentes de uma mistura binária de líquidos voláteis

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Universidade Federal de São Carlos
Experimento 12: 
Separação e identificação dos componentes de uma mistura binária de líquidos voláteis.
Resumo: 
Neste experimento o objetivo foi a separação e identificação dos componentes de uma mistura binária de líquidos voláteis através de destilação fracionada. Quando as forças de interação intermolecular são iguais e o volume parcialmente igual denomina-se como uma mistura binária e, a destilação fracionada é feita basicamente evaporando o liquido mais volátil. Ao final do experimento os líquidos foram identificados e o mais volátil era acetona, o menos volátil era agua. 
Abstract:
In this experiment the objective was separation and identification of the components of a binary mixture of volatile liquids by fractional distillation. When the intermolecular interaction forces are equal and the volume is partially equal this is called as a binary mixture, and a fractional destillation is basically made evaporating the most volatile liquid. By the end of experiment the liquids were identified and the most volatile was acetona, the less volatile was water.
Introdução:
Pressão máxima de vapor de um líquido é a pressão exercida por seu vapor quando estes estão em equilíbrio com o líquido, quanto maior for a pressão máxima de vapor, maior será sua tendência a evaporar, ou seja, o líquido é mais volátil. Ponto de ebulição é o momento em que uma substância começa a passar do estado líquido para gasoso, para que a isso ocorra, é necessário que a pressão de vapor do liquido seja igual ou superior à pressão externa, no caso de um recipiente aberto, é a pressão atmosférica local. 
Mistura de dois gases voláteis são denominadas mistura binária quando as forças de interação intermolecular são iguais e o volume parcialmente igual e, para separar esses gases utiliza-se a destilação fracionada.
O dispositivo usado para realizar a destilação fracionada é chamado de coluna de fracionamento ou destilação. Após montado o sistema e começado a fornecer calor, os dois líquidos começam a transformar-se em vapor e deslocam-se em direção à coluna de fracionamento, onde disputam por um mesmo espaço, como a coluna de fracionamento tem vários obstáculos dispostos ao longo dela e pouco espaço livre, apenas um dos vapores consegue atravessá-la, o do líquido que apresentar o menor ponto de ebulição (mais volátil), já que quanto menor o ponto de ebulição, menor é a densidade do vapor, o liquido menos volátil condensa novamente. Após passar pela coluna de fracionamento, o vapor do liquido mais volátil passa por um condensador onde se transforma em liquido novamente e é depositado em outro frasco, deste modo, o liquido mais volátil irá para esse novo recipiente e o menos volátil (com maior ponto de ebulição) ficará no frasco destilador. 
Materiais e Método:
Materiais
Balança eletrônica (erro: 0,001g)
Proveta 50 mL (erro: 0,5 mL)
Funil
Sistema de destilação fracionada
Esfera porosa
Manta térmica
Frasco lavador
Frasco de Erlenmeyer 100mL
Mistura binária de líquidos voláteis
Método
	Montou-se o sistema de destilação fracionada, colocou-se no frasco destilador 100 mL da mistura binária de líquidos voláteis junto às esferas porosas e acionou-se o aquecimento até a temperatura de ebulição do primeiro componente da solução (mais volátil), e o deixou destilar a uma velocidade o mais constante possível de 1 gota por segundo, ao fim retirou-se o componente do frasco coletor e anotou-se os dados necessários, então, religando o sistema de destilação coletou-se, o componente descartável (solução que não conseguiu ser destilada), e anotou-se o necessário acerca do componente restante (menos volátil) no frasco destilador.
Resultados e Discussão:
Após a realização do primeiro passo do experimento que é a destilação e separação do componente mais volátil obteve-se como resultado os seguintes dados.
Temperatura de início da condensação: 40 ºC
Temperatura de ebulição (valor constante no processo): 52 ºC
34.5 mL e 27.1g do componente mais volátil foram obtidos.
	Com a realização do segundo passo do experimento que é a destilação e separação do componente menos volátil obteve-se como resultado os seguintes dados.
Temperatura de início da condensação: 90 ºC
Temperatura de ebulição (valor constante no processo): 94 ºC
47.5 mL e 46.4g do componente menos volátil foram obtidos.
 Através dos dados obtidos pôde-se determinar quem são os componentes da solução e qual o grau de eficiência do processo.
Componente A (mais volátil):
	densidade = massa/volume
	densidade = 27.1/34.5 = 0.78 g/mL
Componente B (menos volátil):
	densidade = massa/volume
	densidade = 46.4/47.5 = 0.97 g/mL
Usando como referência uma tabela de valores de densidade (25 ºC) e ponto normal de ebulição para alguns solventes, temos que o componente A trata-se de acetona e o componente B de água.
Para o cálculo da eficiência, tem-se que rendimento = (volume final/volume inicial)*100% e que volume final =  volume componente A + volume componente B.
 		
volume final = 34.5mL + 47.5 mL = 82 mL
				
				(82 mL/100 mL)*100% = 82%
Conclusão:
A destilação fracionada mostrou-se eficiente na separação dos gases, obteve-se rendimento de 82% ao final processo. Utilizando o ponto de ebulição, a densidade dos gases e uma tabela para comparação foi possível identificar cada um, sendo o menos volátil a água com densidade e ponto de ebulição aproximado igual a 0,97g/mL e 94ºC, respectivamente. O mais volátil é acetona, com densidade e ponto de ebulição aproximado igual a 0,78g/mL e 52ºC, respectivamente. 
Referencias: 
Silva, R.R; et al. Introdução à Química Experimental. 2a edição. São Carlos. EdUFSCar, 2014.pg 204-208. 
Lide, D. R. CRC handbook of chemistry and physics. 90. ed. Boca Raton: CRC Press, 2009. pg. 15-13-15-22.