Relatório 3 - Destilação por Arraste com Vapor

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UNIVERSIDADE SANTA CECÍLIA 
ENGENHARIA QUÍMICA 
QUÍMICA GERAL E EXPERIMENTAL III 
 
 
 
 
 
 
 
 
DESTILAÇÃO POR ARRASTE COM VAPOR 
 
PROF. PAULO ROBERTO CANTON 
DATA DO EXPERIMENTO: 27/08/2016 
 
 
 
 
 
 
LANE RAYSSA PINHO SANTOS – RA: 098150 
LUIZ TOMAZ DOS SANTOS NETO – RA: 135079 
NAYLA MORGANA QUEIROZ LIMA – RA: 130660 
RAFAEL DE OLIVEIRA FONSECA – RA: 134367 
THAYENE FRANCIS BARROS DOS SANTOS – RA: 120722 
THAYNÁ AURORA DOS SANTOS SILVA – RA: 128097 
 
 
SANTOS - SP 
2016 
 
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SUMÁRIO 
 
 
1 INTRODUÇÃO TEÓRICA ................................................................................ 2 
1.1 Processo .......................................................................................................... 2 
1.2 Reagente ......................................................................................................... 3 
2 OBJETIVOS ..................................................................................................... 4 
3 EQUIPAMENTOS ............................................................................................. 5 
3.1 Materiais .......................................................................................................... 5 
3.2 Reagentes ........................................................................................................ 5 
3.3 Esquema de Aparelhagem ............................................................................... 6 
4 PROCEDIMENTO ............................................................................................ 7 
5 COLETA DE DADOS ....................................................................................... 8 
6 CÁLCULOS ...................................................................................................... 9 
7 GRÁFICO DE PRESSÃO DE VAPOR X TEMPERATURA ........................... 10 
8 COMENTÁRIOS ............................................................................................. 11 
9 BIBLIOGRAFIA .............................................................................................. 13 
 
 
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1 INTRODUÇÃO TEÓRICA 
 
1.1 Processo 
 
Duas substâncias dizem-se imiscíveis quando, misturando-as, há formação 
de uma solução heterogênea, com duas fases distintas, distinguíveis a olho nu. Em 
geral, esta propriedade é bastante utilizada na extração diferencial de compostos, na 
medida em que o uso de solventes imiscíveis permite a dissolução de compostos 
diferentes em fases ddistintas. 
Uma mistura imiscível entra em ebulição a temperaturas menores do que os 
pontos de ebulição dos componentes individuais. Assim, uma mistura de compostos 
de alto ponto de ebulição e água pode ser destilada à temperatura menor que 
100°C. Para esse tipo de mistura, a soma das pressões parciais dos vapores será 
igual a da atmosfera quando esta atingir o ponto de ebulição, definindo então a Lei 
das Pressões Parciais de Dalton. 
Por outro lado, ao destilar uma mistura com dois líquidos imiscíveis, a 
temperatura de ebulição da mistura permanece constante até que um dos líquidos 
tenha sido separado. Nesse caso, a pressão total do vapor independe das 
quantidades relativas dos líquidos. Após o recolhimento total do liquido destilado, a 
temperatura começa a subir rapidamente até que se atinja o ponto de ebulição do 
líquido mais volátil. Importante destacar que o vapor que escapa de tal mistura 
contém todos os componentes na mesma proporção, em volume, que suas pressões 
de vapor relativas. 
A aplicação utilizada para essa extração é a destilação por arraste de vapor. 
Esse processo baseia-se na extração de substâncias que se decompõem em 
temperaturas próximas ao seu ponto de ebulição, e que não são solúveis em água 
nem em seus vapores. A facilidade de decomposição das substâncias impede a 
utilização dos processos de destilação simples e fracionada, tornando-se necessário 
seu arraste por meio da água vaporizada. 
 
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1.2 Reagente 
 
O termo xileno refere-se ao conjunto de compostos dimetil benzeno, onde a 
diferença é a posição relativa dos radicais metil. Esse conjunto de compostos 
também é conhecido como xilol, cuja fórmula molecular é C8H10. É obtido através do 
petróleo, pelo processo de reforma, por isso possui baixo teor de enxofre. O seu 
manuseio requer os cuidados que se aplicam a todos os solventes petroquímicos. 
O xilol é um produto que na temperatura ambiente encontra-se no estado 
liquido e transparente. É incolor e possui odor aromático. Sendo um produto estável 
em condições normais. Deve ser mantido longe de ácidos e oxidantes químicos 
fortes pelo fato de apresentar reações perigosas. Deve também ser afastado de 
fontes de calor e de ignição. A sua combustão incompleta emiti gases irritantes, 
corrosivos e tóxicos. 
O xileno é utilizado em formulações de tintas, vernizes, tintas de impressão e 
tintas têxteis. Possui grande utilização como solvente para resinas acrílicas. 
Também é utilizado em indústria de defensivos agrícolas: pela excelente capacidade 
de dissolver altas concentrações de princípios ativos e sua alta volatilidade é 
amplamente utilizado em pesticidas. 
O manuseio do produto xilol de forma incorreta ou o seu contato com a 
pessoa que o está manuseando pode acarretar em alguns riscos à saúde. O produto 
deve ser estocado em local ventilado com a embalagem bem fechada, afastada do 
fogo, de faíscas e protegida do calor excessivo. A embalagem vazia não deve ser 
reutilizada. 
 
 
Figura 1: Estruturas Moleculares do Xilol 
Fonte: <http://www.soq.com.br/> (2016). 
 
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2 OBJETIVOS 
 
O objetivo do experimento é efetuar a destilação por arraste do xilol, também 
conhecido como xileno, com vapor de água, a fim de determinar a temperatura de 
ebulição da mistura e o rendimento do processo. 
 
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3 EQUIPAMENTOS 
 
3.1 Materiais 
 
- Dois balões de fundo redondo; 
- Cacos de porcelana; 
- Cabeça de destilação; 
- Duas provetas de 100 mL; 
- Becker; 
- Condensador; 
- Termômetro; 
- Manta de aquecimento; 
- Suporte universal; 
- Pinça; 
- Mufa; 
- Macaco elevatório; 
- Tubo de segurança. 
 
3.2 Reagentes 
 
- Água; 
- Xilol (C8H10). 
 
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3.3 Esquema de Aparelhagem 
 
 
 
Figura 2: Esquema de Aparelhagem de Destilação por Arraste 
Fonte: Dos autores (2016). 
 
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4 PROCEDIMENTO 
 
a) Montar a aparelhagem de destilação por arraste. 
b) Introduzir água no balão de fundo redondo que está na manta de 
aquecimento e xilol no que está pendurado na garra. 
c) Ligar a manta de aquecimento e colocar em circulação a água de 
resfriamento no condensador. 
d) Registrar a temperatura de ebulição da mistura. 
e) Recolher 60 mL do destilado a partir do momento que a temperatura 
permanecer constante. 
f) Desligar a manta de aquecimento e depois interromper a circulação da água 
de resfriamento. 
g) Calcular o rendimento prático da destilação. 
h) Construir as curvas de pressão de vapor da água, do xilol e da mistura. 
i) Determinar a temperatura de ebulição teórica e comparar com a 
temperatura experimental. 
j) Na temperatura de ebulição teórica, determinar as pressões de vapor da 
água e do xilol graficamente. 
k) Calcular o rendimento teórico da destilação e comparar com o rendimento 
prático. 
 
 
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5 COLETA DE DADOS 
 
Xilol Xilol* Água Mistura 
T (°C) p (mmHg) T (°C) p (mmHg) T (°C) p (mmHg) T (°C) p (mmHg) 
20,2 5 20 4,9 20 17,5 20 22,4 
32,1 10 30 9,9 30 31,8 30 41,7 
45,1 20 40 15,3 40 55,3 40 70,6 
59,5 40 50 26,0 50 97,5 50 123,5 
68,8 60 60 40,9 60 149,4 60 190,3 
81,3 100 70 63,2 70 233,7 70 296,9 
100,2 200 80 94,4 80 355,1 80 449,5 
121,7 400 90 139,8 90 525,8 90 665,6 
144,4 760 100 198,5 100 760 100 958,5 
 
*A tabela foi obtida pela leitura da escala gráfica utilizada na formulação da 
curva de vapor do xilol como método de correção de grandes desvios causados pela 
interpolação. 
 
Massa MolarVolume Densidade 
Água 18 
𝑔
𝑚𝑜𝑙⁄ 15 mL 1,00 
𝑔
𝑚𝐿⁄ 
Xilol 106 
𝑔
𝑚𝑜𝑙⁄ 37 mL 0,88 
𝑔
𝑚𝐿⁄ 
 
Temperatura de Ebulição da Mistura = 93°C 
9 
 
6 CÁLCULOS 
 
(1) Cálculo do rendimento prático. 
𝑚𝑥𝑖𝑙𝑜𝑙 = 𝑑𝑥𝑖𝑙𝑜𝑙 ∗ 𝑉𝑥𝑖𝑙𝑜𝑙 = 0,88 
𝑔
𝑚𝐿⁄ ∗ 37 𝑚𝐿 = 32,56 𝑔 
𝑚á𝑔𝑢𝑎 = 𝑑á𝑔𝑢𝑎 ∗ 𝑉á𝑔𝑢𝑎 = 1 
𝑔
𝑚𝐿⁄ ∗ 15 𝑚𝐿 = 15,00 𝑔 
 
𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜𝑝𝑟á𝑡𝑖𝑐𝑜 =
𝑚𝑥𝑖𝑙𝑜𝑙
𝑚á𝑔𝑢𝑎
=
32,56 𝑔
15,00 𝑔
= 2,17 
𝑔𝑥𝑖𝑙𝑜𝑙
𝑔á𝑔𝑢𝑎⁄ 
 
(2) Construção das curvas de pressão de vapor da água, do xilol e da mistura. 
 As curvas de pressão encontram-se no tópico 7. 
 
(3) Cálculo gráfico da temperatura de ebulição teórica. 
 Tteórica = 93,24 °C, número encontrado criando a projeção do eixo da pressão 
no valor de 760 mmHg (pressão atmosférica) na curva de vapor da mistura e 
encontrando o valor correspondente no eixo da temperatura. 
 
(4) Determinação gráfica das pressões de vapor da água e do xilol. 
 Para calcular as pressões, bastou projetar a temperatura do item acima nas 
curvas dos determinados compostos e encontrar o valor correspondente no eixo 
vertical. 
𝑝𝑥𝑖𝑙𝑜𝑙
0 = 168,60 𝑚𝑚𝐻𝑔 (𝑎 93,24 °𝐶) 
𝑝 á𝑔𝑢𝑎
0 = 591,40 𝑚𝑚𝐻𝑔 (𝑎 93,24 °𝐶) 
 
(5) Cálculo do rendimento teórico. 
𝑚𝑥𝑖𝑙𝑜𝑙 = 𝑝𝑥𝑖𝑙𝑜𝑙
0 ∗ 𝑀𝑀𝑥𝑖𝑙𝑜𝑙 = 168,60 𝑚𝑚𝐻𝑔 ∗ 106 
𝑔
𝑚𝑜𝑙⁄ = 17871,60 𝑔 
𝑚á𝑔𝑢𝑎 = 𝑝 á𝑔𝑢𝑎
0 ∗ 𝑀𝑀á𝑔𝑢𝑎 = 591,40 𝑚𝑚𝐻𝑔 ∗ 18 
𝑔
𝑚𝑜𝑙⁄ = 10645,20 𝑔 
 
𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 =
𝑚𝑥𝑖𝑙𝑜𝑙
𝑚á𝑔𝑢𝑎
=
17871,60 𝑔
10645,20 𝑔
= 1,68 
𝑔𝑥𝑖𝑙𝑜𝑙
𝑔á𝑔𝑢𝑎⁄ 
 
0
 
 
1
0
 
 
0
3
0
6
0
9
0
1
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5
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Á
gu
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X
ilo
l
M
is
tu
ra
 (
Á
gu
a 
+ 
X
ilo
l)
T 
(°
C
) 
p
v0
 (
m
m
H
g)
 
p
v0
 x
ilo
l =
 1
6
8
,6
m
m
H
g 
p
v0
 á
gu
a 
= 
5
9
1
,4
m
m
H
g 
p
v0
 m
is
tu
ra
 =
 7
6
0
m
m
H
g 
 
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10 
 
8 COMENTÁRIOS 
 
Na execução do experimento, foi nítida a visualização da destilação por 
arraste de vapor, ou seja, deu para perceber claramente o vapor de água entrando 
em contato com o xilol, fazendo-o evaporar numa temperatura menor que a 
temperatura de ebulição dele. 
Outro fator perceptível foi o momento da evaporação da mistura, que se 
manteve a temperatura constante de 93°C. Importante ressaltar que no momento em 
que a água entrou em ebulição (100°C), uma parte do vapor foi expelida. Contudo, 
era só vapor de água, afinal o xilol possui temperatura de ebulição maior que a da 
água (aproximadamente 140°C). Por isso, as primeiras gotas não são de destilado e 
sim apenas de água. Entretanto, quando a temperatura se estabilizou, deu-se início 
a evaporação do xilol junto com a água, devido ao aumento da pressão de vapor da 
mistura (uma vez que o vapor de água entrou em contato com o xilol) o que deixou 
nítido o começo da destilação. 
O destilado resulta numa mistura heterogênea, dando-se para notar devido a 
diferença de densidade das duas substâncias recolhidas e sua respectiva 
imiscibilidade (a água é polar e o xilol apolar, o que não permite que as substâncias 
se misturem), ou seja, a água (maior densidade) fica embaixo e o xilol (densidade 
menor), em cima. 
A partir do experimento podemos calcular o rendimento da destilação, ou 
seja, o quanto de xilol foi destilado em relação ao quanto de água foi “gasta”. No 
caso, foram obtidos dois valores, um prático a partir da experiência e um teórico que 
leva em consideração as pressões de vapor das substâncias e sua respectiva 
mistura. 
O valor obtido na prática não correspondeu ao teórico (Teórico – 
1,68 
𝑔𝑥𝑖𝑙𝑜𝑙
𝑔á𝑔𝑢𝑎⁄ e Prático – 2,17 
𝑔𝑥𝑖𝑙𝑜𝑙
𝑔á𝑔𝑢𝑎⁄ ) , porém, isso pode ser explicado 
devido a diferença da temperatura de ebulição das substâncias, como o xilol possui 
uma temperatura de ebulição maior, a tendência natural da substância é condensar 
à temperatura ambiente (no caso em contato com o condensador) assim como a 
água, porém a água possui uma menor temperatura de ebulição o que provoca as 
moléculas de água a permanecerem num estado vapor por um tempo maior (maior 
 
 
12 
 
dificuldade para condensar) o que deixa o rendimento da destilação vagamente 
maior. 
O método de destilação por arraste de vapor é bastante eficiente na extração 
da essência de flores, para limpeza de caminhões com óleos, etc. devido justamente 
a essa diminuição da temperatura de ebulição da mistura das substâncias, fazendo 
com que a substância não necessariamente suba até o ponto de ebulição dela e 
mesmo assim passando para o estado vapor. 
 
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9 BIBLIOGRAFIA 
 
- VOGEL, Arthur I., Química Orgânica: análise orgânica qualitativa, volume 1, 2ª 
Edição, 1977. 
- GOMIDE, Reynaldo, Operações Unitárias, volume 4, 1ª edição, Editora Triângulo, 
1988. 
- MASTERTON, Willian L., Princípios de Química, 6ª edição, Editora LTC, 1990. 
- VAN WINKLE, Distillation, Mc-Graw Hill, 1ª edição, 1967. 
- SARDELLA, Antônio; MATEUS, Edgar; Curso de Química: química geral, Ed. Ática, 
São Paulo/SP – 1995. 
- MAHAN, Bruce M.; MYERS, Rollie J.; Química: um curso universitário, Ed. Edgard 
Blücher LTDA, São Paulo/SP – 2002