Relatório 2 - Destilação da gasolina

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Prática 2 : Destilação da gasolina
Introdução
Moléculas que são compostas apenas por carbono (C) e hidrogênio (H) são
chamadas de hidrocarbonetos. Essas moléculas possuem uma cadeia principal
constituída de carbonos na qual os átomos de hidrogênio se ligam. Esses hidrocarbonetos
são muito utilizados na produção de energia, sendo o petróleo sua principal matéria prima
para produção de gasolina automotiva e outros produtos derivados. A gasolina, é
composta de uma mistura de hidrocarbonetos que possuem de 5 a 11 átomos de carbono,
tendo uma composição química variável. Por possuir um ponto de ebulição considerado
baixo, ela é muito utilizada como combustível automotivo, pois também libera uma
quantidade boa de energia potencial quando submetida a combustão, tendo um ótimo
custo benefício.
O refino do petróleo se dá pela separação de moléculas através do aumento da
temperatura da mistura que será destilada. Essa destilação pode ser simples ou
fracionada, dependendo da mistura que sofrerá o processo. Na destilação simples, uma
mistura homogênea, formada por um sólido dissolvido em líquido pode ser separada pelo
aquecimento da mistura, pois a parte líquida sofrerá ebulição e em seguida será
condensada em outro recipiente, enquanto o sólido ficará no recipiente original. Na
destilação fracionada, a separação é baseada na diferença do ponto de ebulição dos
líquidos presentes na mistura homogênea, desse modo, não podendo ser utilizada em
misturas azeotrópicas (mistura formada por líquidos que apresentam ponto de ebulição
em temperaturas próximas), podendo ser realizadas para a separação do petróleo, por
exemplo.
Esses compostos orgânicos que possuem somente átomos de carbono e
hidrogênio, são apolares. Tendo uma interação intermolecular bem fraca, dessa forma são
facilmente rompidas. Por isso, tem temperatura de ebulição e de fusão menores do que
as outras funções orgânicas. Entretanto, se estivermos comparando os hidrocarbonetos
os pontos de ebulição variam de acordo com o tamanho da cadeia, ou seja, quanto maior
a cadeia, mais alta será a temperatura necessária para que ela alcance o ponto de
ebulição.
Após a destilação, o líquido não condensado recebe o nome de resíduo. E para
identificar a acidez desse resíduo, normalmente utilizamos o alaranjado de metila, que é
um marcador para a presença do íon H +. Que modifica a sua coloração de acordo com a
concentração desses íons.
Imagem 1 : Demonstrativo do funcionamento do alaranjado de metila
Objetivo
Avaliar a fração Hidrocarbônica que está em maior quantidade na gasolina e
avaliar a acidez do resíduo da reação.
Materiais
● Água
● Alaranjado de Metila
● 1 Argola
● 1 Balão de fundo chato de 250 ml
● 1 Bastão de vidro
● 1 Becker de 250 ml
● 1 Cabeça de destilação
● 1 Capela
● 1 Condensador de tubo reto
● 100 mL de Gasolina
● 1 Estante para tubo de ensaio
● 1 Funil
● 3 Garras
● 1 Garra com mufa acoplada
● 1 Mangueira de silicone
● 1 Manta de aquecimento
● 1 Mufas
● 1 Pedaço de papel alumínio
● 1 Pêra
● 4 Pérolas de vidro
● 1 Pipeta de 5 ml
● 1 Pissete
● 2 Provetas graduadas de 100 mL
● 1 Proveta graduada de plástico de
25 mL
● 1 Rolha para termômetro
● 3 Suportes universais
● 1 Tela de amianto
● 1 Termômetro de 0 a 200ºC
● 1 Tubo de ensaio
● 1 Unha
Imagem 2 : Alaranjado de
Metila
Imagem 3 : Argola Imagem 4 : Balão de fundo
chato
Imagem 5 : Bastão de
vidro
Imagem 6 : Becker Imagem 7 : Cabeça de
destilação
Imagem 8 : Capela Imagem 9 : Condensador
de tubo reto
Imagem 10 : Estante para
tubos de ensaio
Imagem 11 : Funil de vidro Imagem 12 : Garra Imagem 13 : Garra com
mufa acoplada
Imagem 14 : Mangueiras Imagem 15 : Manta de
aquecimento
Imagem 16 : Mufa
Imagem 17 : Papel
alumínio
Imagem 18 : Pera Imagem 19 : Pérolas de
vidro
Imagem 20 : Pissete Imagem 21 : Proveta Imagem 22 : Rolha de
silicone para termômetro
Imagem 23 : Suporte
universal
Imagem 24 : Tela de
amianto
Imagem 25 : Termômetro
Imagem 26 : Tubo de
ensaio
Imagem 27 : Unha
Metodologia
Monta-se a aparelhagem de destilação, como na imagem abaixo. Coloca-se os três
suportes universais (1) lado a lado sobre a bancada. Com auxílio da garra e da mufa, a
argola (2) é posicionada no primeiro suporte. Sobre a argola coloca-se a folha de amianto
(3) que serve de base para a manta de aquecimento (4) e acima da manta, coloca-se
outra mufa presa ao suporte universal, para segurar a garra que dará suporte ao balão de
fundo chato (5). A cabeça de destilação (7) é acoplada ao balão e recebe uma rolha com
termômetro (8), que deve ter seu bulbo colocado na saída da cabeça de destilação. A
cabeça é acoplada ao condensador (10), que é apoiado pela garra (11) presente no
suporte do meio e está ligado a duas mangueiras: uma para a entrada de água (12),
ligada na parte de baixo do condensador e outra para a saída de água (9) ligada na parte
de cima do condensador. O condensador está acoplado à unha (14), e acoplada a ela
uma proveta (15), que permitirá acompanhar o volume das frações hidrocarbônicas da
gasolina que será recolhida. A abertura da proveta será coberta por papel alumínio, para
evitar a perda de hidrocarbonetos por evaporação.
Imagem 28 : aparelhagem de destilação
Dentro de uma capela, uma quantidade de gasolina (de cor amarela) é colocada
em um béquer, para que possa ser colocada em uma proveta, a fim de medir o volume
desejado para o experimento. Com o auxílio de um funil, tomando cuidado para que o
líquido não tenha contato com o “pescoço” do balão e certificando-se que exista um
espaço entre o funil e o balão,podendo ser usado um bastão de vidro para assegurar que
exista esse espaço, evitando acidentes e garantindo que o ar presente dentro do balão
consiga sair quando o líquido entrar.
O balão é colocado de volta no seu lugar na aparelhagem de destilação, encostado
na manta de aquecimento e são acrescentadas 4 pérolas de vidro e o experimento é
iniciado.
Liga-se a manta de aquecimento e durante o experimento observa-se a
temperatura e a quantidade de gasolina que entra na proveta. É interessante observar
que a gasolina que condensa na proveta é incolor, enquanto o resíduo, líquido que não foi
condensado e permanece no balão, possui a cor amarela do início da prática.
Com o auxílio de uma pipeta, coloca-se o resíduo que sobrou no balão em uma
proveta de plástico, depois adiciona-se com o pissete uma quantidade de água, formando
uma mistura heterogênea, na qual a água fica embaixo e o resíduo em cima.
Homogeniza-se as duas fases com o bastão de vidro e quando a mistura voltou a ter duas
fases, a parte aquosa foi pega com pipeta. Essa parte foi colocada em tubo de ensaio,
que posteriormente é colocado na estante. Com um conta gotas, coloca-se uma
quantidade de alaranjado de metila no tubo de ensaio e verifica-se a coloração do
resíduo. Caso o resíduo seja ácido, ele apresentará uma coloração rosa ou vermelha, se
ele apresentar outra coloração significa que o resíduo é neutro ou básico.
Resultado e discussões
As temperaturas registradas foram anotadas na seguinte tabela :
Temperatura em (ºC) Volume da gasolina
destilada (mL)
60 0
62 5
64 10
66 15
67 20
68 25
68 30
68 35
70 40
71 45
73 50
75 55
79 60
84 65
90 70
96 75
100 80
120 85
134 90
Volume do resíduo 3 mL
Figura 29 : Temperaturas de ebulição ao longo da destilação simples da gasolina
Através desses dados, foi possível a criação do seguinte gráfico:
Imagem 30: Temperaturas (ºC) por volume de gasolina (mL) destilada representada
em forma de gráfico
Com o auxílio desse gráfico é possível observar que os primeiros 35 mL destilados
são pertencentes a primeira fração da destilação (de 60º até 68ºC) correspondem ao
pentano, uma vez que o pentano é o constituinte mais volátil e leve da gasolina, sendo
então o primeiro a evaporar, tendo como ponto de ebulição 30ºC. A partir de 70ºC a
segunda fração, a dos hexanos (de 69ºC até 80ºC) , começa a ser destilada.
Destilando-se assim 40 mL, que quando somados com o volume anterior totaliza 75 mL.
Essa variação observada entre a destilação do pentano paraa do hexano não é
significativa, como mostra o gráfico supracitado. Essa mudança de temperatura
representa a fase de transição entre a evaporação de um hidrocarboneto para outro.
Porém, após os 79ºC, foi preciso aumentar ainda mais a temperatura até alcançar
100ºC. Já que, a partir dessa medida as moléculas destiladas passaram a ser maiores e
mais pesadas. De acordo com a tabela abaixo, é possível observar que os heptanos
começam a ser destilados a partir de 98ºC, comprovando assim que a partir desse
momento, moléculas maiores estavam sendo destiladas e a temperatura não estava
sendo suficiente e por isso, precisou ser aumentada. Então, foi observado que as gotas
de gasolina que caiam na proveta, estavam se tornando cada vez mais densas.
A quarta e última etapa da destilação corresponde ao octano, que começou a
evaporar quase no final do experimento, quando a temperatura ultrapassou os 125ºC e
chegou no final do experimento a 134º C, quando foi finalizado porque a quantidade de
gasolina destilada tinha alcançado 90 mL, que foi o valor decidido antes do início do
experimento.
Substância Temperatura de ebulição
Pentano (C5H12) 36 ºC
Hexano (C6H14) 69 ºC
Heptano (C7H16) 98 ºC
Octano (C8H18) 125 ºC
Nonano (C9H20) 150ºC
Figura 31 : tabela demonstrativa das temperaturas de ebulição dos hidrocarbonetos
O resíduo medido no final da destilação foi de 3 mL de gasolina, que estava
contido em uma proveta de 100 mL, essa quantidade de resíduo foi misturada com 9 mL
de água, tendo como total 12 mL na proveta. Após a separação de parte do resíduo, em
um tubo de ensaio, utiliza-se 2 gotas de alaranjado de metila, para verificar a acidez do
líquido, no experimento, foi observada a cor laranja, ou seja, o resíduo encontrado pode
ser neutro ou básico.
Conclusão
Dessa forma, após a realização do experimento, podemos concluir que, o resíduo
da destilação da gasolina não apresenta caráter ácido em sua constituição, e que a maior
fração de hidrocarbonetos presente na gasolina são os hexanos.
Referências bibliográficas
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Referências das imagens
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