Substâncias naturais valiosas freqüentemente ocorrem como misturas que contêm componentes desejáveis ​​e indesejáveis. Por exemplo, o petróleo bruto inclui vários tipos de hidrocarbonetos que são adequados para diferentes aplicações de combustível, a água do oceano tem um alto teor de sal e o minério de ferro contém impurezas minerais além do ferro utilizável. Ao longo dos séculos, as pessoas desenvolveram inúmeras maneiras de refinar ou purificar materiais naturais. Destilação simples e destilação fracionada são duas variações de uma técnica básica para separar diferentes componentes de um líquido.

Vapores e Evaporação

A relação entre temperatura e evaporação é essencial para entender tanto a destilação simples quanto a fracionária . Quando um líquido está em um recipiente aberto, a atmosfera exerce uma pressão para baixo na superfície do líquido. Esta pressão atmosférica contraria a pressão de vapor do líquido, que é criada pela energia cinética das moléculas que estão evaporando da superfície do líquido. À medida que a temperatura do líquido aumenta, a energia cinética molecular média também aumenta; mais moléculas evaporam, levando a uma maior pressão de vapor. Ebulição ocorre quando as moléculas podem se evaporar livremente porque o líquido atingiu uma temperatura na qual a pressão de vapor é igual à pressão atmosférica.

Separação Simples

Diferentes compostos têm diferentes temperaturas de ebulição. Da mesma forma, a qualquer temperatura, diferentes compostos terão diferentes pressões de vapor. Se uma mistura líquida de compostos diferentes é aquecida em um recipiente fechado, a composição do vapor preso acima do líquido refletirá essas diferenças. O vapor conterá mais moléculas de compostos com maior pressão de vapor e menos moléculas de compostos com menor pressão de vapor. Um composto com uma temperatura de ebulição muito elevada em relação aos outros compostos na mistura estará praticamente ausente do vapor e os sólidos dissolvidos não voláteis, tais como o sal, permanecerão como sedimento no recipiente aquecido. A destilação simples é o processo de coletar esse vapor e resfriá-lo para que ele se condense novamente em um líquido. A destilação simples separa os componentes de uma mistura líquida porque o líquido condensado contém uma maior proporção de compostos com maior pressão de vapor e o líquido original contém uma proporção maior de compostos com menor pressão de vapor.

Dilema de Destilação < Uma destilação simples altera a proporção de compostos nos dois líquidos finais, mas não atinge a separação completa. O processo pode ser repetido para obter graus de separação progressivamente maiores, mas isso também é um desperdício, pois durante cada procedimento de destilação, algumas moléculas escapam para a atmosfera e outras permanecem como resíduo no equipamento de destilação. A destilação fracionada resolve esse dilema - melhorando a destilação simples, alcançando graus mais altos de separação em apenas um procedimento de destilação.

Uma coluna, várias evaporações

A principal diferença entre destilação fracionada e destilação simples é a adição de uma coluna de fraccionamento entre o recipiente aquecido e o local onde o vapor condensa. Essa coluna é preenchida com materiais, como fios de metal finos ou contas de vidro, que estimulam a condensação, pois possuem alta área superficial. À medida que os vapores sobem através da coluna de fracionamento, eles se condensam em líquido nas superfícies mais frias desses materiais. Vapores quentes subindo por baixo então fazem com que esse líquido evapore, então ele se condensa novamente, então ele evapora novamente e assim por diante. Cada evaporação resulta em vapor com uma proporção maior de moléculas com maior pressão de vapor. Assim, a destilação fracionada atinge uma separação superior com menos perda de material porque um procedimento é equivalente a várias rodadas de destilação simples.