Destilação simples e fracionada

Destilação simples e destilação fracionada são métodos de separação que têm como princípio os pontos de ebulição dos componentes de misturas homogêneas, permitindo que, ao ser aquecido, o líquido se transforme em vapor e, em seguida, condense, separando as substâncias de acordo com suas propriedades físicas.

Leia também: Quais são os métodos de separação de misturas?

Resumo sobre destilação simples e sobre destilação fracionada

• Destilação simples e destilação fracionada são os dois tipos principais de destilação, um processo de separação de misturas homogêneas baseado na diferença de pontos de ebulição dos componentes.
• Destilação simples separa um líquido de um sólido dissolvido ou de outro líquido com ponto de ebulição muito superior.
• A destilação fracionada separa líquidos miscíveis com pontos de ebulição próximos.
• A destilação fracionada utiliza uma coluna de fracionamento para múltiplas evaporações e condensações.
• A destilação do petróleo é um exemplo de destilação fracionada, pois, ao final, há coleta das frações como: gases leves, gasolina, querosene, diesel, óleo lubrificante e resíduos pesados.

O que é destilação simples e destilação fracionada?

Destilação simples e destilação fracionada são os dois tipos principais de destilação, um processo de separação de misturas homogêneas baseado na diferença de pontos de ebulição dos componentes.

→ Destilação simples

Destilação simples é o processo utilizado para separar um líquido do sólido dissolvido ou de outro líquido com ponto de ebulição muito superior, isto é, quando há uma grande diferença entre os pontos de ebulição. Nesse caso, o líquido é aquecido, evapora e, em seguida, é condensado, separando-se. Por exemplo, a separação da água do sal na dessalinização da água do mar.

Para saber mais sobre a destilação simples, clique aqui.

→ Destilação fracionada

Destilação fracionada é o processo utilizado para separar componentes com pontos de ebulição próximos. Nesse caso, utiliza-se uma coluna de fracionamento, que permite separar os líquidos em diferentes frações à medida que evaporam em temperaturas específicas, como é o caso da separação dos componentes do petróleo, como gasolina, querosene e diesel.

Quais as diferenças entre destilação simples e destilação fracionada?

A principal diferença entre a destilação simples e a destilação fracionada está na proximidade dos pontos de ebulição dos componentes da mistura. Enquanto na destilação simples o processo ocorre em uma única vaporização e condensação, como ocorre na separação da água e do sal, na destilação fracionada uma coluna de fracionamento auxilia na separação gradual dos componentes, permitindo que cada substância evapore e condense em diferentes temperaturas, como é feito no refino do petróleo, citado no tópico anterior.

Além disso, podemos destacar outras diferenças quando consideramos pontos como: uso da coluna de fracionamento, eficiência na separação, aplicações, e quantidade de componentes separados. Veja cada um deles no quadro abaixo:

Função da destilação simples e da destilação fracionada

• Função da destilação simples: é separar um líquido de um sólido dissolvido ou de outro líquido com ponto de ebulição muito diferente, aproveitando a mudança de estado físico para obter um componente mais puro.
• Função da destilação fracionada: é separar líquidos miscíveis com pontos de ebulição próximos, permitindo a obtenção de diferentes frações da mistura por meio de evaporações e condensações sucessivas em uma coluna de fracionamento.

Como funciona um destilador fracionado?

O destilador fracionado funciona com base na diferença de pontos de ebulição dos componentes de uma mistura homogênea. Esse processo ocorre nas seguintes etapas:

1. Aquecimento da mistura: A mistura líquida é aquecida no balão de destilação, fazendo com que os componentes mais voláteis comecem a evaporar.
2. Subida dos vapores: Os vapores sobem pela coluna de fracionamento, onde ocorre um gradiente térmico: a base é mais quente e o topo é mais frio. Isso faz com que os componentes com pontos de ebulição mais altos se condensem e retornem ao balão.
3. Separação dos componentes: À medida que os vapores avançam pela coluna, apenas os componentes mais leves continuam subindo, enquanto os mais pesados voltam a se liquefazer e descem. Esse processo de evaporação e condensação ocorre várias vezes, tornando a separação mais eficiente.
4. Condensação dos vapores: Os vapores que conseguem alcançar o topo da coluna entram no condensador, onde são resfriados e voltam ao estado líquido.
5. Coleta das frações: O líquido condensado é direcionado para frascos coletores, onde cada fração é recolhida conforme a temperatura de ebulição de cada substância, permitindo a separação de diversos componentes da mistura.

Destilação de petróleo

A destilação do petróleo também é feita por fracionamento, o que permite obter diversos produtos, visto que ele é uma mistura com substâncias que têm diferentes pontos de ebulição. Sendo assim, entenda melhor como ocorre cada etapa:

1. Aquecimento do petróleo bruto: O petróleo é bombeado para um forno e aquecido em altas temperaturas (entre 300 °C e 400 °C). Esse processo faz com que grande parte da mistura se vaporize, enquanto os compostos mais pesados permanecem no estado líquido.
2. Entrada na torre de destilação fracionada: Os vapores e líquidos quentes são direcionados para a torre de destilação, uma coluna vertical equipada com pratos perfurados que auxiliam na separação das frações.
3. Gradiente de temperatura na torre: A base da torre é mais quente, enquanto o topo é mais frio, isto é, à medida que os vapores sobem, os componentes com pontos de ebulição mais altos condensam primeiro e descem, enquanto os mais leves continuam subindo.
4. Condensação e coleta das frações: Cada fração do petróleo se condensa em diferentes alturas da torre, sendo coletada separadamente, conforme é ilustrado na imagem:

As principais frações obtidas incluem:

• Gases leves: propano e butano, coletados no topo.
• Gasolina: condensada nas partes superiores da torre.
• Querosene: coletado em uma posição intermediária.
• Óleo diesel: separado em uma região mais baixa.
• Óleo lubrificante e resíduos pesados (como asfalto): ficam na base da torre.

5. Saída e processamento das frações: As frações separadas passam por tratamentos adicionais para remoção de impurezas e ajustes de qualidade antes de serem utilizadas em diversas aplicações, como combustíveis, plásticos e lubrificantes.

Para saber mais sobre esse processo, clique aqui.

Curiosidades sobre destilação simples e fracionada

• A destilação simples é muito utilizada na fabricação de bebidas destiladas, como cachaça, uísque e vodca, separando o álcool da mistura fermentada.
• A dessalinização da água do mar pode ser feita por destilação simples, evaporando a água e condensando-a pura, deixando o sal para trás.
• A eficiência da destilação fracionada se deve à coluna, que permite múltiplas evaporações e condensações, garantindo uma separação mais precisa das substâncias.
• A destilação fracionada também é usada para separar gases do ar atmosférico, como oxigênio, nitrogênio e argônio, resfriando-os até virarem líquidos e depois separando-os conforme seus pontos de ebulição.
• Alguns óleos essenciais de plantas, como lavanda e eucalipto, são extraídos por um tipo especial de destilação que usa vapor d’água para liberar os compostos aromáticos.

Exercícios resolvidos sobre destilação simples e sobre destilação fracionada

Questão 1

(IFF) As misturas podem ser classificadas em homogêneas e heterogêneas. De forma acidental, acetona, água e óleo de cozinha foram misturados, formando uma mistura heterogênea com duas fases, mas contendo 3 componentes. Marque a alternativa que contém a(s) técnica(s) de separação de misturas que pode separar os três componentes e resolver tal problema:

A) Filtração e separação magnética.

B) Decantação e filtração.

C) Destilação e filtração.

D) Decantação e destilação.

E) Decantação.

Resolução:

Alternativa D.

Conforme o enunciado, formou-se uma mistura heterogênea com duas fases, das quais uma delas é formada pelo óleo e a outra pela água e acetona, que são miscíveis. Nesse caso, por diferença de densidade, o óleo ocupará a parte superior do recipiente, permitindo, dessa forma, a sua separação por decantação. Nesta, utiliza-se um funil de decantação, e a água e a acetona, por serem mais densas, podem ser coletadas em outro recipiente. Por fim, a acetona pode ser separada da água por destilação, já que ambas diferem em seus pontos de ebulição. Portanto, alternativa D.

Questão 2

(IFPR) A maioria das substâncias é encontrada na natureza sob a forma de misturas, tais como: rochas, solo, gases da atmosfera, água do mar, minerais, alimentos, água dos rios, etc. A separação de uma substância pode ocorrer, dependendo das características da mistura, de diferentes maneiras. Assim sendo, assinale a afirmativa correta.

A) A separação do sal de cozinha da água do mar é feita por filtração.

B) A separação dos componentes do petróleo é feita por destilação fracionada.

C) A separação dos componentes da mistura (ferro + alumínio) é feita por decantação.

D) A separação do resíduo (pó de café) da solução de café é feita por destilação.

Resolução:

Alternativa D.

Vamos analisar cada caso:

A) Errado - A separação do sal de cozinha da água do mar é feita por destilação.

B) Correto.

C) Errado - A separação dos componentes da mistura (ferro + alumínio) é feita por separação magnética.

D) Errado - A separação do resíduo (pó de café) da solução de café é feita por filtração.

Fontes

ATKINS, P.; JONES, L.; LAVERMAN, L. As técnicas de separação. In: Princípios de Química: Questionando A Vida Moderna e o Meio Ambiente. 7. ed. Porto Alegre: Bookman, 2018. p. 53–54.

LARRAZ, R. A brief history of oil refining. Substantia, v. 5, n. 2, p. 129–152, 2021.

MORTIMER, E. F.; MACHADO, A. H. Destilação. In: Química (Ensino Médio) I. 2. ed. São Paulo: Editora Scipione, 2013. p. 84–85.

REIS, M. Destilação no laboratório de Química. In: Química 1 - Ensino Médio. 1a ed. São Paulo: Editora Ática, 2013. v. 1p. 75.