Destilação

A destilação é um método de separação de misturas muito utilizado em laboratórios e na indústria para a separação dos componentes de uma mistura líquida homogênea. Tal técnica se baseia nas diferenças de pontos de ebulição das substâncias constituintes da mistura.

A destilação pode ser tanto simples quanto fracionada. Quando simples, apenas é capaz de separar a mistura em duas frações. Quando fracionada, permite a separação da mistura em diversas frações com composição química diferente. A destilação possui grande aplicabilidade, como no refino do petróleo, na obtenção de gases puros ou na obtenção de óleos essenciais, por exemplo.

Leia também: Flotação — técnica de separação em que as partículas são carregadas para a superfície

Resumo sobre destilação

• A destilação é um método de separação de misturas baseado na diferença dos pontos de ebulição dos componentes.

• Ela só pode ser empregada para misturas líquidas homogêneas.

• Ela pode ser tanto simples quanto fracionada.

• A destilação simples apenas separa a mistura em duas frações, enquanto a destilação fracionada permite a obtenção de diversas frações, cada uma com uma composição diferente.

• A destilação é empregada no refino do petróleo, na obtenção de gases puros para aplicação hospitalar e na obtenção de óleos essenciais, por exemplo.

O que é destilação?

Destilação é um método de separação amplamente empregado na separação dos componentes de uma mistura líquida homogênea. Ela se baseia nos diferentes pontos de ebulição das substâncias presentes na mistura, sendo reconhecida por sua boa relação entre custo e benefício.

Contudo, possui algumas desvantagens:

• se os componentes apresentarem pontos de ebulição muito próximos, mais energia será consumida, acarretando custos maiores;

• se a mistura for azeotrópica (quando a mistura se comporta como uma substância pura durante a ebulição) a destilação não pode ser utilizada;

• se a mistura for termolábil, ou seja, decompõem-se quimicamente durante a ebulição, então a destilação não pode ser utilizada.

Tipos de destilação

Existem basicamente dois tipos de destilação, que é a destilação simples e a destilação fracionada.

• Destilação simples: embora mais rápida e menos custosa, apenas permite a separação da mistura em duas frações distintas e, assim sendo, é mais indicada para misturas binárias ou para retirada de um componente específico da mistura.

• Destilação fracionada: acaba sendo mais indicada para misturas complexas, pois permite a separação em diversas frações. Também é empregada para misturas em que as diferenças de ponto de ebulição dos componentes são muito próximas. Embora apresente uma melhor qualidade de separação, a destilação fracionada requer mais tempo e mais custos com energia.

É comum, também, utilizar sistemas de vácuo na destilação. Dessa forma, consegue-se alterar as temperaturas de ebulição dos componentes, pois, quanto menor a pressão do sistema, menor o ponto de ebulição. Quando é utilizado vácuo, dizemos que a destilação é à vácuo, embora ela possa ser tanto simples quanto fracionada.

Processo de destilação

O processo de destilação é diferente dentro de cada tipo (simples ou fracionada).

→ Processo de destilação simples

Na destilação simples, a mistura líquida é aquecida, de modo que se forme um vapor rico do componente de menor ponto de ebulição. Esse vapor passa por um tubo condensador, que garantirá uma queda abrupta da temperatura, fazendo com que o vapor retorne ao estado líquido. Esse líquido é então carregado para um frasco coletor, e, dessa forma, a separação está concluída. Ao fim, o componente de maior ponto de ebulição fica mantido no ponto inicial, enquanto o componente de menor ponto de ebulição se encontra no frasco coletor.

→ Processo de destilação fracionada

Na destilação fracionada, embora o princípio seja o mesmo, o processo é um pouco mais complexo. Como os pontos de ebulição são mais próximos, a destilação fracionada exige um maior caminho percorrido pelo vapor, de modo que se cria um gradiente de temperatura, antes de ele chegar ao condensador. Esse caminho maior é, em geral, proporcionado pela coluna de destilação (ou fracionamento).

Portanto, ao ser formado, o vapor ascende pela coluna de destilação. Ao chegar ao topo da coluna, próximo à entrada do condensador, a temperatura pode não ser suficientemente alta para que alguns componentes se mantenham no estado vapor e, dessa forma, condensam-se ali mesmo e descem pela coluna. Contudo, ao descerem pela coluna, acabam se chocando com o vapor ascendente, realizando uma transferência de massa: o vapor se enriquece do componente de menor ponto de ebulição, e o líquido se enriquece com os componentes de maior ponto de ebulição.

Assim, o vapor que chega ao topo da coluna de destilação é cada vez mais rico no componente de menor ponto de ebulição, até que, em determinado momento, esse vapor consegue acessar o condensador, no qual, como na destilação simples, será transformado em líquido para ser coletado em um frasco receptor.

Em cada altura da coluna de destilação o vapor possui uma composição diferente. Na base da coluna, como é muito quente, apenas os componentes de altíssimo ponto de ebulição não irão se vaporizar. Conforme o vapor vai ascendendo, ele vai enriquecendo de acordo com os níveis de temperatura da coluna, de modo que, no topo dela, apenas as substâncias mais voláteis se mantenham no estado gasoso. Por isso, a indústria aproveita esse gradiente para criar saídas nas suas colunas de destilação. Dessa forma, ela pode extrair vapores em diversos níveis de temperatura, obtendo amostras diferentes de vapor, com teores específicos de cada componente da mistura inicial.

Confira também: Destilação simples e fracionada — mais detalhes sobre os tipos de destilação

Para que serve a destilação?

A destilação serve para a separação de componentes de uma mistura líquida homogênea. A diferença em como essa separação será feita irá depender do tipo de destilação escolhido. Na destilação simples, apenas dois componentes são obtidos após a separação. Na destilação fracionada, é possível obter diversas frações.

Vamos supor, por exemplo, que tenhamos uma mistura com três componentes, A, B e C. Na destilação simples, só poderá ser obtida uma fração ou outra. Na destilação fracionada, podermos obter todas as frações possíveis.

Equipamentos para a destilação

Em laboratório, em geral, precisamos dos seguintes itens para se realizar uma destilação:

• Bico de Bunsen, placa de aquecimento ou manta de aquecimento: servem para fornecer a quantidade de energia térmica necessária para o procedimento.

• Condensador: servirá para realizar a condensação do vapor gerado durante a separação. Existem diversos tipos de condensador (reto, serpentina, bolas, entre outros), os quais devem ser escolhidos de acordo com a destilação que será realizada.

• Mangueiras: devem ser acopladas ao condensador para promover a inserção do líquido refrigerante.

• Coluna de fracionamento: é utilizada para destilação fracionada, serve para alongar o caminho entre a mistura inicial e o condensador.

• Frascos diversos: em geral, a mistura inicial é colocada em um balão de fundo redondo, enquanto o condensado do vapor é coletado em um béquer ou Erlenmeyer. O condensador é ligado ao balão de fundo redondo por um adaptador, que também possui uma abertura acima para a inclusão do termômetro.

• Termômetro: é comum a utilização de termômetro acoplado para saber a temperatura que se inicia a formação do vapor.

• Garras e suporte: são utilizados para fixação das vidrarias.

Exemplos de destilação no dia a dia

A maior aplicação da destilação é na indústria petroquímica, na qual o petróleo cru é destilado para a formação das frações iniciais de seus subprodutos, como gasolina, diesel, querosene, óleo lubrificante, entre outros.

Os componentes do ar atmosférico também podem ser separados via destilação, na qual o ar atmosférico é liquefeito antes de seguir para o sistema de destilação. Isso permite obter gases puros que possuem aplicação em laboratórios e em hospitais.

As bebidas destiladas levam esse nome porque a destilação é uma etapa importante na sua fabricação. O álcool dos líquidos fermentados é purificado por esse processo, pois, por destilação, é separado dos demais componentes, propiciando a obtenção de um destilado de maior teor alcoólico. É a base de produção de bebidas como uísque, cachaça ou vodka.

A destilação também pode ser empregada no tratamento de água, removendo poluentes e microrganismos via evaporação e via condensação. Outros usos comuns são na recuperação de solventes, de modo que você possa reutilizá-lo, assim como na obtenção de óleos essenciais de plantas.

Veja também: Levigação — um dos métodos de separação de misturas heterogêneas sólidas

Exercícios resolvidos sobre destilação

Questão 1

(Fuvest) A destilação é um processo utilizado para separar compostos presentes em uma mistura com base nas suas propriedades físicas como, por exemplo, a diferença de temperatura de ebulição, a uma dada pressão, entre os componentes da mistura.

Recentemente esse termo passou a figurar em estudos de poluição ambiental, nos quais o termo “destilação global” é utilizado para explicar a presença de compostos voláteis, como os pesticidas organoclorados, em águas e gelos de regiões polares, ainda que estes compostos nunca tenham sido produzidos ou utilizados nessas regiões.

Com base no princípio da técnica da destilação, como pode ser explicada a presença desses pesticidas na Antártica e no Ártico?

A) Eles são destilados nas águas aquecidas dos oceanos e levados pelas correntes marinhas para as regiões polares, onde se precipitam devido às águas frias dessas regiões.

B) Eles evaporam nas regiões mais quentes e são levados pelas correntes atmosféricas para regiões mais frias como os polos, onde se condensam e voltam para a superfície.

C) Após destilados, eles se tornam resistentes à degradação, de forma que alcançam todo o planeta, pela ação de correntes marinhas, inclusive as regiões polares.

D) Os pesticidas organoclorados destilados, por conta da eletronegatividade dos átomos de cloro, têm afinidade com o gelo, o que faz com que eles se acumulem na Antártica ou no Ártico.

E) Por serem hidrofílicos, eles são condensados juntamente com a água nas regiões quentes do planeta e se precipitam nos polos juntamente com o gelo.

Resolução:

Alternativa B.

Os pesticidas são substâncias voláteis, ou seja, de baixo ponto de ebulição. Em regiões mais quentes do planeta, acabam evaporando e são carreados pelas correntes atmosféricas. Ao chegarem em regiões polares, que são mais frias, condensam-se, retornando para a superfície na forma líquida. Esse processo é semelhante ao funcionamento da destilação, em que uma substância mais volátil é transformada em vapor para depois ser coletada após sua condensação.

Questão 2

(UFJF) A técnica de destilação para a produção de bebidas alcoólicas a partir da fermentação de soluções de açúcares é descrita desde o século IX na região onde atualmente encontra-se o país Iraque.

Podemos afirmar que a técnica se baseia nas diferenças de:

A) Solubilidade entre dois ou mais compostos.

B) Configuração eletrônica entre dois ou mais compostos.

C) Densidade entre dois ou mais compostos.

D) Temperatura de ebulição entre dois ou mais compostos.

E) Temperatura de fusão entre dois ou mais compostos.

Resolução:

Alternativa D.

A destilação se baseia nas diferenças de ponto de ebulição dos componentes. O grau dessa diferença é que será utilizado para determinar o tipo de destilação a ser empregado.

Fontes

GCEA. Distillation: Principes, Applications and Process Explained. GCEA. 25 nov. 2024. Disponível em: https://www.gcea.de/en/artikel/distillation#distillation-applications.

PETLYUK, F. B. Distillation Theory and Its Application to Optimal Design of Separation Units. 1a ed. Cambridge, Reino Unido: Cambridge University Press, 2004.

SMITH, R.; JOBSON, M. Distillation. In: Encyclopedia of Separation Science. 1a ed. p. 1117-1134. Estados Unidos: Academic Press, 2000.

VOGELPOHL, A. Distillation – The Theory. 4a ed. Berlim, Alemanha: de Gruyter, 2015.