Destilação
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A destilação é o método de separação baseado no fenômeno de equilíbrio líquido-vapor de misturas. Em termos práticos, quando temos duas ou mais substâncias formando uma mistura líquida, a destilação pode ser um método adequado para purificá-las: basta que tenham volatilidades razoavelmente diferentes entre si.
Um exemplo de destilação que tem sido feito desde a antigüidade é a destilação de bebidas alcoólicas. A bebida é feita pela condensação dos vapores de álcool que escapam mediante o aquecimento de um mosto fermentado. Como o teor alcoólico na bebida destilada é maior do que aquele no mosto, caracteriza-se aí um processo de purificação.
O petróleo é um exemplo moderno de mistura que deve passar por várias etapas de destilação antes de resultar em produtos realmente úteis ao homem: gases (um exemplo é o gás liquefeito de petróleo ou GLP), gasolina, óleo diesel, querosene, asfalto e outros.
O uso da destilação como método de separação disseminou-se pela indústria química moderna. Pode-se encontrá-la em quase todos os processos químicos industriais em fase líquida onde for necessária uma purificação.
Em teoria, não se pode purificar substâncias até 100% de pureza através da destilação. Para conseguir uma pureza bastante alta, é necessário fazer uma separação química do destilado posteriormente.
A destilação tem suas limitações. Não se pode separar misturas azeotrópicas por destilação comum.
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[editar] História
A destilação é um método de separação extensamente estudado - os primeiros estudos científicos documentados surgiram ainda antes da Idade Média, por volta do ano 800, com o alquimista Jabir ibn Hayyan (Geber). Foi ele, inclusive, quem inventou o alambique, que é um aparato usado até hoje para fazer destilações de bebidas alcoólicas.
[editar] Modalidades
[editar] Destilação diferencial (ou destilação simples ou destilação em batelada)
Este tipo de destilação consiste em apenas uma etapa de vaporização e condensação. Utiliza-se quatro equipamentos aqui: um alambique (balão de destilação, quando em laboratório; refervedor, quando em indústria), um condensador, um receptor (ou balão de recolhimento) e um termômetro. A vaporização se dá pelo aumento rápido da temperatura ou pela redução de pressão no alambique, onde a mistura a ser purificada está inicialmente. O vapor gerado no alambique é imediatamente resfriado no condensador. O líquido condensado, também chamado de destilado, é armazenado por fim no receptor.
Observa-se atentamente o termômetro durante todo o processo. A temperatura tem a tendência de estacionar inicialmente no ponto de ebulição da substância mais volátil. Quando a temperatura voltar a aumentar, deve-se pausar o aquecimento e recolher o conteúdo do receptor: o líquido obtido é a tal substância mais volátil, que se separou da mistura original. Repete-se o processo para a obtenção da segunda substância mais volátil, a terceira, etc., até conseguir separar cada um dos componentes da mistura. Cada um dos destilados pode ser chamado de corte, porque o processo é como se se "cortasse" partes da mistura a cada temperatura.
Os destilados obtidos desta forma não estão 100% puros, apenas mais concentrados do que a mistura original. Para obter graus de pureza cada vez maiores, pode-se fazer sucessivas destilações do destilado. Como este processo é demorado e trabalhoso, utiliza-se em seu lugar a destilação fracionada.
[editar] Destilação fracionada
Neste método de destilação, usa-se um balão de destilação (ou alambique, ou refervedor, dependendo da escala de produção), uma coluna de Vigreux (ou coluna de destilação, quando em indústria), um condensador e um receptor.
Aqui, a coluna é peça-chave. Como na destilação flash, a mistura a ser purificada é colocada no balão de destilação, que é aquecido. Surge então um vapor quente. Ele sobe pela coluna, mas vai se resfriando ao longo dela e acaba por condensar-se. Com a condensação, forma-se um líquido, que escorre para baixo pela coluna, em direção à fonte de calor. Vapores sobem continuamente pela coluna e acabam por encontrar-se com o líquido que escorria; parte desse líquido rouba o calor do vapor ascendente e torna a vaporizar-se. A uma certa altura um pouco acima da condensação anterior, o vapor torna a condensar-se e escorrer para baixo. Este ciclo de vaporização e condensação ocorre repetidas vezes ao longo de todo o comprimento da coluna.
Os vários obstáculos instalados na coluna forçam o contato entre o vapor quente ascendente e o líquido condensado descendente. A intenção desses obstáculos é promover várias etapas de vaporização e condensação da matéria. Isto nada mais é do que uma simulação de sucessivas destilações flash. Quanto maior a quantidade de estágios de vaporização-condensação e quanto maior a área de contato entre o líquido e o vapor no interior da coluna, mais completa é a separação e mais purificada é a matéria final.
A atenção à temperatura é semelhante ao processo de destilação flash: a cada salto de temperatura no termômetro, faz-se o recolhimento dos destilados correspondentes.
[editar] Limitações
A destilação da forma descrita neste artigo não pode separar misturas chamadas azeotrópicas. Existem as seguintes formas de contornar a situação:
- destilação azeotrópica
- destilação extrativa
- destilação fracionada
- peneiras moleculares
- pervaporação
