A separação de uma mistura líquida por destilação depende da diferença entre os pontos de ebulição de seus componentes.
Os característicos do ponto de ebulição da mistura vão depender da sua composição.

Estudemos, então:

Alguns fatos relevantes relacionados com pressão de vapor, ponto de ebulição e destilação

O Diagrama de Ponto de Ebulição de Misturas

Volatilidade Relativa

Fatos relevantes
relacionados com pressão de vapor, ponto de ebulição e destilação

A pressão de vapor de um líquido a uma certa temperatura é a pressão de equilíbrio exercida pelas moléculas deixando e retornando à superfície do líquido. A seguir estão alguns pontos importantes relacionados com a pressão de vapor:

• a introdução de calor aumenta a pressão de vapor;

• a pressão de vapor está relacionada com a ebulição;

• diz-se que um líquido "entra em ebulição" quando sua pressão de vapor é igual a do meio onde ele se encontra;

• a facilidade com que um líquido entra em ebulição depende da sua volatilidade;

• os líquidos com altas pressões de vapor mais altas (líquidos voláteis) irão entrar em ebulição a temperaturas mais baixas do que os com pressões de vapor mais baixas. esse fato pode ser observado no gráfico de pressão de vapor (da água e do etanol) em função da temperatura, mostrado na Figura 1.

Figura 1: Pressão de vapor em função da temperatura - água e etanol
(Para ver a figura ampliada, clique aqui)

• A pressão de vapor e, desse modo, o ponto de ebulição, de uma mistura líquida depende da quantidade relativa dos componentes da mistura;

• a destilação ocorre devido a diferença entre a volatilidade dos componentes na mistura líquida.

O Diagrama de Ponto de Ebulição de Misturas

O Diagrama do Ponto de Ebulição de Misturas mostra como as composições de equilíbrio dos componentes em uma mistura líquida variam com a temperatura a uma pressão fixa. Considere-se, como exemplo, o caso de uma mistura líquida contendo 2 componentes (A e B) - uma mistura binária, a qual teria o diagrama mostrado na Figura 2.

Figura 2: Diagrama do Ponto de Ebulição de uma mistura binária

O ponto de ebulição de A é aquele no qual a fração molar de A é igual a 1. O ponto de ebulição de B é aquele no qual a fração molar de A é igua a 0. Neste exemplo, A é o componente mais volátil tenso, assim, um ponto de ebulição menor do que o de B. A curva superior é chamada de curva do ponto de orvalho enquanto que a de baixo é chamada de curva do ponto de bolha.

Lembrando:

A região acima da curva do ponto de orvalho mostra a composição de equilíbrio do vapor superaquecido enquanto a região abaixo da curva de ponto de bolha mostra a composição de equilíbrio do líquido subresfriado (ou comprimido).

Por exemplo, quando um líquido subresfriado com fração molar = 0,4 (ponto A) é aquecido, sua concentração permanece constante até que seja atingida o ponto de bolha (ponto B), e dá-se o início a ebulição. Os vapores formados durante a ebulição têm a composição de equilíbrio dada pelo ponto C, com fração molar de A aproximadamente igual a 0,8, o que significa que é cerca de 50% mais rico em A do que o líquido original.

Volatilidade Relativa

A volatilidade relativa é a medida da diferença de volatilidade entre dois componentes e, então, entre seus pontos de ebulição. Ela indica o grau de dificuldade (ou de facilidade) para a realização de uma determinada separação. A volatilidade relativa do componente i com relação ao componente j é definido como:

onde:

y_k = fração molar do componente k na fase vapor;

x_k = fração molar do componente k na fase líquida;

k = i,j

Quando a volatilidade relativa entre dois componente é muito próxima de 1, esta é uma indicação de que os característicos da pressão de vapor de ambos são muito próximas, significando que os pontos de ebulição apresentam valores semelhantes e a separação dos dois componentes, por destilação, será difícil