Explique, do ponto de vista físico-químico, por que o fator de separação \alpha é muito próximo de 1 (ex.: 1,002-1,01) nesses processos.

Passo 1

O enunciado pede para entendermos, do ponto de vista físico-químico, por que o fator de separação \alpha em processos como destilação ou cromatografia costuma ficar muito perto de 1 (por exemplo, entre 1,002 e 1,01). Vamos usar conceitos de equilíbrio de fases (pressões de vapor e coeficientes de atividade) ou de partição em cromatografia para explicar esse valor reduzido de \alpha.

Passo 2

Definimos o fator de separação \alpha como a razão entre as constantes de distribuição (ou volatilidades relativas) de dois componentes A e B. No caso de destilação, uma forma comum é
\alpha = \frac{K_A}{K_B} \quad\text{com}\quad K_i = \frac{y_i}{x_i}
onde y_i e x_i são as frações molares na fase vapor e líquida, respectivamente.

Passo 3

Em uma mistura ideal regida pela Lei de Raoult modificada (com coeficientes de atividade \gamma_i), temos
K_i \;=\;\frac{y_i}{x_i}\;=\;\frac{\gamma_i\,P_i^*}{P_{\text{tot}}}
Logo
\alpha \;=\;\frac{\gamma_A\,P_A^*}{\gamma_B\,P_B^*}\,.

Passo 4

Para muitas misturas de interesse (por ex. componentes de séries homólogas, álcoois, hidrocarbonetos próximos em peso molecular), três fatos ocorrem simultaneamente:
  1. As pressões de vapor de A e B P_A^* e P_B^* não diferem muito porque suas estruturas e forças intermoleculares são semelhantes.
  2. Os coeficientes de atividade \gamma_A e \gamma_B estão próximos de 1 (solução quase ideal), pois as interações A\!-\!A, B\!-\!B e A\!-\!B são similares.
  3. A pressão total P_{\text{tot}} afeta igualmente ambos, cancelando-se no quociente.
Como resultado,
\alpha \approx \frac{P_A^*}{P_B^*}\approx 1
com pequenas correções de \gamma.

Passo 5

Em cromatografia líquida, a lógica é análoga: o fator de separação é a razão entre os coeficientes de partição de A e B entre fase estacionária e móvel. Se as afinidades de A e B pela fase estacionária são muito parecidas, o quociente
\alpha = \frac{K_{A\,(\text{est}/\text{móvel})}}{K_{B\,(\text{est}/\text{móvel})}}óó
fica também próximo de 1.

Resposta

O fator de separação \alpha fica entre 1,002 e 1,01 porque as propriedades físico-químicas dos componentes (pressões de vapor ou afinidades de partição) são muito próximas, resultando em volatilidades ou coeficientes de partição quase idênticos.

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