Explique, do ponto de vista físico-químico, por que o fator de separação
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
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
.
Passo 2
Definimos o fator de separação
como a razão entre as constantes de distribuição (ou volatilidades relativas) de dois componentes
e
. No caso de destilação, uma forma comum é
onde
e
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
), temos
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Passo 4
Para muitas misturas de interesse (por ex. componentes de séries homólogas, álcoois, hidrocarbonetos próximos em peso molecular), três fatos ocorrem simultaneamente:
- As pressões de vapor de
e e não diferem muito porque suas estruturas e forças intermoleculares são semelhantes. - Os coeficientes de atividade
e estão próximos de 1 (solução quase ideal), pois as interações , e são similares. - A pressão total
afeta igualmente ambos, cancelando-se no quociente.
Como resultado,
com pequenas correções de
.
Passo 5
Em cromatografia líquida, a lógica é análoga: o fator de separação é a razão entre os coeficientes de partição de
e
entre fase estacionária e móvel. Se as afinidades de
e
pela fase estacionária são muito parecidas, o quociente
fica também próximo de 1.
Resposta
O fator de separação
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.