- Explique o que são métodos de separação fracionada e em quais situações eles são utilizados. Cite exemplos de processos industriais que utilizam esses métodos.
Passo 1
O enunciado pede para explicar o que são métodos de separação fracionada, quando eles são aplicados e citar exemplos de processos industriais que os utilizam. O conteúdo envolve operações unitárias de separação baseadas em diferenças de propriedades físico-químicas dos componentes de uma mistura.
Passo 2
Métodos de separação fracionada são técnicas que separam uma mistura em duas ou mais frações, aproveitando pequenas diferenças em propriedades como volatividade, solubilidade, afinidade química, ponto de congelamento ou permeabilidade. Cada fração concentra um subconjunto de componentes da mistura original, permitindo purificação ou recuperação do produto desejado. Exemplos de princípios usados:
Vapor–líquido (destilação)
Líquido–líquido (extração)
Sólido–líquido (cristalização)
Gás–sólido (adsorção)
Gás–líquido ou gás–sólido (membranas e peneiras moleculares)
Passo 3
Esses métodos são usados sempre que dois ou mais componentes de uma mistura têm alguma diferença explorável:
– Quando há diferença de ponto de ebulição suficientemente grande (destilação).
– Quando um soluto migra preferencialmente para um solvente (extração líquido–líquido).
– Quando um componente cristaliza em temperatura diferente (cristalização fracionada).
– Quando moléculas são adsorvidas seletivamente em um sólido por afinidade química (adsorção/fracionamento por peneira).
– Quando há diferença de tamanho ou afinidade em membranas semipermeáveis (separação por membranas).
– Quando há diferença de ponto de ebulição suficientemente grande (destilação).
– Quando um soluto migra preferencialmente para um solvente (extração líquido–líquido).
– Quando um componente cristaliza em temperatura diferente (cristalização fracionada).
– Quando moléculas são adsorvidas seletivamente em um sólido por afinidade química (adsorção/fracionamento por peneira).
– Quando há diferença de tamanho ou afinidade em membranas semipermeáveis (separação por membranas).
Passo 4
Exemplos industriais:
Refino de petróleo: destilação fracionada em torres para obter gases leves, nafta, querosene, diesel e resíduos.
Indústria de ar industrial: separação de
e
por destilação criogênica ou por PSA (Pressure Swing Adsorption).
Produção de etanol: destilação descontínua e desidratação por peneiras moleculares (adsorção).
Extração de fármacos: extração líquido–líquido de princípios ativos em indústrias farmacêuticas.
Fabricação de açúcar: cristalização fracionada para purificar e separar cristais de sacarose.
Dessalinização de água: osmose reversa (membranas) para remoção de sais.
Resposta
Métodos de separação fracionada são operações unitárias que fracionam misturas em componentes ou frações puras, explorando diferenças de propriedades físico-químicas (ebulição, solubilidade, cristalização, adsorção, permeabilidade). São aplicados sempre que precisamos purificar ou recuperar componentes em processos contínuos ou descontínuos. Exemplos industriais comuns incluem a destilação fracionada no refino de petróleo, a separação de ar por destilação criogênica ou PSA, a desidratação de etanol por peneiras moleculares, a extração líquido–líquido na indústria farmacêutica e a cristalização na produção de açúcar.