É possível obter etanol anidro ( 1 0 0 % etanol ) por destilação fracionada? Explique.

Passo 1

O enunciado pergunta se dá para obter etanol 100 % (anáidro) só por destilação fracionada. Isso cai na matéria de Química Física, mais precisamente em destilação de misturas e azeótropos. Para resolver vamos precisar entender:
  1. o que é destilação fracionada;
  2. o conceito de equilíbrio líquido-vapor e a lei de Raoult;
  3. o que é um azeótropo e como ele limita a pureza alcançável.

Passo 2

Antes de tudo, destilação fracionada é um processo que separa líquidos com pontos de ebulição diferentes, usando uma coluna de fracionamento para criar vários equilíbrios líquido-vapor em série. Cada platô na coluna age como se fosse uma mini-destilação. Se um componente tem ponto de ebulição bem diferente do outro, a gente consegue praticamente separá-los. No nosso caso, etanol e água têm pontos de ebulição relativamente próximos (etanol a 78,3 °C e água a 100 °C), mas ainda assim dá para concentrar bastante o etanol até certo ponto.

Passo 3

Para ver como a composição do vapor se relaciona com a do líquido, usamos a lei de Raoult (válida em soluções “ideais”):
pi = xi,Pi^0
onde
é a pressão parcial do componente no vapor;
é a fração molar de no líquido;
é a pressão de vapor do puro.
A pressão total é á. Em misturas reais de etanol-água há desvio negativo da lei de Raoult (por causa de ligações de hidrogênio), o que muda o perfil de ebulição.

Passo 4

Esse desvio negativo faz surgir um mínimo de pressão de vapor a uma certa composição: o famoso azeótropo. No diagrama de composição versus temperatura (ou pressão) para etanol-água aparece um ponto de ebulição mais baixo que o de ambos os líquidos puros, e que corresponde a cerca de 95,6 % de etanol e 4,4 % de água em pressão atmosférica. Nesse ponto, líquido e vapor têm exatamente a mesma composição.

Passo 5

Como a destilação fracionada só repete equilíbrios líquido-vapor até esgotar a diferença de pontos de ebulição, ela não consegue ultrapassar o azeótropo. Quando sua corrente de vapor atinge ~95,6 % de etanol, não há mais diferença entre vapor e líquido, e não dá pra enriquecer além disso.

Passo 6

Para chegar a etanol anidro (100 %) é preciso “quebrar” o azeótropo. Isso se faz usando métodos extras, por exemplo:
– peneiras moleculares (tamizes que adsorvem água);
– destilação azeotrópica com um entrainer (como benzeno ou tolueno);
– secagem química (com CaO, Mg(ClO₄)₂ etc.).

Resposta

Não dá para chegar em etanol 100 % só com destilação fracionada comum, porque a mistura etanol-água forma um azeótropo em ~95,6 % de etanol que impede que se ultrapasse essa pureza.

Exercícios relacionados