O que é Volatilização?

A volatilização é o processo de conversão de um produto químico num líquido ou sólido para um estado gasoso ou estado de vapor. Outros termos usados ​​para descrever o mesmo processo são vaporização , destilação e sublimação .

Uma substância pode frequentemente ser separada da outra por volatilização e pode ser recuperada por condensação de vapor.

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A substância pode ser volatilizada mais rapidamente, aquecendo-a para aumentar sua pressão de vapor ou removendo o vapor usando uma corrente de gás inerte ou uma bomba de vácuo.

Os procedimentos de aquecimento incluem a volatilização da água, mercúrio ou tricloreto de arsênico para separar essas substâncias dos elementos interferentes.

Às vezes, reações químicas são usadas para produzir produtos voláteis, como a liberação de dióxido de carbono a partir de carbonatos, amônia no método Kjeldahl para a determinação de nitrogênio e dióxido de enxofre na determinação de enxofre no aço.

Os métodos de volatilização são geralmente caracterizados por grande simplicidade e facilidade de operação, exceto quando são necessárias altas temperaturas ou materiais altamente resistentes à corrosão (Louis Gordon, 2014).

Vaporização por pressão de vapor

Sabendo que a temperatura de ebulição da água é de 100 ° C, você já se perguntou por que a água da chuva evapora?

É a 100 ° C? Se sim, por que não fico quente? Você já se perguntou o que dá o aroma característico ao álcool, vinagre, madeira ou plástico? (Pressão do vapor, SF)

Responsável por tudo isso é uma propriedade conhecida como pressão de vapor, que é a pressão exercida por um vapor em equilíbrio com a fase sólida ou líquida da mesma substância.

Além disso, a pressão parcial da substância na atmosfera sobre o sólido ou o líquido (Anne Marie Helmenstine, 2014).

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A pressão de vapor é uma medida da tendência de um material mudar para o estado gasoso ou de vapor, ou seja, uma medida da volatilidade das substâncias.

À medida que a pressão do vapor aumenta, maior a capacidade do líquido ou sólido de evaporar, tornando-se mais volátil.

A pressão do vapor aumentará com a temperatura. A temperatura na qual a pressão de vapor na superfície de um líquido é igual à pressão exercida pelo ambiente é denominada ponto de ebulição do líquido (Encyclopædia Britannica, 2017).

A pressão do vapor dependerá do soluto dissolvido na solução (é uma propriedade coligativa). Na superfície da solução (interface ar-gás), as moléculas mais superficiais tendem a evaporar, trocando entre fases e gerando uma pressão de vapor.

A presença de soluto diminui o número de moléculas de solvente na interface, reduzindo a pressão de vapor.

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Figura 1: diminuição da pressão de vapor com um soluto dissolvido.

A mudança na pressão de vapor pode ser calculada com a Lei de Raoult para solutos não voláteis, que é dada por:

O que é Volatilização? 3Onde P1 é a pressão de vapor após a adição do soluto, x1 é a fração molar do referido soluto e P ° é a pressão de vapor do solvente puro. Se a soma das frações molares do soluto e solvente é igual a 1, temos:

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Onde X2 é a fração molar do solvente. Se multiplicarmos os dois lados da equação por P °, resta:

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Substituindo (1) em (3), é:

4)

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Essa é a variação da pressão de vapor quando um soluto se dissolve (Jim Clark, 2017).

Análise gravimétrica

A análise gravimétrica é uma classe de técnicas de laboratório usadas para determinar a massa ou a concentração de uma substância, medindo uma mudança na massa.

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O produto químico que estamos tentando quantificar às vezes é chamado de analito. Poderíamos usar a análise gravimétrica para responder a perguntas como:

  • Qual é a concentração do analito em uma solução?
  • Quão pura é a nossa amostra? A amostra aqui pode ser um sólido ou em solução.

Existem dois tipos comuns de análise gravimétrica. Ambos envolvem a alteração da fase do analito para separá-la do restante da mistura, resultando em uma alteração na massa.

Um desses métodos é a gravimetria de precipitação, mas o que realmente nos interessa é a gravimetria de volatilização.

A gravimetria de volatilização é baseada na decomposição térmica ou química da amostra e na medição da mudança resultante em sua massa.

Como alternativa, podemos pegar e pesar um produto de decomposição volátil. Como a liberação de uma espécie volátil é uma parte essencial desses métodos, nós os classificamos coletivamente como métodos de análise de volatilização gravimétrica (Harvey, 2016).

Os problemas de análise gravimétrica são simplesmente problemas estequiométricos com algumas etapas adicionais.

Para realizar qualquer cálculo estequiométrico, precisamos dos coeficientes da equação química balanceada.

Por exemplo, se uma amostra contém impurezas de di-hidrato de cloreto de bário (BaCl 2 ● H 2 O), é possível obter a quantidade de impurezas por aquecimento da amostra a evaporar a água.

A diferença de massa entre a amostra original e a amostra aquecida fornecerá, em gramas, a quantidade de água contida no cloreto de bário .

Com um cálculo estequiométrico simples, será obtida a quantidade de impurezas na amostra (Khan, 2009).

Destilação fracionada

A destilação fracionada é um processo pelo qual os componentes de uma mistura líquida são separados em diferentes partes (chamadas frações) de acordo com seus diferentes pontos de ebulição.

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A diferença nas volatilidades dos compostos na mistura desempenha um papel fundamental na sua separação.

A destilação fracionada é usada para purificar produtos químicos e também para separar misturas para obter seus componentes. É utilizado como técnica de laboratório e na indústria, onde o processo é de grande importância comercial.

Os vapores de uma solução fervente são passados ​​ao longo de uma coluna alta, denominada coluna de fracionamento.

A coluna é embalada com contas de plástico ou vidro para melhorar a separação, fornecendo mais área de superfície para condensação e evaporação.

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Figura 2: montagem para destilação fracionada em laboratório.

A temperatura da coluna diminui gradualmente ao longo de seu comprimento. Os componentes com um ponto de ebulição mais alto condensam na coluna e retornam à solução.

Os componentes com pontos de ebulição mais baixos (mais voláteis) passam pela coluna e são coletados próximo ao topo.

Teoricamente, ter mais pérolas ou placas melhora a separação, mas a adição de placas também aumenta o tempo e a energia necessários para concluir uma destilação (Helmenstine, 2016).

Referências

  1. Anne Marie Helmenstine. (16 de maio de 2014). Definição da pressão do vapor. Recuperado de thoughtco.com.
  2. Encyclopædia Britannica. (10 de fevereiro de 2017). Pressão de vapor. Recuperado de britannica.com.
  3. Harvey, D. (2016, 25 de março). Gravimetria de Volatilização. Recuperado de chem.libretexts.
  4. Helmenstine, AM (2016, 8 de novembro). Definição e Exemplos de Destilação Fracionada. Recuperado de thoughtco.com.
  5. Jim Clark, IL (2017, 3 de março). Lei de Raoult. Dechem.libretexts recuperados.
  6. Khan, S. (2009, 27 de agosto). Introdução à análise gravimétrica: Gravimetria de volatilização. Recuperado da khanacademy.
  7. Louis Gordon, RW (2014). Recuperado de accessscience.com.
  8. Pressão do vapor (SF). Recuperado de chem.purdue.edu.

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