O que é volatilização?

O volatilização é o processo de conversão de uma substância química de um estado líquido ou sólido para um estado gasoso ou de vapor. Outros termos usados ​​para descrever o mesmo processo são vaporização, destilação e sublimação.

Uma substância pode frequentemente ser separada de outra pela volatilização e pode então ser recuperada pela condensação de vapor.

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 de água, mercúrio ou tricloreto de arsênio para separar essas substâncias dos elementos interferentes.

Às vezes, reações químicas são usadas para produzir produtos voláteis, como a liberação de dióxido de carbono 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 pela grande simplicidade e facilidade de operação, exceto quando altas temperaturas ou materiais altamente resistentes à corrosão são necessários (Louis Gordon, 2014).

Volatilização da pressão de vapor

Sabendo que a temperatura da água fervente 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 com calor? Você já se perguntou o que dá o aroma característico de álcool, vinagre, madeira ou plástico? (Pressão de vapor, S.F.)

O 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 líquido (Anne Marie Helmenstine, 2014).

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

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

A pressão de 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 chamada de ponto de ebulição do líquido (Encyclopædia Britannica, 2017).

A pressão de vapor dependerá do soluto dissolvido em 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.

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

(1)Onde 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 temos a soma das frações molares do soluto e o solvente é igual a 1, então temos:

(2)

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

(3)

Substituir (1) em (3) é:

(4)

Esta é a variação da pressão de vapor ao dissolver um soluto (Jim Clark, 2017).

Análise gravimétrica

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

A substância química que estamos tentando quantificar é às vezes chamada 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 poderia ser um sólido ou em solução.

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

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

A gravimetria de volatilização baseia-se na decomposição térmica ou química da amostra e na medição da alteração na massa resultante.

Alternativamente, podemos capturar 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 da análise gravimétrica são simplesmente problemas de estequiometria com algumas etapas adicionais.

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

Por exemplo, se uma amostra contém impurezas de cloreto de bário di-hidratado (BaCl₂● H₂O), a quantidade de impurezas pode ser obtida aquecendo a amostra para evaporar a água.

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

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

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

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

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

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

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.

Componentes com pontos de ebulição mais voláteis passam pela coluna e são coletados perto do topo.

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

Referências

1. Anne Marie Helmenstine. (2014, 16 de maio). Definição de pressão de vapor. Retirado de thoughtco.com.
2. Enciclopédia Britânica. (2017, 10 de fevereiro). Pressão de vapor. Recuperado de britannica.com.
3. Harvey, D. (2016, 25 de março). Gravimetria de Volatilização. Retirado de chem.libretexts.
4. Helmenstine, A. M. (2016, 8 de novembro). Definição e Exemplos de Destilação Fracionada. Retirado de thoughtco.com.
5. Jim Clark, I. L. (2017, 3 de março). Lei de Raoult. Recuperado dechem.libretexts.
6. Khan, S. (2009, 27 de agosto). Introdução à análise gravimétrica: Gravimetria de volatilização. Retirado de khanacademy.
7. Louis Gordon, R. W. (2014). Retirado de accessscience.com.
8. Pressão de vapor (S.F.). Retirado de chem.purdue.edu.