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Engenharia Química ·
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TP8 DESTILAÇÃO POR ARRASTE DE VAPOR Equilíbrio Líquido Vapor Pressão de vapor Pressão que o vapor exerce sobre a superfície do líquido líquido Vapor Vaporização T e P expansão Condensação T e compressão A pressão de vapor de qualquer substância é uma medida da tendência que suas moléculas tem de entrar na fase vapor Qualitativamente essa tendência referese a volatilidade do composto Para uma determinada temperatura quanto maior a pressão de vapor mais volátil será o composto EQUILÍBRIO L V Pvapor Volatilidade mesma temperatura DESTILAÇÃO POR ARRASTE A VAPOR Extração direta por vapor de água Exemplo extração de óleos essenciais terpenos Formação de uma mistura de dois ou mais líquidos imiscíveis ÁGUA E ÓLEO mistura heterogênea Mistura de líquidos imiscíveis forças intermoleculares polaridade solubilidade e densidade Aumenta a pressão de vapor da mistura óleoágua contida na coluna de destilação Destilação de componentes presentes nos óleos em temperaturas menores que 100 C Evitar a degradação do composto em alta temperatura próximo do ponto de ebulição DESTILAÇÃO POR ARRASTE A VAPOR A partir da Lei de Dalton a pressão total de vapor dentro de um sistema de destilação contendo uma mistura de líquidos é igual a soma das pressões parciais de vapor de todos os constituintes da mistura 𝑷𝑨 𝑷𝑩 𝑷𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝑷𝑨 𝑷𝑩 𝑷𝒊 𝒙𝒊𝑷𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝑷𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝑃𝑖 DESTILAÇÃO POR ARRASTE A VAPOR Temperatura de ebulição de uma mistura de dois ou mais líquidos imiscíveis é a temperatura na qual a soma das pressões parciais dos vapores de cada componente é igual à pressão exercida no sistema Ptotal Psistema A temperatura de ebulição da mistura é menor que a temperatura de ebulição de qualquer um dos componentes puros A temperatura de ebulição da mistura é constante enquanto ambos os componentes estiverem presentes DESTILAÇÃO POR ARRASTE A VAPOR Relação de arraste com vapor mA mB A relação de arraste é definida como a quantidade necessária de vapor dágua para destilar juntamente com um quilograma de produto Pode ser expressa como mA mB MA pv0 A MB pv0 B onde mA é a massa de vapor dágua que destila junto com a massa mB da substância B 1 kg DESTILAÇÃO POR ARRASTE DE VAPOR EXTRAÇÃO DO LIMONENO Mistura H2O e Limoneno C10H16 𝝆𝒍𝒊𝒎𝒐𝒏𝒆𝒏𝒐 085 gcm3 𝝆á𝒈𝒖𝒂 10 gcm3 𝑚 V Densidade Experimental Relação de arraste entre a massa de água e limoneno 𝑚 𝐻2𝑂 𝑚 𝐶10𝐻16 𝑉 𝐻2𝑂 𝜌 𝐻2𝑂 𝑉 𝐶10𝐻16 𝜌 𝐶10𝐻16 1metil41metiletenilciclohexeno Temp de Ebulição 760 mmHg 100 C água e 176 C limoneno 𝜌𝑙𝑖𝑚𝑜𝑛𝑒𝑛𝑜 085 gcm3 Vlimoneno 21 ml 𝜌á𝑔𝑢𝑎 10 gcm3 𝑉á𝑔𝑢𝑎 30 mL Experimental Relação de arraste entre a massa de água e limoneno 𝑚 𝐻2𝑂 𝑚 𝐶10𝐻16 𝑉 𝐻2𝑂 𝜌 𝐻2𝑂 𝑉 𝐶10𝐻16 𝜌 𝐶10𝐻16 EXTRAÇÃO DO LIMONENO 𝐕𝐦𝐢𝐬𝐭𝐮𝐫𝐚 𝟓𝟏 𝐦𝐥 𝐓 𝐞𝐛𝐮𝐥𝐢çã𝐨𝐦𝐢𝐬𝐭𝐮𝐫𝐚 𝟗𝟑 C água limoneno 𝜌𝑙𝑖𝑚𝑜𝑛𝑒𝑛𝑜 085 gcm3 Vlimoneno 21 ml 𝜌á𝑔𝑢𝑎 10 gcm3 𝑉á𝑔𝑢𝑎 30 mL Experimental Relação de arraste entre a massa de água e limoneno EXTRAÇÃO DO LIMONENO 𝐕𝐦𝐢𝐬𝐭𝐮𝐫𝐚 𝟓𝟏 𝐦𝐥 𝐓 𝐞𝐛𝐮𝐥𝐢çã𝐨𝐦𝐢𝐬𝐭𝐮𝐫𝐚 𝟗𝟑 C água limoneno 𝑚 𝐻2𝑂 𝑚 𝐶10𝐻16 𝑉 𝐻2𝑂 𝜌 𝐻2𝑂 𝑉 𝐶10𝐻16 𝜌 𝐶10𝐻16 𝑚 𝐻2𝑂 𝑚 𝐶10𝐻16 30 1 21 085 𝒎 𝑯𝟐𝑶 𝒎 𝑪𝟏𝟎𝑯𝟏𝟔 𝟏 𝟔𝟖 EXTRAÇÃO DO LIMONENO Mistura H2O e Limoneno C10H16 Teórica Relação de arraste entre a massa de água e limoneno 𝑚 𝐻2𝑂 𝑚 𝐶10𝐻16 𝑀 𝐻2𝑂 𝑃𝑣 𝐻2𝑂 𝑀 𝐶10𝐻16 𝑃𝑣 𝐶10𝐻16 1metil41metiletenilciclohexeno Temp de Ebulição 760 mmHg 100 C água e 176 C limoneno 𝑷𝒗 𝑯𝟐𝑶 𝒙á𝒈𝒖𝒂𝑷𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝑷𝒗 𝑪𝟏𝟎𝑯𝟏𝟔 𝒙𝒍𝒊𝒎𝒐𝒏𝒆𝒏𝒐𝑷𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝐏𝐭𝐨𝐭𝐚𝐥 𝐏𝐚𝐭𝐦 𝟔𝟗𝟒 𝟐 𝐦𝐦 𝐇𝐠 𝑷𝒊 𝒙𝒊𝑷𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 Pressão Parcial CURVA SOMA MISTURA a partir da curva de pressão de vapor da H2O e limoneno EXTRAÇÃO DO LIMONENO Teórica Relação de arraste entre a massa de água e limoneno 𝑚 𝐻2𝑂 𝑚 𝐶10𝐻16 𝑀 𝐻2𝑂 𝑃𝑣 𝐻2𝑂 𝑀 𝐶10𝐻16 𝑃𝑣 𝐶10𝐻16 𝐏𝐯 𝐇𝟐𝐎 𝟔𝟑𝟓 𝐦𝐦𝐇𝐠 𝐏𝐯 𝐂𝟏𝟎𝐇𝟏𝟔 𝟔𝟓 𝐦𝐦𝐇𝐠 𝐏𝐭𝐨𝐭𝐚𝐥 𝐏𝐚𝐭𝐦 𝟔𝟗𝟒 𝟐 𝐦𝐦 𝐇𝐠 𝐓𝐄𝐁𝐔𝐋𝐈ÇÃ𝐎 𝟗𝟓 𝐜 𝐏𝐭𝐨𝐭𝐚𝐥 𝐏𝐚𝐭𝐦 𝑷𝒗 𝑯𝟐𝑶 𝑷𝒗 𝑪𝟏𝟎𝑯𝟏𝟔 EXTRAÇÃO DO LIMONENO 𝑚 𝐻2𝑂 𝑚 𝐶10𝐻16 𝑀 𝐻2𝑂 𝑃𝑣 𝐻2𝑂 𝑀 𝐶10𝐻16 𝑃𝑣 𝐶10𝐻16 𝑚 𝐻2𝑂 𝑚 𝐶10𝐻16 18 635 1362 65 𝒎 𝑯𝟐𝑶 𝒎 𝑪𝟏𝟎𝑯𝟏𝟔 𝟏 𝟑𝟎 𝐏𝐯 𝐇𝟐𝐎 𝟔𝟑𝟓 𝐦𝐦𝐇𝐠 𝐌 𝐇𝟐𝐎 𝟏𝟖 𝐠𝐦𝐨𝐥 𝐏𝐯 𝐂𝟏𝟎𝐇𝟏𝟔 𝟔𝟓 𝐦𝐦𝐇𝐠 𝐌 𝐂𝟏𝟎𝐇𝟏𝟔 𝟏𝟑𝟔 𝟐 𝐠𝐦𝐨𝐥 𝐏𝐭𝐨𝐭𝐚𝐥 𝐏𝐚𝐭𝐦 𝟔𝟗𝟒 𝟐 𝐦𝐦 𝐇𝐠 𝐓𝐄𝐁𝐔𝐋𝐈ÇÃ𝐎 𝟗𝟓 𝐜 𝐏𝐭𝐨𝐭𝐚𝐥 𝐏𝐚𝐭𝐦 𝑷𝒗 𝑯𝟐𝑶 𝑷𝒗 𝑪𝟏𝟎𝑯𝟏𝟔
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TP8 DESTILAÇÃO POR ARRASTE DE VAPOR Equilíbrio Líquido Vapor Pressão de vapor Pressão que o vapor exerce sobre a superfície do líquido líquido Vapor Vaporização T e P expansão Condensação T e compressão A pressão de vapor de qualquer substância é uma medida da tendência que suas moléculas tem de entrar na fase vapor Qualitativamente essa tendência referese a volatilidade do composto Para uma determinada temperatura quanto maior a pressão de vapor mais volátil será o composto EQUILÍBRIO L V Pvapor Volatilidade mesma temperatura DESTILAÇÃO POR ARRASTE A VAPOR Extração direta por vapor de água Exemplo extração de óleos essenciais terpenos Formação de uma mistura de dois ou mais líquidos imiscíveis ÁGUA E ÓLEO mistura heterogênea Mistura de líquidos imiscíveis forças intermoleculares polaridade solubilidade e densidade Aumenta a pressão de vapor da mistura óleoágua contida na coluna de destilação Destilação de componentes presentes nos óleos em temperaturas menores que 100 C Evitar a degradação do composto em alta temperatura próximo do ponto de ebulição DESTILAÇÃO POR ARRASTE A VAPOR A partir da Lei de Dalton a pressão total de vapor dentro de um sistema de destilação contendo uma mistura de líquidos é igual a soma das pressões parciais de vapor de todos os constituintes da mistura 𝑷𝑨 𝑷𝑩 𝑷𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝑷𝑨 𝑷𝑩 𝑷𝒊 𝒙𝒊𝑷𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝑷𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝑃𝑖 DESTILAÇÃO POR ARRASTE A VAPOR Temperatura de ebulição de uma mistura de dois ou mais líquidos imiscíveis é a temperatura na qual a soma das pressões parciais dos vapores de cada componente é igual à pressão exercida no sistema Ptotal Psistema A temperatura de ebulição da mistura é menor que a temperatura de ebulição de qualquer um dos componentes puros A temperatura de ebulição da mistura é constante enquanto ambos os componentes estiverem presentes DESTILAÇÃO POR ARRASTE A VAPOR Relação de arraste com vapor mA mB A relação de arraste é definida como a quantidade necessária de vapor dágua para destilar juntamente com um quilograma de produto Pode ser expressa como mA mB MA pv0 A MB pv0 B onde mA é a massa de vapor dágua que destila junto com a massa mB da substância B 1 kg DESTILAÇÃO POR ARRASTE DE VAPOR EXTRAÇÃO DO LIMONENO Mistura H2O e Limoneno C10H16 𝝆𝒍𝒊𝒎𝒐𝒏𝒆𝒏𝒐 085 gcm3 𝝆á𝒈𝒖𝒂 10 gcm3 𝑚 V Densidade Experimental Relação de arraste entre a massa de água e limoneno 𝑚 𝐻2𝑂 𝑚 𝐶10𝐻16 𝑉 𝐻2𝑂 𝜌 𝐻2𝑂 𝑉 𝐶10𝐻16 𝜌 𝐶10𝐻16 1metil41metiletenilciclohexeno Temp de Ebulição 760 mmHg 100 C água e 176 C limoneno 𝜌𝑙𝑖𝑚𝑜𝑛𝑒𝑛𝑜 085 gcm3 Vlimoneno 21 ml 𝜌á𝑔𝑢𝑎 10 gcm3 𝑉á𝑔𝑢𝑎 30 mL Experimental Relação de arraste entre a massa de água e limoneno 𝑚 𝐻2𝑂 𝑚 𝐶10𝐻16 𝑉 𝐻2𝑂 𝜌 𝐻2𝑂 𝑉 𝐶10𝐻16 𝜌 𝐶10𝐻16 EXTRAÇÃO DO LIMONENO 𝐕𝐦𝐢𝐬𝐭𝐮𝐫𝐚 𝟓𝟏 𝐦𝐥 𝐓 𝐞𝐛𝐮𝐥𝐢çã𝐨𝐦𝐢𝐬𝐭𝐮𝐫𝐚 𝟗𝟑 C água limoneno 𝜌𝑙𝑖𝑚𝑜𝑛𝑒𝑛𝑜 085 gcm3 Vlimoneno 21 ml 𝜌á𝑔𝑢𝑎 10 gcm3 𝑉á𝑔𝑢𝑎 30 mL Experimental Relação de arraste entre a massa de água e limoneno EXTRAÇÃO DO LIMONENO 𝐕𝐦𝐢𝐬𝐭𝐮𝐫𝐚 𝟓𝟏 𝐦𝐥 𝐓 𝐞𝐛𝐮𝐥𝐢çã𝐨𝐦𝐢𝐬𝐭𝐮𝐫𝐚 𝟗𝟑 C água limoneno 𝑚 𝐻2𝑂 𝑚 𝐶10𝐻16 𝑉 𝐻2𝑂 𝜌 𝐻2𝑂 𝑉 𝐶10𝐻16 𝜌 𝐶10𝐻16 𝑚 𝐻2𝑂 𝑚 𝐶10𝐻16 30 1 21 085 𝒎 𝑯𝟐𝑶 𝒎 𝑪𝟏𝟎𝑯𝟏𝟔 𝟏 𝟔𝟖 EXTRAÇÃO DO LIMONENO Mistura H2O e Limoneno C10H16 Teórica Relação de arraste entre a massa de água e limoneno 𝑚 𝐻2𝑂 𝑚 𝐶10𝐻16 𝑀 𝐻2𝑂 𝑃𝑣 𝐻2𝑂 𝑀 𝐶10𝐻16 𝑃𝑣 𝐶10𝐻16 1metil41metiletenilciclohexeno Temp de Ebulição 760 mmHg 100 C água e 176 C limoneno 𝑷𝒗 𝑯𝟐𝑶 𝒙á𝒈𝒖𝒂𝑷𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝑷𝒗 𝑪𝟏𝟎𝑯𝟏𝟔 𝒙𝒍𝒊𝒎𝒐𝒏𝒆𝒏𝒐𝑷𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝐏𝐭𝐨𝐭𝐚𝐥 𝐏𝐚𝐭𝐦 𝟔𝟗𝟒 𝟐 𝐦𝐦 𝐇𝐠 𝑷𝒊 𝒙𝒊𝑷𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 Pressão Parcial CURVA SOMA MISTURA a partir da curva de pressão de vapor da H2O e limoneno EXTRAÇÃO DO LIMONENO Teórica Relação de arraste entre a massa de água e limoneno 𝑚 𝐻2𝑂 𝑚 𝐶10𝐻16 𝑀 𝐻2𝑂 𝑃𝑣 𝐻2𝑂 𝑀 𝐶10𝐻16 𝑃𝑣 𝐶10𝐻16 𝐏𝐯 𝐇𝟐𝐎 𝟔𝟑𝟓 𝐦𝐦𝐇𝐠 𝐏𝐯 𝐂𝟏𝟎𝐇𝟏𝟔 𝟔𝟓 𝐦𝐦𝐇𝐠 𝐏𝐭𝐨𝐭𝐚𝐥 𝐏𝐚𝐭𝐦 𝟔𝟗𝟒 𝟐 𝐦𝐦 𝐇𝐠 𝐓𝐄𝐁𝐔𝐋𝐈ÇÃ𝐎 𝟗𝟓 𝐜 𝐏𝐭𝐨𝐭𝐚𝐥 𝐏𝐚𝐭𝐦 𝑷𝒗 𝑯𝟐𝑶 𝑷𝒗 𝑪𝟏𝟎𝑯𝟏𝟔 EXTRAÇÃO DO LIMONENO 𝑚 𝐻2𝑂 𝑚 𝐶10𝐻16 𝑀 𝐻2𝑂 𝑃𝑣 𝐻2𝑂 𝑀 𝐶10𝐻16 𝑃𝑣 𝐶10𝐻16 𝑚 𝐻2𝑂 𝑚 𝐶10𝐻16 18 635 1362 65 𝒎 𝑯𝟐𝑶 𝒎 𝑪𝟏𝟎𝑯𝟏𝟔 𝟏 𝟑𝟎 𝐏𝐯 𝐇𝟐𝐎 𝟔𝟑𝟓 𝐦𝐦𝐇𝐠 𝐌 𝐇𝟐𝐎 𝟏𝟖 𝐠𝐦𝐨𝐥 𝐏𝐯 𝐂𝟏𝟎𝐇𝟏𝟔 𝟔𝟓 𝐦𝐦𝐇𝐠 𝐌 𝐂𝟏𝟎𝐇𝟏𝟔 𝟏𝟑𝟔 𝟐 𝐠𝐦𝐨𝐥 𝐏𝐭𝐨𝐭𝐚𝐥 𝐏𝐚𝐭𝐦 𝟔𝟗𝟒 𝟐 𝐦𝐦 𝐇𝐠 𝐓𝐄𝐁𝐔𝐋𝐈ÇÃ𝐎 𝟗𝟓 𝐜 𝐏𝐭𝐨𝐭𝐚𝐥 𝐏𝐚𝐭𝐦 𝑷𝒗 𝑯𝟐𝑶 𝑷𝒗 𝑪𝟏𝟎𝑯𝟏𝟔