USP 2018
Uma determinada quantidade de metano (CH4) é colocada para reagir com cloro (Cl2) em excesso, a 400oC, gerando HCl (g) e os compostos organoclorados H3CCl, H2CCl2, HCCl3, CCl4, cujas propriedades são mostradas na tabela. A mistura obtida ao final das reações químicas é então resfriada a 25oC, e o líquido, formado por uma única fase e sem HCl, é coletado
A melhor técnica de separação dos organoclorados presentes na fase líquida e o primeiro composto a ser separado por essa técnica são
decantação; H3CCl.
destilação fracionada; CCl4.
cristalização; HCCl3.
destilação fracionada; H2CCl2.
decantação; CCl4.
Resolução
Passo 1 – Analisar o estado físico dos compostos a 25 °C
De acordo com a tabela, apenas o H3CCl possui ponto de ebulição (−23,8 °C) bem inferior a 25 °C. Assim, à temperatura ambiente ele está na fase gasosa e não integra o líquido coletado.
O líquido contém, portanto:
- H2CCl2 (diclorometano) – P.E. 39,6 °C
- HCCl3 (clorofórmio) – P.E. 61,2 °C
- CCl4 (tetracloreto de carbono) – P.E. 76,7 °C
Passo 2 – Escolher a técnica de separação
- Decantação exige duas fases imiscíveis (não é o caso: há fase única).
- Cristalização exige que ao menos um componente seja sólido à temperatura de trabalho (todos são líquidos).
- Destilação fracionada é apropriada para misturas homogêneas líquidas com pontos de ebulição diferentes (>25 °C). Logo, é a técnica adequada.
Passo 3 – Determinar o primeiro composto a sair
Na destilação fracionada o componente com menor ponto de ebulição destila primeiro. Entre os três líquidos:
\[ T_{eb}(H_2CCl_2)=39{,}6\;°C < T_{eb}(HCCl_3)=61{,}2\;°C < T_{eb}(CCl_4)=76{,}7\;°C \]
Portanto, o diclorometano (H2CCl2) será o primeiro a ser separado.
Resposta
Destilação fracionada; H2CCl2.
Dicas
Erros Comuns
Conceitos-chave
- Ponto de ebulição (P.E.) — Temperatura em que a pressão de vapor do líquido iguala a pressão externa; líquidos com P.E. menor vaporizam primeiro.
- Destilação fracionada — Técnica usada para separar misturas homogêneas líquidas cujos componentes têm pontos de ebulição relativamente próximos (<100 °C de diferença). A coluna de fracionamento aumenta a eficiência da separação.
- Decantação — Separação de misturas heterogêneas (duas fases), baseando-se na diferença de densidades.
- Cristalização fracionada — Empregada quando ao menos um componente é sólido (ou cristaliza) na temperatura de trabalho.
