Questão Q04 da 2ª fase da FUVEST 2011
Recentemente, foi preparado um composto A que é insolúvel em água. No entanto, quando misturado com água saturada de gás carbônico, forma-se uma solução que contém o íon B. Quando a solução resultante é aquecida, o gás carbônico é eliminado, e se formam duas camadas, uma de água e outra de composto A. Essas transformações reversíveis podem ser representadas pela seguinte equação química:
O composto A está sendo testado em um novo processo de extração do óleo de soja. No processo atual, utiliza-se hexano para extrair o óleo dos flocos de soja, formando uma solução. Em seguida, o hexano é separado do óleo de soja por destilação.
O novo processo, utilizando o composto A em vez de hexano, pode ser representado pelo seguinte esquema:
a) Descreva o que deve ser feito nas etapas X e Y para se obter o resultado mostrado no esquema.
b) Explique por que, no processo de extração do óleo de soja, é vantajoso evitar a destilação do solvente hexano.
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Resolução comentada
a) Na equação, o composto A (insolúvel em água) reage com \ce{CO2} e \ce{H2O} e forma o íon B e o \ce{HCO3-}, que são solúveis em água:
Etapa X: é preciso adicionar água saturada com \ce{CO2} (ou borbulhar \ce{CO2} na mistura de óleo de soja e A, na presença de água). Isso desloca o equilíbrio para a direita. A é convertido em B e \ce{HCO3-}, que ficam dissolvidos na fase aquosa. O óleo de soja não se dissolve nessa fase e forma a camada superior, menos densa. As duas fases podem então ser separadas, por exemplo com um funil de separação.
Etapa Y: a solução aquosa de B deve ser aquecida. O aquecimento elimina o \ce{CO2} dissolvido (a solubilidade do gás diminui com a temperatura), e o equilíbrio se desloca para a esquerda, regenerando A. Como A é insolúvel em água, formam-se duas camadas, A e água, e A pode ser separado e reciclado.
Resposta: em X adiciona-se \ce{CO2} e água, formando B e separando o óleo; em Y aquece-se a solução de B para eliminar o \ce{CO2} e regenerar A.
b) No processo atual, o hexano é separado do óleo por destilação, que exige aquecer a solução até a ebulição do hexano, ou seja, gasta muita energia.
O hexano é muito volátil e inflamável. Aquecê-lo gera vapores que podem causar incêndios e explosões, além de poluir o ar e prejudicar a saúde dos trabalhadores.
No novo processo, o óleo é separado de A por simples separação de fases, sem aquecer o solvente junto com o óleo. Isso economiza energia e é mais seguro. O aquecimento só é feito na solução aquosa de B, que não é inflamável, para reciclar A.
Resposta: evitar a destilação do hexano economiza energia e reduz o risco de incêndio, explosão e emissão de vapores tóxicos, pois o hexano é volátil e inflamável.
Assuntos: equilíbrio químico, separação de misturas, solubilidade.
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