PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 16 (1º semestre · 1º dia · Grupo 1) da 2ª etapa da UFG 2010
A destilação fracionada é o processo pelo qual os componentes do petróleo são fracionados para serem comercializados e empregados em uma série de atividades. Algumas das frações do petróleo resultantes desse fracionamento e suas aplicações constam da tabela abaixo.
| Número de átomos de carbono dos hidrocarbonetos | Faixa de ebulição (°C) | Aplicações |
|---|---|---|
| 1 a 4 | até 20 | combustível doméstico e industrial |
| 5 a 12 | 40 a 200 | combustível, solvente |
| 12 a 16 | 175 a 320 | iluminação |
| 15 a 18 | 230 a 350 | fornos, caldeiras, motores pesados |
| 17 a 20 | > 350 | lubrificação |
| > 20 | - | piche, coque |
Considerando essa tabela,
a) indique, na coluna de destilação, o local de onde serão obtidas as frações gasolina, gás de cozinha, óleo combustível pesado, óleo lubrificante e asfalto; (3,0 pontos)
b) explique as diferenças nos estados físicos das duas primeiras frações com menores temperaturas de ebulição. (2,0 pontos)
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Resolução comentada
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a) Na coluna de destilação fracionada, a temperatura diminui de baixo para cima. Os hidrocarbonetos de cadeia menor têm menor ponto de ebulição, sobem mais e só condensam nos pratos mais altos, onde está mais frio. Os de cadeia maior condensam nos pratos mais baixos ou saem no fundo, sem vaporizar.
Usando a tabela, a ordem do topo para a base é:
- Gás de cozinha (GLP): \text{C}_1 a \text{C}_4, ebulição até 20 °C. Sai no topo, ainda como gás.
- Gasolina: \text{C}_5 a \text{C}_{12}, ebulição de 40 a 200 °C. Sai logo abaixo do topo, na parte superior da coluna.
- Óleo combustível pesado (fornos, caldeiras): \text{C}_{15} a \text{C}_{18}, ebulição de 230 a 350 °C. Sai na parte inferior, abaixo da fração de iluminação (querosene).
- Óleo lubrificante: \text{C}_{17} a \text{C}_{20}, ebulição acima de 350 °C. Sai mais abaixo ainda, perto da base.
- Asfalto (piche, coque): mais de 20 carbonos. É o resíduo não vaporizado e sai no fundo da coluna.
Resposta: do topo para a base, saem gás de cozinha, gasolina, óleo combustível pesado, óleo lubrificante e asfalto, este último no fundo.
b) As duas frações de menor ebulição são a de \text{C}_1 a \text{C}_4 (até 20 °C) e a de \text{C}_5 a \text{C}_{12} (40 a 200 °C).
Os hidrocarbonetos são apolares e só fazem interações do tipo dipolo induzido (forças de London). Essas forças aumentam com o tamanho da cadeia, porque uma molécula maior tem mais elétrons e maior superfície de contato.
Na fração de \text{C}_1 a \text{C}_4, as moléculas são pequenas e as interações são fracas. Basta pouca energia para separá-las, e por isso a ebulição ocorre abaixo da temperatura ambiente (cerca de 25 °C). Essa fração é gasosa nas condições ambientes.
Na fração de \text{C}_5 a \text{C}_{12}, as cadeias são maiores e as interações intermoleculares são mais intensas. A ebulição só ocorre acima de 40 °C, então a 25 °C essa fração é líquida.
Resposta: a fração de \text{C}_1 a \text{C}_4 é gasosa e a de \text{C}_5 a \text{C}_{12} é líquida à temperatura ambiente, porque cadeias maiores têm forças de London mais intensas e, portanto, maior temperatura de ebulição.
Assuntos: Separação de misturas, Estados físicos e mudanças de estado.
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Fonte: UFG 2ª etapa 2010 · 1º semestre · 1º dia · Grupo 1. Prova oficial ↗