Telecurso 2000 Química Nível Médio - qui40

Telecurso 2000 Química Nível Médio - qui40

AULA 40 lFormaçªo do petróleo lProdutos derivados do petróleo lSeparaçªo dos produtos do petróleo: destilaçªo fracionada fiO que sªo combustíveis fiTemperatura de ebuliçªo fi Destilaçªo simples fi Vaporizaçªo fi Condensaçªo

Os produtos da indœstria química sªo fabricados em grandes quantidades e, aqui no Brasil, transportados em caminhıes ou trens. Quando se trata de gases, muitas vezes a distribuiçªo Ø feita por meio de tubulaçıes, que passam por dentro da terra.

O transporte de produtos químicos obedece a leis rigorosas, que protegem tanto a pessoa que transporta quanto a populaçªo em geral.

Dentre os produtos químicos, existe uma classe de substâncias muito transportadas: as derivadas do petróleo.

O petróleo Ø uma fonte natural de substâncias, orgânicas, principalmente que tŒm carbono e hidrogŒnio.

Exercício 1Exercício 1Exercício 1Exercício 1Exercício 1 Como se chamam as substâncias formadas só de carbono e de hidrogŒnio?

Como se obtØm gasolina de petróleo?

O que vocΠvai aprender

40 A U L A

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AULA40

O petróleo se formou hÆ uns 300 milhıes de anos! Naquela Øpoca, a Terra era coberta de florestas e o mar estava repleto de pequenos animais. Restos de plantas e de animais marinhos foram formando camadas, que eram recobertas pela terra. Esses restos ficaram sob pressªo e sem ar por milhıes e milhıes de anos, formando o petróleo.

Quando as Ærvores e os bichos mortos nªo ficavam enterrados, mas em cima da terra, em contato com o ar, formavam gases.

NITROGNIO+ OXIGNIO DO AR fi GS CARBÔNICO + GUA + NITROG˚NIO

O petróleo Ø uma mistura de muitas substâncias. Na refinaria de petróleo, as substâncias sªo separadas por destilaçªo.

A destilaçªo Ø um processo usado para separar uma mistura de líquidos.

Exercício 2Exercício 2Exercício 2Exercício 2Exercício 2

Qual Ø a principal propriedade usada para fazer a separaçªo de substâncias por destilaçªo?

Se uma mistura de Ægua e Ælcool for aquecida, de forma controlada, Ø possível fazer a separaçªo dessas substâncias. Aquecendo-se a mistura, o Ælcool ferve primeiro. Ele vira vapor e sai. Depois sai a Ægua.

gasolina nafta querosene diesel aquecimento petróleo torre de fracionamento gás de refinaria residuo

40 C 110 C fotossíntese plantas, animais bactérias, pressão rocha superfície da terra rocha petróleo

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A substância que tem ponto de ebuliçªo mais baixo vaporiza primeiro e se transforma em vapor.

É possível separar por destilaçªo simples, líquidos que fervem em temperaturas bem diferentes.

Se os líquidos misturados fervem em temperaturas mais ou menos próximas, nªo Ø possível separÆ-los por destilaçªo simples.

É preciso fazer uso de um processo mais sofisticado, chamado destilaçªo fracionada (que Ø a mesma coisa que fazer vÆrias destilaçıes simples).

Ao fazer a destilaçªo simples de uma mistura de dois líquidos que tŒm pontos de ebuliçªo próximos, os líquidos vªo vaporizar ao mesmo tempo.

Recolhendo os primeiros vapores, vemos que esse vapor vai ter maior concentraçªo da substância de ponto de ebuliçªo mais baixo.

Resfriando esse vapor, a composiçªo do líquido nªo mudarÆ. Destilando esse novo líquido, os primeiros vapores terªo maior concentraçªo da substância de ponto de ebuliçªo mais baixo. E assim por diante.

Exercício 3Exercício 3Exercício 3Exercício 3Exercício 3

Ao se aquecer uma mistura de Ægua (PE=100”C) e Ælcool (PE=78”C), o vapor terÆ maior concentraçªo de qual das duas substâncias?

Exercício 4Exercício 4Exercício 4Exercício 4Exercício 4

Se o vapor obtido no aquecimento for resfriado atØ obter-se um líquido, a concentraçªo de Ælcool nesse líquido serÆ menor, igual ou maior que a do vapor inicial?

Em vez de repetirmos vÆrias vezes a destilaçªo simples, fazemos a destilaçªo fracionada, usando uma coluna comprida.

Os líquidos de pontos de ebuliçªo próximos vªo vaporizar juntos. Um deles vira vapor um pouquinho antes. Entªo, no vapor vamos ter mais dessa substância que da outra. Como a coluna Ø grande, a parte de cima Ø mais fria. O que acontece? Esse vapor rico na substância de ponto de ebuliçªo mais baixo vira líquido. Mas vem subindo mais vapor quente lÆ de baixo. Aí esse líquido que se formou na coluna vai ferver de novo. Só que vai acontecer outra vez a mesma coisa. Nesse novo vapor vai ter mais da substância que tem ponto de ebuliçªo mais baixo.

termômetro suporte balão condensador bico de Bunsen recipiente água água

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A separaçªo dos compostos do petróleo Ø feita em colunas de fracionamento. Na parte de cima da coluna sai a substância que ferve primeiro.

A destilaçªo fracionada Ø usada para separar qualquer mistura de substâncias de pontos de ebuliçªo próximos. Por exemplo, o oxigŒnio e o nitrogŒnio do ar sªo separados por destilaçªo fracionada.

O nitrogŒnio (PE = -196”C) e o oxigŒnio (PE = -183”C) tŒm pontos de ebuliçªo próximos. Eles sªo gases na temperatura em que nós estamos. Mas se esses gases forem colocados num frasco e a tempertura for abaixada, eles viram líquido. Para facilitar essa liquefaçªo Ø aplicada pressªo tambØm. Depois faz-se a destilaçªo fracionada.

O petróleo Ø uma mistura complexa de vÆrias substâncias. ContØm principalmente hidrocarbonetos (substâncias formadas só de carbono e hidrogŒnio), que nós usamos como fonte de energia e como fonte de matØrias-primas.

O problema do petróleo Ø que Ø uma fonte limitada, isto Ø, um dia acaba, porque Ø um produto que a natureza levou milhıes de anos para preparar.

É por isso que no mundo todo estamos procurando fontes de energia que nªo dependam do petróleo. No Brasil, existe o programa do Ælcool, que leva uma grande vantagem sobre o petróleo porque o Ælcool Ø feito da cana de açœcar, que basta plantar.

VocŒ precisa saber lPetróleoPetróleoPetróleoPetróleoPetróleo Ø um líquido muito viscoso, encontrado debaixo da terra e formado, hÆ milhıes de anos, pela decomposiçªo de matØria orgânica em ausŒncia de ar.

lRefinaria de petróleoRefinaria de petróleoRefinaria de petróleoRefinaria de petróleoRefinaria de petróleo Ø uma fÆbrica onde o petróleo Ø separado em fraçıes, por meio de destilaçªo fracionada.

lFraçªo do petróleoFraçªo do petróleoFraçªo do petróleoFraçªo do petróleoFraçªo do petróleo Ø parte de uma mistura de substâncias com pontos de ebuliçªo próximos, obtida pela destilaçªo fracionada do petróleo.

lAs principais fraçıes do petróleo, em ordem crescente de pontos de ebuliçªo, sªo: -gÆs natural;

-gÆs liquefeito de petróleo (GLP);

- gasolina;

- querosene;

-óleo diesel;

-óleo lubrificante;

- asfalto.

lDestilaçªo fracionadaDestilaçªo fracionadaDestilaçªo fracionadaDestilaçªo fracionadaDestilaçªo fracionada Ø um mØtodo de separaçªo de misturas de líquidos.

Uma parte da mistura Ø destilada, tornando-se mais rica na substância mais volÆtil, isto Ø, de ponto de ebuliçªo mais baixo. Essa parte Ø novamente destilada, obtendo-se um líquido ainda mais rico na substância mais volÆtil. Continua-se o processo, atØ que reste apenas a substância mais volÆtil. Na destilaçªo fracionada essas destilaçıes mœltiplas sªo feitas de uma vez, atravØs de uma coluna de fracionamento.

lOxigŒnio e nitrogŒnio sªo obtidos pela destilaçªo fracionada do ar, em baixa temperatura.

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Na Aula 4, vimos como a destilaçªo pode ser usada para separar as substâncias de uma mistura homogŒnea. Observamos que, separando o sal (cloreto de sódio) da Ægua do mar, nªo restava nem um pouquinho de sal na Ægua. Essa separaçªo foi feita num aparelho de destilaçªo simples, porque cloreto de sódio e Ægua tŒm pontos de ebuliçªo muito diferentes.

O ponto de ebuliçªo do cloreto de sódio Ø de 1.440”C, muito maior que o da Ægua, de 100”C. Nªo hÆ jeito de essas substâncias serem destiladas ao mesmo tempo.

Se os pontos de ebuliçªo das substâncias sªo próximos, a separaçªo Ø mais difícil. É o caso, por exemplo, dos componentes do petróleo. Neste caso, quando uma substância ferve, a outra tambØm ferve, e as duas sªo destiladas juntas. PorØm, serÆ destilado maior volume da substância de ponto de ebuliçªo mais baixo, que Ø a substância mais volÆtil.

Se esse destilado for colocado num outro aparelho de destilaçªo e submetido a nova destilaçªo, vai acontecer a mesma coisa. Vai se formar um destilado com um pouco mais da substância mais volÆtil.

Repetindo-se as destilaçıes muitas vezes, vai-se obtendo um destilado com mais e mais da substância mais volÆtil, atØ se obter só ela, purinha. É claro que ficar repetindo as destilaçıes Ø muito complicado. HÆ um jeito mais fÆcil: a destilaçªo fracionada.destilaçªo fracionada.destilaçªo fracionada.destilaçªo fracionada.destilaçªo fracionada. Um aparelho de destilaçªo fracionada Ø quase igual a um de destilaçªo simples. Só tem a mais a coluna de fracionamentocoluna de fracionamentocoluna de fracionamentocoluna de fracionamentocoluna de fracionamento, entre o balªo de destilaçªo e o condensador. Nas refinarias de petróleo, a coluna de fracionamento Ø um tubo mais alto. Dentro dele, existem placas, cada uma com um furo.

Geralmente, hÆ dezenas de placas numa coluna. Cada uma delas funciona como um aparelho de destilaçªo. O líquido entra em ebuliçªo numa placa, originando vapor, que contØm um pouco mais da substância mais volÆtil. Esse vapor se condensa na placa de cima. Entªo, em cada placa, hÆ maior volume da substância mais volÆtil que na placa anterior. Na œltima placa, essa substância pode estar pura.

Note que dissemos “pode estar pura”, pois isso nem sempre ocorre. Às vezes, encontramos ainda uma mistura na œltima placa. Essa mistura, no entanto, conterÆ maior volume de substâncias de maior volatilidade que a mistura original. É isso o que acontece na destilaçªo fracionada do petróleo, cujo objetivo nªo Ø a obtençªo de substâncias puras, e sim a separaçªo de fraçıes do petróleo. Essas fraçıes sªo misturas de substâncias com pontos de ebuliçªo muito próximos.

oO que Ø petróleo. oComo o petróleo se formou. oPor que o petróleo nªo Ø uma fonte renovÆvel de matØria-prima. oO que se faz numa refinaria de petróleo. oO que Ø fraçªo do petróleo. oCitar, pelo menos, quatro fraçıes do petróleo. oO que Ø destilaçªo fracionada. oO que Ø coluna de fracionamento.

Vamos pensar mais

Agora eu sei

Exercício 5Exercício 5Exercício 5Exercício 5Exercício 5

Classifique como verdadeira (V) ou falsa (F) cada uma das seguintes afirmaçıes: a)a)a)a)a)()Querosene Ø um produto derivado do petróleo. b)b)b)b)b)()O petróleo Ø gasolina. c)c)c)c)c)()Para fazer uma destilaçªo Ø preciso esfriar a mistura de líquidos. d)d)d)d)d)()Vaporizaçªo Ø igual à condensaçªo. e)e)e)e)e)()Na destilaçªo o líquido forma vapor e o vapor vira líquido novamente.

Exercício 6Exercício 6Exercício 6Exercício 6Exercício 6 Explique o que Ø vaporizar um líquido? E condensar um gÆs?

Exercício 7Exercício 7Exercício 7Exercício 7Exercício 7 Por que Ø possível separar dois ou mais líquidos por destilaçªo?

Exercício 8Exercício 8Exercício 8Exercício 8Exercício 8

O que se forma quando restos de plantas e animais mortos apodrecem em contato com o ar? Os produtos formados poluem o ar atmosfØrico? Por quŒ?

Exercício 9Exercício 9Exercício 9Exercício 9Exercício 9 O que Ø uma refinaria de petróleo?

Exercício 10Exercício 10Exercício 10Exercício 10Exercício 10

Na destilaçªo fracionada do petróleo, por que vapores tornam-se líquidos quando sobem a coluna de destilaçªo?

Exercício 1Exercício 1Exercício 1Exercício 1Exercício 1 Qual Ø a diferença entre destilaçªo simples e destilaçªo fracionada?

Exercício 12Exercício 12Exercício 12Exercício 12Exercício 12

Por que se usa a destilaçªo fracionada para a separaçªo das fraçıes do petróleo?

Exercício 13Exercício 13Exercício 13Exercício 13Exercício 13 Analise a terceira figura do texto e responda:

a)a)a)a)a)O que Ø a nafta? b)b)b)b)b)Por que a gasolina Ø separada numa parte mais alta da coluna que a nafta?

Exercício 14Exercício 14Exercício 14Exercício 14Exercício 14 O petróleo Ø uma substância pura ou uma mistura? Por quŒ?

Exercício 15Exercício 15Exercício 15Exercício 15Exercício 15

DŒ exemplos de trŒs produtos derivados do petróleo e escreva os usos de cada um.

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