Mistura Azeotrópica

Uma mistura líquida de duas substâncias que tem um ponto de ebulição constante e diferente do de seus componentes é chamada de mistura azeotrópica. A separação é feita por destilação azeotrópica.

Mistura azeotrópica é aquela em que duas ou mais substâncias líquidas se juntam, formando uma nova solução de ponto de ebulição constante. A composição dessa mistura é constante nos estados de vapor e líquido, não sendo possível separá-la por destilação simples. Vamos aprender mais sobre esse mistura e suas características.

O que é mistura azeotrópica

Duas substâncias podem se juntar e formar diferentes tipos de misturas, como as simples, por exemplo, que têm uma variação de temperatura nas etapas de mudança de estado físico, ou seja, na fusão e na ebulição. Porém, quando a etapa de ebulição se dá em uma temperatura constante, a mistura formada recebe o nome de mistura azeotrópica.

A proporção dos componentes de uma mistura azeotrópica não pode ser alterada por destilação simples, ou seja, no momento em que o líquido entrar em ebulição, a fase vapor terá a mesma composição (em proporção das substâncias) da fase líquida. Isso faz como que seja impossível realizar a separação do mesmo modo que é feito a de uma mistura simples, que possui variação de temperatura na etapa de ebulição.

Gráfico da mistura azeotrópica

gráfico de aquecimento mistura azeotrópica
Gráfico de aquecimento de uma mistura azeotrópica.

Analisando o gráfico de aquecimento dessa mistura, fica mais fácil de entender o que ocorre. No início, em baixas temperaturas, a mistura consiste em um sólido. Conforme ela é aquecida, passa pelo processo de fusão do mesmo modo que uma mistura simples passa, com uma variação de temperatura (ΔTfusão).

Ao atingir a etapa de ebulição, a temperatura passa a ser fixa, do mesmo modo que ocorre com uma substância pura. Sendo assim, é impossível fazer a separação dessa mistura se baseando em sua temperatura de ebulição, já que nas fases vapor e líquido a composição da mistura se manterá constante.

Por fim, assim como em sistemas simples, a mistura azeotrópica pode sofrer um resfriamento, mantendo as propriedades, ou seja, a temperatura de condensação (estado vapor para o líquido) e a composição da mistura se mantêm fixas e constantes.

Mistura azeotrópica X eutética

Outra situação que pode ocorrer quando duas ou mais substâncias se juntam é a formação de uma mistura eutética. Ela se difere da azeotrópica porque, dessa vez, a temperatura de fusão é a que ficará constante, enquanto a temperatura de ebulição será variável. Isso ocorre com mais frequência em ligas metálicas, que são a mistura de dois ou mais sólidos.

Como separar uma mistura azeotrópica

Como já comentado, por a composição da mistura se manter constante em ambos estados físicos durante a ebulição da solução, é impossível realizar uma destilação simples para fazer com que os dois componentes se separem. Dessa forma, uma coluna de fracionamento pode ser utilizada, em alguns casos. Porém, ela precisa ser muito grande, com dimensões de metros de altura, fato que, muitas vezes, inviável.

Então, uma alternativa para solucionar esse problema é a destilação azeotrópica. Ela consiste na adição de outra substância à mistura, que tem o papel de formar um novo azeótropo com um dos componentes. Esse novo azeótropo formado pode ter um ponto de ebulição menor que o anterior, evaporando primeiro e deixando o segundo componente da mistura no balão de destilação.

Vídeos sobre as misturas azeotrópicas

Agora que temos conhecimento da matéria, vamos ver alguns vídeos que nos ajudam a assimilar o conteúdo estudado.

Definição, tipos e exemplos de azeótropos em misturas

Misturas azeotrópicas são aquelas constituídas de dois ou mais componentes e que se comportam como substâncias puras durante a etapa de ebulição. Saiba qual é a definição precisa dessas substâncias, bem como alguns exemplos e tipos de azeótropos que podem se formar em diferentes sistemas.

Entendendo o gráfico de uma mistura azeotrópica

Para entender como se dá o gráfico de aquecimento dessa mistura, nada melhor que um exercício resolvido sobre esse tema. Aprenda a distinguir quando uma mistura forma um azeótropo ou não pela inclinação da curva de aquecimento das substâncias.

Diferença entre mistura azeotrópica e eutética

O fato que difere um azeótropo de um eutético é o comportamento durante as etapas e fusão ou de ebulição. Analisando ambos gráficos de aquecimento, aprenda a distinguir esses dois tipos de misturas que podem existir.

Por fim, fizemos a definição de uma mistura azeotrópica, aquelas que se comportam como substância pura na etapa de ebulição, ou seja, mantêm a temperatura constante durante todo esse processo. Não deixe de estudar por aqui, aprenda também sobre a destilação simples e fracionada, técnicas usadas na separação de diversas misturas de líquidos.

Referências

Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente (2005) – Peter Atkins e Loretta Jones
Química: a ciência central (1999) – Theodore L. Brown, Eugene H. LeMay, Bruce E. Bursten e Julia R. Burdge
Fundamentos de Físico-Química (1986) – Gilbert Castellan

Lucas Makoto Tanaka dos Santos
Por Lucas Makoto Tanaka dos Santos

Bacharel em Química pela Universidade Estadual de Maringá (UEM), mestrando em Química Analítica, com ênfase em desenvolvimento de métodos analíticos, metabolômica e espectrometria de massas no Laboratório de Biomoléculas e Espectrometria de Massas (LaBioMass), na mesma universidade.

Como referenciar este conteúdo

Tanaka dos Santos, Lucas Makoto. Mistura Azeotrópica. Todo Estudo. Disponível em: https://www.todoestudo.com.br/quimica/mistura-azeotropica. Acesso em: 19 de June de 2021.

Exercícios resolvidos

1. [Unifor-CE]

O gráfico a seguir representa a variação da temperatura em função do tempo para uma determinada amostra líquida.

Os resultados obtidos permitem afirmar que:

  1. No trecho A-B está ocorrendo a ebulição da mistura.
  2. A partir do ponto C só há substâncias no estado gasoso.
  3. O líquido é uma mistura.

Está correto o que se afirma somente em:

  1. I.
  2. II.
  3. III.
  4. I e II.
  5. II e III.

Analisando as afirmações:

I. No trecho A-B está ocorrendo apenas o aquecimento dessa mistura, que ainda se encontra num estado sólido, chegando próximo à sua faixa de temperatura de fusão.
II. A partir do ponto C só há substâncias no estado líquido, a mistura terminou todo processo de fusão e se encontra como líquido.
III. O líquido é uma mistura, visto que possui uma faixa de temperatura em que ocorre a fusão e uma ebulição em temperatura constante. É uma mistura do tipo eutética.

Portanto, a alternativa correta é a letra c, em que somente a afirmação III é correta.

2. [Unitau-SP]

Misturas azeotrópicas são:

  1. Misturas heterogêneas com ponto de fusão constante.
  2. Misturas homogêneas ou ligas de ponto de fusão constante.
  3. Líquidos ou ligas de ponto de fusão constante.
  4. Soluções líquidas de ponto de ebulição constante.
  5. Líquidos de ponto de ebulição variável.

Alternativa correta: letra d. As misturas azeotrópicas são aquelas em que dois ou mais substâncias líquidas se juntam e formam uma nova solução com ponto de ebulição constante.

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