Questão 112 do ENEM 2019 — Ciências da Natureza

A destilação fracionada é um método de separação de misturas homogêneas líquidas baseado na diferença das temperaturas de ebulição dos componentes. Durante a ebulição, ocorre uma mudança de estado físico (do líquido para o gasoso), o que significa que as moléculas da substância se afastam umas das outras. Para que isso aconteça, é necessário fornecer energia térmica (calor) suficiente para vencer as forças de atração que mantêm essas moléculas unidas no estado líquido — as chamadas forças intermoleculares.

Os hidrocarbonetos presentes no petróleo são moléculas apolares e, por isso, interagem entre si exclusivamente por meio de forças do tipo dipolo induzido-dipolo induzido (também conhecidas como forças de dispersão de London). A intensidade dessas forças depende diretamente do tamanho da molécula e da sua superfície de contato.

Ao analisarmos a tabela fornecida, notamos que a fração 4 (óleo diesel) é composta por hidrocarbonetos com cadeias carbônicas longas, variando de $C_{14}$ a $C_{18}$. Por serem moléculas maiores e com maior massa molar em comparação com as frações anteriores (como o gás natural ou a gasolina), elas possuem uma nuvem eletrônica maior e uma área de superfície de contato mais extensa. Isso faz com que as forças intermoleculares entre as moléculas da fração 4 sejam muito mais intensas.

Como as moléculas estão fortemente atraídas umas às outras, é preciso fornecer uma quantidade muito maior de energia (temperaturas entre $260^\circ\text{C}$ e $350^\circ\text{C}$) para conseguir separá-las e fazê-las passar para o estado gasoso.

É muito importante não confundir esse processo físico com uma reação química. Na destilação, nós não quebramos a cadeia carbônica (ligações covalentes entre os átomos de carbono), apenas afastamos uma molécula inteira da outra. A quebra da cadeia exigiria um processo químico específico, como o craqueamento, que não é o que ocorre na destilação.

Portanto, a separação dos compostos da fração 4 ocorre em temperaturas mais elevadas porque as forças intermoleculares entre suas moléculas são mais intensas.