Painel 5 - Processos de separação dos componentes de uma mistura.

Os materiais se apresentam na Natureza muito misturados, sendo necessário separarmos uns dos outros para facilitar nossa manipulação. Esta foi sempre a atitude positiva da química - a experimentalidade – que parte dos alquimistas e chega à Química Moderna já com outra ótica, outros objetivos, mas com práticas similares.

Tópico 1 – Introdução: Materiais na natureza, misturas e estados físicos da matéria.

Matéria na natureza, misturas.

Definição de mistura

Mistura é a reunião de duas ou mais substâncias que não reagem entre si.

 

Diferença entre substância pura e mistura

Um dos principais problemas para os químicos é determinar as normas que podem caracterizar uma substância como pura ou determinar se é uma mistura. Os critérios para esta determinação são os seguintes:

 

> Substância pura ou espécie química

Substância pura ou espécie química é todo o sistema no qual a temperatura se mantém constante desde o início até o final de todas as mudanças de estado físico (fusão, ebulição, etc.).

 

Portanto, toda substância física apresenta propriedades físicas constantes:

 

Exemplo:

A água pura apresenta:

 

  • Ponto de fusão: 0° C

  • Ponto de ebulição: 100°C

  • Massa específica: 1g/cm3

 

Tópico 2 - Processos de separação dos componentes de uma mistura

Em Químicaseparações de misturas são utilizadas para isolar substâncias (ou outras misturas) em um sistema qualquer nos dois ou mais componentes originais. É realizada para as mais diversas finalidades, da química analítica à engenharia química ou de petróleo. Dentre os métodos, alguns, por mais que pareçam ter pouca utilidade, são essenciais em processos de mineração ou análises farmacêuticas.

Os métodos para que isso se concretize são: filtraçãodestilaçãodecantaçãocromatografiaderivatização, entre outros. Cada método de separação é utilizado para certo tipo de sistema, que pode ser dividida basicamente entre homogêneo e heterogêneo.

Os métodos de separação (análise imediata), podendo ser de modo mecânico ou por processos físicos, são técnicas que se utilizam de conhecimentos de propriedades (como solubilidade, interação magnética) e constantes físicas (como P.F., P.E., densidade) para separar os componentes de um sistema.

 

 

Métodos de separação de misturas[editar | editar código-fonte]

Peneiração[editar | editar código-fonte]

Na peneiração separa-se grãos menores de maiores com o auxílio de uma peneira (conhecido também como tamis). Os grãos maiores ficam retidos na peneira e os menores passam pela malha.

Ex: Areia fina da areia grossa

Levigação[editar | editar código-fonte]

Levigação é um método de separação de sistemas heterogêneos de sólidos. Quando uma mistura se forma por substâncias sólidas de densidades diferentes, pode-se utilizar uma corrente de água para separá-las. É o caso do ouro, que nos garimpos normalmente é encontrado junto a uma porção de terra ou areia.Usa-se uma rampa de madeira ou uma bacia em que se passa uma corrente de água que serve para separar essas substâncias.

Ex: Ouro com terra ou areia, com água e sal.

Decantação[editar | editar código-fonte]

decantação é um processo de separação que permite separar sistemas heterogêneos. É utilizada principalmente em diversos sistemas bifásicos como sólido-água (areia e água), sólido-gás (poeira-gás), líquido-líquido (água e óleo) e líquido-gás (vapor d’água e ar). Exemplo: temos uma mistura A e ao esperar um tempo vimos que a parte mais densa se sedimentou, ou seja, se depositou no fundo do recipiente, separando-se da fase líquida, que pode, então, ser transferida.

Centrifugação[editar | editar código-fonte]

Através da centrifugação se busca aumentar a velocidade de decantação com um aparelho chamado centrífuga ou centrifugador (que faz com que o sistema contido no tubo decante seja mais rápida). Esta máquina pode ser usada, por exemplo, na separação de glóbulos vermelhos do plasma sanguíneo ou para separar a nata do leite. Então a separação fica muito densa. Assim a substância fica retida na parede onde após é extraída e serve para separar materiais de densidades diferentes.

Dissolução fracionada[editar | editar código-fonte]

Dissolução fracionada é uma técnica ou método de processo de separação para separar sistemas heterogêneos de dois ou mais sólidos, quando apenas um dos componentes se dissolve em um dado solvente. Pois, assim, o líquido dissolve esse componente e, por filtração, separa-se o outro componente; como exemplo, água com areia e sal.

Evaporação[editar | editar código-fonte]

evaporação é um fenômeno no qual átomos ou moléculas no estado líquido (ou sólido, se a substância sublima) ganham energia suficiente para passar ao estado vapor.

O movimento térmico de uma molécula de líquido deve ser suficiente para vencer a tensão superficial e evaporar, isto é, sua energia cinética deve exceder o trabalho de coesão aplicado pela tensão superficial à superfície do líquido. Por isso, a evaporação acontece mais rapidamente a altas temperaturas, a altas vazões entre as fases líquida e vapor e em líquidos com baixas tensões superficiais (isto é, com pressões de vapor mais elevado).

Exemplos: suor ou transpiração e sal de onde é extraído das salinas, por meio de evaporação.

Destilação simples[editar | editar código-fonte]

Para separar a mistura de água e sal e recuperar também a água, emprega-se a destilação simples. A mistura é aquecida e a água entra em ebulição, mas o sal ainda não. O vapor de água passa pelo interior de um condensador, que é resfriado por água corrente. Com esse resfriamento, o vapor condensa-se. A água liquida, isenta de sal, é recolhida no recipiente da direita e, ao final, restará sal sólido no frasco do lado esquerdo.

O líquido purificado que é recolhido no processo de destilação, recebe o nome de destilado.

Ex: água e sal.

Destilação fracionada[editar | editar código-fonte]

Os sistemas homogêneos de dois ou mais líquidos oferecem uma razoável dificuldade para sua separação. A técnica da destilação fracionada pode ser usada com sucesso para separar algumas misturas desse tipo. É uma técnica complexa e sobre ela vamos apresentar apenas uma breve noção.

A destilação fracionada é um aprimoramento da destilação simples, na qual uma coluna de vidro cheia de obstáculos é colocada entre o condensador e o balão na qual a mistura é aquecida.

Os obstáculos permitem que o componente de menor ponto de ebulição chegue mais rapidamente ao condensador e destile primeiro. Assim que ele destilar totalmente, destilará o próximo componente líquido da mistura, que é recolhido em outro frasco.

Catação[editar | editar código-fonte]

catação é um tipo de separação manual de sistemas do tipo "sólido-sólido". As substâncias são separadas manualmente e pode utilizar uma pinça, colher, ou outro objeto auxiliador para a separação. É utilizada na separação de grãos bons de feijão dos carunchos e pedrinhas. Também é utilizada na separação dos diferentes tipos de materiais que compõem o lixo como vidro, metais, borracha, papel, plásticos que para serem destinados a diferentes usinas de reciclagem.

Flotação[editar | editar código-fonte]

flotação consta em separar sistemas heterogêneos sólidas com densidades diferentes através de uma densidade intermediária, nesse caso o mais comum e mais utilizado, é a água. A flotação é um método de separação de misturas. Trata-se de uma técnica de separação muito usada na indústria de minerais, na remoção de tinta de papel e no tratamento de esgoto, entre outras utilizações. A técnica utiliza diferenças nas propriedades superficiais de partículas diferentes para as separar. As partículas a serem flotadas são tornadas hidrofóbicas pela adição dos produtos químicos apropriados. Então, fazem-se passar bolhas de ar através da mistura e as partículas que se pretende recolher ligam-se ao ar e deslocam-se para a superfície, onde se acumulam sob a forma de espuma. Resumindo, a flotação é um processo de separação de sólido-líquido, que anexa o sólido à superfície de bolhas de gás fazendo com que ele se separe do líquido do sólido.

Ventilação[editar | editar código-fonte]

Ventilação é um processo de separação de substâncias sólidas heterogêneas através de vento. O sólido menos denso é separado por uma corrente de ar. Também conhecido como tamisação, este método é também usado na separação de sistemas sólido-sólido, onde um dos dois componentes apresente granulometria que permita que o mesmo fique preso nas malhas de uma peneira.

Fusão fracionada[editar | editar código-fonte]

Fusão fracionada é a técnica de separação de sistemas se baseia nos diferentes pontos de fusão das matérias.

Ou seja, o sistema é aquecido até que um de seus componentes passe para o estado líquido, podendo assim ser separado do resto da mistura. Esse procedimento é repetido várias vezes, até que todas as substâncias da mistura estejam separadas.

As ligas metálicas são formadas pela mistura de vários elementos. Como cada elemento tem um ponto de fusão diferente, quando a liga é aquecida cada um irá derreter e se separar em um momento diferente.

Sublimação[editar | editar código-fonte]

sublimação é a mudança do estado sólido para o estado gasoso, sem passar pelo estado líquido. O ponto de sublimação, assim como o ponto de ebulição e o ponto de fusão, é definido como o ponto no qual a pressão de vapor do sólido se iguala a pressão aplicada[1].

Também é chamado de ressublimação a passagem do estado gasoso para o sólido se considerar que a sublimação seja apenas a passagem do estado sólido para o gasoso. Mas muitos químicos consideram que sublimação é o nome de ambos os processos e desconsideram o substantivo ressublimação. Em certos livros também se fala de deposição já que as moléculas do gás se depositam espontaneamente para a formação do sólido.A naftalina, assim como o iodo são bons exemplos de substâncias sublimáveis.

Separação magnética[editar | editar código-fonte]

Separação magnética é um método de separação específico dos sistemas com um componente ferromagnético como o cobalto, o níquel e, principalmente, o ferro. Campos magnéticos são aplicados à mistura para reter as suas partículas ou para desviar a sua queda. É chamado também de imantação.

É utilizado, por exemplo, para separar do lixo objetos de metal que serão reciclados. Outro exemplo: supondo que temos um recipiente com pó de ferro e sal misturados, é óbvio que não vamos separá-los manualmente, usamos o processo de atração magnética; passando um imã por cima do recipiente, só virá o sólido atraído por imã (pó de ferro) e ficará o outro (sal).

Separação por solução e filtragem[editar | editar código-fonte]

Para separar um sistema sólido, pode recorrer-se a um solvente selectivo e, portanto, à separação por solução. Às vezes é possível encontrar um bom solvente para um dos componentes da mistura que, no entanto, não dissolve o outro ou os outros componentes, obtendo-se uma suspensão.

Quando uma mistura passa através de um papel de filtro, as suas partículas sólidas ficam retidas se o diâmetro da malha que forma o papel for suficientemente pequeno.

No caso das partículas sólidas serem muito pequenas pode recorrer-se a um filtro de porcelana porosa. O mais correto é o filtro de papel, que se dobra em quatro partes, formando-se um cone que se adapta à forma do funil. Existem também filtro de areia, argila e carvão.

Sifonação[editar | editar código-fonte]

Sifonação é um processo de transporte de um líquido de um nível alto para outro mais baixo. Ocorre através de um sifão, e a substância menos densa é passada para outro recipiente. Só é possível se o sifão estiver completamente preenchido pelo líquido. É muito utilizado para esvaziar aquários e piscina, e também para transferir combustível de um recipiente a outro.

Exemplo: água + óleo; mistura os dois em um mesmo recipiente, e com a ajuda de um sifão retira-se apenas o óleo.

Homogêneos[editar | editar código-fonte]

Sistemas homogêneos são aqueles na qual os componentes são diluídos de modo a apresentarem apenas uma fase. Ex:água e sal, etc

Heterogêneos[editar | editar código-fonte]

Sistemas heterogêneos são aqueles na qual os componentes diluídos em água apresentam duas ou mais fases, eles derivativos de outras formas ou fases Ex: água e areia em excesso.

Fases[editar | editar código-fonte]

Há dois sentidos para Fases, em que:

1º - O primeiro tipo de fase é aquela onde nós não podemos distinguir os componentes que nela estão presentes, como por exemplo a mistura da água e do sal, que é uma mistura homogênea.

Agora temos o segundo sentido de fase.

2º - São os componentes que podemos distinguir em uma mistura.

Ex: água + óleo + areia = uma substância trifásica ,na qual todas são perceptíveis.

Já em uma mistura de sal e açúcar, temos dois componentes (açúcar e sal), e, como não dá para distinguir um componente do outro, forma apenas uma fase ("pó" branco resultante).

Outro exemplo é se misturarmos sal, açúcar e serragem, seria uma substância com 3 componentes, porém, não conseguimos distinguir o sal do açúcar, mas conseguimos distingui-los da serragem. Então é uma substância bifásica.

Tópico 3 - Substâncias puras

 

As substâncias puras formam moléculas ou agrupamento de átomos. Assim, temos:

 

Substância = agrupamento de átomos

 

 

Substâncias simples = átomos quimicamente iguais C

 

Substâncias compostas = composto químico com átomos quimicamente                                                   diferentes, formando moléculas H2O

 

Atenção: As substâncias puras resistem a todos os processos físicos de desdobramento:

A separação de uma substância pura composta em seus componentes elementares é sempre um processo químico.

 

Tópico 3 - Estados físicos da matéria.

Os estados físicos da matéria são, em termos básicos: sólido, líquido e gasoso.  Caracterizam-se pelo estado de agitação de suas moléculas ou de agregação de suas partículas componentes, num certo momento:

Estado sólido: as partículas encontram-se de forma cristalina, rigidas.

Estado líquido: partículas deslizam umas sobre outras.

Estado gasoso: partículas tendem à expansão.


Existem outros estados físicos. conforme o momento de troca de energia, como o plasma, um estado pastoso em que se encontra a maior parte do material do universo.

 

Tópico 4 - As misturas na natureza.

Mistura é todo o sistema formado pela associação de duas ou mais substâncias diferentes, sem proporções fixas definidas, sem reagirem entre si e nas quais, as moléculas e íons de cada substância componente, permanecem inalteradas.

Pense na importância da água e num bolo de cozinha: uma mistura.

Pense sobre a importância da água em sua vida lembre-se que a água é o solvente universal.

Kidney_free gif
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Beber água é muito importante por várias razões.Uma delas: 70% de nosso corpo é água.

       por:  Silvia Lima Verde

"A água ajuda:

  • a manter a temperatura normal do corpo;
  • a lubrificar e amortecer as articulações;
  • a proteger o cordão espinhal e outros tecidos sensíveis;
  • a livrar o corpo dos resíduos através da urina, transpiração e movimentos do intestino;
  • a emagrecer, pois acelera o metabolismo e serve como moderador do apetite.

Muita gente não tem disciplina suficiente para estabelecer também uma rotina de beber água, mesmo sabendo da necessidade de tal prática. 

 

Deveríamos beber pelo menos 2 litros por dia. A água pura é boa pra matar a sede e é saudável. Mas, você sabia que algumas ervas e folhas podem dar um sabor muito especial a nossa simples água de beber de todo dia?"

Fonte: http://blog.opovo.com.br/exotica/agua-aromatizada/

Tipologia das misturas:

  • Misturas heterogêneas – em geral desdobrada por processos mecânicos mais simples: catação, peneiração, decantação, etc.

 

 

  •  Misturas homogêneas – desdobrada por processos mais complexos, processos físicos que envolvem transformações físicas: evaporação, destilação, etc.

 

 

Para classificarmos as misturas em homogêneas e heterogêneas, analisamos as fases perceptíveis a olho nu.

A importância da análise química das substâncias.

Em laboratórios, em casos mais complexos, usamos as constantes físicas como medidas de aferição da matéria. Seu desdobramento, fracionamento ou resolução é chamado de análise imediata da mistura.

 

A importância destes processos de desdobramento de misturas é passível ser verificada a partir de sua utilização na vida diária:

  • Eliminação de impurezas de água de fossas sépticas.

  • Processos de dessalinização.

  • Eliminação de partículas de poeira em dutos de refrigeração.

  • Separação de impurezas em grãos, etc.

 

Ops! Que mistura!
Ops! Que mistura!

Exercício-modelo 5

Exemplifique misturas homogêneas e misturas heterogêneas no seu dia a dia.  Traga os exemplos para sala de aula e apresente.