MISTURAS E MÉTODOS DE SEPARAÇÃO

Prof. Esp. Alcenisio Técio Leite de Sá Mistura é um material que reúne duas ou mais substâncias, sem que ocorram alterações nelas, mantendo-se portanto, as características e propriedades das substâncias envolvidas. As misturas podem ser divididas em: Mistura homogênea – é aquela que apresenta as mesmas propriedades em to qualquer parte da sua extensão, apresenta apenas uma fase, é, portanto, monofásica. Exemplo: água + álcool; Mistura heterogênea – é aquela que não apresenta as mesmas propriedades em todas as partes de sua extensão. Apresentam duas ou mais fases, podendo ser: bifásica, trifásica ou polifásica. Exemplo: água + óleo, bifásica; Misturas homogêneas Evaporação: separa líquido do sólido. Quando exposta ao ar e sobtemperatura ambiente, a parte líquida da mistura evapora-se, enquanto a parte sólida fica depositada. Destilação: líquido do sólido. A mistura é aquecida em um balão A até a ebulição, o componente líquido despende-se do sistema na forma de vapor, este passando pelas paredes frias do condensador volta ao estado líquido e vai gotejar em um balão B. Assim a parte sólida fica retida no balão A enquanto a líquida vai para o B. Destilação fracionada: vários líquidos cujos pontos de ebulição sejam diferentes. O aparelho é o mesmo da destilação simples, contendo apenas um termômetro a mais. A mistura é aquecida e os líquidos vão destilando na ordem crescente de seus pontos de ebulição. Solidificação fracionada: baseia-se no ponto de solidificação das substâncias, quando as duas estão dissolvidas num mesmo líquido. Fusão fracionada: usada para separar substâncias contidas numa mistura sólida, baseia-se no de que o ponto de fusão é uma temperatura característica de cada sólido. Sublimação: aplica-se a substâncias que passam diretamente do estado sólido para o estado de vapor. Recolhe-se os seus vapores e depois os mesmos são sublimados, separando-se do restante da mistura. Liquefação e vaporização fracionada: misturas constituídas por vários gases. Em aparelhagem especial a solução gasosa é continuamente resfriada e à medida que os pontos de liquefação dos componentes vão sendo atingidos os mesmos vão passando ao estado líquido. A seguir são submetidos à evaporação fracionada, separando-se dessa maneira os vários gases. Misturas heterogêneas Catação: separar sólidos. Consiste em separar com uma pinça ou simplesmente com a mão, os fragmentos quando estes forem grandes e diferentes. Ventilação: separar os sólidos. Consiste na separação de uma das fases submetendo a mistura a uma corrente de ar; só pode se usada quando uma das fases é muito leve em relação a outra, ou seja possuem densidades diferentes. Levigação: separação de sólidos. A mistura é submetida a uma corrente líquida (água). Um dos componentes sendo muito mais leve que o outro é arrastado pela correnteza e o outro fica. Flotação: substâncias sólidas de densidades diferentes. Coloca-se um líquido de densidade intermediária na mistura. Isso faz com que o líquido separe as substâncias: a de menor densidade fica na superfície do líquido e a de maior densidade abaixo. Peneiração ou tamização: pode ser usado quando as fases do sistema se reduzem a grãos de diferentes tamanhos quando o sistema é triturado; por meio de uma série de peneiras cujas malhas são gradativamente menores pode-se separar os componentes. Mistura e combinação Se misturarmos duas substâncias, pode ou não ocorrer uma reação química. Se não ocorrer uma reação química, as substâncias misturadas podem ser separadas por um processo físico, como catação, filtração, separação magnética, dissolução, pois, como são as mesmas substâncias, elas mantém suas propriedades originais. Se ocorrer uma reação química, formar-se-á uma (ou mais) nova substância e, consequentemente, as substâncias iniciais não poderão mais ser separadas por nenhum processo físico. Com dois tipos de substâncias diferentes, podemos formar uma mistura ou combinação. Como? É fácil, seguindo o procedimento abaixo: 1. Misturar 2,5 g de ferro com 1,5 g de enxofre em um almofariz. 2. A amostra (4 g de ferro e enxofre) deve ser dividida em duas partes iguais. 3. Colocar uma das partes sobre um vidro de relógio e passar um ímã sobre a amostra a uma altura de 1 cm aproximadamente. Observe: A amostra é uma mistura pois, os componentes podem ser separados por processos físicos. 4. Adicionar 5 ml de ácido sulfúrico (solução a 10%) em um tubo de ensaio. 5. Juntar a outra parte da amostra (anteriormente dividida) e adicionar ao tubo de ensaio. Observe: A amostra reage com o meio liberando gases e formando uma combinação, visto que as substâncias iniciais não podem ser separadas por nenhum processo físico. PROCESSOS GERAIS DE SEPARAÇÃO DE MISTURAS Mistura é a reunião de duas ou mais substâncias que não reagem entre si. As misturas são classificadas em Heterogêneas (apresentam mais de uma fase) e Homogêneas (apresentam uma única fase). Em geral as misturas não tem propriedades físicas próprias, em lugar disso, as propriedades das misturas são propriedades das substâncias que a compõem. Para se desdobrar uma mistura em seus componentes, é necessário que se tenha um conhecimento prévio dos mesmos, para que se possa utilizar o processo mais adequado, já que os processos dependem das propriedades físicas das substâncias que formam a mistura. Em uma separação, podemos usar os seguintes processos: a)Para Misturas Heterogêneas b)Para Misturas Homogêneas Comentaremos, resumidamente, quatro dos principais processos acima citados: Decantação e Sifonação: Baseia-se nas propriedades físicas de sólido-líquido (para decantação e sifonação) e líquido-líquido (para o funil de decantação), mas nem sempre é um dos métodos mais eficientes, porque na maioria das vezes não se consegue obter uma separação completa das substâncias ao utilizar o método de sifonação (se for sólido-líquido), porque durante o mesmo pode ocorrer de vir algumas partículas sólidas junto com o líquido. Uma maior eficiência deste processo é observada quando utilizado em mistura de líquido-líquido, usando para isto o funil de decantação. Filtração Simples e à Pressão Reduzida (Vácuo): Neste processo podemos separar misturas heterogêneas de sólido-líquido. O líquido que passa pelo filtro é denominado como filtrado ou resultante e o sólido que fica retido no filtro é denominado como resíduo. A maior finalidade da filtração à pressão reduzida (vácuo) é acelerar o processo de filtração de uma solução pela diminuição da pressão. Decantação (Funil): Neste processo deve ser usado apenas misturas heterogêneas de líquido-líquido, pois, este processo se baseia em diferenças de densidade e solubilidade. Durante o escoamento do líquido do funil de decantação a torneira deve ser controlada com a mão esquerda para que se possa controlar o fluxo do escoamento com maior facilidade e, é válido lembrar também que a solução deve ser escoada até a interface que separa o líquido mais denso do menos denso, chegue próximo a torneira. Destilação Simples e à Pressão Reduzida (Vácuo): Nos dois tipos de destilações (pressão normal e reduzida) podem ser separadas misturas homogêneas de sólido-líquido. Deve-se montar o esquema de aparelhagem de destilação (em laboratório) com muito cuidado, observando-se que a entrada de água deve ser feita pela parte inferior do condensador para que ela circule ocupando todo o espaço, porque se ocorrer um erro na montagem e a entrada de água for colocada na parte superior, ela "descerá" pelo condensador sem circular e completar o volume do mesmo, logo, será impossível haver a condensação pelo resfriamento dos gases. Destilação Simples SEPARAÇÃO DE MISTURAS HOMOGÊNEAS Destilação simples (sólido+líquido) Por aquecimento, só o líquido entra em ebulição, vaporiza-se e a seguir condensa-se, separando-se do sólido. Ex.: destilar solução de permanganato de potássio. Destilação fracionada(líquido - líquido) É utilizada quando temos líquidos que tenham diferentes pontos de ebulição (P.E.) que passam através de uma coluna de fracionamento. Por aquecimento, os líquidos vaporizam-se e a seguir condensam-se, separadamente, à medida que vão sendo atingidos os seus P.E. Ex.: fracionamento do petróleo Liquefação fracionada(gás + gás) Por resfriamento da mistura, os gases se liquefazem separadamente, à medida que vão sendo atingidos os seus P.E. Ex.: mistura de O2 e N2 Aquecimento simples (gás + líquido) Por aquecimento abaixo do PE do líquido, o gás dissolvido é expulso. Ex.: água com CO2 Evaporação - o componente líquido é separado do sólido após se deixar evaporar o líquido presente. Ex.: separar o sal da água do mar. SEPARAÇÃO DE MISTURAS HETEROGÊNEAS Todas as fases são sólidas Catação - Os fragmentos são catados com a mão ou pinça. Ex.: separar arroz do feijão. Ventilação - Separação do componente mais leve por corrente de ar. Ex.: separar a casca do arroz. Levigação - Separação do componente mais leve por corrente de água que arrasta o componente menos denso. Ex.: separação de minérios. Flotação - Separação por um líquido de densidade intermediária entre dois sólidos de densidades diferentes. O sólido menos denso flutua no líquido. Ex.: separação do ouro do seu minério com o auxílio de mercúrio líquido. Dissolução fracionada - Separação por meio de um líquido que dissolve apenas um componente e não dissolve os outros. Necessita de um método auxiliar para retirar o líquido adicionado, geralmente filtração e evaporação. Ex.: mistura de areia e sal. Separação magnética - Apenas um componente é atraído pelo ímã, geralmente ferro, níquel e cobalto. Ex.: areia com limalha de ferro Fusão fracionada - Separação por aquecimento da mistura até a fusão do componente de menor P.F. Cristalização fracionada - Adiciona-se um líquido que dissolva todos os sólidos. Por evaporação da solução obtida, os componentes cristalizam-se separadamente. Peneiração ou tamização - 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.: separar areia de pedregulhos. Pelo menos uma das fases não é sólida Sedimentação - Separação de duas ou mais camadas devido a diferentes densidades, sendo que a fase mais densa se deposita no fundo do recipiente em que se encontra. Decantação - Após a sedimentação a fase líquida é escoada ou retirada por intermédio de um sifão. Sifonamento - necessita que se estabeleça uma diferença de altura entre o frasco que contém a mistura e a ponta do sifão para que haja escoamento da fase superficial da mistura. Filtração - Separa a fase líquida ou gasosa da sólida por meio de uma superfície porosa que retém o sólido.Usam-se papel filtro ou filtro de porcelana. Ex.: coar o café, filtrar a água, aspirar o pó com aspirador. Funil de decantação - separa dois líquidos imiscíveis (não se misturam entre si) com o auxílio de um funil de decantação (chamado também de pêra de decantação). Ao se abrir a torneira o líquido mais denso escoa separando-se do outro líquido. Ex.: água e azeite Centrifugação - Decantação acelerada por um centrífuga. É utilizado quando as partículas sólidas são muito pequenas, o que demoraria para decantar. A centrífuga origina uma força que desloca as partículas para o fundo dos tubos do aparelho. Câmara de poeira - passar um mistura sólido-gás no interior de uma câmara subdividida em tabiques (chicanas) onde a poeira fica retida o gás sai purificado. Ex.: ar com poeira. Sublimação - é possível separar sólidos que sublimam a temperatura ambiente ou com leve aquecimento. Ex.: separar iodo de outros sólidos Importante: não esquecer que na mistura não há reação química, por isso, podemos separar o sistema por um processo físico Prof. Especialista: Alcenisio Técio Leite de Sá E-Mail: tecioleite@bol.com.br