LOGO Classificação da matéria PROFESSOR GUSTAVO

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1 LOGO Classificação da matéria PROFESSOR GUSTAVO

2 Classificação da matéria Substância pura: matéria formada por unidades químicas iguais, sejam átomos ou moléculas, e assim apresentam propriedades químicas e físicas próprias. Substância pura simples: substância formada por um ou mais átomos de um mesmo elemento químico. Ex.: O 2, He, P 4. Substância pura composta: quando as moléculas de determinada substância são formadas por dois ou mais elementos químicos. Ex.: H 2 O, HCN.

3 Classificação da matéria Substância pura simples: Substância pura composta:

4 Classificação da matéria Mistura homogênea: apresenta uma única fase. Mistura: é formada por duas ou mais substâncias, cada uma delas sendo denominada componente. Mistura heterogênea: apresenta pelo menos duas fases.

5 Classificação da matéria

6 Tipos de misturas Soluções Coloides Suspensões Mistura homogênea Mistura heterogênea

7 Tipos de misturas

8 Tipos de misturas Mudança de estado físico de uma substância pura: Exemplos: água, etanol, ferro, entre outros.

9 Tipos de misturas Mudança de estado físico de uma mistura: Exemplos: água + sal, água + açúcar, entre outros.

10 Tipos de misturas Mudança de estado físico de uma mistura eutética: Exemplo: ligas metálicas.

11 Tipos de misturas Mudança de estado físico de uma mistura azeotrópica: Exemplo: água + etanol (96% EtOH e 4% de água).

12 Imagem: Thamizhpparithi Maari / Creative Commons Attribution- Share Alike 3.0 Unported. Imagem:Rodrigo.Argentonb / Creative Commons - Atribuição - Partilha nos Mesmos Termos 3.0 Não Adaptada. Conceitos iniciais Alguns dos métodos de separação são tão comuns que nem pensamos neles como processos de separação. Alguns exemplos: Escolha dos grãos de feijão para uma feijoada do domingo (catação); Remoção da casca do amendoim torrado por sopro (ventilação); Separação das moedas em função de seus tamanhos nas máquinas dos bancos (tamisação/peneiração). Vamos estudar agora alguns desses principais processos de separação (3).

13 Imagem: (a) Beatrice Murch / Creative Commons Attribution 2.0 Generic, (b) Victor Blacus / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported, 2.5 Generic, 2.0 Generic and 1.0 Generic e (c) Victor Blacus / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported, 2.5 Generic, 2.0 Generic and 1.0 Generic. Métodos de separação de misturas heterogêneas SÓLIDO SÓLIDO: Catação Ventilação Levigação Separação magnética Cristalização fracionada Dissolução fracionada Peneiração Fusão fracionada Sublimação SÓLIDO LÍQUIDO: Decantação Centrifugação Filtração simples Filtração à vácuo LÍQUIDO LÍQUIDO: Decantação GÁS SÓLIDO: Decantação Filtração

14 Imagem: Shrout, Bill, Photographer / Public Domain. Métodos de separação de misturas homogêneas SÓLIDO LÍQUIDO: Evaporação Destilação simples CROMATOGRAFIA (Análise Cromatográfica) LÍQUIDO LÍQUIDO: Destilação fracionada GÁS GÁS: Liquefação fracionada Adsorção

15 Catação Imagem: David Monniaux / GNU Free Documentation License. É um método de separação bastante rudimentar, usado para separação de sistemas sólidosólido. Baseia-se na identificação visual dos componentes da mistura e na separação manual ou com o auxílio de uma pinça.

16 Tamisação (peneiração) Usada para separar sólidos constituintes de partículas de dimensões diferentes através de peneiras. Industrialmente, usam-se conjuntos de peneiras superpostas que separam as diferentes granulações. Imagem: U.S. Air Force photo / Tech. Sgt. Shane A. Cuomo / Public Domain.

17 Ventilação Imagem :Miansari66 / Public Domain. Imagem: Peanut / Benedikt.Seidl / Public Domain. Método de separação para sistemas sólidosólido, no qual o sólido menos denso é arrastado por uma corrente de ar. Um bom exemplo é a separação das cascas de grãos de arroz, amendoim torrado, etc. (5)

18 Imagem:Un orpailleur à Madagascar / Lebelot / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported, 2.5 Generic, 2.0 Generic and 1.0 Generic License. Imagem:The Evil Spartan at en.wikipedia / Public Domain. Levigação A água corrente arrasta o componente menos denso e o mais denso deposita-se no fundo do recipiente. É usada, por exemplo, para separar areia e ouro: a areia é menos densa e, por isso, é arrastada pela água corrente; o ouro, por ser mais denso, permanece no fundo da bateia (6).

19 Imagem: PRHaney / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported. Decantação Permite a separação de líquidos imiscíveis (que não se misturam) ou de um sólido precipitado num líquido. A fase mais densa deposita-se no fundo do recipiente. Pode ser feita de duas formas: Verte-se lentamente a mistura em outro frasco; Com o auxílio de um sifão, transfere-se a fase menos densa para outro frasco (sifonação) (7).

20 Decantação Imagem: Nickele/GNU Free Documentation License No laboratório, para misturas de líquidos imiscíveis, usa-se o funil de bromo, também conhecido como funil de decantação ou funil de separação). Num sistema formado por água e óleo, por exemplo, a água, por ser mais densa, localiza-se na parte inferior do funil e é escoada abrindo-se a torneira de modo controlado. Pode-se ainda usar-se do princípio da decantação para a separação de misturas sólido-gás (câmara de poeira). A mistura sólido-gás atravessa um sistema em ziguezague. O pó, por ser mais denso, deposita-se durante o trajeto (8). Funil de separação Imagem: Thomasione / Public Domain

21 Filtração Imagem: Elke Wetzig / GNU Free Documentation License. É um método de separação muito presente no laboratório químico e também no cotidiano. É usado para separar um sólido de um líquido ou sólido de um gás, mesmo que o sólido se apresente em suspensão. A mistura atravessa um filtro poroso, onde o material particulado fica retido. A preparação do café, o uso de o aspirador de pó são exemplos de filtração (9). Imagem: Julius Schorzman / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic.

22 Evaporação Método de separação de misturas sólido-líquido por evaporação do solvente, também conhecido como cristalização. Em recipiente aberto, simplesmente, permitese que o solvente evapore, deixando-se o sólido. Nas salinas, o sal é obtido a partir da água do mar através desse processo (10). Imagem:Vidralta / GNU Free Documentation License. Imagem: Batz sur Mer, Marais Saltants / Harrieta171 / GNU Free Documentation License.

23 Estado Inicial Centrifugação Centrifugação Líquido Portador Líquido Flutuante Constituinte (líquido ou sólido) Base Imagem: IUTABB / Free Art License. (Tradução Nossa). Estado Final Esquema do Princípio da Centrifugação Usado para separação de mistura de sólidos e líquidos quando a dimensão das partículas sólidas é tão pequenas que provoca obstrução dos poros do filtro e faz com que sejam retidas pelo líquido. Tubos de ensaio contendo a mistura são colocados em uma centrífuga, que os faz girar em posição quase horizontal à grande velocidade, aumentando assim a rapidez de depósito do sólido no fundo do tubo.

24 Imagem: Spidermancrd/ Public Domain. Imagem: Nevit / Creative Commons - Atribuição - Partilha nos Mesmos Termos 3.0 Não Adaptada. Sublimação Usado quando apenas um dos sólidos sublima (passa para o estado gasoso) quando aquecido. São substâncias que podem ser separadas por sublimação: iodo, enxofre e naftaleno (naftalina). Mais recentemente, tal propriedade passou a ser usada na impressão de camisetas. Com uma impressora especial é preparado um desenho em uma folha de papel e, através de uma prensa térmica, a tinta sublima e se transfere para o tecido. Tem a vantagem de não desbotar, mantendo a tonalidade original (11).

25 Destilação Simples Método usado quando se deseja separar a substância sólida dissolvida do solvente e não se deseja perder este último (como ocorre no processo de evaporação). Desta forma, o solvente é resfriado (condensado), sendo recolhido em outro frasco. Aquece-se a mistura até atingir o ponto de ebulição do solvente. Não existe necessidade de controle de temperatura, pois o Imagem: U.m / Public Domain. ponto de ebulição do sólido é muito mais elevado que o do solvente (12).

26 Destilação Fracionada Método usado para separação de mistura de líquidos. Quanto mais distantes os pontos de ebulição dos componentes, mais eficiente será o processo de destilação. A aparelhagem usada é a mesma de uma destilação simples, com o acréscimo de uma coluna de fracionamento, destilação ou retificação. A separação ocorre na ordem crescente dos pontos de ebulição (PE). Imagem: U.m / Public Domain.

27 Petróleo Bruto Forno de Destilação Imagem: Psarianos, Theresa knott/ GNU Free Documentation License. (Tradução Nossa). Gás (Butano e Propano) Essência Leve (nafta) Essência Pesada (grande) Querosene Combustível Diesel Óleo para aquecimento Óleo Pesado Destilação Fracionada Esse processo é muito usado, principalmente em indústrias petroquímicas, para separação dos diferentes derivados do petróleo. Neste caso, as colunas de fracionamento são divididas em bandejas ou pratos. Esse processo

28 Separação Magnética Também chamado de Imantação, nesse método de separação, um dos sólidos é atraído por um ímã. Esse processo é usado em larga escala para separar alguns minérios de ferro de suas impurezas, como, por exemplo, separar do lixo objetos de metal que serão reciclados. Outro exemplo simples é a separação de linha e agulha através de um imã (14). Imagem: Oguraclutch/ GNU Free Documentation License. Imagem: Palmer, Alfred T. / Public Domain.

29 Dissolução Fracionada Também é conhecido como extração por solvente, é usada quando apenas um dos componentes apresenta solubilidade num dado solvente. A mistura areia + sal é um bom exemplo de aplicação para este método. Adicionando-se água, obtém-se a solubilização do sal. Após uma filtração, a areia é separada, bastando realizar uma destilação simples areia ou evaporação para se separar o sal da água (15). Adição de água Filtração Vaporização sal + areia água + sal sal

30 Cromatografia Suponha você tenha uma mistura de muitos compostos. Seria possível separar uns dos outros? Você certamente não pode catá-los à mão! O método que os cientistas usam para agrupar os diferentes componentes de uma mistura é conhecido como cromatografia (16). Assim, é possível separar algumas misturas em cerca de minutos com papel e água! Quando o papel é usado na separação de uma mistura, a técnica é conhecida como cromatografia em papel. Imagem: Stéphane Mons/ GNU Free Documentation License.

31 Cromatografia (conceitos) Imagem: Armando-Martin / GNU Free Documentation License. Baseia-se na polaridade das moléculas, propriedade que gera atração mútua entre moléculas semelhantes. Uma molécula polar é aquela que possui uma região rica em elétrons e uma outra região que é pobre em elétrons. Essas regiões são representadas normalmente como sendo negativamente e positivamente carregadas, respectivamente.

32 Imagem: Biopresto / Public Domain. Imagem: Autor desconhecido / Creative Commons Atribuição- Partilha nos Termos da Mesma Licença 2.5 Genérica. Cromatografia (conceitos) Moléculas polares são unidas por forças de atração entre cargas opostas de moléculas diferentes. As moléculas de água, por exemplo, possuem regiões ricas em elétrons (átomos de oxigênio) e regiões pobres em elétrons (átomos de hidrogênio). Desta forma, elas se organizam de maneira tal que a região de carga positiva de uma molécula é atraída pela região de carga negativa de outra (17).

33 Cromatografia (conceitos) Ponte de Hidrogênio Imagem: P.wormer/Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported. Imagem: Autor desconhecido / Public Domain. Estas interações entre as moléculas de água é tão forte que têm um nome especial: pontes de hidrogênio. São elas que explicam o elevado ponto de ebulição (PE) da água. Como a molécula de água (H 2 0) é muito mais simples que a de etanol (H 2 C-H 2 C-OH), deveria possuir um PE menor. Contudo, a água tem

34 Imagem: Autor desconhecido/ Creative Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic. Cromatografia (histórico) A técnica foi descoberta em 1906 pelo botânico italiano naturalizado russo Mikahail Tswett, mas só passou a ser amplamente usada a partir dos anos 30. Tswett separou pigmentos de plantas (clorofilas) usando um extrato de folhas verdes em éter de petróleo sobre uma coluna com carbonato de cálcio em pó em um tubo de vidro vertical. Enquanto a solução atravessava a coluna, os componentes individuais da mistura migraram para baixo em diferentes velocidades. Desta forma, a coluna apresentou-se marcada com um gradiente horizontal de cores. A esse gradiente deu-se o nome de cromatograma.

35 Cromatografia (outros tipos) A cromatografia em coluna usa atualmente uma grande variedade de adsorventes sólidos, incluindo sílica, alumina e sílica gel. A Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (HPLC do inglês High Performance Liquid Chromatography), uma variável desta técnica que hoje tem uso bastante comum, promove a adsorção de líquidos em partículas extremamente pequenas e uniformes para promover alta sensibilidade (17).

36 Exercícios 1. Uma maneira rápida e correta de separar uma mistura com ferro, sal de cozinha e areia é, na sequência: a) Filtrar, aproximar um imã, adicionar água e destilar. b) Adicionar água e destilar. c) Aproximar um imã, adicionar água, filtrar e destilar. d) Destilar, adicionar água, aproximar um imã. e) Impossível de separá-la. Imagem: (a)thorsten Hartmann / GNU Free Documentation License, (b) Jlahorn / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported e (c) Miansari66 / Public Domain.

37 2. Associe as atividades diárias contidas na primeira coluna com as operações básicas de laboratório e fenômenos contidos na segunda coluna. Os números da segunda coluna, lidos de cima para baixo, são: a) 3, 2, 5, 4, 1 b) 1, 3, 4, 5, 2 c) 4, 3, 2, 1, 5 d) 3, 2, 4, 5, 1 e) 4, 1, 5, 3, 2 Exercícios (1) Preparar um refresco de cajá a partir do suco concentrado. (2) Adoçar o leite. (3) Preparar chá de canela. (4) Usar naftalina na gaveta. (5) Coar a nata do leite. ( 4 ) sublimação ( 1 ) diluição ( 5 ) filtração ( 3 ) extração ( 2 ) dissolução

38 Exercícios (Unemat ) Os materiais não são feitos, em geral, nem de elementos puros nem de compostos puros, constituindo misturas de substâncias mais simples como, por exemplo, o ar, o sangue e a água do mar. Leia atentamente as afirmativas abaixo sobre as diferenças entre misturas e compostos químicos. I. Na mistura, os componentes podem ser separados por técnicas físicas, enquanto os componentes de um composto não podem. II. Uma mistura tem as propriedades de seus constituintes e um composto tem propriedades que diferem das de seus componentes. III. As misturas podem ter qualquer composição desejada, enquanto um composto tem composição fixa. IV. As misturas podem ser classificadas como homogêneas ou heterogêneas e os compostos, em orgânicos ou inorgânicos. Assinale a alternativa correta. a) Apenas I e II estão corretas. b) Apenas I e III estão corretas. c) Apenas I, II e III estão corretas. d) Apenas II e IV estão corretas. e) Todas estão corretas.

39 Exercícios (Unesp ) No campo da metalurgia é crescente o interesse nos processos de recuperação de metais, pois é considerável a economia de energia entre os processos de produção e de reciclagem, além da redução significativa do lixo metálico. E esse é o caso de uma microempresa de reciclagem, na qual desejava-se desenvolver um método para separar os metais de uma sucata, composta de aproximadamente 63% de estanho e 37% de chumbo, usando aquecimento. Entretanto, não se obteve êxito nesse procedimento de separação. Para investigar o problema, foram comparadas as curvas de aquecimento para cada um dos metais isoladamente com aquela da mistura, todas obtidas sob as mesmas condições de trabalho. Considerando as informações das figuras, é correto afirmar que a sucata é constituída por uma: a) mistura eutética, pois funde a temperatura constante. b) mistura azeotrópica, pois funde a temperatura constante. c) substância pura, pois funde a temperatura constante. d) suspensão coloidal que se decompõe pelo aquecimento. e) substância contendo impurezas e com temperatura de ebulição constante.

40 Exercícios (Fuvest ) A obtenção de água doce de boa qualidade está se tornando cada vez mais difícil devido ao adensamento populacional, às mudanças climáticas, à expansão da atividade industrial e à poluição. A água, uma vez captada, precisa ser purificada, o que é feito nas estações de tratamento. Um esquema do processo de purificação é: em que as etapas B, D e F são: B adição de sulfato de alumínio e óxido de cálcio, D filtração em areia, F fluoretação. Assim sendo, as etapas A, C e E devem ser, respectivamente, a) filtração grosseira, decantação e cloração. b) decantação, cloração e filtração grosseira. c) cloração, neutralização e filtração grosseira. d) filtração grosseira, neutralização e decantação. e) neutralização, cloração e decantação.