QUÍMICA - 1 Ano Processos de separação de misturas PROCESSOS DE SEPARAÇÃO DE MISTURAS

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1 PROCESSOS DE SEPARAÇÃO DE MISTURAS

2 Conceitos iniciais Na natureza, raramente encontramos substâncias puras. Em função disso, é necessário usarmos métodos de separação para obtermos determinada substância. Na separação dos componentes de uma mistura (obtenção separada de cada uma das substâncias puras que deram origem à mistura) usase um conjunto de processos físicos denominados análise imediata. Esses processos não alteram a composição das substâncias que formam a mistura. Nem sempre apenas um método de separação é suficiente para separar todos os componentes de uma mistura (1).

3 Conceitos iniciais A escolha dos melhores métodos para a separação de misturas exige um conhecimento anterior de algumas das propriedades das substâncias presentes. Assim, se tivermos uma mistura de açúcar com areia, é útil sabermos que o açúcar se dissolve na água, enquanto a areia não. Muitas vezes, dependendo da complexidade da mistura, será necessário usar vários processos diferentes em uma sequência baseada nas propriedades das substâncias presentes na mistura (2).

4 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).

5 Métodos de separação de misturas heterogêneas SÓLIDO SÓLIDO: Catação Ventilação Levigação Separação magnética Dissolução fracionada Peneiração Fusão fracionada Sublimação SÓLIDO LÍQUIDO: Decantação Centrifugação Filtração simples Filtração à vácuo LÍQUIDO LÍQUIDO: Decantação GÁS SÓLIDO: Decantação Filtração

6 Métodos de separação de misturas homogêneas SÓLIDO LÍQUIDO: Evaporação Destilação simples LÍQUIDO LÍQUIDO: Destilação fracionada GÁS GÁS: Liquefação fracionada Adsorção

7 Catação É um método de separação bastante rudimentar, usado para separação de sistemas sólido-sólido. Baseia-se na identificação visual dos componentes da mistura e na separação manual ou com o auxílio de uma pinça. É o método usado na limpeza do feijão antes do cozimento (4).

8 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. Tamisação (peneiração)

9 Ventilação Método de separação para sistemas sólido-sólido, 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)

10 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). Levigação

11 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).

12 Decantação 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).

13 Filtração 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).

14 Método de separação de misturas sólido-líquido por evaporação do solvente, também conhecido como cristalização. Em recipiente aberto, simplesmente, permite-se que o solvente evapore, deixando-se o sólido. Nas salinas, o sal é obtido a partir da água do mar através desse processo (10). Evaporação

15 Estado Inicial Centrifugação Usado para separação de mistura de sólidos e líquidos quando a dimensão das Centrifugação Líquido Portador Líquido Flutuante Constituinte (líquido ou sólido) Base Estado Final Esquema do Princípio da Centrifugação 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.

16 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).

17 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 ponto de ebulição do sólido é muito mais elevado que o do solvente (12).

18 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). Destilação Fracionada

19 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 também é muito usado no processo de obtenção de bebidas alcoólicas (alambique) (13).

20 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). Separação Magnética

21 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 ou evaporação para se separar o sal da água (15). areia Adição de água Filtração Vaporização sal + areia água + sal sal

22 Só Alegria! Até a próxima aula!