QUÍMICA SUBSTÂNCIA PURA. MISTURA, MÉTODOS DE SEPARAÇÃO

Transcrição

1 QUÍMICA Prf. Daniel Pires SUBSTÂNCIA PURA. MISTURA, MÉTODOS DE SEPARAÇÃO 1) Substâncias Pura substância frmada pr átms de um só element químic. Cmpstas substância frmada pr mais de um tip de element químic. 2) Misturas Mistura é frmada pr duas u mais substâncias. Fase cada uma das prções de uma mistura que apresente um aspect macrscópic hmgêne. Mistura hmgênea mistura de substâncias que apresenta smente uma fase. Mistura hetergênea mistura de substâncias que apresenta duas u mais fases. 3) Estads físics da matéria 4) Prcesss de separaçã das misturas Decantaçã prcess de separaçã de misturas hetergêneas (líquid-sólid u líquid-líquid) de densidades diferentes. Centrifugaçã prcess que acelera a decantaçã na separaçã de líquid-sólid. 1

2 Filtraçã prcess de separaçã de misturas hetergêneas líquid-sólid cm mesma densidade. Destilaçã em líquids. separaçã de misturas hmgêneas de líquids miscíveis u sólids disslvids GRÁFICOS SUBSTÂNCIA PURA MISTURA 2

3 QUESTÕES 1. As figuras a seguir mstram mléculas ampliadas milhões de vezes. Observe atentamente as figuras e respnda: a) Tdas as figuras representam a mesma substância? Justifique. b) Quantas substâncias estã representadas nas figuras? c) Quais sã as figuras que mstram a mesma substância em estads diferentes? Qual é estad representad em cada uma destas figuras? 2. (Uerj 2013) Observe s diagramas de mudança de fases das substâncias puras A e B, submetidas às mesmas cndições experimentais. Indique a substância que se funde mais rapidamente. Nmeie, também, prcess mais adequad para separar uma mistura hmgênea cntend vlumes iguais dessas substâncias, inicialmente à temperatura ambiente, justificand sua respsta. 3. (Ufrn 2013) Os vidrs sã materiais cnhecids desde a antiguidade e têm um temp de degradabilidade de mais de mil ans. Sua imprtância, nas diferentes esferas da vida, relacina-se cm suas prpriedades, pis sã materiais que pdem ser reutilizads e infinitamente reciclads sem perder suas prpriedades. Na prduçã de vidrs, a matéria prima principal é óxid de silíci u sílica (SiO 2 ), um sólid cristalin que frma uma rede atômica cntínua u um macrcristal btid pela extraçã cnvencinal de areia. O SiO 2 apresenta elevada temperatura de fusã, que varia entre 1700 e 1800 C. Cnsiderand esses valres de temperatura, n prcess de prduçã d vidr cm sílica pura, seria inviável nã adicinar óxids de sódi e de ptássi, que atuam cm fundentes (diminuem a temperatura de fusã). Na prduçã de vidr, utra matéria prima usada é feldspat, um mineral cnstituíd pr aluminsilicat dupl de sódi e ptássi KNa A Si3O 8 que, a se decmpr, prduz s óxids de ptássi, de sódi, de alumíni, e também sílica. Um prcess para a btençã d vidr cnsiste na fusã desses materiais, seguid d Banh Flat, n qual a massa é derramada em uma piscina de estanh líquid, em um prcess cntínu. Devid às diferenças de densidade entre s materiais, vidr flutua sbre estanh, crrend um paralelism entre as duas superfícies. A partir desse pnt, é determinada a espessura d vidr. A seguir, na galeria de recziment, a flha de vidr será resfriada cntrladamente até aprximadamente 120 C e, entã, preparada para crte. Antes de ser crtada, a flha de vidr é inspecinada pr um equipament chamad "scanner", que utiliza um feixe de rai laser para identificar eventuais falhas n prdut. O crte é realizad em prcess autmátic e em dimensões pré-prgramadas e, depis diss, vidr é armazenad. 3

4 a) Identifique, na btençã d vidr, um prcess que nã é cnsiderad prcess químic. Justifique. b) Escreva as fórmulas químicas d óxid de sódi e d óxid de alumíni, matérias primas usadas na prduçã d vidr. c) Pr que a reciclagem d vidr pde ser cnsiderada um prcess químic sustentável que beneficia mei ambiente? 4. (Ufjf 2012) Cnsidere as substâncias abaix e respnda às questões relacinadas a elas. a) Em um labratóri, massas iguais de éter etílic, benzen e água fram clcadas em um funil de decantaçã. Após agitaçã e repus, mstre, pr mei de desenhs, n funil de decantaçã, cm ficaria essa mistura, identificand cada substância, cnsiderand a miscibilidade de cada uma delas. Dads de 1 densidades g ml : água = 1,00; benzen = 0,87; éter etílic = 0,71. b) Que prcediment permitiria a separaçã de uma mistura de iguais vlumes de éter etílic e ciclexan? Justifique sua respsta. (Dads: pnt de ebuliçã: éter etílic 35,0 C; ciclexan 80,74 C) c) Em um labratóri, existem três frascs cntend cmpsts purs, identificads pr A, B e C. O quadr abaix apresenta algumas infrmações sbre esses cmpsts. Rótul Pnt de ebuliçã/ C Slubilidade em água Infrmações adicinais A 163,0 slúvel Reage cm sluçã de NaHCO 3 B 76,7 imiscível Mais dens que a água C 47,7 imiscível Reage cm água de brm Cm base nessas infrmações, indique quais ds cmpsts representads pels númers de 1 a 6 crrespndem as rótuls A, B e C. Dê uma justificativa, em terms de interaçã intermlecular, para pnt de ebuliçã d cmpst cm rótul A ser superir. d) O cmpst rgânic butanat de etila cnfere arma de abacaxi a aliments e pde ser btid a partir d ácid butanic (5). Equacine a reaçã que permite bter esse cmpst e escreva nme dessa reaçã. 5. (Fuvest 2012) O rótul de um frasc cntend determinada substância X traz as seguintes infrmações: Prpriedade Cr Inflamabilidade Odr Descriçã u valr Inclr Nã inflamável Adcicad Pnt de Fusã - 23 ºC Pnt de ebuliçã a 1 atm 77ºC Densidade a 25ºC 1,59 / cm 3 Slubilidade em água a 25ºC 0,1 g/ 100 g de H 2 O a) Cnsiderand as infrmações apresentadas n rótul, qual é estad físic da substância cntida n frasc, a 1 atm e 25ºC? Justifique. b) Em um recipiente, fram adicinads, a 25ºC, 56,0 g da substância X e 200,0 g de água. Determine a massa da substância X que nã se disslveu em água. Mstre s cálculs. c) Cmplete esquema da página de respsta, representand a aparência visual da mistura frmada pela substância X e água quand, decrrid cert temp, nã fr mais bservada mudança visual. Justifique. Dad: densidade da água a 25 C = 1,00 g / cm 3 4

5 6. (Unicamp 2012) Um acidente cmum crre cm bastante frequência na czinha. Uma panela cm óle quente para fritura é esquecida sbre a chama de um fgã e, pr um prcediment errad n mment da fritura, um pequen incêndi aparece na superfície d óle. A ba prática de cmbate a incêndis recmenda que se desligue a chama d fgã e se tampe a panela cm um pan mlhad. a) Levand-se em cnta que fg é um fenômen em que está presente uma reaçã química, cm se justifica us d pan mlhad, d pnt de vista químic? b) Pr utr lad, jgar água sbre a panela em chamas é uma prática ttalmente desacnselhável. Descreva que pde crrer nesse cas e justifique, levand em cnta transfrmações físicas e prpriedades de estad. Text para a próxima questã: A cada quatr ans, durante s Jgs Olímpics, bilhões de pessas assistem à tentativa d Hmem e da Ciência de superar limites. Pdems pensar n entreteniment, na geraçã de empregs, ns avançs da Ciência d Desprt e da tecnlgia em geral. Cm esses jgs pdem ser analisads d pnt de vista da Química? As questões a seguir sã exempls de cm cnheciment químic é u pde ser usad nesse cntext. 7. (Unicamp 2009) As prvas de nataçã da Olimpíada de Beijing fram realizadas n cmplex aquátic denminad "Water Cube". O vlume de água de m 3 desse cnjunt passa pr um dupl sistema de filtraçã e recebe um tratament de desinfecçã, que permite a recuperaçã quase ttal da água. Além diss, um sistema de ventilaçã permite a eliminaçã de traçs de armas das superfícies aquáticas. a) O text acima relata um prcess de separaçã de misturas. Dê nme desse prcess e explique que tip de mistura ele permite separar. b) A desinfecçã da água é realizada pr sete máquinas que transfrmam gás xigêni pur em zôni. Cada máquina é capaz de prduzir cerca de 240 g de zôni pr hra. Cnsiderand-se essas infrmações, qual a massa de gás xigêni cnsumida pr hra n tratament da água d cmplex? Respsta da questã 1: a) Nã. Mléculas diferentes. b) Três. c) A - C - D. C = sólid; A = líquid e D = gass RESOLUÇÃO: Respsta da questã 2: A substância A se funde durante 15 minuts, enquant a substância B se funde durante 20 minuts. Assim, pdems afirmar que a substância A se funde mais rapidamente. A temperatura ambiente em ambas as substâncias se encntram na fase líquida, cm A apresentand pnt de ebuliçã 50 C e B apresentand pnt de ebuliçã 118 C. Nesse cas, a mistura hmgênea deverá ser separada pr destilaçã fracinada, reclhend-se líquid mais vlátil. Respsta da questã 3: a) Pdems citar prcess de fusã da sílica juntamente cm s fundentes. Além diss, pdems citar também banh Flat, que cnsiste numa simples mistura de materiais, sem transfrmações. b) Oxid de alumíni (A 2O 3) e óxid de sódi (Na 2 O). c) De acrd cm enunciad, vidr tem temp de degradaçã muit lng (mais de mil ans). Dessa frma seu descarte n ambiente pderá gerar acúmul desse material, aumentand a presença de substâncias estranhas as ecssistemas nde crre descarte. Além diss, a reutilizaçã d vidr diminui cnsum de matérias primas e de energia que seriam necessáris para a prduçã industrial de mais material dessa natureza. Respsta da questã 4: a) Éter etílic é miscível em benzen e ambs nã sã miscíveis em água, entã terems: b) O prcediment adequad seria a destilaçã fracinada, pis tem-se uma mistura hmgênea de dis líquids cm pnts de ebuliçã distantes. 5

6 c) Terems: Rótul Pnt de ebuliçã/ C Slubilidade em água Infrmações adicinais A B C Cnclusã: 163,0 (elevadas frças intermleculares, presença de grup OH) 76,7 (mair superfície de cntat d que C) 47,7 (menr superfície de cntat d que B) Slúvel (A é plar e apresenta grup OH) Imiscível (B é aplar) Imiscível (C é aplar) Reage cm sluçã de NaHCO 3 (A é ácid) Mais dens que a água Reage cm água de brm (C pssui insaturaçã) d) A reaçã é uma esterificaçã: Respsta da questã 5: a) De acrd cm a tabela, pnt de fusã da substância cntida n frasc é 23 C e pnt de fusã é 77 C. Cm 23 C (S L) 25ºC 77ºC (L G), cncluíms que estad de agregaçã da substância é líquid. b) A slubilidade da substância em água a 25 C é 0,1 g/100 g de HO. 2 Entã 0,1 g 100 g (H2O) mg 200,0 g (H2O) m 0,2 g (massa que se disslveu de X) Fram adicinads 56,0 g da substância X, lg 55,8 g (56,0 g 0,2 g) nã disslveu. 3 c) Cm a 25ºC a densidade da substância X é 1,59 g/cm e este valr é mair d que a densidade da água, que é de 3 1,00 g/cm, cnclui-se que X fica na parte inferir d recipiente. Respsta da questã 6: a) D pnt de vista químic, pan mlhad limita a quantidade de xigêni (presente n ar) que pde reagir cm óle. Além diss, fat d pan estar mlhad dificulta sua queima, pis a água presente n pan absrve calr e muda de estad de agregaçã; cm iss, pan demra a entrar em cmbustã. b) Se a água fr jgada diretamente sbre óle crrerá a seguinte transfrmaçã física: H O calr H O 2 ( ) 2 (v) Cnsequentemente vapr de água sfrerá expansã e pderá lançar óle fervente à distância causand queimaduras em quem estiver pr pert. O incêndi nã pderá ser evitad sem acidentes. Respsta da questã 7: a) Filtraçã. Este prcess serve para separar uma mistura hetergênea (sólid-líquid u sólid-gás). b) Cm a massa se cnserva numa reaçã química, cada máquina, prduzind 240 g de zôni pr hra, cnsme igual massa de gás xigêni n mesm períd. Assim, sete máquinas cnsmem 1680 g de O 2 (7 240). 6