Métodos Gerais de Separação de Misturas, Notas de estudo de Química

Baixe Métodos Gerais de Separação de Misturas e outras Notas de estudo em PDF para Química, somente na Docsity! INTRODUÇÃO Na natureza, dificilmente alguma substância é encontrada no seu estado puro, isolada de outras substâncias; em geral, quase tudo à nossa volta é formado por misturas de várias substâncias. Mas, então, como podemos diferenciar o que é uma mistura e o que é uma substância pura? A solução está na análise das características de cada material. As substâncias puras possuem características – ou constantes físicas, como denomina Feltre - bem definidas, como a densidade, o ponto de fusão, ponto de ebulição, o calor específico e a solubilidade. Já as misturas não possuem tais características definidas, pois cada substância que a compõe possui características próprias, o que faz com que uma substância possua maior densidade do que outra, menor ponto de ebulição ou ponto de fusão, salvo os casos particulares de misturas azeotrópicas – misturas que possuem ponto de ebulição constante, apesar de serem formadas por duas substâncias distintas, como o álcool etílico de uso doméstico, uma mistura de álcool (96%) e água (4%), que ferve à temperatura constante de 78,1ºC - e eutéticas – misturas que possuem ponto de fusão constante, apesar de serem formadas por substâncias diferentes, como no caso da liga metálica de estanho (62%) e chumbo (38%), utilizada em soldas, que se funde à temperatura constante de 183ºC - (FELTRE; 2004). Quando estas características se manifestam em conjunto e simultaneamente, como acontece nas misturas, não temos valores determinados para cada característica, e, por isso não podemos distinguir uma determinada substância. Dessa forma, na maior parte dos casos, podemos definir o que é uma substância pura e o que é uma mistura. Como as substâncias encontram-se misturadas umas às outras na natureza, quando necessita-se estudar ou aplicar uma determinada substância, é preciso, de alguma forma, separá-la das demais. Para tanto, existem vários métodos de separação de misturas. Para se escolher o método a ser aplicado, deve-se atentar para dois fatores: o tipo de mistura a ser separada, as condições materiais e econômicas e o tempo gasto na separação (PERUZZO, CANTO; 2003). PAGE \* MERGEFORMAT 9 Existem os métodos mais simples, que podem ser feitos tanto no laboratório quanto com materiais usados no dia-a-dia, como: separação por decantação, utilizada para separar misturas heterogêneas sólido-líquido ou líquido-líquido, quando os líquidos são imiscíveis entre si, e que consiste em deixar o sistema em repouso, até que a fase mais densa se deposite no fundo (sedimentação) e possa haver o escoamento da parte menos densa; separação por filtração simples, usada pra separar mistura em que um sólido está disperso em um líquido ou em um gás, e que consiste em separar por meio de filtros as partículas sólidas da parte gasosa ou líquida; separação por cristalização ou evaporação, usada para separar e purificar sólidos, quando a parte do sistema em que se tem interesse é a parte sólida, desprezando- se a parte líquida, e consiste em deixar a parte líquida evaporar até que sobre apenas a parte sólida; separação por dissolução fracionada, utilizada para separar misturas de sólidos em que um seja solúvel em meio aquoso e o outro não se dissolva, consiste em adicionar água à mistura, esperar que a substância solúvel se dissolva totalmente na água e, após,o sistema é submetido à filtração simples. Também existem métodos um pouco mais complexos, que exigem aparelhagem de laboratório para serem realizados, como: separação por filtração a vácuo, em que se utiliza o funil de Büchner, o Frasco de Kitassato e o papel de filtro, retirando-se o ar existente no Kitassato através da trompa d’água ou da bomba de vácuo, e, assim, diminuindo-se a pressão dentro do frasco, o que acelera a filtração. Da mesma forma que a filtração simples, é utilizada pra separação de partículas sólidas dispersas geralmente em meio líquido; separação por destilação simples, usada para separar misturas homogêneas sólido-líquido, em que utiliza-se o balão de destilação e o bico de Bünsen para aquecer a mistura, até que o líquido atinja temperatura de fusão, medida com termômetro acoplado ao balão de destilação. Ao atingir o ponto de fusão, o líquido evapora-se e volta a se liquefazer no condensador, sendo recolhido em outro recipiente; separação por destilação fracionada, utilizada para separar líquidos miscíveis entre si, porém com temperaturas de fusão diferentes. É realizada da mesma forma que a destilação simples, porém, baseando-se no ponto de fusão de cada substância, controlando-se o calor fornecido à mistura e ajustando-se a temperatura para que somente uma substância possa ser evaporada, condensada e recolhida de cada vez; a separação por centrifugação, que consiste na aceleração do processo de decantação por meio de uma centrífuga, aparelho que submete misturas dentro de tubos de ensaio a alta rotação; a separação por PAGE \* MERGEFORMAT 9 B) PROCEDIMENTO O procedimento foi realizado em seis partes, conforme o processo de separação. O primeiro processo foi a separação por filtração simples, na qual filtrou-se 10 ml de uma mistura água de CaCO3. Para isso, foi utilizado um Becker para se diluir o carbonato de cálcio na água e um funil de vidro, suportado por uma argola, presa ao suporte universal, sobre outro Becker. Colocou-se o papel de filtro devidamente dobrado dentro do funil, umedecendo-se o papel com água para que se ajustasse às paredes do funil. Em seguida, com o auxílio do bastão de vidro para direcionar a mistura para o centro do filtro, evitando-se que a mistura se espalhasse pelas bordas do papel e assim houvesse perda de parte do material, despejou-se a mistura de água com o CaCO3 do Becker para o funil. Usando-se o frasco lavador, enxaguou-se as paredes do Becker que continha a mistura, despejando-se a água com os resíduos dentro do filtro para que fosse também filtrada. O segundo processo foi a separação por filtração à vácuo, também usando-se 10 ml de mistura de CaCO3 com água. Para este procedimento, utilizou-se o funil de Buchner acoplado ao frasco de Kitassato ligado á trompa de vácuo para, encaixando se o papel de filtro aberto dentro do funil e umedecendo-o para que se ajustasse a ele. A mistura foi despejada, da mesma maneira que na filtração simples, com o auxílio do bastão de vidro para direcionar a mistura para o centro do funil. O próximo processo foi a separação pelo funil de decantação, realizado dentro da capela devido ao uso do clorofórmio, que é muito volátil e inflamável, e tem efeito anestésico quando inalado. Neste processo, foi utilizado o funil de decantação, sustentado pela argola, presa ao suporte universal, e um Becker, para recolher o líquido escoado pela torneira depois da extração do iodo. Os líquidos que participaram do processo de extração foram a solução de iodo e o clorofórmio, que não são miscíveis entre si. Colocados os líquidos dentro do funil, primeiramente a solução de iodo, depois o clorofórmio, o mesmo foi agitado para que o processo tivesse continuidade. O quarto processo foi a separação por destilação simples. Neste processo, a atenção deve ser direcionada para a temperatura de ebulição do líquido em questão. PAGE \* MERGEFORMAT 9 Foram utilizados 100 ml de uma solução de CuSO4 . 5H2O, dentro do balão de destilação, encaixado na manta de aquecimento. Para que não houvesse superaquecimento, foram colocadas pérolas de vidro no interior do balão. A entrada de água fria do condensador foi aberta, e o líquido foi aquecido até atingir temperatura suficiente para que a água começasse a entrar em ebulição (foi registrada a temperatura de ≈ 97,5ºC). Ao final do processo, a água foi recolhida em um erlenmeyer. O quinto processo foi a separação por dissolução fracionada. Para realização deste processo, misturou-se enxofre com CuSO4 . 5H2O no almofariz e triturou-se a mistura com o pistilo. Após, a mistura foi passada para um Becker, adicionando-se água. Todo o sistema foi então filtrado, da mesma forma que a filtração simples. O último processo realizado foi a separação por centrifugação, em que utilizou-se tubos de ensaio com leite em seu interior, ao qual foram adicionadas algumas gotas de solução de ácido acético, para fazer com que a caseína do leite se precipitasse. Os tubos foram colocados dentro da centrífuga, junto com alguns tubos preenchidos com água para equilibrar o peso durante a centrifugação. RESULTADOS E DISCUSSÃO No processo de separação por filtração simples, obteve-se o CaCO3 retido no filtro, enquanto a água escoou através do filtro e depositou-se em sua forma pura no Becker. Notou-se que a mistura foi completamente separada a partir da filtração. No processo de filtração por filtração a vácuo, assim como na filtração simples, observou-se a separação completa do CaCO3 da água, porém, de forma mais acelerada do que na filtração simples. A diferença entre os dois processos de filtração é que no primeiro, a parte que interessa é a parte líquida, enquanto no segundo, a parte que importa é a parte sólida. No processo de separação por funil de decantação, observou-se que antes da agitação do sistema, ele apresentava duas fases distintas: o iodo apresentava PAGE \* MERGEFORMAT 9 coloração castanha, enquanto o clorofórmio se apresentava transparente. Após a agitação, ainda permaneciam duas fases: uma de coloração quase transparente, apenas com alguns traços da cor castanha, e uma parte de coloração violeta. Isto ocorreu porque o clorofórmio não é solúvel em água, mas devido à agitação do sistema, conseguiu extrair o iodo da solução, deixando apenas a água com alguns resíduos – a parte transparente com traços castanhos, e na parte de baixo, que é mais densa, ficou a mistura do iodo com o clorofórmio – de cor violeta. Na destilação simples, observou-se que a água, ao entrar em ebulição, subiu até o condensador. Ao passar pelo condensador, que está em contato com a água fria, o vapor de água se resfriou e se condensou, e então escorreu na forma líquida até o erlenmeyer. No processo de destilação fracionada, observou-se que o sulfato de cobre pentahidratado dissolveu-se na água, enquanto o enxofre, que não e solúvel, permaneceu na superfície do sistema. Ao filtrar-se a mistura, observou-se que apenas o enxofre ficou retido no papel de filtro, enquanto a água escoou, juntamente com o CuSO4 . 5H2O dissolvido. Na centrifugação, observou-se que a caseína, precipitada pela ação do ácido acético, depositou-se no fundo do tubo, deixando apenas uma parte líquida esbranquiçada na parte superior do tubo. A partir dos resultados observados nestes processos de separação de misturas, pode-se dizer que uma mistura de amido e açúcar pode ser separada a partir da dissolução fracionada, adicionando-se água à mistura, e depois filtrando-se ( a água e o açúcar nela dissolvido passa pelo filtro, enquanto o amido fica retido no papel. Já uma mistura de água e acetona pode ser separada pelo processo de destilação fracionada, baseando-se na diferença do ponto de ebulição da água (100ºC) e da acetona ( 56,5ºC ). Pode-se dizer também que o filtro de ar existente nos automóveis segue o mesmo princípio da filtração a vácuo feita em laboratório, pois o ar é empurrado para dentro do automóvel, enquanto as partículas sólidas ficam retidas no filtro. E uma mistura de pedaços de ferro e areia, que é uma mistura heterogênea, pois pode-se observar cada fase do sistema bem definida, pode ser separada com o auxílio de um ímã (separação magnética), pois o ferro seria atraído pelo ímã, enquanto a areia ficaria inalterada pela ação do mesmo. PAGE \* MERGEFORMAT 9