relatorio de separação de misturas

relatorio de separação de misturas

Adriano Evangelista Silva

Ariane de Amorim Fernandes

Francisca Santana de Almeida

RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA

Nº 02

Cuiabá-MT

2010

instituto federal de educação, ciência e tecnologia de mato grosso

CAMPUS CUIABÁ/BELA VISTA

DEPARTAMENTO DA ÁREA DE QUÍMICA

CURSO TÉCNICO EM QUÍMICA

Adriano Evangelista Silva

Ariane de Amorim Fernandes

Francisca santana de Almeida

PROCESSOS GERAIS DE SEPARAÇÃO DE MISTURAS

Relatório apresentado ao Curso Técnico em Química do IFMT – MT, Campus Cuiabá/Bela Vista, como parte dos requisitos básicos para a avaliação da disciplina de Química Geral e Inorgânica, sob orientação da professora Dirce Arruda

Cuiabá-MT

Abril/2010

LISTA DE TABELA E FIGURAS

Figura 01: Esquema de identificação de misturas homogêneas e heterogêneas......................... 9

Figura 02: Esquema de montagem da filtração simples............................................................. 9

Figura 03: Esquema de montagem da decantação...................................................................... 10

Figura 04: Esquema de montagem da destilação........................................................................ 10

Figura 05: Esquema de dissolução fracionada............................................................................ 11

Figura 06: Centrífuga ................................................................................................................. 11

Tabela 01: Resultados e discussão.............................................................................................. 12

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO 6

2.MATERIAL E MÉTODOS 10

2.1.Materiais 10

2.2.Reagentes 10

2.3.Procedimento Experimental 10

2.3.1.Identificação de misturas homogêneas e heterogêneas 10

2.3.2.Filtração simples 11

2.3.3.Filtração a vácuo 12

2.3.4.Decantação 12

2.3.5.Destilação simples 12

2.3.6.Destilação fracionada 13

2.3.7.Dissolução fracionada 13

2.3.8.Centrifugação 14

3.RESULTADOS e DISCUSSÃO 15

3.1.Identificação de misturas homogêneas e heterogêneas. 15

3.2.Filtração simples 15

3.3.Filtração a vácuo 15

3.4.Decantação 15

3.5.Destilação simples 15

3.6.Destilação fracionada 16

3.7.Dissolução fracionada 16

3.8.Centrifugação 16

4.CONCLUSÃO 17

5.REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 18

Anexos 19

1. INTRODUÇÃO

A maioria das substâncias que utilizamos é encontrada na natureza misturada a outras. Uma das tarefas dos químicos é o desenvolvimento de técnicas e procedimentos que permitam isolar as substâncias da mistura encontrada na natureza.

Mistura é a associação de duas ou mais substâncias diferentes cujas estruturas permanecem inalteradas, isto é, não ocorre reação química entre elas.

Para separar os componentes de uma mistura, devemos verificar, que tipo de mistura é. Existem dois tipos de mistura: homogênea e heterogênea.

Mistura Homogênea: apresenta-se uniforme e com características iguais em todos os seus pontos. São formados por uma fase.

Mistura Heterogênea: podemos ver a olho nu ou ao microscópio, os diferentes materiais que formam o sistema, não apresentam as mesmas propriedades em toda a sua extensão. São formados por mais de uma fase.

Dentro de um laboratório podemos trabalhar com várias técnicas de separação de mistura, a escolha do melhor método envolve o conhecimento das propriedades específicas das substâncias que compõem a mistura.

  • Separação de misturas heterogêneas:

Misturas formadas por sólidos:

  • Peneiração: baseado na diferença de tamanho dos sólidos. Usa-se peneiras com malhas diferentes.

  • Ventilação: baseado em densidades diferentes, onde o sólido menos denso é separado por uma corrente de ar.

  • Levigação: mesmo princípio da ventilação, mas utiliza uma corrente de água.

  • Flotação: baseia-se na diferença de densidade. A mistura é banhada em óleo e lançada na água, após agitação das partículas que absorvem o óleo flutuam na água.

  • Dissolução fracionada: baseia-se na solubilidade. É utilizada em misturas com um componente solúvel em água e os demais insolúveis. O componente insolúvel é separado por filtração e o solúvel é obtido por evaporação ou destilação do solvente.

  • Separação magnética: um dos sólidos é atraído por um ímã.

  • Cristalização fracionada: todos os componentes da mistura são dissolvidos em um líquido que, em seguida, sofre evaporação provocando a cristalização do componente sólido.

Misturas formadas por sólidos e líquidos.

  • Filtração simples: A fase sólida é insolúvel no líquido, é separada com o auxílio de papel de filtro e funil.

  • Filtração a vácuo: acelera a filtração, usa funil de buchner, kitassato e bomba d’água.

  • Decantação: baseia-se na diferença de solubilidade e de densidade.

  • Centrifugação: acelera a sedimentação pelo uso da centrifuga, devido ao sólido permanece em suspensão mesmo após a ação da gravidade.

Mistura formada por líquidos.

  • Decantação: baseia-se na diferença de densidade. Usada para separar líquidos diferentes e imiscíveis. Usa-se o funil de separação, onde o mais denso fica no fundo.

Mistura formada por sólidos e gases.

  • Filtração e decantação

  • Separação de Misturas Homogêneas

Misturas formadas por sólidos e líquidos

  • Evaporação: baseia-se na diferença de temperatura de ebulição entre os componentes da mistura, em repouso ou em aquecimento o liquido se volatiliza.

  • Destilação: os componentes da mistura devem apresentar temperatura de ebulição bem diferente para que apenas uma possa evaporar-se e depois condensar e ser recolhido em outro frasco através de aparelhagem específica (condensador).

Mistura formada por líquidos miscíveis.

  • Destilação fracionada: mesmo processo da destilação simples. Pode ser repetida várias vezes para obter diferentes substâncias, que serão separadas em bandejas ou colunas de fracionamento.

Mistura formada por gases

  • Liquefação fracionada: a mistura de gases passa por um processo de liquefação, e depois pela destilação fracionada.

Objetivou-se, durante os experimentos realizados no laboratório, observarmos as diferenças entre as misturas homogêneas de misturas heterogêneas; verificar o número de fases das diversas misturas; separar os constituintes das misturas utilizando os diversos métodos de separação utilizados em laboratório.

  1. MATERIAL E MÉTODOS

    1. Materiais

Almofariz e pistilo

Argola

Balão de destilação

Bastão de vidro

Béquer

Bico de Bunsen

Centrífuga

Condensador

Erlenmeyer

Espátula

Funil analítico

Funil de buchner

Kitassato

Papel de filtro

Pérolas de vidro

Pipetas graduadas de 10ml

Proveta

Rolhas de cortiça

Suporte universal com garras

Tela de amianto

Termômetro

Tripé de ferro

Trompa de vácuo

Tubo de ensaio

    1. Reagentes

Água destilada

Óleo

Açúcar (sacarose)

Sal de cozinha (cloreto de sódio)

Areia

Álcool comum (etanol a 70GL)

Gasolina

Carbonato de cálcio (CaCO3)

Solução de sulfato de Cobre penta-hidratado (CuSO4.5H2O)

Enxofre (S)

Vinho

    1. Procedimento Experimental

      1. Identificação de misturas homogêneas e heterogêneas

Tubo 1: Colocou-se um pouco de açúcar e adicionou-se 10 ml de água destilada. Agitou-se e observou-se a mistura.

Tubo 2: Colocou-se um pouco de sal de cozinha e adicionou-se 10 ml de água destilada. Agitou-se e observou-se a mistura.

Tubo 3: Colocou-se um pouco de areia, adicionou-se 10 ml de água destilada e posteriormente 2 ml de óleo. Agitou-se e observou-se a mistura.

Tubo 4: Colocou-se um pouco de açúcar e um pouco de areia, posteriormente adicionou-se 10 ml de água destilada. Agitou-se e observou-se a mistura.

Tubo 5: Colocou-se 10 ml de álcool comum e adicionou-se 1 ml de gasolina. Agitou-se e observou-se a mistura.

Tubo 6: Colocou-se 1 ml de gasolina e adicionou-se 10 ml de água destilada. Agitou-se e observou-se a mistura.

Esquema de identificação de misturas homogêneas e heterogêneas

      1. Filtração simples

Em um béquer colocou-se 50ml de suspensão de carbonato de cálcio. Montou-se no suporte universal com argola, o funil de vidro com papel de filtro. Com o auxilio do bastão de vidro, transferiu-se pelo funil a suspensão para realizar a separação da mistura.

 

Esquema de montagem da filtração simples

      1. Filtração a vácuo

Montou-se a tromba d’água ligada ao Kitassato. Realizou-se a filtração do Carbonato de cálcio utilizando o funil de buncher.

Esquema de Filtração a vácuo

      1. Decantação

Montou-se no suporte universal com a argola, o funil de decantação. Colocou-se no funil óleo e água. Agitou-se a mistura. Após repouso, separou-se a fase mais densa, pela abertura no inferior do funil, abrindo lentamente a torneira.

Esquema de montagem da decantação.

      1. Destilação simples

Montou-se o condensador no suporte, conectando a mangueira de entra da água na extremidade inferior e a saída na extremidade superior. Uniu, com uma rolha, o condensador a saída lateral do frasco de destilação, preso ao suporte universal. Sob o frasco de destilação estava a tela de amianto e o tripé, na parte superior do frasco fixou-se um termômetro com uma rolha. Afim de evitar o superaqueciemento foi colocado no interior do frasco, pérolas de vidro, juntamente com 100ml da solução de CuSO4.5 H2O. Procedeu-se o aquecimento lentamente com o auxilio do bico de bunsen. A entrada de água do condensador foi aberta, e observou-se a solução até atingir o ponto de ebulição. O líquido destilado foi recolhido em uma proveta na extremidade inferior do condensador.

Esquema de montagem da destilação

      1. Destilação fracionada

Repetiu-se o mesmo procedimento que a destilação simples para montagem do destilador.

No balão de destilação foi colocado 100ml de vinho, e procedeu-se a destilação da substância com maior ponto de ebulição.

 

      1. Dissolução fracionada

Misturou-se uma pequena quantidade de enxofre juntamente com um pouco de CuSO4.5 H2O sólido em um almofariz com o pistilo. Triturou-se até obter um pó fino. Colocou-se em um béquer uma pequena porção da mistura dos sólidos, posteriormente foi adicionada 50ml de água destilada. Foi realizada a filtragem simples com auxílio de funil e papel de filtro.

 

Esquema de dissolução fracionada

 

      1. Centrifugação

Em um tudo de ensaio foi colocado, até a metade, solução de carbonato de cálcio. Em outro tubo foi colocada a mesma quantidade de água destilada. Os tubos foram colocados na centrífuga um de cada lado para equilibrar o conjunto. Centrifugou-se por um minuto. Retiraram-se os tubos da centrifuga para observá-lo.

 

Centrífuga

 

  1. RESULTADOS e DISCUSSÃO

    1. Identificação de misturas homogêneas e heterogêneas.

Mistura

Número de fases

Homog. ou heterog.

Açúcar e água

1 fase (monofásico)

Homogênea

Sal e água

1 fase (monofásico)

Homogênea

Areia, água e óleo

3 fases (trifásico)

Heterogênea

Areia, açúcar e água

2 fases (bifásico)

Heterogênea

Álcool e gasolina

1 fase (monofásico)

Homogênea

Água e gasolina

2 fases (bifásico)

Heterogênea

 

    1. Filtração simples

A fase sólida ficou que retida no papel de filtro era composta pelo carbonato de cálcio, que estava em suspensão na água, esta foi filtrada passando pelo papel de filtro e sendo recolhida no béquer, ela recebe o nome de filtrado (fase líquida).

 

    1. Filtração a vácuo

A pressão reduzida exercida pela tromba d’água acelera a filtração. A água foi filtrada e o carbonato ficou retido no funil de Buchner.

 

    1. Decantação

A água por ser mais densa do que o óleo ficou na parte inferior do funil de decantação e foi separada pela ação da gravidade, após abertura da torneira.

 

    1. Destilação simples

Na destilação simples a água entra em ebulição, passa para o estado gasoso ao chegar no condensador volta ao estado líquido, sendo separada (e recolhida para a proveta) do sulfato de cobre que permanece no balão.

 

    1. Destilação fracionada

O componente presente no vinho com maior ponto de ebulição é o álcool etílico, este entra primeiro em ebulição e é separada das demais substância, ficando retido na proveta.

 

    1. Dissolução fracionada

A água dissolve o sulfato de cobre que é solúvel, e o enxofre é insolúvel não se dissolve, fica em suspensão. Após a filtração fica retido no papel de filtro. O filtrado apresenta a cor azul comprovando a presença do sulfato de cobre.

 

    1. Centrifugação

Após a centrifugação o sólido que é mais denso fica no fundo do tubo de ensaio e é separado, virando o tubo para desprezar o sobrenadante.

 

 

 

  1. CONCLUSÃO

As misturas podem ser separadas por diferentes métodos de separação de misturas. Ao se escolher o método de separação, deve-se considerar o estado físico dos constituintes da mistura o numero de fase da mistura e as propriedades das substancias que compõem a mistura. O ser humano separa em seus constituintes as misturas existentes na natureza e prepara outras com as características necessárias para seus produtos, por meio de transformações. Para separar misturas homogêneas podemos usar os métodos da Destilação simples (sólido-líquido), Destilação fracionada (líquido-líquido), Liquefação fracionada (gás-gás), Aquecimento simples (gás-líquido) e Evaporação (sólido-líquido). Para separação de misturas heterogêneas quando todas as fases são sólidas podemos usar catação, ventilação, levigação, flotação, dissolução fracionada, separação magnética, fusão fracionada, cristalização fracionada, peneiração ou tamização. Quando pelo menos uma das fases não é sólida podemos utilizar a Sedimentação, Decantação, Funil de decantação (líquido-líquido), Sifonação, Filtração, Centrifugação, Câmara de poeira, Sublimação. Na mistura não há reação química, por isso, podemos separar o sistema utilizando um processo físico.

 

  1. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

FELTRE, R. Química: Química Geral. Vol 1. 5 ed. São Paulo: Moderna, 2000.

NÓBREGA, O. S., et all. Química. Volume único. 1 ed. São Paulo: Ática, 2005.

Anexos

QUESTÕES DE VERIFICAÇÃO

 

1 º Para que tipos de misturas devemos usar a filtração?

R: Para separação de misturas heterogêneas do tipo sólido-líquido.

 

2º Quando se emprega a filtração a vácuo?

R: Para acelerar a filtração, em processos onde a filtração simples é excessivamente lenta.

 

3º Como você separaria uma mistura de amido (maisena com açúcar)?

R: Dissolução simples, o açúcar é solúvel na água e o amido não.

 

4º E uma mistura acetona-água?

R: Destilação fracionada

 

5° Para que serve o filtro do ar do automóvel?

R: Separar por filtração as partículas sólidas presentes no ar.

 

6º O aspirador de pó pode ser considerado um filtro? Por quê?

R: Sim, pois consegue fazer com que as partículas de poeira sejam retidas em seu filtro, e deixando o ar (filtrado) passar.

 

7° Qual a finalidade de uma centrífuga?

R: Acelerar o processo de decantação, quando as partículas sólidas em suspensão não sofrem ação da gravidade. Fazendo com que o precipitado seja obtido mais rapidamente.

 

 

8° Defina o que dissolução fracionada

R: - 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.

 

9° Porque uma mistura heterogênea sólido-líquido não deve ser destilada?

R: Porque destilação só serve para separar líquidos que fervem a temperaturas diferentes. Se quer separar uma mistura sólido-liquido você pode utilizar a filtração e a decantação.

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