Separação de misturas

Separação de misturas

Aula Pratica n°2

Introdução

As misturas de compostos são de ocorrência comum no cotidiano do químico e a separação dos seus componentes requer a utilização de técnicas, que na maioria das vezes utilizam as diferentes propriedades físicas dos compostos para isolá-los.

As técnicas que são mais comumente utilizadas nos laboratórios são as seguintes:

Sublimação: Envolve o aquecimento de um sólido com a passagem direta a fase gasosa, sem passar pelo estado líquido. (exemplo de compostos que sublimam temos o iodo, cafeina, nafatalenoe pdiclorobenzeno);

Extração: Esta técnica usa um solvente que separa seletivamente um dos componentes da mistura;

Decantação: Esta técnica separa um liquido de sólido insolúvel sedimentado;

Filtração: Esta técnica separa um liquido de um sólido com uso de um material poroso;

Evaporação: Esta técnica utiliza o calor para separar líquido de volatilidade diferente.

Titulo: formação e separação de misturas.

1-Assunto: introdução a química: substancias e misturas

2- Objetivo:

Aprender os principais processos de preparar e separar misturas utilizando técnicas de separação que utilizam métodos físicos e aprender como eles funcionam.

Aprender na pratica a importância das propriedades das substancias e como elas facilitam a separação das misturas.

3-Pré-laboratório:

Procurou-se na bibliografia pelo menos 10 processos diferentes para separar um a mistura de duas substâncias identificando em cada um deles qual o principio usado e em que tipo de mistura ele pode ser usado.

Filtração simples

Principio: tamanho da partícula.

Ex. água e areia, água e bolinha de vidro.

Misturas: Solido-liquido, sólido- gás,

Evaporação

Principio: ponto de ebulição

Ex. água e sal, água e alcool

Misturas: sólido- liquido, líquido – liquido.

Catação

Principio: tamanho

Ex. areia e bolinhas de vidro, água e gelo

Misturas: sólido- sólido, liquido – sólido

Solubilização

Principio: solubilidade

Ex. açúcar, sal e o solvente (água)

Misturas: sólido- líquido, líquido- líquido.

Destilaçãosimples

Principio: Ponto de ebulição e ponto de liquifação

Ex. Água e sal, água e açucar

Misturas: sólido- liquido, líquido- líquido

Peneiração

Principio: tamanho da particula

Ex. Bolinhas de gude e pó de serraria

Misturas: sólido – sólido

Separação magnética

Principio: magnetismo

Ex. ferro e areia

Misturas: Sólido- sólido

Ventilação

Principio: densidade.

Ex. Limalhas de ferro e pó de serraria

Misturas: sólido-sólido

Dencantação

Principio: densidade

Ex. Água e gasolina, poeira e ar,

Misturas: sólido- líquido, sólido- gás, líquido líquido, líquido – gás

Flotação

Principio: densidade

Ex, areia e bolinhas de gude

Misturas: sólido-sólido(heterogenias)

Filtração à vácuo

Principio: tamanho da particula

Ex. Água e areia

Misturas: sólido- líquido(heterogenias)

Identificaram-se através de pesquisas em livros adequados os principais aparelhos usados em laboratório para separar substancias.

Béquer

Tubo de ensaio

Papel filtro e funil simples

Funil de decantação

Kitassato

Balão de destilação

Pinça metálica

Centrifuga

Erlenmeyer

Manta aquecedora

Funil de buchner

Trompa de vácuo

Bico de bunsen

Condensador

Tela de amianto

Tripé

Termômetro

Suporte universal

Garra metálica

4- MATERIAL NECESSÁRIO:

Béquer, bastão de vidro, erlenmeyer, papel filtro, funil simples, placa de petri, misturas de substâncias fornecidas pelo professor Aquecedor elétrico, água destilada, espátula, proveta suporte universal, argola, balança e etc.

5- PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL:

  1. Pesou-se um béquer de 100 ml, limpo e seco, numa balança com precisão 0,001g, obteve-se do professor uma mistura de composição definida e desconhecida, pesou-se aproximadamente 2g dessa mistura e transferiu-se para o béquer previamente pesado, e anotou-se a massa da mistura utilizada.

  2. Caracterizou-se a mistura (homogenia, heterogenia, numero de fases cor e etc.).

  3. Utilizou-se um aquecedor elétrico e colocou-se o béquer sobre o mesmo e sobre o béquer colocou-se uma placa de petri com pedaços de gelo.

  4. Ficou-se atento com o aquecimento do béquer no aquecedor elétrico. Após 10 min. De aquecimento removeu-se o béquer do aquecedor e coletou-se para uma placa de petri previamente tarada, o sólido que estava aderido à placa de petri com o auxilio de uma espátula. Mexeu-se a mistura do béquer com um bastão de vidro e retornou-se o aquecimento repetindo está operação até completa eliminação visual da naftalina da mistura.

  5. Pesou-se o béquer com a mistura restante e calculo-se a quantidade de naftalina que sublimou.

  6. Pesou-se e adicionou-se 1g de Nacl (sal) ao béquer e misturou-se. Caracterizando-se uma nova mistura formada.

  7. Pesou-se e adicionou-se 1g de perolas de vidro e adicionou-se a mistura. Caracterizando-se uma nova mistura formada.

  8. Adicionou-se 50mL de água destilada a mistura do béquer e agitou-se com um bastão de vidro. Caracterizando-se uma nova mistura formada.

  9. Pesou-se um béquer de 100 ml, limpo e seco, numa balança com precisão 0,001g.

  10. Montou-se um esquema de filtração por gravidade (filtração simples) e filtrou-se a mistura.

  1. Evaporou-se o filtrado contido no bequer com o auxilio de um aquecedor e tela de amianto até aparecer os cristais de cloreto de sódio em seguida desligou-se o aquecedor. Resfriou-se o bequer até temperatura ambiente e por diferença de massa, calculou-se a massa de NaCl recuperado da mistura.

  2. Transferiu-se o resíduo do papel de filtro para um béquer limpo e seco previamente pesado numa balança 0,001g, aqueceu-se o resíduo e foi feita completa secagem, resfriou-se o béquer até temperatura ambiente, pesou-se e anotou-se o peso do material.

  3. Separou-se com uma técnica adequada (catação) a mistura de sólidos e pesaram-se as massas de ambos.

6- RESULTADOS E DISCUSSÃO:

Ao iniciar-se o procedimento experimental pesou-se um béquer de 100 ml, limpo e seco numa balança de 0,001g. E obteve-se do professor uma mistura de composição definida e transferiu-se para o bequer previamente tarado, anotou-se a massa da mistura utilizada.

Tabela 01: resultados para massa em gramas do béquer de 100 ml.

Medidas

Med. 1

Med. 2

Med. 3

Med. 4

Media

Desvio

Valor

Balança

50,912*

50,916*

50,910

50,909

50,909

± 0,001

50,909± 0,001g

* valor descartado

Tabela 02: resultados obtidos para a massa em gramas da mistura (areia, sal, e naftalina).

Medidas

Med. 1

Med. 2

Med. 3

Med. 4

Media

Desvio

Valor

Balança

2,111

2,112

2,110

2,105*

2,111

± 0,001

2,111± 0,001g

* valor descartado

A mistura pesada na balança tinha 2 fases (areia, sal, e naftalina) 3 substancias (areia, sal, e naftalina) devido as características físicas a naftalina e o sal da misturas não se diferenciavam por isso a conclusão de 2 fases.

Em seguida levou-se o béquer com a mistura para o aquecedor elétrico para aquecer a mesma, mexeu-se para que a ela pudesse ocupar todo o fundo do béquer e logo após colocou-se uma placa de petri na parte de cima do béquer e na placa de petri foi colocado gelo.

Ficou-se atento com o aquecimento do béquer. Após 10 min. De aquecimento retirou-se o béquer do aquecedor e coletou-se com um auxilio de uma espatula para uma placa de petri previamente tarada, o sólido que estava aderido a placa de petri que estava no béquer. Pelo olfato e pela visualização notou-se que a naftalina sublimou. Isso acontece, pois com o aquecimento da mistura, a naftalina começa a sublimar (passagem do estado sólido direto para o gasoso) e como a parte de cima do béquer contém uma placa de petri com gelo a naftalina volta ao seu estado sólido sem passar pelo liquido (ressublimação) devido a uma reação exotérmica (retirada de calor) assim ficando retida no estado sólido na placa de petri. Em seguida mexeu-se a mistura com um bastão de vidro e levou-se o restante para o béquer que foi levado novamente ao aquecedor elétrico. Foi feito isso até toda a naftalina sublimar.

Tabela 03: resultados obtidos para a massa em gramas de uma placa de petri vazia.

Medidas

Med. 1

Med. 2

Med. 3

Med. 4

Media

Desvio

Valor

Balança

41,763

41,762

41,764

41,765*

41,763

± 0,001

41,763± 0,001g

* valor descartado

Tabela 04: resultados obtidos para a massa em gramas da naftalina sublimada no experimento.

Medidas

Med. 1

Med. 2

Med. 3

Med. 4

Media

Desvio

Valor

Balança

0,025

0,031

0,030

0,024

0,028

± 0,001

0,028± 0,001g

* valor descartado

Em seguida pesou-se o béquer com a mistura restante (após toda a naftalina sublimar) e calculou-se a quantidade de naftalina que sublimou e comparou-se com a massa obtida antes de pesar o béquer com a mistura restante.

Tabela 05: resultados obtidos para a massa em gramas do béquer com o restante da mistura.

Medidas

Med. 1

Med. 2

Med. 3

Med. 4

Media

Desvio

Valor

Balança

52,966*

52,963

52,964

52,964

52,964

± 0,001

52,964

* valor descartado

Após pesar a massa do béquer com o restante da mistura, calculou-se a massa da naftalina que sublimou, Descontando o peso do béquer e subtraindo pela massa da mistura inicial, assim encontrando a massa da naftalina que sublimou.

Tabela 06: resultados obtidos da massa em gramas da naftalina em relação a quantidade restante da mistura e da massa inicial.

Medidas

Med. 1

Med. 2

Med. 3

Med. 4

Media

Desvio

Valor

Balança

0,054*

0,057

0,058

0,058

0,058

± 0,001

0,058± 0,001g

* valor descartado

Após comparar os valores obtidos das massas da naftalina nota-se que ouve um aumento significativo da primeira massa (ver tabela 04) para a segunda massa (ver tabela 06), isso pode ter ocorrido devido o béquer, o qual foi descontado o peso para obter-se a massa da naftalina estar exposto a umidade do ar e ao manuseio no béquer pois não usou-se luvas no experimento (ao resfriamento e ao tocar no mesmo) assim aumentando a massa do béquer e conseqüentemente massa da naftalina, pois a massa do béquer pesado vazio (tabela 01) se manteve constante, diferentemente do béquer após ser usado.

Após pesar e calcular a massa da naftalina pesou-se e adicionou-se aproximadamente 1g de NaCl ao béquer e misturou-se. Caracterizando-se uma nova mistura com 2 fases e 2 substancias e.

Tabela 07: resultados obtidos para massa em gramas de aproximadamente 1g NaCl.

Medidas

Med. 1

Med. 2

Med. 3

Med. 4

Media

Desvio

Valor

Balança

1,066*

1,043*

1,051

1,052

1,051

1,051

1,051± 0,001g

* valor descartado

Logo após pesou-se 1g de perolas de vidro e adicionou-se a mistura. Caracterizando-se uma nova mistura, composta de 3 fases e 3 substâncias.

Tabela 08: resultados obtidos para a massa em gramas de aproximadamente 1g de perolas de vidro.

Medidas

Med. 1

Med. 2

Med. 3

Med. 4

Media

Desvio

Valor

Balança

1,357

1,358

1,359

1,359

1,358

±0,001

1,058± 0,001g

* valor descartado

Em seguida mediu-se 50 ml de água destilada em uma proveta de 100ml e adicionou-se a mistura do béquer, mexeu-se com um bastão de vidro caracterizando uma nova mistura formada por 3 fases, pois o sal solubilizou-se e 4 substancias(água, sal, areia e perolas de vidro).

Em seguida pesou-se um novo béquer de 100 ml limpo e seco numa balança de precisão 0,001g.

Tabela 07: resultados obtidos para a massa em gramas de um novo béquer de 100 ml.

Medidas

Med. 1

Med. 2

Med. 3

Med. 4

Media

Desvio

Valor

Balança

50,688*

50,693

50,690*

50,693

50,693

± 0,000

50,693 ± 0,000g

* valor descartado

Em seguida fei-se uma filtração simples utilizando o devido sistema de filtração (suporte universal argola, papel filtro, funil simples e o béquer previamente tarado) retendo a areia e as bolinhas de vidro e escoando pelo filtro apenas a água com o sal diluído, confirmando-se o principio da filtração. O tamanho da partícula. Em seguida colocou-se o filtrado (água e sal) no aquecedor elétrico até água evaporar e aparecer os primeiros cristais de Cloreto de sódio. Esse fenômeno acontece devido a ponto de ebulição da água, que ao chegar ao seu ponto de ebulição evapora e como o ponto de fusão do sal que fica no fundo do béquer é maior do que da água ele precipita no fundo béquer. Após a água evaporar esperou-se resfriar o béquer até a temperatura ambiente e pela diferença de massa, calculou-se a massa do Nacl recuperado da mistura.

Tabela 08: resultados obtidos para massa em gramas de NaCl recuperado da mistura.

Medidas

Med. 1

Med. 2

Med. 3

Med. 4

Media

Desvio

Valor

Balança

0,963

1,015

1,019

1,016

1,017

±0,002

1,017±0,002g

* valor descartado

Em seguida pegou-se o resíduo que ficou retido no papel filtro e colocou-se em um béquer previamente tarado e aqueceu-se até ficar completamente seco esperou-se resfriar o béquer e até temperatura ambiente, pesou-se e anotou-se o peso do material.

Tabela 09: resultados obtidos para massa em gramas do material (areia e perolas de vidro) a após a secagem.

Medidas

Med. 1

Med. 2

Med. 3

Med. 4

Media

Desvio

Valor

Balança

2,616

2,613

2,615

2,612

2,614

± 0,002

2,614± 0,002g

* valor descartado

Após o material seco foi usado a técnica da catação para separa ambas as substancias, com o auxilio de uma pinça foi feita a retirada de bolinha por bolinha da mistura restando somente a areia que foi pesada para obtenção de sua massa e a partir sua massa foi feita uma subtração da massa do material antes de separar (ver tabela 09) obtendo também a massa das bolinhas de vidro.

Tabela 10: resultados obtidos para a massa em gramas da areia, depois de separada das bolinhas de vidro.

Medidas

Med. 1

Med. 2

Med. 3

Med. 4

Media

Desvio

Valor

Balança

1,256

1,257

1,259*

1,256

1,255

±0,001

1,225±0,001g

* valor descartado

Tabela 11: resultados obtidos da massa em gramas das bolinhas de vidro.

Medidas

Med. 1

Med. 2

Med. 3

Med. 4

Media

Desvio

Valor

Balança

1,358

1,357

1,355

1,353*

1,357

±0,001

1,357±0,001g

* valor descartado

TABELA DE PROPRIEDADE DOS REAGENTES USADOS NA AULA PRATICA.

Reagente / produto

Formula molecular

Massa molecular

Densidade

Solubilidade

Toxidade

P. Eb

P. F

Aspecto físico

Água

H2O

18,0158

1g/ml

100%

-

100°c

0°c

Transparente

Incolor

Inodoro

Cloreto de sódio

Nacl

58,443g

2,165g/km3

Em água 35,9g/100 ml 125°c

-

1,465°c

(1738)

2,165°c

(1,074)

Branco,

Sólido,

Inodoro.

Naftaleno

C10h8

128,17052g/mol

1,14g/cm3

Em água aproximadamente 30mg/l

-

218 °c

80,2 °c

Cristalino branco,

Odor característico,

Areia

Sio2

28,09mol

2330kg/m3

-

-

3538 k

1687k

Sólido duro

Cinza escura

7 – PÓS-LABORATORIO

1

Sublimação

Principio: ponto de ebulição e

ponto de sublimação

Filtração simples

Processo: Filtração simples

Principio: Tamanho da partícula

Catação

Processo: catação

Principio: tamanho da partícula

Evaporação

Processo: Evaporação.

Principio: Ponto de ebulição

. Descreva os métodos que foram usados para separar a mistura identificando qual a propriedade ou principio que permite a separação:

2- descreva todas as misturas formadas, caracterize-as e enuncie quais os princípios que permitiram sua formação.

  1. A primeira mistura formada foi a de naftalina, areia e sal que é uma mistura heterogenia solido- solido, pois tinha como visualizar duas fases (naftalina e sal juntos e areia separada) o principio dessa mistura seria a cor e o tamanho, devido a areia e a naftalina serem de cores e tamanhos diferente se tornando uma mistura heterogenia sólido-sólido.

  2. A segunda mistura formada foi da areia, sal e as perolas de vidro que caracteriza-se uma mistura heterogenia entre sólidos que tem como principio da formação dessa mistura a cor tamanho das partícula e densidade.

  3. A terceira mistura formada foi a de água, sal, areia e perolas de vidro que se caracterizou como heterogenia líquida- sólida que tem como principio, solubilidade, tamanho, cor e densidade.

3. Defina Sublimação.

É a mudança do estado sólido para o estado gasoso, sem passar pelo estado líquido. O ponto de sublimação, assim como o ponto de ebulição e o ponto de fusão, é definido como o ponto no qual a pressão de vapor do sólido se iguala a pressão aplicada.

Também é chamado de re-sublimação a passagem do estado gasoso para o sólido se considerar que a sublimação seja apenas a passagem do estado sólido para o gasoso.

4. Qual a diferença entre decantação e filtração?

A diferença está no principio, o principio da decantação e a densidade e já na filtração o principio e o tamanho as partículas.

5. Faça uma pesquisa sobre empresa que utilizam métodos de separação no seu processo industrial em Mossoró?

A empresa pesquisada foi a F.souto Indústria navegação e comércio, produz e comercializa o cloreto de sódio(Nacl).

Capitação da água do mar, armazenamento dessa água em baldes também chamado cristalizadores, onde são feitos diversos tipo de análises químicas (densidade, cálcio, magnésio e cloreto e também da lâmina(altura) de cloreto de sódio já cristalizado). Nesses cristalizadores acontece o processo de cristalização tendo como principio o ponto de nucleação. Depois o material e colhido mecanicamente, lavado e estocado e em seguida será beneficiado, para beneficiar a matéria prima, ele passará por uma seqüência de processos, passará por moinhos (triturar os cristais) depois será transportada por fusos helicoidais (inox) até o secador que retira a umidade do produto devido a sua alta temperatura, em seguida passar por uma grande peneira composta por tela de inox de malha e espessura especifica, os cristais são separado granulometricamente por tamanho, esse processo e chamado de peneiração tendo como principio o tamanho dos cristais. Depois serão adicionados os produtos químicos (iodato de potássio e o ferrocianeto de sódio diluído em água) é em seguida é embalado estocado e transportando.

O processo de formação e beneficiamento cloreto de sódio é bem mais do que foi relatado à cima, mas como o que queríamos mostra são os processos e os princípios de separação isso foi suficiente, os mesmo estão em destaque no texto.

6- calcule a quantidade de material recuperado no final do experimento e a partir dos dados experimentais calcule a % de recuperação e analise a eficiência da prática.

Massa usada no experimento 4,520 ------- 100%

Massa recuperado no experimento 3,627 ------- X

X= 80,2% de recuperação do material

A pratica foi eficiente foi cerca de 80% do material pode ser recuperado.

7- neste experimento você utilizou técnicas de separação baseadas nas propriedades físicas dos compostos. Identifique estas propriedades e faça um breve comentário sobre sua utilização nestes experimentos.

As propriedades físicas identificadas na pratica é simplesmente o estado em que os compostos estavam, solido e liquido tendo utilizado essas duas propriedade físicas para separá-los utilizando o método da filtração, onde as partículas maiores no caso o sólido (areia) ficaram retidos no papel filtro e o liquido (a água) escoou pelo filtro por sua propriedade física (liquida) permitir passa pelo filtro.

8. Um estudante determinou a massa de uma mistura (1,356g) e inicio um trabalho de separação de seus componentes. A pós todas as etapas de separação o estudante observou que a somatória da massa desses componentes foi de 1,543g. Assumindo que todos os cálculos estão corretos, identifique e explique quais foram às prováveis fontes de erro do experimento?

Uma das causas pode ser a imprecisão na pesagem (erro no arredondamento da medida) ou alguns dos componentes da substância absorvam umidade ser manuseada, ou as vidraria ao qual os valores descontados no calculo absorveram alguns óleos que podiam estar na mão no manipulador se ele não estivesse de luva.

8-CONCLUSÕES

8.1 TÉCNICA

A prática foi de bom proveito, desde do pré- laboratório a fim da pratica, pois pudemos aprender os principais processos de preparação e separação de misturas utilizando técnicas de separação que utilizam a propriedades físicas das misturas, além de aprender o principio de cada método de separação , ou seja porque aquela método é o usado e qual seu alicerce.

8.2 GRUPAL

A pratica foi ótima, pois conciliamos melhor a parte teórica com a pratica e através dos princípios aprendemos porque as substancias se misturam e através dos processos de separação se separam.

9- BIBLIOGRAFIA

http://www.algosobre.com.br/quimica/separacao-de-misturas.html

Acessado em 20/10/2010 as 16h21m

http://www.mspc.eng.br/quim1/quim1_014.asp

Acessado em 20/10/2010 as 13h15m

http://pt.wikipedia.org/wiki/Naftalina

Acessado em 23/10/2010 as 19h,01m

http://pt.wikipedia.org/wiki/Material_de_laborat%C3%B3rio

Acessado em 24/10/2010 as 23h43m

http://www.profcupido.hpg.ig.com.br/utilidades_do_material_de_labora.htm

Acessado em 24/10/2010 as 00h39m

http://www.agracadaquimica.com.br/quimica/arealegal/outros/12.pdf

Acessado em 24/10/2010 as 01h48m

UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO GRANDE DO NORTE – UERN

Faculdade de Ciências Exatas e Naturais – FANAT

Departamento de Química

AULA PRATICA N° 2:

SEPARAÇÃO DE MISTURA

M ossoró-RN, 2010

ANTONIO ALEX DE LIMA SILVA

ALEXANDRA BOAVENTURA DE OLIVEIRA

GILBERTO GOMES FREIRE JUNIOR

FRANCISCO DAMIAO DE MENDOÇA

DANIELE DA SILVA OLIVEIRA

SEPARAÇÃO DE MISTURAS

Este trabalho é quesito da disciplina Química geral e experimental básica do professor Dr. Luiz di Souza.

Mossoró-RN, 2010

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