3. Material Teórico
Responsável pelo Conteúdo:
Profª. Ms. Luciana Borin de Oliveira
Revisão Textual:
Profª. Ms. Luciene Oliveira da Costa Santos
Substâncias e Misturas
4.
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• Introdução
• Substância Pura e Mistura
• Separação de Misturas
·· O principal objetivo desta unidade é identificar as substâncias, misturas,
com apresentação das mesmas e seus métodos de separação utilizados
no mercado.
Leia atentamente o conteúdo desta unidade, pois lhe possibilitará conhecer as dimensões
das Substâncias e Misturas.
Você também encontrará uma atividade composta por questões de múltipla escolha,
relacionadas com o conteúdo estudado. Além disso, terá a oportunidade de ampliar
conhecimentos na Atividade Reflexiva.
É extremante importante que você consulte os materiais complementares, pois são ricos
em informações e possibilitam o aprofundamento de seus estudos sobre o assunto da unidade.
Substâncias e Misturas
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Unidade: Substâncias e Misturas
Contextualização
Para iniciar esta unidade, a partir da ilustração abaixo, reflita sobre a forma de apresentação
das substâncias na natureza.
Copo
de água
Água e
Óleo
Água e
Sal
Oriente sua reflexão pelas seguintes questões:
O que é substância?
O que é mistura?
Por que num momento se misturam e no outro não?
Como separá-las?
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Introdução
Sabemos que a matéria é formada por substâncias que são constituídas por elementos
químicos.
Os elementos químicos são representados por símbolos internacionais descritos na Tabela
Periódica.
E as fórmulas são representações das substâncias, ou seja, o conjunto dos símbolos dos
elementos que constituem as substâncias.
As substâncias podem ser classificadas como simples ou compostas.
Substâncias Simples
As substâncias simples são aquelas formadas a partir de um
único elemento.
Como exemplo, podemos nos lembrar de: oxigênio O2
, ozônio
O3
e o Ferro Fe.
Substâncias Compostas
As substâncias compostas são formadas por mais de um elemento
e, nesta categoria, podemos listar a água H2
O, o gás carbônico CO2
e a Glicose C6
H1
2O6
.
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Unidade: Substâncias e Misturas
Substância Pura e Mistura
Teremos caracterizada uma substância pura quando, no sistema em que ela se apresenta,
encontrarmos apenas partículas dela.
Quando a substância pura for composta por um único elemento químico, ela é uma
substância pura e simples.
E quando encontrarmos uma substância pura composta por uma substância que contenha
um ou mais elementos, ela é considerada pura e composta.
Substâncias Puras
CompostaSimples
A mistura se caracteriza por um sistema que apresenta mais de um tipo de substância.
Exemplos:
RELEMBRANDO
PONTO DE FUSÃO:
temperatura em que a substância passa do estado
sólido para o estado líquido.
PONTO DE EBULIÇÃO:
temperatura em que a substância passa do estado
líquido para o estado gasoso.
Agora aprenderemos a diferenciar uma substância pura de uma mistura por meio da
observação de suas constantes físicas: o ponto de ebulição, o ponto de fusão, a solubilidade e
a densidade.
Durante as mudanças de estado, as substâncias puras mantêm suas constantes, já as misturas
apresentam comportamento diferente. Exemplo: a água pura apresenta suas constantes
físicas definidas, e a mistura de água e sal de cozinha não apresenta constantes.
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Esta visualização fica bem pronunciada quando colocamos estes parâmetros em gráficos.
No primeiro gráfico, a substância pura apresenta suas propriedades ponto de fusão e ponto
de ebulição bem definidas, ou seja, as temperaturas que permanecem fixas durante todo o
processo de mudança de fase (Sólido + Líquido - de t1 a t2 e Líquido + Gasoso – de t3 a t4).
Diferente do segundo gráfico que representa uma mistura, não existe patamar de temperatura
constante durante a troca de estado físico.
Podemos dizer, então, que mistura é a união de duas ou mais substâncias em que
cada uma mantém suas propriedades.
As misturas são divididas em duas categorias: homogênea e heterogênea.
A mistura homogênea é caracterizada quando não podemos distinguir a olho nu quantas
substâncias fazem parte do sistema. Como exemplo, podemos pensar na adição de pequena
quantidade de sal a um copo de água; ao misturarmos este sistema com uma colher, e
compararmos com um copo contendo apenas água, não conseguimos distinguir o copo que
contém o sal.
Por outro lado, a mistura heterogênea é caracterizada pela perfeita distinção visual dos
componentes. Num sistema contendo azeite e água, é muito fácil e possível distinguirmos as
duas substâncias visualmente.
A maneira como observamos uma mistura dá a classificação de misturas homogêneas e
heterogêneas. Levando isso em consideração, uma mistura que, a olho nu, é classificada como
mistura homogênea, ao passar por uma análise microscópica, pode se revelar uma mistura
heterogênea.
Água e
açucar
iStock/Getty Images
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Unidade: Substâncias e Misturas
As misturas heterogêneas cujos componentes só podem ser observados com o auxilio de
um microscópio, são chamadas de coloides. Os coloides estão muito presentes no nosso
dia a dia nos alimentos, como a maionese e a gelatina, e em alguns produtos vendidos em
farmácias, como as pomadas.
iStock/Getty Images
Entendemos, então, que as misturas heterogêneas apresentam fases distintas, que podem
ser observadas a olho nu. Ao observarmos uma mistura de acetona com pedaços de alumínio,
temos caracterizada uma mistura heterogênea bifásica, que apresenta duas fases bem nítidas,
dois componentes distintos: a acetona e o alumínio.
A classificação de um sistema contendo água, cubos de gelo e areia é um sistema trifásico
constituído de dois elementos: água e areia.
Água e
Gelo
1 Componente
2 Fases
2 Componente
2 Fases
2 Componente
2 Fases
Vários componentes
Polifases
Água e
Óleo
Água e
Areia
Sangue
Devemos observar bem os sistemas para caracterizar componentes e fases.
Avalie a classificação acima e discuta com seus colegas!
Melhor do que isso, comece a classificar as misturas que você encontra no seu dia a dia e
traga exemplos aos colegas para fóruns de debate.
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Separação de Misturas
As misturas podem ter seus componentes separados. Existem várias técnicas conhecidas
que realizam a separação de misturas. É muito importante frisar que o que definirá o tipo de
separação é o tipo de mistura com a qual iremos trabalhar.
Separação de Sólidos
Para separar sólidos, podemos utilizar os métodos:
CATAÇÃO
a separação é feita recolhendo com as mãos ou um
equipamento específico um dos componentes da mistura.
Exemplo: retirar as impurezas do feijão antes de cozinhar.
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PENEIRAÇÃO
ouTAMIZAÇÃO
é o método que separa sólidos de tamanho maior dos
sólidos de tamanho menor, utilizado também para separar
sólidos em suspensão de líquidos.
Exemplo: a indústria produtora de arroz usa esta técnica
para classificar seu produto para venda.
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Unidade: Substâncias e Misturas
LEVIGAÇÃO
é o método que utiliza água corrente como veículo para
separar as substâncias mais densas das substâncias
menos densas.
Exemplo: esse processo é utilizado nos garimpos de ouro
para separar o ouro que é um material mais denso de outros
materiais como a areia que é um material menos denso.
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DISSOLUÇÃO
consiste na utilização de solvente para dissolver uma
mistura; importante observar que este solvente deve ter
uma densidade intermediária entre as densidades dos
componentes do sistema a ser separado.
Exemplo: ao se adicionar água à mistura de serragem e
areia, a areia se deposita no fundo e a serragem flutua.
Água
Serragem
Areia
Você sabia?
A DISSOLUÇÃO FRACIONADA também utiliza o solvente para
dissolver a mistura, porém, neste caso, o solvente terá ação em apenas
um dos componentes da mistura.
Exemplo: numa mistura de sal e areia, a água dissolve o sal, mas não
dissolve a areia. A filtração é o método utilizado para separar a areia,
que deve ficar retida no filtro, da água salgada. Logo após, utiliza-se o
processo de evaporação para separar a água do sal.
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SEPARAÇÃO
MAGNÉTICA
é utilizada quando temos uma mistura em que um material
magnético é um dos componentes. O equipamento
utilizado para este fim contém um ímã ou eletroímã que
atrai o material magnético e o separa da mistura.
Exemplo: o malte recebido na indústria cervejeira pode
conter pequenas sujidades como pregos, por exemplo;
então, a separação magnética retira este material no
recebimento de matéria-prima, garantindo a segurança
alimentar do produto que será armazenado em silos.
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VENTILAÇÃO
é um método utilizado para separar componentes sólidos
com densidades diferentes pela aplicação de um jato de ar
sobre a mistura.
Exemplo: os produtores de arroz utilizam este método
para separar o arroz da palha antes da distribuição.
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Unidade: Substâncias e Misturas
Separação de Sólidos e Líquidos
Para separar misturas de sólidos e líquidos, podemos utilizar os seguintes métodos:
SEDIMENTAÇÃO
é o método de separação que deixa a mistura em repouso
até que o componente sólido, por ser mais pesado, se
deposite no fundo do recipiente. Este é um processo muito
lento e qualquer movimentação no sistema coloca a areia
novamente em suspensão.
Exemplo: mistura de água + areia.
DECANTAÇÃO
é um processo de separação de misturas que contenham
líquidos imiscíveis, que não se misturam. O recipiente
escolhido para o processo, por exemplo, um Becker, que
contem os líquidos deve ser inclinado para derramar o
líquido que fica em cima em outro recipiente escolhido.
Uma forma de tornar este processo mais eficiente é a
utilização de um funil de bromo.
O funil de bromo é uma vidraria muito utilizada em laboratório. Muito parecido com um
funil comum, porém, tem forma de balão e sua abertura superior é menor e uma torneira
em baixo. A mistura dos líquidos imiscíveis pode ser colocada neste equipamento deixando
um béquer posicionado bem abaixo da torneira. O processo consiste em abrir a torneira.
Desta forma, o líquido que ficou embaixo escorre rapidamente para o béquer pela torneira,
e o líquido que ficou em cima, mais leve, fica retido no funil. É importante ter a percepção
de fechar a torneira exatamente no momento em que a passagem do líquido finalizar.
CENTRIFUGAÇÃO
é o processo que acelera a sedimentação com o auxílio de
um aparelho chamado centrífuga. A centrífuga, como o
próprio nome diz, utiliza da força centrífuga para separar
o material mais denso do material menos denso.
FILTRAÇÃO
é um método de separação que separa mistura sólido-
líquido ou sólido-gás quando o sólido se encontra disperso
por um líquido ou gás. Esta metodologia acontece com o
auxílio de uma superfície porosa conhecida como papel-
filtro. O papel-filtro serve para reter o material sólido e
deixar o líquido passar.
EVAPORAÇÃO
é o método utilizado para separar sólido-líquido, ele
dispersa por evaporação o líquido que está misturado com
um sólido.
Exemplo: o sal de cozinha é obtido por este processo. O sal
grosso é o resultado do processo de evaporação nas salinas e
ao ser purificado torna-se o sal refinado ou sal de cozinha.
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Separação de Misturas Homogêneas
Os métodos de fracionamento são baseados na manutenção da temperatura constante
durante as mudanças de estados da matéria. Estes métodos são utilizados para separar os
elementos das substâncias de misturas homogêneas.
Apresentaremos a seguir: fusão e destilação.
FUSÃO
FRACIONADA
é o método que separa substâncias sólidas de misturas
homogêneas. O componente sólido é aquecido e derretido
até o seu ponto de fusão, separando-se das demais
substâncias. É importante que as substâncias tenham
pontos de fusão bem distintos.
Como exemplo, temos a separação de mistura sólida
de metais. O metal com ponto de fusão menor funde-se
primeiramente seguindo a mesma lógica da destilação.
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DESTILAÇÃO
é o método que separa líquidos e sólidos com pontos
de ebulição diferentes, sendo que os líquidos devem ser
miscíveis entre si.
Como exemplo, temos a mistura de água + álcool etílico
que é imperceptível ao olho nu. Seguindo a dinâmica da
destilação, o ponto de ebulição do álcool etílico é menor
do que o ponto de ebulição da água. Por esse motivo,
o álcool deve ferver em primeiro lugar ao aquecermos a
mistura. No condensador, o vapor do álcool se resfria e
vira álcool líquido no frasco coletor.
Você sabia?
iStock/Getty Images
Para essa técnica, também chamada de destilação simples, utiliza-se
o destilador, que é um conjunto de vidrarias, tais como mangueiras,
suportes, balão de destilação, haste metálica, bico de gás, condensador,
termômetro, agarradores e frasco coletor.
A destilação fracionada é estudada em disciplinas de química orgânica e
muito utilizada nas organizações em processos de separação de misturas
líquidas de dois ou mais componentes. Como exemplo, podemos
enumerar gasolina, óleo diesel e querosene que são produzidos em
torres de separação de petróleo.
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Unidade: Substâncias e Misturas
Material Complementar
Para complementar os conhecimentos adquiridos nesta unidade, consulte os livros
disponíveis em Minha Biblioteca:
Livros:
BRASIL, Nilo Índio do, ARAÚJO, Maria Adelina Santos, and SOUSA, Elisabeth Cristina Molina de (orgs.). Processamento de
Petróleo e Gás. 2.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2014.VitalBook file.
SCHWANKE, Cibele. Ambiente: Conhecimentos e Práticas. SérieTekne. Porto Alegre: Bookman, 2013.VitalBook file.
KOBLITZ, Maria Gabriela Bello. Matérias-Primas Alimentícias. Composição e Controle de Qualidade. Rio de Janeiro:
Guanabara Koogan, 2011.VitalBook file.
Leia-os para enriquecer sua compreensão sobre o assunto tratado nesta unidade.
Bom estudo!
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Referências
BROWN, T.L.; LEMAY, H. E.; BURSTEN, B. E. Química, a Ciência Central. 9. ed. São
Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005.
CHANG, R. Química Geral. Conceitos Essenciais. 4. ed. São Paulo: McGraw-Hill, 2006.
SARDELLA, A. Curso de Química: Química Geral. 25. ed. 2ª impressão. São Paulo:
Editora Ática, 2002.
