pré VeStibulAr uNirio 2010
      II. Misturas: Classificação e Separação de                     mado por uma substância (pois estão em estados físicos
                        Misturas                                     diferentes).

         Misturas são sistemas compostos por mais de uma sub-          3. Separação das Fases de uma Mistura
      stância. As misturas podem se dar entre:
                                                                       3.1. Sistema Heterogêneo (Polifásico)

                                                                       3.1.1. Sistema Sólido-Sólido

                                                                       Ex.: Granito, sistema limalha de ferro-flor de enxofre.

                                                                        Para separar os componentes das misturas heterogêneas
        • Fase                                                       sólido-sólido, podemos usar um dos seguintes processos:
        É cada porção homogênea de uma mistura.
                                                                        a) Catação - consiste na separação das diferentes fases
        • Componente                                                 sólidas com a mão ou com o auxílio de uma pinça. Este pro-
        É cada uma das substâncias presentes em uma mistura.         cesso só pode ser usado quando as fases são bem distintas.

        1. Mistura Homogênea                                            b) Levigacão - submete-se a mistura a uma corrente
                                                                     líquida (geralmente água). O componente de menor den-
         É aquela que apresenta apenas uma fase. Também podem        sidade será mais facilmente arrastado pela corrente líquida,
      ser chamadas de solução.                                       separando-o assim do componente de maior densidade,
         Ex.: água e álcool, mistura de gases (ar)                   que se deposita. Assim se separa o ouro das areias auríferas;
                                                                     como o ouro é mais denso que a areia, ele se deposita, e a
        ATENÇÃO !!! Toda a mistura gasosa é homogênea.               areia é arrastada pela água.

          Obs. De acordo com os gráficos do capítulo anterior, ex-      c) Ventilação - submete-se a mistura a uma corrente de
      istem tipos especiais de misturas que apresentam 1 patamar     ar; um dos componentes sendo suficientemente leve, será
      apenas:                                                        arrastado pelo ar, separando-se assim do outro componente.
                                                                     E um método largamente empregado na indústria. Assim
         • Mistura Eutética                                          se separa, por exemplo, a casca da polpa do caroço de al-
         Essas misturas comportam-se como uma substância             godão.
      pura durante a fusão, isto é apresentam o Ponto de Fusão
      constante e patamar apenas durante a fusão. Ex.: solda            d) Peneiração ou tamisação - faz-se a mistura, perfeita-
      (estanho+chumbo)                                               mente triturada, passar através de uma série de peneiras,
                                                                     cujas malhas diminuem, gradativamente. Pode-se assim
         • Mistura Azeotrópica                                       separar as substâncias pelas diferentes dimensões dos grãos
         Essas misturas comportam-se como uma substância pura        a que se reduzem.
      durante a ebulição, isto é apresentam o Ponto de Ebulição
      constante e patamar apenas durante a ebulição. Ex.: água e        e) Flotacão - é método que se usa em mineração para
      álcool comum (etanol)                                          separar a ganga (geralmente areia) do minério metálico
                                                                     (geralmente sulfeto). O minério é inicialmente pulverizado
        2. Mistura Heterogênea                                       e a seguir tratado com óleo; somente os grãos de minério
                                                                     absorvem o óleo. Em seguida o sistema é lançado em água e
          É aquela que apresenta mais de uma fase.                   agitado sob forte corrente de ar. Como os grãos de minério
          Ex1: água, areia e óleo                                    ficaram envolvidos pelo óleo, tornaram-se mais leves que
          Ex2: leite, sangue (na verdade aparentam ter apenas uma    a água e passam a flutuar em sua superfície numa espuma
      fase, mas são suspensões que podem ser separadas por cen-      oleosa; os grãos de areia (ganga), como não adsorvem o
      trifugação)                                                    óleo, precipitam, porque são mais densos que a água.

        - Água e gelo constituem um material heterogêneo for-

144
QuímicA
   f ) Separação por um líquido de densidade intermediária         Para separar as diferentes fases de um sistema heterogê-
- é um processo que emprega um líquido de densidade in-          neo sólido-gás podemos usar um dos seguintes processos:
termediária em relação aos dois sólidos. A fase menos densa
flutuará, separando-se da mais densa que irá ao fundo.              a) Filtração - o componente gasoso atravessa o filtro,
   Ex.: Usando-se a água como líquido de densidade in-           separando-se do sólido que fica retido na superfície do
termediária, poderíamos separar uma mistura de areia e           mesmo.
serragem.                                                           Ex.: Aspirador de pó, filtro de ar do automóvel.

   g) Separação magnética - Este método é usado para sepa-          b) Decantação - deixa-se a mistura em repouso; depois
rar misturas em que uma das fases apresenta propriedades         de certo tempo o componente sólido se deposita completa-
magnéticas.                                                      mente, separando-se assim do gás.
   Ex.: Por este processo facilmente se separa a limalha de
ferro, de uma mistura com flor de enxofre.                          c) Câmara de poeira - é muito usada na Indústria. Faz-se
                                                                 a mistura passar pelo interior de uma câmara, onde se en-
   h) Dissolução fracionada - E o método que utiliza um          contram uma série de obstáculos, dispostos em zigue-zague.
certo solvente seletivo, que dissolve apenas um dos sólidos.     As partículas sólidas em suspensão são retiradas pêlos obs-
   Ex.: O sulfeto de carbono (CS ) seria o solvente seletivo     táculos, saindo da câmara só o composto gasoso.
para separar o enxofre quando misturado com limalha de
ferro.                                                             3.1.4. Sistema Líquido-Líquido

  i) Cristalização fracionada - É o método que se utiliza          Ex.: Sistema óleo-água.
quando os dois sólidos são solúveis num mesmo líquido.
Após a dissolução, evapora-se lentamente o solvente até            Podemos usar o seguinte processo para separar as fases de
que um dos sólidos se cristalize, separando-se do outro que      um sistema líquido-líquido:
continua em solução.
                                                                    a) Decantação - coloca-se a mistura em um funil de
  3.1.2. Sistema Sólido-Líquido                                  separação (funil de decantação). Quando a superfície de
                                                                 separação das camadas líquidas estiver bem nítida abre-se
  Ex.: Sistema areia-água, sistema limalha de ferro-água         a torneira e deixa-se escoar o líquido da camada inferior
                                                                 (mais denso).
   Para separar os componentes de uma mistura heterogênea
sólido-líquido podemos usar um dos seguintes processos:            3.2. Sistema Homogêneo
   Filtração - a separação se faz através de uma superfície
porosa chamada filtro; a fase sólida fica retida na superfície     3.2.1. Sólido-Sólido
do filtro, separando-se assim da fase líquida, que atravessa
o filtro. Em laboratório, comumente se usa filtro de papel         Ex.: Liga cobre-níquel.
adaptado a um funil. Às vezes, convém substituir-se o papel
de filtro por algodão de vidro, amianto, porcelana porosa,          Os componentes de uma “solução sólida” podem ser
etc. Há casos em que a filtração comum é muito demorada          separados por:
e costuma-se então utilizar a filtração a vácuo.
                                                                    a) Fusão fracionada - consiste no aquecimento da mis-
    b) Decantação ou sedimentação - deixa-se a mistura em        tura até levar à fusão um dos componentes, o qual é então
repouso até que o componente sólido tenha se depositado          separado.
completamente. Remove-se, em seguida, o líquido, entor-             Obs: Não podemos separar por este processo os compo-
nando-se cuidadosamente o frasco, ou com auxílio de um           nentes de uma liga eutética, porque neste caso os dois com-
sifão (sifonação). Para acelerar a sedimentação do sólido,       ponentes fundem juntos, a uma temperatura constante.
pode-se recorrer à centrifugação.
                                                                    b) Dissolução fracionada ou extração por solvente - utili-
  3.1.3. Sistema Sólido-Gás                                      za-se um solvente que dissolva apenas um dos componentes,
                                                                 sem afetar o outro.
  Ex.: Sistema ar-poeira

                                                                                                                                 145
pré VeStibulAr uNirio 2010
        3.2.2. Sólido-Líquido                                                                 exercícioS
        Ex.: Solução de NaCl em água.                                  1. (UNICAMP, 1994) A figura abaixo amostra o esquema
        A separação dos componentes de um sistema homogê-              de um processo usado para a obtenção de água potável a
      neo sólido-líquido se faz por destilação simples.                partir de água salobra (que contém alta concentração de
                                                                       sais). Este “aparelho” improvisado é usado em regiões de-
         a) Destilação Simples - o princípio do processo consiste      sérticas da Austrália.
      em aquecer a mistura até a ebulição; com isto, o compo-          Sobre este processo é correto afirmar que os dois fenômenos
      nente líquido se separa do sistema na forma de vapor, o qual     físicos que ocorrem no aparelho são:
      ao atravessar o condensador se liquefaz, sendo recolhido em      a) fusão e solidificação
      outro recipiente.                                                b) evaporação e sublimação
                                                                       c) evaporação e condensação
        3.2.3. Líquido-Líquido                                         d) liquefação e condensação

         Para separar os componentes de um sistema homogêneo           2. (UNIRIO 2008/1, adaptada) “A Coréia do Sul é citada
      líquido-líquido usa-se a destilação fracionada.                  à exaustão como exemplo de milagre econômico operado
                                                                       pela alta tecnologia. Na década de 60, era tão pobre quanto
         a) Destilação fracionada - por esse processo, os diferentes   as nações miseráveis da África. (...) Os coreanos viraram es-
      líquidos miscíveis separam-se destilando na ordem crescente      pecialistas em celulares, computadores e carros. Mas, quan-
      de seus pontos de ebulição.                                      do o assunto é tecnologia agroindustrial, eles vêm buscar as
         Obs.: Não se consegue separar por destilação fracionada       lições no Brasil. (...) Os visitantes estavam interessados em
      os componentes de uma mistura azeotrópica, porque nesse          parcerias em energia renovável, como álcool e biodiesel.”
      caso os dois componentes destilariam juntos a uma temper-        Revista Época, 2007
      atura constante. Logo, não se obtém álcool puro a partir de
      uma mistura álcool-água por destilação fracionada. Obtém-        Suponha que o álcool combustível, também conhecido
      se sempre o azeótropo (96% de álcool e 4% de água), o            como álcool etílico hidratado, seja uma solução aquosa,
      qual tem ponto de ebulição (78,2°C) menor que o do álcool        contendo 93,0 % de álcool etílico. Em relação a esta solução,
      puro (78,3°C) e menor que o da água pura (100°C), e por          pode-se dizer que:
      isso destila primeiro.
                                                                       a) é uma mistura eutética.
        3.2.4. Líquido-Gás                                             b) possui 10% de água.
                                                                       c) é uma mistura homogênea de etanol e água.
        Ex.: Oxigênio dissolvido em água.                              d) apresenta duas fases distintas, etanol e água.
                                                                       e) possui 93 gramas de etanol em 1000mL de água.
        Neste caso a separação é feita facilmente; aquece-se a
      mistura e o gás é expulso depois de pouco tempo.                                         GAbArito
        3.2.5. Gás-Gás                                                 1. C
                                                                       2. C
         As misturas gasosas são sempre homogêneas. Para sepa-
      rarmos componentes de uma mistura gasosa costuma-se
      usar a liquefação fracionada.

         a) Liquefação Fracionada - resfria-se continuamente a
      mistura; à medida que são atingidos os pontos de liquefa-
      ção dos componentes, estes passam para o estado líquido,
      sendo assim facilmente separados. Desse modo se separam
      os componentes do ar atmosférico. Considerando-se ap-
      enas os seus principais componentes, a -183°C liquefaz-se
      o oxigênio, separando-se do nitrogênio que só se liquefaz a
      -195°C.

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Fracionamento de misturas

  • 1.
    pré VeStibulAr uNirio2010 II. Misturas: Classificação e Separação de mado por uma substância (pois estão em estados físicos Misturas diferentes). Misturas são sistemas compostos por mais de uma sub- 3. Separação das Fases de uma Mistura stância. As misturas podem se dar entre: 3.1. Sistema Heterogêneo (Polifásico) 3.1.1. Sistema Sólido-Sólido Ex.: Granito, sistema limalha de ferro-flor de enxofre. Para separar os componentes das misturas heterogêneas • Fase sólido-sólido, podemos usar um dos seguintes processos: É cada porção homogênea de uma mistura. a) Catação - consiste na separação das diferentes fases • Componente sólidas com a mão ou com o auxílio de uma pinça. Este pro- É cada uma das substâncias presentes em uma mistura. cesso só pode ser usado quando as fases são bem distintas. 1. Mistura Homogênea b) Levigacão - submete-se a mistura a uma corrente líquida (geralmente água). O componente de menor den- É aquela que apresenta apenas uma fase. Também podem sidade será mais facilmente arrastado pela corrente líquida, ser chamadas de solução. separando-o assim do componente de maior densidade, Ex.: água e álcool, mistura de gases (ar) que se deposita. Assim se separa o ouro das areias auríferas; como o ouro é mais denso que a areia, ele se deposita, e a ATENÇÃO !!! Toda a mistura gasosa é homogênea. areia é arrastada pela água. Obs. De acordo com os gráficos do capítulo anterior, ex- c) Ventilação - submete-se a mistura a uma corrente de istem tipos especiais de misturas que apresentam 1 patamar ar; um dos componentes sendo suficientemente leve, será apenas: arrastado pelo ar, separando-se assim do outro componente. E um método largamente empregado na indústria. Assim • Mistura Eutética se separa, por exemplo, a casca da polpa do caroço de al- Essas misturas comportam-se como uma substância godão. pura durante a fusão, isto é apresentam o Ponto de Fusão constante e patamar apenas durante a fusão. Ex.: solda d) Peneiração ou tamisação - faz-se a mistura, perfeita- (estanho+chumbo) mente triturada, passar através de uma série de peneiras, cujas malhas diminuem, gradativamente. Pode-se assim • Mistura Azeotrópica separar as substâncias pelas diferentes dimensões dos grãos Essas misturas comportam-se como uma substância pura a que se reduzem. durante a ebulição, isto é apresentam o Ponto de Ebulição constante e patamar apenas durante a ebulição. Ex.: água e e) Flotacão - é método que se usa em mineração para álcool comum (etanol) separar a ganga (geralmente areia) do minério metálico (geralmente sulfeto). O minério é inicialmente pulverizado 2. Mistura Heterogênea e a seguir tratado com óleo; somente os grãos de minério absorvem o óleo. Em seguida o sistema é lançado em água e É aquela que apresenta mais de uma fase. agitado sob forte corrente de ar. Como os grãos de minério Ex1: água, areia e óleo ficaram envolvidos pelo óleo, tornaram-se mais leves que Ex2: leite, sangue (na verdade aparentam ter apenas uma a água e passam a flutuar em sua superfície numa espuma fase, mas são suspensões que podem ser separadas por cen- oleosa; os grãos de areia (ganga), como não adsorvem o trifugação) óleo, precipitam, porque são mais densos que a água. - Água e gelo constituem um material heterogêneo for- 144
  • 2.
    QuímicA f ) Separação por um líquido de densidade intermediária Para separar as diferentes fases de um sistema heterogê- - é um processo que emprega um líquido de densidade in- neo sólido-gás podemos usar um dos seguintes processos: termediária em relação aos dois sólidos. A fase menos densa flutuará, separando-se da mais densa que irá ao fundo. a) Filtração - o componente gasoso atravessa o filtro, Ex.: Usando-se a água como líquido de densidade in- separando-se do sólido que fica retido na superfície do termediária, poderíamos separar uma mistura de areia e mesmo. serragem. Ex.: Aspirador de pó, filtro de ar do automóvel. g) Separação magnética - Este método é usado para sepa- b) Decantação - deixa-se a mistura em repouso; depois rar misturas em que uma das fases apresenta propriedades de certo tempo o componente sólido se deposita completa- magnéticas. mente, separando-se assim do gás. Ex.: Por este processo facilmente se separa a limalha de ferro, de uma mistura com flor de enxofre. c) Câmara de poeira - é muito usada na Indústria. Faz-se a mistura passar pelo interior de uma câmara, onde se en- h) Dissolução fracionada - E o método que utiliza um contram uma série de obstáculos, dispostos em zigue-zague. certo solvente seletivo, que dissolve apenas um dos sólidos. As partículas sólidas em suspensão são retiradas pêlos obs- Ex.: O sulfeto de carbono (CS ) seria o solvente seletivo táculos, saindo da câmara só o composto gasoso. para separar o enxofre quando misturado com limalha de ferro. 3.1.4. Sistema Líquido-Líquido i) Cristalização fracionada - É o método que se utiliza Ex.: Sistema óleo-água. quando os dois sólidos são solúveis num mesmo líquido. Após a dissolução, evapora-se lentamente o solvente até Podemos usar o seguinte processo para separar as fases de que um dos sólidos se cristalize, separando-se do outro que um sistema líquido-líquido: continua em solução. a) Decantação - coloca-se a mistura em um funil de 3.1.2. Sistema Sólido-Líquido separação (funil de decantação). Quando a superfície de separação das camadas líquidas estiver bem nítida abre-se Ex.: Sistema areia-água, sistema limalha de ferro-água a torneira e deixa-se escoar o líquido da camada inferior (mais denso). Para separar os componentes de uma mistura heterogênea sólido-líquido podemos usar um dos seguintes processos: 3.2. Sistema Homogêneo Filtração - a separação se faz através de uma superfície porosa chamada filtro; a fase sólida fica retida na superfície 3.2.1. Sólido-Sólido do filtro, separando-se assim da fase líquida, que atravessa o filtro. Em laboratório, comumente se usa filtro de papel Ex.: Liga cobre-níquel. adaptado a um funil. Às vezes, convém substituir-se o papel de filtro por algodão de vidro, amianto, porcelana porosa, Os componentes de uma “solução sólida” podem ser etc. Há casos em que a filtração comum é muito demorada separados por: e costuma-se então utilizar a filtração a vácuo. a) Fusão fracionada - consiste no aquecimento da mis- b) Decantação ou sedimentação - deixa-se a mistura em tura até levar à fusão um dos componentes, o qual é então repouso até que o componente sólido tenha se depositado separado. completamente. Remove-se, em seguida, o líquido, entor- Obs: Não podemos separar por este processo os compo- nando-se cuidadosamente o frasco, ou com auxílio de um nentes de uma liga eutética, porque neste caso os dois com- sifão (sifonação). Para acelerar a sedimentação do sólido, ponentes fundem juntos, a uma temperatura constante. pode-se recorrer à centrifugação. b) Dissolução fracionada ou extração por solvente - utili- 3.1.3. Sistema Sólido-Gás za-se um solvente que dissolva apenas um dos componentes, sem afetar o outro. Ex.: Sistema ar-poeira 145
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    pré VeStibulAr uNirio2010 3.2.2. Sólido-Líquido exercícioS Ex.: Solução de NaCl em água. 1. (UNICAMP, 1994) A figura abaixo amostra o esquema A separação dos componentes de um sistema homogê- de um processo usado para a obtenção de água potável a neo sólido-líquido se faz por destilação simples. partir de água salobra (que contém alta concentração de sais). Este “aparelho” improvisado é usado em regiões de- a) Destilação Simples - o princípio do processo consiste sérticas da Austrália. em aquecer a mistura até a ebulição; com isto, o compo- Sobre este processo é correto afirmar que os dois fenômenos nente líquido se separa do sistema na forma de vapor, o qual físicos que ocorrem no aparelho são: ao atravessar o condensador se liquefaz, sendo recolhido em a) fusão e solidificação outro recipiente. b) evaporação e sublimação c) evaporação e condensação 3.2.3. Líquido-Líquido d) liquefação e condensação Para separar os componentes de um sistema homogêneo 2. (UNIRIO 2008/1, adaptada) “A Coréia do Sul é citada líquido-líquido usa-se a destilação fracionada. à exaustão como exemplo de milagre econômico operado pela alta tecnologia. Na década de 60, era tão pobre quanto a) Destilação fracionada - por esse processo, os diferentes as nações miseráveis da África. (...) Os coreanos viraram es- líquidos miscíveis separam-se destilando na ordem crescente pecialistas em celulares, computadores e carros. Mas, quan- de seus pontos de ebulição. do o assunto é tecnologia agroindustrial, eles vêm buscar as Obs.: Não se consegue separar por destilação fracionada lições no Brasil. (...) Os visitantes estavam interessados em os componentes de uma mistura azeotrópica, porque nesse parcerias em energia renovável, como álcool e biodiesel.” caso os dois componentes destilariam juntos a uma temper- Revista Época, 2007 atura constante. Logo, não se obtém álcool puro a partir de uma mistura álcool-água por destilação fracionada. Obtém- Suponha que o álcool combustível, também conhecido se sempre o azeótropo (96% de álcool e 4% de água), o como álcool etílico hidratado, seja uma solução aquosa, qual tem ponto de ebulição (78,2°C) menor que o do álcool contendo 93,0 % de álcool etílico. Em relação a esta solução, puro (78,3°C) e menor que o da água pura (100°C), e por pode-se dizer que: isso destila primeiro. a) é uma mistura eutética. 3.2.4. Líquido-Gás b) possui 10% de água. c) é uma mistura homogênea de etanol e água. Ex.: Oxigênio dissolvido em água. d) apresenta duas fases distintas, etanol e água. e) possui 93 gramas de etanol em 1000mL de água. Neste caso a separação é feita facilmente; aquece-se a mistura e o gás é expulso depois de pouco tempo. GAbArito 3.2.5. Gás-Gás 1. C 2. C As misturas gasosas são sempre homogêneas. Para sepa- rarmos componentes de uma mistura gasosa costuma-se usar a liquefação fracionada. a) Liquefação Fracionada - resfria-se continuamente a mistura; à medida que são atingidos os pontos de liquefa- ção dos componentes, estes passam para o estado líquido, sendo assim facilmente separados. Desse modo se separam os componentes do ar atmosférico. Considerando-se ap- enas os seus principais componentes, a -183°C liquefaz-se o oxigênio, separando-se do nitrogênio que só se liquefaz a -195°C. 146