Este documento descreve vários métodos de separação de misturas, incluindo filtração, decantação, centrifugação, extração por solventes e destilação. Cada método é explicado e exemplos de suas aplicações são fornecidos. O documento também discute conceitos como pureza de substâncias e diferentes tipos de materiais.

1. MÉTODOS DE SEPARAÇÃO DE MISTURAS Escola de Educação Básica Francisco Mazzola Professor Édio mazera Química 2009

2. Equipes Equipe 1 – Identificação de Substâncias Equipe 2 – Materiais e Substâncias Equipe 3 – Separação de Materiais Equipe 4 – Mét. de Separação: FILTRAÇÃO Equipe 5 – Mét. de Separação: DECANTAÇÃO Equipe 6 – Mét. de Separação: CENTRIFUGAÇÃO Equipe 7 – Mét. de Separação: EXTRAÇÃO POR SOLVENTES Equipe 8 – Mét. de Separação: DESTILAÇÃO Equipe 9 – Mét. de Separação: CROMATOGRAFIA Equipe 10 – Aparelhos utilizados para separar misturas. Equipe 11 – Outros métodos utilizados para separar misturas.

3. Equipe 1 – Identificação de Substâncias Substâncias diferentes possuem propriedades físicas específicas diferentes. Existem mais de trinta propriedades físicas especificas. Densidade, TF, TE, Solubilidade, Atvidade ótptica, Indice de refração, etc. Propriedades Físicas Específicas

4. Propriedades Químicas (1) Podemos diferenciar uma amostra de água de outra de álcool, verificando qual se queima. Podemos identificar os gases hidrogênio, oxigênio e dióxido de carbono pelo comportamento perante o fogo: enquanto o hidrogênio explode, o oxigênio aviva uma chama e o dióxido de carbono a apaga. A identificação de amido em alimentos pode ser feita adicionando-se iodo: se houver amido, forma-se uma mancha azul-escura.

5. Propriedades Químicas (2) Os ácidos podem ser identificados por meio de uma reação com o tornassol azul, modificando a sua cor para vermelho Várias análises clínicas e patológicas são feitas por meio de reações químicas em que substâncias são identificadas por suas propriedades químicas.

6. Propriedades constantes? só nos puros. Só possuem propriedades específicas definidas os materiais purificados, ou seja, constituídos quase exclusivamente por um mesmo tipo de matéria. Os materiais purificados são denominados substâncias . Os materiais em que as propriedades específicas variam não são purificados, ou seja, são formados por mais de um tipo de matéria. Por isso, são geralmente denominados misturas .

7. Veja na tabela abaixo as propriedades específicas de várias substâncias. A caracterização de uma substância não pode ser feita por apenas uma propriedade específica. Ela depende da avaliação de um conjunto de propriedades específicas.

8. CONCLUSÃO Por meio de várias propriedades, o químico pode identificar, por exemplo, a presença de substâncias poluentes. Com à Química, é possível, portanto, identificar as substâncias que causam problemas ambientais. O mineral pirita e conhecido como “ouro-de-tolo”, por seu brilho amarelo característico. Para dlferencia-lo do ouro basta pingar umas gotas do ácido e observar se ocorre reação ( a pirita contém sulfeto de ferro, que reage com ácido clorídrico).

9. Equipe 2 – Materiais e Substâncias Os materiais como a terra, as rochas, o ar, os plásticos, as tintas, os medicamentos, os refrigerantes, etc., não são SUBSTÂNCIAS, mas MISTURAS DE SUBSTÂNCIAS. As substâncias são extraidas dos materiais A esse processo chamamos de purificação do material (reduzi-lo a uma substância pura). PURO = uma só substância

10. O que é Pureza ? O conceito de pureza é um conceito ideal É possível obter graus de pureza maiores do que 99,99%, mas nunca teremos 100% de pureza. No cotidiano utiliza-se o termo “puro“ como sendo um material que não foi alterado ou falsificado. Utiliza-se o termo “substância“ quando um material tem um grau de pureza adequado para aos parâmetros experimentais em questão.

11. Materiais homogêneos e Heterogêneos HOMOGÊNEOS: apresentam aspecto unifirme em toda a sua extensão. (uma só fase) HETEROGÊNEOS: são multiformes de ponto a ponto (maisde uma fases). FASE: porção de um sistema que apresenta as mesmas propriedades em toda a sua extensão.

12. Conclusão Uma substância geralmente se apresenta como monofásica. Em alguns casos ela se apresenta com mais de uma fase, como num compo com água (fase líquida)e gelo (fase sólida). Muitos materias que são identificados como puros são na verdade misturas de várias substâncias. (ex. Mél puro, banha pura, café descafeinado, etc.)

13. Equipe 3 – Separação de Materiais Na natureza os materiais são encontrados na forma de misturas. Para a produção de materiais que tenham aplicação tecnológica é preciso separa-los e obter substãncias puras. Para obter substãncias puras pode-se utiliza dois processos: Síntese ou Extração.

14. Síntese Desenvolvida em reatores químicos. Os reagentes transformam-se em novas substâncias. Ex: Fermentação (produção de bebidas). Produção de sabão. Industria petroquímica (polímeros).

15. Extração Extração de essências vegetais para a produção de perfumes. Extração de de substâncias medicamentosas de plantas e animais. Extração de corantes vegetais. Extração de Latex da Seringueira Extração de minérios, etc.

16. Processos de separação Após a extração ou síntese, muitas vezes é necessário purificar em laboratório ou industria. Entre os processos de separação de substâncias muitos são utilizados no dia a dia: Coar o café, catar feijão, centrifugar a roupa, aspirar o pó, peneirar areia, fazer coleta seletiva de lixo, etc.

17. Principais Metodos de Separação Peneiração; Ventilação; Levigação; Flotação; Dissolução Fracionada; Filtração liquido-solido / Filtração – gas-solido Decantação sólido-liquido / liquido-liquido Centrifugação Aquecimento Evaporação Destilação / Destilação fracionada Liquefação fracionada.

18. 1. Peneiração (sólidos) Método para separação de sólidos de apresentam grãos de diferentes tamanhos (diferentes granulometrias) São utilizados peneiras com malhas de diferentes tamanhos, dispostas umas sobre as outras, da maior para a menor. Aplicações: industria de fertilizantes, construção civil, etc.

19. 2. Ventilação (sólidos) Método empregado em misturas que apresentam componentes com densidades muito diferentes aproveitando a corrente de ar. Aplicações: no beneficiamento de cereais na separação das cascas dos grãos.

20. 3. Levigação (sólidos) Apresenta o mesmo principio da ventilação, mas em vez de corrente de ar, utiliza-se uma corrente de água. Aplicação: é empregado em garimpos, para separar a areia, menos densa, do ouro (cascalho) muito mais denso.

21. 4. Flotação Método que também se baseia na diferença de densidades. É empregado na separação de certos minérios que absorvem óleo. A misturas é banhada em óleo e lançada na água. Agita-se fortemente a suspensão com uma corrente de ar comprimido e as particulas que absorvem o óleo flutuam na água enquanto que suas impurezas (carga) se depositam no fundo do recipiente.

22. 5. Dissolução Fracionada Método que se baseia na solubilidade. É utilizado em misturas com um componente solúvel e os demais insolúveis. Aplicação: Ex: para separar o Sal da Areia, .

23. 6. Filtração ( sólido-liquido ) (1) Método utilizado para separar sólidos não solúveis no líquido. A mistura passa por uma superfície porosa que permite a passagem do líquido, mas retém o sólido em sua suerfície. Aplicações: Preparação do café; Separação do soro do queijo; Água filtrada Este processo pode ser acelerado por meio da filtração a vácuo.

24. 6. Filtração (sólido-gas) (2) Uma corrente de ar gerada por um motor, mistura-se com o pó. Ao passar por um filtro de pano ou papel, o pó fica retido no filtro e o ar filtrado retorna ao meio ambiente. Aplicações: Aspirador de Pó

25. 7. Decantação (sólido-liquido ) (1) Utilização de liquidos com densidades intermediárias. Quando a diferença de densidade entre os componentes da mistura é grande, utiliza-se um liquido que não dissolva e que apresente densidade intermediária entre os valores de densidade dos sólidos da mistura. Aplicação: na separação do caruncho do feijão

26. Também na diferença de solubilidade e densidade. A mistura é deixada em repouso para que o sólido insolúvel e mais denso que o líquido se deposite no fundo do recipiente pela ação da gravidade. Aplicações: preparação de café árabe, Tratamento de água 7. Decantação (sólido-liquido ) (2)

27. 7. Decantação (liquido-liquido) (3) Numa mistura de líquidos imicíveis, o mais denso permanece na parte inferior e o menos denso fica sobre ele. Utiliza-se um funil de separação ou decantação. Aplicações: Mistura de Água e Óleo Mistura de Éter e Água, etc.

28. 8. Centrifugação Decantação acelerada pelo uso de centrífuga. Com rotação de 1.000 a 45.000 rpm faz com que o sólido se separe do líquido. Utilizado quando o sólido forma suspernsão com o líquido. Aplicações: análises clínicas.

29. 9. Aquecimento (líquido-gás) Para separar os gases dissolvidos no líquido. Aplicações: Purificação da água. (ao ferver a água elimina-se o ar dissolvido nela)

30. 10 – Evaporação (sólido-líquido) Baseia-se na diferença de temperatura de ebulição entre os componentes da mistura. Aplicações: Utilizado na obtenção do Sal comum Na fabricação do café solúvel.

31. 11 - Destilação simples (1) Os componentes da mistura devem apresentar temperaturas de ebulição bem diferentes. Um dos componentes é eveporado e depois condensado.

32. 11 - Destilação fracionada (2) É uma destilação simples repetida diversas veses. Utilizada na destilação do petróleo e na purificação de solventes industriais, etc.

33. Destilaria de perfume:

34. Refinaria Torres de fracionamento

35. Liquefação fracionada (gases) Diminuindo a temperatura e aumentando a pressão pode-se liquefazer separadamente gases que apresentam TE diferentes. Utilizado parta separar gases do ar atmosférico. Visão geral de uma fábrica da White Martins, que produz nitrogênio e oxigênio

36. Conclusão As misturas podem ser separadas por diferentes métodos. Ao se escolher o método, deve-se considerar o estasdo físico da mistura, o número de fases, e principalmente, as propriedades das substâncias que compõe a mistura.

37. Equipe 4 – FILTRAÇÃO Desenvolvimento obtido até a situação atual Informações básicas importantes Previsões originais que não se concretizaram Previsões originais que acabaram se concretizando

40. Conclusão

41. Equipe 5 – DECANTAÇÃO Especifique as estratégias alternativas Liste os prós e contras de cada estratégia Apresente uma previsão dos custos

42. Equipe 6 – CENTRIFUGAÇÃO Recomende uma ou várias estratégias Apresente um resumo dos resultados esperados Cite os próximos passos a serem tomados Delegue as diversas tarefas

43. Equipe 7 – EXTRAÇÃO POR SOLVENTES MÉTODOS DE SEPARAÇÃO DE MISTURAS Visão Geral Meta a longo prazo A Situação atual Desenvolvimento até o momento Alternativas possíveis Recomendação

44. Equipe 8 – DESTILAÇÃO

45. Equipe 9 – CROMATOGRAFIA DEFINIÇÃO : é uma técnica usada para separação dos componentes de uma amostra, os quais se distribuem em duas fazes, uma estacionária e a outra móvel. A fase estacionária pode ser um sólido, um líquido retido sobre um sólido ou um gel. A fase móvel pode ser líquida ou gasosa. Ela está fundamentada na migração diferencial dos componentes de uma mistura, que ocorre devido a diferentes interações, entre duas fases imiscíveis, a fase móvel e a fase estacionária.

46. HISTÓRICO O termo cromatografia foi primeiramente empregado em 1906 e sua utilização é atribuída a um botânico russo ao descrever suas experiências na separação dos componentes de extratos de folhas. Nesse estudo, a passagem de éter de petróleo (fase móvel) através de uma coluna de vidro preenchida com carbonato de cálcio (fase estacionária), à qual se adicionou o extrato, levou à separação dos componentes em faixas coloridas. Esse é provavelmente o motivo pelo qual a técnica é conhecida como cromatografia (chrom = cor e graphie = escrita), podendo levar à errônea idéia de que o processo seja dependente da cor.

47. As diferentes formas de cromatografia podem ser classificadas considerando-se diversos critérios: 1. Classificação pela forma física do sistema cromatográfico: cromatografia em coluna e cromatografia planar; 2. Classificação pela fase móvel empregada: a cromatografia gasosa, a cromatografia líquida e a cromatografia supercrítica (CSC). 3. Classificação pela fase estacionária utilizada: fases estacionárias sólidas, líquidas e quimicamente ligadas; 4. Classificação pelo modo de separação : adsorção, partição, troca iônica e exclusão.

48. Tipos de cromatografia

49. Cromatografia planar Cromatografia em papel (CP) É uma técnica de partição líquido–líquido, estando um deles fixado a um suporte sólido. Baseia-se na diferença de solubilidade das substâncias em questão entre duas fases imiscíveis, sendo geralmente a água um dos líquidos. Este método é muito útil para a separação de compostos polares, sendo largamente usado em bioquímica.

50. É uma técnica de adsorção líquido–sólido, onde a separação se dá pela diferença de afinidade dos componentes de uma mistura pela fase estacionária. Normalmente as placas utilizadas são de vidro e a sílica gel é a fase estacionária mais utilizada. cromatografia em camada delgada (CCD)

51. Esta técnica é muito utilizada para isolamento de produtos naturais e purificação de produtos de reações químicas. As fases estacionárias mais utilizadas são sílica e alumina. Cromatografia em coluna Cromatografia líquida clássica

52. Cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) utiliza suportes com partículas diminutas responsáveis pela alta eficiência, e uso de bombas de alta pressão para a eluição da fase móvel, devido a sua baixa permeabilidade.

53. Cromatograma A versatilidade dessa técnica reside no grande número de fases estacionárias existentes, as quais possibilitam análises e separações de uma ampla gama de compostos com alta eficiência

54. Cromatografia gasosa de alta resolução (CGAR) O mecanismo de separação da cromatografia gasosa está baseado na partição dos componentes de uma amostra entre a fase móvel gasosa e a fase estacionária líquida. É uma das técnicas analíticas mais utilizadas. Atualmente, espectrômetros de massa têm sido acoplados a equipamentos de cromatografia gasosa, possibilitando a identificação imediata das substâncias presentes na amostra.

55. Componentes básicos de um cromatógrafo gasoso. a) cilindro do gás de arraste mantido sob alta pressão; b) injetor; c) coluna; d) detector; e) registrador.

56. Conclusão A cromatografia foi praticamente ignorada até a década de 30, quando foi redescoberta. Diversos trabalhos na área em conjunto com os avanços tecnológicos, levaram-na a um elevado grau de sofisticação, o qual resultou no seu grande potencial de aplicação em muitas áreas. A cromatografia pode ser utilizada para a identificação de compostos, por comparação com padrões previamente existentes, para a purificação de compostos, separando-se as substâncias indesejáveis e para a separação dos componentes de uma mistura.

57. Equipe 10 – Aparelhos mais utilizados. Funciona a gás e serve para o aquecimento de materias não-inflamáveis. Quando a janela, em sua parte inferior, está cmpletamente aberta a temperatura máxima é cerca de 1.100 oC. Bico de Busen

58. Servem par a montagem e sustentação dos aparelhos de laboratório. Suporte, garras e argola.

59. Utensílios de vidro (1) Balão volumétrico, pipeta graduada e volumétrica:

60. Utensílios de vidro (2) Bureta e Trompa de vácuo:

61. Utensílios de vidro (3) Tubo de ensaio, vídro de relógio e Erlemmeyer:

62. Utensílios de vidro (4) Balão de fundo chato, de fundo redondo e proveta:

63. Cadinho, triângulo, cápsula e almofariz com pistilo.

64. Filtro Lento (1)

65. Filtro a vácuo (2)

66. Aparelharem para decantação (Sólido-liquido)

67. Câmaras de poeira Em zig-zag (as partículas sólidas perdem velocidade e se depositam)

68. Funil de bromo ( liquido-liquido) (separação ou decantação) Feito de vidro. Utilizado para separar líquidos imicíveis de densidades diferentes. Após a separação espontânea, abre-se a torneira e escoa-se apenas o líquido mais denso.

69. Aparelhagem para sublimação

70. Centrifuga

71. Destilador

72. Conclusão Existem uma infinidades de equipamentos utilizados em lasboratório. O aparelho mais adequado para separar uma mistura depende das propriedades dessa mistura. Muitos aparelhos são montagens com equipamentos de vidro, ferro e porcelana.. Muitos desses equipamentos podem ser usados para diversas montagens diferentes.

73. Equipe 11 – Outros métodos utilizados para separar misturas. Muitos outros métodos de separação de misturas são encontrados no laboratório e na industria. Muitos deles são desenvolvidos e utilizados para fins específicos. Uma pesquisa na Internete e em livros de Orgânica mostrará uma variedade de montagens.

74. FIM Bibliografia: 1. 2. 3. 4. 5.