Separação de misturas

Separação de misturas

Misturas representam a maioria dos materiais encontrados na natureza.

Veja alguns exemplos:

O ar atmosférico é uma mistura de gases: nitrogênio, oxigênio e outros. A água do mar é uma mistura de água e sal. A água da torneira é uma mistura de água, sais e cloro. A água mineral é uma mistura de água e sais minerais. O petróleo é uma mistura de gases, gasolina, óleo diesel, etc.

Como se separa os componentes de uma mistura?

Para se obter substâncias puras, há métodos específicos, cuja aplicação depende dos componentes de cada respectiva mistura.

Observe os quadros:

FILTRAÇÃO

A filtração é utilizada para separar o líquido do sólido em misturas heterogêneas. Por exemplo, a filtração é utilizada para separar a água da areia. A filtração convencional é feita com um funil de separação simples e com papel de filtro, como mostra a figura abaixo.

O papel de filtro contém pequenos poros que permitem a passagem de líquidos e de substâncias dissolvidas no líquido. As substâncias sólidas não dissolvidas ficam retidas no papel de filtro.

Esta é a filtração convencional. Porém, qualquer método que resulte na retenção de uma substância sólida pode ser chamado de filtração.

Vamos estudar alguns exemplos:

As estações de tratamento de água

A água, quando chega na estação de tratamento, entra num reservatório para ficar "descansando" por um tempo. Este procedimento serve para que os sólidos mais densos, que estão em suspensão devido ao movimento da água, sedimentem (vão para o fundo da água). Em seguida, a água é succionada, passando por um gradeamento, onde ficam presos os sólidos maiores; após isto, a água passa por uma caixa de areia, onde ficam retidos os sólidos menores.

Os dois últimos procedimentos, gradeamento e passamento pela caixa de areia, promovem a retenção de sólidos; portanto ocorre a filtração.

O aspirador de pó

O aspirador de pó funciona com um motor de sucção, puxando o ar (gases) e a poeira (sólido). O ar sai do aspirador, mas a poeira fica retida. Houve retenção de sólidos no aspirador de pó; portanto, houve filtração.

aspirador de pó

Filtração natural

Quando chove, a água se mistura com muita sujeira e penetra na terra, mas quando chega num poço, ela já está limpa. Como isso acontece?

Pouco abaixo da terra há algumas pequenas pedras que fazem a retenção de alguns sólidos maiores. Abaixo destes pedregulhos há areia, que conforme a água vai passando, retém os sólidos menores. Mais abaixo, há uma camada muito compacta de argila que quase não deixa a água penetrar. A partir daí, a água continua fluindo e chega aos poços.

Durante todo esse percurso, a água entra em contato com várias substâncias, sendo que algumas se dissolvem na água. Estas substâncias podem ser benéficas ou prejudiciais à saúde; por isso, é necessário que a água do poço seja tratada antes de ser consumida. O tratamento da água pode ser um simples fervimento. Às vezes, porém, é necessário adicionar à água hipoclorito de sódio (substância bactericida encontrada gratuitamente nos postos de saúde, chamada popularmente de cloro líquido).
O tratamento da água é absolutamente necessário, principalmente em locais carentes de saneamento básico, onde não há uma eficiente rede de esgotos e os habitantes são obrigados a cavar fossas. Mesmo que uma fossa esteja distante do poço, a água da chuva transcorreu por ela, e absorveu várias substâncias. É provável que a água tenha adquirido germes até chegar ao poço. Portanto, é necessário tratar a água antes de bebê-la. 

Para a chuva que cai nas montanhas, o procedimento é o mesmo. Ao invés de fluir para poços, a água pode formar bicas, lagos etc. A qualidade da água dependerá das substâncias que ela adquirir no percurso.

Quando a água é de boa qualidade, ela é denominada de água mineral (água + sais minerais dissolvidos). De fato, a economia de algumas cidades brasileiras gira em torno de sua água, que é comercializada ou serve como ponto turístico. Em São Lourenço, por exemplo, há uma grande variedade de tipos de água mineral: algumas são saborosas, enquanto outras têm um gosto horrível, mas todas são próprias para o consumo e boas para a saúde. A diferença de gosto depende do caminho percorrido pela água e das substâncias que adquiriu.

Dissolução fracionada

A dissolução fracionada é o método utilizado para separar misturas de sólidos, onde se dissolve um dos sólidos com um solvente adequado.

Exemplo

areia  +  sal

Ao adicionar água à mistura de areia e sal, e agitar, o sal se dissolve (há dissolução) na água, mas a areia não. Através deste procedimento, separamos da mistura o sal, que agora está dissolvido na água da areia.

Voltando ao exemplo da mistura de areia e sal, surge a pergunta: como podemos recuperar o sal dissolvido, separando-o da água para que volte ao estado sólido e possa ser utilizado?

O método utilizado para se retirar o sal da água do mar, por exemplo, ocorre quando há evaporação da água ou cristalização do sal. Veja o esquema a seguir:

Nas plantações, o ideal é regar as plantas com a água da chuva que seja pura. Porém, onde a chuva é escassa, utiliza-se métodos de irrigação.

A irrigação é feita através de bombas que transportam a água de rios e de lagos para regar a plantação. Mas as águas de rios e lagos contêm vários sais dissolvidos que vão penetrar na terra. Devido à evaporação da água utilizada para a irrigação, os sais se cristalizam e, depois de um certo tempo, a terra se torna tão salinizada que passa a ficar improdutiva. 

Decantação

Decantação é o método utilizado para separar os componentes de misturas de líquidos imiscíveis (líquidos que não se dissolvem). Um exemplo disto é a mistura de água e óleo.

A decantação é feita por meio de um aparelho específico: o funil de decantação ou funil de bromo. Este aparelho é normalmente feito de vidro transparente, permitindo que se veja com total clareza o que acontece no seu interior.

Ao adicionarmos a mistura ao funil de decantação, o líquido mais denso fica na parte inferior, enquanto que o menos denso fica na parte superior. Ao abrir a torneira do funil, o líquido mais denso começa a sair. Quando se percebe que o líquido mais denso saiu quase por completo, regula-se a torneira para que ele saia gota à gota. Quando o líquido mais denso já saiu por completo do funil, e se observa a saída da primeira gota do líquido menos denso, é fechada a torneira. Os líquidos foram devidamente separados! 

Sem o funil de decantação (funil de bromo), é possível separar líquidos imiscíveis? Sim, há um outro método, chamado de sifonação.

A sifonação é feita com uma mangueira que deve ser colocada no fundo do recipiente. Em seguida, é feita a sucção. Se o líquido não for tóxico, a sucção pode ser feita com a boca. Assim, o líquido sai pela mangueira e pode ser inserido em outro recipiente.

No funil de decantação, o controle da saída de líquido é feito pela torneira. Na sifonação, a saída do líquido é controlada com o próprio dedo, quando chega o momento em que o líquido deve parar de escoar.

Você já deve ter visto alguém utilizar esse método para tirar gasolina de um carro.

Destilação

Misturas homogêneas

É chamado de destilação o método utilizado para separar os componentes de misturas homogêneas.

Para melhor entender o processo de destilação, vale lembrar:

Destilação simples

A destilação simples é usada para separar os componentes de uma mistura homogênea de sólidos dissolvida num líquido. Um exemplo é a mistura de água e sal.

Há uma série de aparelhos que fazem destilação simples. Observe as figuras a seguir:

Balão de destilação Onde colocamos a mistura para ser aquecida

Bico de Bunsen (bico de gás)

Tela de amianto A chama do bico entra em contato com o amianto e este distribui o calor de maneira uniforme para o balão de destilação.

Condensador É neste aparelho que o gás devidamente resfriado passa para o estado líquido (condensa). 1 onde o gás entra. 2 onde conectamos uma mangueira ligada a uma torneira que leva água para dentro do aparelho, resfriando o cano central (1). 3 onde conectamos uma mangueira que é levada até uma pia para escoar a água.

Com o aquecimento, a água alcança o ponto de ebulição e passa para o estado gasoso. O gás é menos denso e, portanto, sobe. O vapor é então forçado a passar pelo condensador, onde será resfriado, voltando ao estado líquido e caindo no béquer. Ao final do processo, dentro do balão de destilação haverá o sal devidamente cristalizado. É desta maneira que conseguimos obter água pura (destilada) a partir da água do mar. Mas essa água pura não é muito boa para o consumo. A água que bebemos normalmente contém alguns sais minerais que são fundamentais para o nosso organismo.

Destilação fracionada

A destilação fracionada é usada para separar, com bastante eficácia, os componentes de misturas homogêneas de líquidos. Um exemplo disto é a mistura de água e álcool.

O aquecimento produzirá vapores de água e álcool. Estes vapores, ao entrar em contato com as bolinhas de vidro da coluna de fracionamento, serão resfriados. O resfriamento faz com que a água seja condensada, voltando ao estado líquido e caindo de volta no balão.

O resfriamento causado pelas bolinhas de vidro não é suficiente para condensar o álcool. Portanto, o álcool passará por elas e será levado ao condensador, onde receberá um resfriamento eficaz. Isto feito, o álcool passará para o estado líquido (condensação) e cairá no béquer. Através deste processo, conseguimos obter o álcool 96° GL.

i. BEBIDAS DESTILADAS

O esquema a seguir ilustra como se obtém álcool a partir da cana-de-açúcar.

É através da destilação fracionada que conseguimos separar os derivados de petróleo.

1 - Gás combustível
2 - Gasolina comum	Combustível
3 - Querosene	Combustível
4 - Óleo Diesel	Combustível de caminhão e ônibus
5 - Óleo lubrificante	Óleo de motores
6 - Parafina	Fabricação de velas
7 - Asfalto	Pavimentação urbana

Através do aquecimento, a maior parte dos compostos dessa grande mistura chamada petróleo, passa para o estado gasoso. Pelo fato de os gases serem menos densos, estes sobem e se encontram com as serpentinas, que resfriam os gases para condensá-los.

As substâncias que se condensam com mais facilidade escoam para as partes inferiores, ao passo que as de condensação mais complexa são levadas às partes superiores do aparelho e recolhidas mais acima.

ii. MISTURAS GASOSAS

A mistura de quaisquer gases, em quaisquer quantidades, é sempre homogênea.

Para separar os componentes de uma mistura gasosa, faz-se necessário primeiro passá-la para o estado líquido e, depois, efetuar a destilação fracionada.

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