Vem com a gente estudar os diferentes métodos de separação de misturas! Mande bem em Química no Enem!
Você sabia que a maioria dos materiais encontrados na natureza não são substâncias puras? Eles são compostos por mais de um tipo de molécula, e a separação dos componentes dessas misturas são importantes para vários processos do nosso cotidiano! Alguns exemplos são a separação dos poluentes da água, a obtenção do sal de cozinha, e a fabricação de componentes para produção de medicamentos, alimentos, produtos de higiene e limpeza. Venha saber mais sobre separação de misturas para a prova do Enem!
Ao longo dos anos, vários processos de separação de misturas foram desenvolvidos e aperfeiçoados para que pudéssemos conhecer o comportamento físico-químico das substâncias e, consequentemente, seu uso correto.
Lembre-se que uma mistura é a combinação de duas ou mais substâncias, podendo ser homogênea ou heterogênea.
As misturas homogêneas apresentam uma única fase, um único aspecto, sendo caracterizadas como monofásicas. Elas também podem ser chamadas de solução. Como exemplo podemos citar a água com açúcar e a água com álcool.
Já as misturas heterogêneas apresentam duas ou mais fases, sendo que seus componentes podem ser visualizados a olho nu ou através de um microscópio. De acordo com o número de fase, são classificadas em:
1- Bifásica: apresenta 2 fases. Exemplo: água e óleo.
2- Trifásica: apresenta 3 fases. Exemplo: quartzo, mica e feldspato (granito).
3- Polifásica: apresenta 4 fases ou mais. Exemplo: óleo, areia, água e serragem.
Os métodos de separação de misturas baseiam-se no tipo de mistura (homogênea ou heterogênea), no seu estado físico (líquido, sólido e gasoso) e nas propriedades físicas dos materiais que compõem a mistura, como seu ponto de fusão e de ebulição, a densidade e a solubilidade.
Métodos de separação de misturas homogêneas
A destilação simples é um processo que serve para separar sólidos de líquidos. Nesse processo, a mistura a ser separada é aquecida. Assim, o líquido evapora e o soluto não. A separação ocorre de acordo com a diferença nos pontos de ebulição do solvente e do soluto. Como exemplo, temos o sal dissolvido na água.
Por aquecimento, somente o líquido entra em ebulição e passa para o estado gasoso. Em seguida, será condensado e recolhido, usando-se um condensador adaptado.
A substância mais volátil irá se vaporizar, separando-se da mistura. O vapor formado é resfriado para voltar a ser líquido e poder ser recolhido.
Imagem 1: Desenho esquemático de um processo de destilação.
A destilação fracionada é o método usado para separar misturas homogêneas de líquido + líquido, como água e álcool etílico, ou até mesmo líquido + gás (é o caso do petróleo, que é uma mistura de vários líquidos e gases).
Nesse processo, ambas as substâncias passam para o estado gasoso, sendo que a separação ocorre devido à densidade diferente entre as duas substâncias no estado gasoso.
A aparelhagem utilizada é semelhante a de destilação simples, sendo que na destilação fracionada usa-se também a coluna de fracionamento.
A mistura dos líquidos é feita no balão de vidro, que é aquecido. Os líquidos evaporam, porém, o líquido de menor ponto de ebulição vai evaporar em quantidade muito maior do que o líquido de maior ponto de ebulição.
Entretanto, quando chegam à coluna de fracionamento, encontram uma barreira, pois esse condensador possui bolinhas, cacos de vidro ou porcelana. A coluna de fracionamento serve para evitar que a segunda substância também evapore e vá para o balão de erlenmeyer. Quando isso ocorre, o contato com as bolinhas a resfria novamente, e este volta ao seu lugar de origem.
No final, o balão de erlenmeyer estará com o líquido mais volátil (que evaporou mais rápido) e o balão de vidro estará com o líquido menos volátil. A destilação fracionada é usada no refino de petróleo.
Imagem 2: Desenho esquemático de um processo de destilação fracionada.
Evaporação é o método usado em misturas de líquido e sólido, no qual o líquido é evaporado. Baseia-se na diferença de pontos de ebulição entre os componentes da mistura. Esse processo é muito utilizado para separar o sal da água do mar. Após a evaporação da água, fica o cloreto de sódio (sal de cozinha). Neste processo, diferentemente da destilação simples, o líquido é evaporado e perdido (na destilação ele também é armazenado).
Fusão fracionada é o método que envolve misturas de sólidos com temperaturas de fusão diferentes. Ao se aquecer, o que tem menor ponto de fusão derrete ou se funde primeiro, separando-o do outro sólido. Este processo é empregado na separação dos componentes de ligas metálicas, minérios, rochas, etc.
Liquefação fracionada é o processo de separação dos gases que compõem uma mistura homogênea. É feita por meio do resfriamento ou aplicação de uma alta pressão sobre os gases até que eles mudem para o estado líquido.
A mistura é submetida a um resfriamento até que os gases se tornem líquidos, o que ocorre em torno de -200º. Em seguida, são submetidos ao método de destilação fracionada. A mistura de gases no estado líquido é colocada em uma torre com várias partes, sendo que cada parte possui uma temperatura específica. Como os gases possuem pontos de ebulição diferentes, eles retornarão ao estado gasoso em momentos distintos. Esse processo é empregado para separar os gases que compõem o ar atmosférico. Confira no esquema abaixo:
Imagem 3: Desenho esquemático de uma liquefação fracionada.
Vamos assistir ao vídeo sobre separação de misturas homogêneas?
Catação é o método feito de forma manual quando usamos as mãos ou um instrumento (pinça, colher, pegador) para pegar um sólido na mistura. Baseia-se na diferença de cor e tamanho dos componentes. Como exemplo podemos citar a separação do lixo e retirar a sujeira dos grãos (feijão, lentilha).
Levigação é o método que usa a força da água para separar o componente menos denso de uma mistura formada por sólidos. A substância mais densa fica no fundo de um recipiente, e a substância menos densa é levada pela água. Esse é o processo usado por garimpeiros para separar o ouro ou outros metais da areia e das pedras.
Ventilação é o processo físico de separação de misturas heterogêneas entre sólidos que possuem densidades diferentes. Não há transformação química para que ocorra a separação dos componentes da mistura. O sólido menos denso é arrastado por uma corrente de ar aplicada sobre a mistura, e há a separação dos componentes. Esse processo é usado nas aplicações agrícolas, na colheita e no beneficiamento de grãos.
Flotação é o método de separação de misturas heterogêneas de caráter físico. Consiste em adicionar bolhas de ar no meio para que elementos que estão suspensos ao líquido juntem-se às bolhas, formando uma espuma, que pode ser removida junto com as impurezas. As partículas ficam na superfície da mistura flutuando.
Esse processo é empregado no tratamento de água e de esgoto. Durante uma etapa específica do tratamento são adicionados coagulantes químicos na água, como o sulfato de alumínio, que reage com outros componentes formando flóculos. Os flóculos de sulfato de alumínio se aglutinam à sujeira da água, como uma lama, e este processo recebe o nome de floculação. A floculação adere impurezas, o que facilita a separação destas substâncias da água por vários outros processos.
A flotação também é empregada para recuperar corantes em indústrias de papel; separação do plástico em processo de reciclagem, etc..
Imagem 4: Etapas do tratamento de água em uma estação de tratamento de água (ETA).
Separação magnética é o método usado para separar misturas sólidas. Usa-se um ímã ou um eletroímã para atrair as substâncias com propriedades magnéticas (níquel, cobalto, ferro) das demais. O processo é usado na indústria alimentícia e no beneficiamento mineral.
Decantação é o método usado para separar misturas entre sólido-líquido e líquido-líquido. A mistura fica em repouso durante certo período de tempo. Enquanto isso, as impurezas depositam-se no fundo do recipiente (sedimentação). Esse processo ocorre pela diferença de densidade entre as substâncias. Ao final, o líquido puro é retirado e o sólido fica no fundo do recipiente.
Imagem 5: Desenho esquemático de uma decantação. mandoeducaao.com.br
A sedimentação e a decantação são processos usados nas estações de tratamento de água. Em uma das etapas do tratamento, adicionam-se coagulantes químicos que se juntam às partículas dispersas na água. A água com os flóculos de impurezas ficam em tanques decantadores por cerca de 4 horas. As impurezas sedimentam-se e acumulando-se no fundo, sendo removidas para a parte de baixo do tanque.
Centrifugação é o método de separação de misturas de sólidos com líquidos ou somente de líquidos. A centrifugação separa o que é mais denso do que é menos denso. O menos denso sobe e o mais denso fica na parte inferior. Um exemplo é o funcionamento da máquina de lavar roupa na função centrifugar.
Esse método também é usado em laboratórios de análises clínicas para analisar exames de urina e sangue. O sangue é uma mistura coloidal que, ao ser coletado, é colocado em um tubo de ensaio. O tubo vai para uma centrífuga de laboratório, que realiza um movimento rotativo bastante acelerado para que as partes que compõem o sangue sejam separadas e analisadas individualmente.
Filtração simples é o método de separação de misturas de sólido-líquido ou gás-sólido. Usa-se um filtro (material poroso) para reter as partículas sólidas, separando-as do líquido ou do gás.
Imagem 6: Desenho esquemático de uma filtração simples. mundoeducao.com.br
Esse método é usado para coar o café, na limpeza da água pelo filtro caseiro, nas estações de tratamento de água e de esgoto, quando a água passa por filtros de areia e grades que impedem a passagem de detritos, plantas, etc.
Este processo de separação de misturas é mais rápido que a filtração simples. Dentro do recipiente que coletará a solução filtrada se aplica um vácuo (baixa pressão), que faz com que haja uma sucção que acelera o processo. Em laboratório usa-se um funil de Buchner. Quando a mistura passa pelo funil, ela é submetida a uma sucção por causa da diferença de pressão. Assim, a filtração ocorre mais rápido.
Imagem 8: Desenho esquemático de uma filtração a vácuo. mundoeducao.com.br
Este método é usado para separar misturas de dois ou mais sólidos e apenas um dos componentes se dissolve no solvente. A dissolução fracionada não é considerada um único método para a separação dos componentes de uma mistura, sendo escolhida para iniciar o processo de separação e, posteriormente, outros métodos são empregados para completar a separação dos componentes: filtração simples e a vácuo, destilação fracionada.
No processo sal + areia + água: o sal se dissolve na água, mas a areia não se dissolve. Por filtração, o sal se separa da areia, por dissolução fracionada se recupera o componente solúvel, e por último evaporação do líquido usado.