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CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS F B O N L I N E . C O M . B R ////////////////// PROFESSOR(A): IGOR TORRES ASSUNTO: SEPARAÇÃO DE MISTURAS FRENTE: QUÍMICA 022.160 – 147063/20 AULA 05 FUNDAMENTOS Resumo Teórico Introdução Os métodos utilizados na separação das misturas são analisados a partir de vários fatores, porém o primeiro é classifi car as misturas em Homogêneas ou heterogêneas. Os processos Homogêneos utilizam processos físicos de separação, porém as misturas heterogêneas utilizam processos mecânicos de separação. Processos Mecânicos de Separação São métodos utilizados para separar misturas heterogêneas onde cada técnica leva em consideração o tamanho das partículas e o estado físico do componentes da mistura heterogênea, abaixo seguem os processos mecânicos mais utilizados. Catação (sólido + sólido) Consiste em separar misturas heterogêneas formadas por partículas grandes e visíveis, é um processo manual. Um exemplo de catação é a tirada de pedrinhas do feijão, separar pequenas pedras da areia. Peneiração (sólido + sólido) A peneiração consiste em separar partículas de tamanhos diferentes por telas que são chamadas de peneiras, pois selecionam grãos de um sólido de maior tamanho enquanto que as partículas menores conseguem passar pelos orifícios da tela da peneira. Decantação (sólido – líquido, líquido – líquido e sólido – gás) A decantação serve para separar vários tipos de misturas heterogêneas, porém independente a mistura a ser separada, o principal fator responsável pela aplicação da decantação é a diferença de densidade entre os materiais que formam a mistura heterogênea. Exemplo 1: Água + Enxofre água enxofre repouso Exemplo 2: Água + Óleo O funil de Decantação esquematizado a seguir é utilizado na separação de líquidos imiscíveis (líquidos que não se misturam). Funil de decantação (funil de bromo) Óleo Água Béquer Suporte 2F B O N L I N E . C O M . B R ////////////////// MÓDULO DE ESTUDO 022.160 – 147063/20 Centrifugação A Centrifugação é utilizada em misturas heterogêneas onde as partículas não sofrem decantação por serem muito pequenas. A centrifugação ocorre a partir do giro onde as partículas sólidas são arrastadas para o fundo do recipiente pela força centrifuga. Geralmente utilizamos o aparelho centrifuga com elevado número de rotações. Geralmente, as Centrifugas são utilizadas para análises clínicas em exames de sangue. Ventilação (sólido + sólido) A ventilação consiste em separar os materiais pelo arraste de corrente de ar, a mistura é formada por dois sólidos, porém um deles é muito leve. Exemplo: Arroz + Palha do Arroz Separação magnética (sólido + sólido) Utilizado para separar componentes de uma mistura sólida formada por materiais que sofrem infl uência de campos magnéticos. Um dos exemplos mais utilizados nos laboratórios como prática é a separação de enxofre com malha de ferro (pó de ferro). limalha de ferro + pó de enxofre pó de enxofre limalha de ferro ímã ímã Filtração (Sólido – Líquido) A Filtração é utilizada em misturas heterogêneas formadas por um sólido disperso em um líquido, a fi ltração tem como fundamento utilizar um fi ltro poroso onde as partículas sólidas são retidas para ocorrer a passagem do líquido. A Filtração é muito utilizada na purifi cação da água barrenta. Mistura Funil com papel de fi ltro RESÍDUO FILTRADO Filtração a vácuo Quando a Filtração demora muito, pois o sólido pode ser muito refi nado forma uma camada de sólido que não deixa o líquido passar pelo papel, quando isso ocorre utilizamos a fi ltração a vácuo. trompa de água rolha de borracha funil de Buchner papel de fi ltro águamistura heterogênea líquido separado vácuo kitassato mangueira A Filtração a Vácuo utiliza uma bomba de água para realizar a sucção do líquido, como é utilizado diferença de pressão é necessário uma vidraria mais específi ca para esse processo que no caso é o Funil de Buckner e o Kitassato. Processos Físicos de Separação São processos utilizados para separar misturas homogêneas, pois elas utilizam as propriedades físicas específi cas das substâncias como Ponto de Fusão e Ebulição, Solubilidade... 3 F B O N L I N E . C O M . B R ////////////////// 022.160 – 147063/20 MÓDULO DE ESTUDO Destilação simples (Sólido – Líquido) A destilação simples é utilizada para separar um sólido de um líquido quando estes formam uma mistura homogênea, como água e sal. A destilação simples consiste em aquecer a mistura até que o líquido evapore e ao passar pelo condensador retorne ao estado líquido enquanto que o sólido fi ca no balão de destilação. Entrada de água Saída de água Condensador Termômetro Destilado Elevador Balão de destilação Manta de aquecimento Mistura a destilar Destilação fracionada (Líquido – Líquido) A destilação ocorre quando seguimos dois fenômenos físicos, a ebulição ou evaporação seguida da condensação, o líquido de menor temperatura de ebulição evapora primeiro e em seguida é condensado, depois, o líquido de maior temperatura de ebulição sai em seguida para o condensador, sendo também condensado, essa sequência pode ser operada para uma mistura formada por vários líquidos diferentes miscíveis. A Destilação Fracionada é utilizada principalmente para separar os componentes do petróleo. Os líquidos mais voláteis são liberados no topo da torre de Destilação e os de maior temperatura de ebulição são liberados embaixo. Extração A extração consiste na passagem de um líquido por um sólido e geralmente alguma substância é solúvel no líquido. O Café é feito dessa forma, um líquido quente passa pelo sólido e extrai substâncias que são solúveis no líquido. H 2 O H 2 O + NaCI NaC� + Areia Areia O processo de extração também pode ser utilizado para retirar uma substância de uma mistura líquida. Imagina o etanol que está presente na gasolina, se adicionarmos água ao sistema teremos duas fases visíveis, a água e a gasolina, ao agitar o sistema percebemos que a parte transparente aumenta de volume, isso ocorre porque o etanol passa para a água formando uma solução água e etanol, logo o etanol foi extraído da gasolina por apresentar maior solubilidade na água. Confi ra o exemplo: Suponha que a altura da camada inferior 50 mL de gasolina. Desenho 1 Gasolina com etanol. (etanol e água destilada) seja 63 mL. Subtraindo-se 50 mL de água destilada, chega-se ao volume de 13 mL de etanol anidro. Multiplicando-se este último valor por 2 e somando-se 1, obtém-se 27 mL ou 27% de etanol anidro em 100 mL de gasolina comum. 50 mL de gasolina + 50 mL de solução aquosa NaC� a 10%. Desenho 2 Gasolina sem etanol. 13 mL de aumento da camada aquosa. 4F B O N L I N E . C O M . B R ////////////////// MÓDULO DE ESTUDO 022.160 – 147063/20 Exercícios 01. (Famerp/2019) O esquema a seguir representa o processo de extração do óleo essencial de cascas de laranja. Cascas de laranja Cascas (resíduo) Éter Óleo essencial Sistema homogêneo Éter Maceração das cascas Processo 1 Processo 2 Os números 1 e 2 correspondem a processos de separação de misturas denominados, respectivamente, A) dissolução fracionada e fi ltração. B) decantação e centrifugação. C) centrifugação e fi ltração. D) destilação e decantação. E) fi ltração e destilação. 02. (Ufrgs/2019) O chimarrão, ou mate, é uma bebida característica da cultura gaúcha e compreende uma cuia, uma bomba, erva-mate moída e água a aproximadamente 70 ºC. A obtenção da bebida, ao colocar água quente na erva-mate, consiste em um processo de A) extração. B) decantação. C) fi ltração. D) purifi cação. E) absorção. 03. (UPF/2018) A natureza apresenta grande diversidade de materiais. É preciso analisar a composição e as propriedades desses materiais para que eles possam ser utilizadosou transformados nos mais diversos objetos. Tendo por base o enunciado e o contexto relacionado à temática em questão, analise as afi rmações que seguem e marque (V) para as verdadeiras e (F) para as falsas. ( ) Uma mistura eutética é aquela que se comporta como substância pura durante a ebulição, ou seja, apresenta temperatura de ebulição constante. ( ) O ar atmosférico seco e fi ltrado se constitui como uma mistura homogênea, formada, principalmente, por nitrogênio e oxigênio. ( ) Ligas metálicas são misturas homogêneas, também classifi cadas como soluções. ( ) A decantação é um processo de separação de uma mistura do tipo líquido-líquido ou sólido-líquido. Ela se baseia na diferença de densidade e solubilidade entre seus componentes. ( ) A desti lação fracionada é um processo aplicado exclusivamente para separar componentes de uma mistura heterogênea contendo dois ou mais líquidos que apresentam temperaturas de ebulição próximas. A sequência correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é A) F – V – V – V – F. B) V – F – V – F – F C) V – V – F – F – F. D) F – F – V – F – F. E) F – V – F – V – V. 04. (Ufjf-pism-1/2019) Considere uma mistura heterogênea constituída de acetona, água, sal de cozinha, areia, limalha de ferro e óleo. Essa mistura foi submetida ao seguinte esquema de separação: Mistura Heterogênea Limalha de Ferro Água, sal, areia, acetona, óleo Água, sal, acetona, óleo Água, sal, acetona AcetonaÁgua, sal Operação 5 Operação 4 Operação 3 Operação 2 Operação 1 Água Sal Óleo Areia Com relação às técnicas usadas nas operações 1 a 5, assinale a alternativa que contém a sequência correta utilizada na separação dos diferentes componentes da mistura: A) Separação magnética, fi ltração, decantação, destilação simples e destilação fracionada. B) Levigação, decantação, destilação simples, fi ltração e destilação fracionada. C) Separação magnética, fi ltração, destilação fracionada, decantação e destilação simples. D) Levigação, fi ltração, dissolução, destilação simples e decantação. E) Separação magnética, filtração, decantação, destilação fracionada e destilação simples. 5 F B O N L I N E . C O M . B R ////////////////// 022.160 – 147063/20 MÓDULO DE ESTUDO 05. (Ufjf-pism-1/2018) Uma mistura de NaC� dissolvido em água e azeite, após ser agitada, foi colocada em um funil de extração, como mostra a figura. Considerando a densidade do azeite à 25 ºC, 0,889 g mL–1 e da solução aquosa de NaC� 1,0 g mL–1, analise as afi rmativas a seguir e marque a opção correta. A) Trata-se de um sistema heterogêneo com duas fases e dois componentes. B) A fase A é a fase que possui maior densidade. C) A fase A é a solução aquosa de NaC�. D) O azeite é mais denso que a solução aquosa de NaC�. E) Há dois componentes na fase B. 06. A natureza apresenta diversas substâncias importantes para o dia a dia do ser humano. Porém, a grande maioria dessas substâncias encontra-se na forma de misturas homogêneas ou heterogêneas. Por essa razão, ao longo dos anos, várias técnicas de separação de misturas foram desenvolvidas para que a utilização de toda e qualquer substância fosse possível. Disponível em: <https://tinyurl.com/y8j567ag> Acesso em: 10 nov. 2017. (G1 – CPS/2018) Um procedimento que permite separar, sem o uso de qualquer fonte de calor, uma mistura de água e óleo de cozinha é a A) decantação. B) sublimação. C) peneiração. D) destilação. E) fi ltração. 07. (Enem/2017) A escassez de água doce é um problema ambiental. A dessalinização da água do mar, feita por meio de destilação, é uma alternativa para minimizar esse problema. Considerando os componentes da mistura, o princípio desse método é a diferença entre A) suas velocidades de sedimentação. B) seus pontos de ebulição. C) seus pontos de fusão. D) suas solubilidades. E) suas densidades. 08. (UEMG/2017) Uma mistura formada por água, CC� 4 e sal de cozinha (NaC�) passou por dois processos físicos com o objetivo de separar todos os seus componentes. Considere o fl uxograma e as afi rmações sobre as características dos referidos processos: Mistura original Mistura restante Substância pura I Processo de separação I Processo de separação II Substância pura II Substância pura III I. O processo de separação II é uma fi ltração; II. A mistura restante é uma solução homogênea; III. O processo de separação I corresponde a uma decantação; IV. As substâncias puras II e III correspondem a dois líquidos à temperatura ambiente. São corretas apenas as afi rmativas A) I e II. B) I e IV. C) II e III. D) III e IV. 09. (UEG/2017) A natureza dos constituintes de uma mistura heterogênea determina o processo adequado para a separação dos mesmos. São apresentados, a seguir, exemplos desses sistemas. I. Feijão e casca; II. Areia e limalha de ferro; III. Serragem e cascalho. Os processos adequados para a separação dessas misturas são, respectivamente, A) ventilação, separação magnética e destilação. B) levigação, imantização e centrifugação. C) ventilação, separação magnética e peneiração. D) levigação, imantização e catação. E) destilação, decantação e peneiração. 10. (G1 – col. naval/2017) Observe a fi gura a seguir que apresenta a aparelhagem utilizada comumente em laboratórios para a realização da destilação simples. Marque a opção que apresenta a mistura que pode ser separada por essa aparelhagem. A) Água e areia. B) Água e óleo. C) Água e sal dissolvido. D) Água e gasolina. E) Água e limalha de ferro. Gabarito 01 02 03 04 05 E A A E E 06 07 08 09 10 A B C C C Fase A Fase B 6F B O N L I N E . C O M . B R ////////////////// MÓDULO DE ESTUDO 022.160 – 147063/20 Resoluções 01. Processo 1: fi ltração, resíduo sólido. Processo 2: destilação, sistema homogêneo. Resposta: E 02. A obtenção da bebida, ao colocar água quente na erva-mate, consiste em um processo de extração, ou seja, substâncias são liberadas devido à presença da água aquecida. Resposta: A 03. Falsa. Uma mistura eutética é aquela que se comporta como substância pura durante a fusão, ou seja, apresenta temperatura de fusão constante. Verdadeira. O ar atmosférico seco e fi ltrado se constitui como uma mistura homogênea, formada, principalmente, por nitrogênio (≈ 80%) e oxigênio (≈ 20%) Verdadeira. Ligas metálicas são consideradas misturas homogêneas, também classifi cadas como soluções metálicas. Verdadeira. A decantação é um processo de separação de uma mistura do tipo líquido-líquido ou sólido-líquido. Ela se baseia na diferença de densidade e solubilidade entre seus componentes que são imiscíveis entre si. Falsa. A destilação fracionada é um processo aplicado para separar componentes de uma mistura homogênea contendo dois ou mais líquidos que apresentam temperaturas de ebulição diferentes e que não sejam próximas. Resposta: A 04. Mistura Heterogênea Limalha de Ferro Água, sal, areia, acetona, óleo Água, sal, acetona, óleo Água, sal, acetona AcetonaÁgua, sal Operação 5 Operação 4 Operação 3 Operação 2 Operação 1 Água Sal Óleo Areia (presença de material ferromagnético) Separação magnética (separação de fases líquidas com diferentes densidades) Decantação (separação de mistura homogênea líquido – líquido) Destilação fracionada (separação de mistura homogênea líquido – líquido) Destilação fracionada (separação de fase líquida de fase sólida) Filtração Resposta: E 7 F B O N L I N E . C O M . B R ////////////////// 022.160 – 147063/20 MÓDULO DE ESTUDO 05. Fase A: azeite, pois apresenta a menor densidade (0,889 g mL–1 ) e é imiscível em água. Fase B: solução aquosa de NaC� (1,0 g mL–1) esta fase apresenta dois componentes, um deles é a água e o outro é o sal. Resposta: E 06. A Mistura é formada por dois líquidos imiscíveis que apresentam diferença de densidade. Resposta: A 07. Toda Destilação apresenta como fator principal a diferença no ponto de ebulição das substânciasenvolvidas. Resposta: B 08. Ocorre a adição de água para que o sal de cozinha se dissolva, depois é feita uma decantação, pois o CC� 4 não é solúvel na água. A mistura que resta é homogênea formada por sal e água o processo II é de uma destilação simples, o que torna correta as afi rmações em II e III. Resposta: C 09. O primeiro processo formado por cascas que são fáceis de serem arrastadas pela passagem de ar, o segundo apresenta uma substância com atração por campos magnéticos, logo será utilizada uma separação magnética e o último apresenta cascalho que pode ser interpretado como areia que é facilmente separado pela peneiração. Resposta: C 10. O processo utilizado é uma destilação que serve para misturas homogêneas, a única mistura homogênea está presente no item C. Resposta: C Anotações SUPERVISOR/DIRETOR: DAWISON SAMPAIO – AUTOR: IGOR TORRES DIG.: ESTEFANIA – 16/01/20 – REV.: CARLA ARAÚJO