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SEPARAÇÃO DE MISTURAS Química 1º Ano 1 MISTURAS Mistura é a união de duas ou mais substâncias: -água+terra = lama (a lama é uma mistura) - terra =(em sí a terra é uma mistura de argila, areia, minerais) - Chocolate = mistura de açúcar, gordura, cacau, etc. Existem misturas: - Líquidas: água + sal / água + açúcar -Gasosas: Ar – Oxigênio + Nitrogênio + Gás Carbônico,etc; - Sólidas: Aço (ferro + carbono + silicone + fósforo, etc) Uma mistura pode ser HOMOGÊNEA ou HETEROGÊNEA; 2 MISTURAS Mistura homogênea : É uniforme e com características iguais em todo os seus pontos; Uma dica de mistura homogênea é quando componentes são misturados e não se pode observar a separação entre ele (2 ou mais fases) 3 MISTURAS 4 MISTURAS Mistura Heterogênea – É uma mistura não uniforme e que não possui as mesmas características em todos os seu pontos (possui 2 ou mais fases) 5 MISTURAS 6 MISTURAS Na natureza, raramente encontra-se substâncias puras. Em função disso, é necessário utilizar métodos de separação para obter uma determinada substância. A separação de misturas dependem das propriedades das substâncias presentes na mistura, como por exemplo, Temperatura de Fusão (TF), Temperatura de Ebulição (TE), densidade e solubilidade 7 MISTURAS A depender da complexidade da mistura, é necessário usar vários processos diferentes, numa sequência que se baseia nas propriedades das substâncias presentes na mistura. 8 MISTURA EUTÉTICA Uma mistura eutética tem o comportamento igual ao de substâncias puras quando submetidas à fusão, apesar de serem formadas por dois elementos ou compostos distintos. O nome da mistura vem do grego eutekos = facilmente fundida. Em se tratando de fusão, logo percebemos que diz respeito à substâncias sólidas. O melhor exemplo de misturas eutéticas são as ligas metálicas como a solda, o bronze, entre outras. Para quem não sabe, o bronze é obtido através da mistura eutética de cobre (Cu) e estanho (Sn), e a solda é uma liga de estanho e chumbo (Pb). 9 MISTURA AZEOTRÓPICA Azeótropo É uma mistura de duas ou mais substâncias que, a uma certa composição, possui um ponto de ebulição constante e fixo, como se fosse uma substância pura, não podendo, por isso, seus componentes serem separados por processo de destilação simples. Misturas comuns não têm ponto de ebulição constante, mas sim uma faixa de temperaturas na qual ocorre a mudança de fase, e nesse sentido o azeótropo é diferente, pois seu ponto de ebulição é fixo. 10 https://pt.wikipedia.org/wiki/Destila%C3%A7%C3%A3o MISTURA AZEOTRÓPICA 11 PROCESSOS DE SEPARAÇÃO SÓLIDO – SÓLIDO � SÓLIDO – LÍQUIDO � LÍQUIDO – LÍQUIDO � GÁS – SÓLIDO � GÁS – GÁS 12 SÓLIDO-SOLIDO Separação magnética (Heterogêneo)� Catação (Heterogêneo)� Peneiração (Heterogêneo) Ventilação (Heterogêneo)� Dissolução fracionada (Heterogêneo) � � Levigação ( Heterogêneo) 13 SEPARAÇÃO DE MISTURAS Separação magnética: um dos sólidos é atraído por um ímã. Esse processo é utilizado em larga escala para separar alguns minérios de ferro de suas impureza. 14 SEPARAÇÃO DE MISTURAS Catação: Usando a mão ou uma pinça, separam-se os componentes sólidos. Esse método é empregado quando as fases sólidas são facilmente diferenciadas. 15 SEPARAÇÃO DE MISTURAS Peneiração / Tamisação: Usada para separar sólidos constituintes de partículas de dimensões diferentes. São usadas peneiras que tenham malhas diferentes. Industrialmente, usam-se conjuntos de peneiras superpostas que separam as diferentes granulações. 16 SEPARAÇÃO DE MISTURAS Ventilação: o sólido menos denso é separado por uma corrente de ar. 17 SEPARAÇÃO DE MISTURAS Dissolução fracionada: Um dos componentes sólidos da mistura é dissolvido em um líquido. Por exemplo, a mistura sal + areia. Colocando-se a mistura em um recipiente com água, o sal irá se dissolver e a areia se depositar no fundo do recipiente, podendo agora ser separados pelos seguintes processos: a filtração separa a areia (fase sólida) da água salgada (fase líquida) e com a evaporação da água obtém o sal. 18 SEPARAÇÃO DE MISTURAS Levigação: O sólido menos denso é separado por uma corrente de água. A levigação é usada, por exemplo, para separar areia e ouro: a areia é menos densa e por isso, é arrastada pela água corrente; o ouro, por ser mais denso, permanece no fundo. 19 SÓLIDO- LÍQUIDO Decantação (Sedimentação) Centrifugação Filtração Simples Filtração à vácuo Flotação Floculação Cristalização Extração 20 SEPARAÇÃO DE MISTURAS Sedimentação: A fase sólida, por ser mais densa, sedimenta-se, ou seja, deposita-se no fundo do recipiente. 21 SEPARAÇÃO DE MISTURAS Centrifugação - É uma maneira de acelerar o processo de decantação, utilizando um aparelho denominado centrifuga. Na centrífuga, devido ao movimento de rotação, as partículas de maior densidade, por inércia , são arremessadas para o fundo do tubo. 22 SEPARAÇÃO DE MISTURAS Filtração simples: A fase sólida é separada com o auxílio de filtros (de papel, de carvão, etc).A preparação do café e o filtro de água são dois exemplos do uso da filtração no dia-a-dia. 23 FILTRAÇÃO SIMPLES 24 SEPARAÇÃO DE MISTURAS Filtração à vácuo - O processo de filtração pode ser acelerado pela filtração à vácuo, onde uma trompa de vácuo "suga" o ar existente na parte interior do kitassato, o que permite um mais rápido escoamento do líquido. 25 FILTRAÇÃO À VÁCUO 26 SEPARAÇÃO DE MISTURAS Flotação: Essa técnica conte em adicionar bolhas de ar ao meio, o que faz com que as partículas em suspensão no líquido (colóides) passem a aderir-se a essas bolhas. Essa espuma formada pode então ser removida, arrastando consigo as partículas de impurezas. 27 SEPARAÇÃO DE MISTURAS Floculação: Para remover partículas que não afundam (colóides), a água captada é levada para uma unidade denominada floculador onde são adicionadas à água substâncias químicas chamadas de coagulantes [(Al2(SO4)3 e CaO]. Quando essas duas substâncias misturam-se na água, ocorre uma transformação química que forma uma substância gelatinosa, o hidróxido de alumínio [Al(OH) 3]. As partículas de sujeira sofrem uma aglutinação e “grudam” no hidróxido de alumínio, alumínio, formando flóculos, ou flocos, sólidos de tamanho maior. Após isso, água é levada até o tanque onde os flocos são separados por decantação. 28 29 30 SEPARAÇÃO DE MISTURAS Cristalização/Evaporação: É um processo físico que serve para separar e purificar sólidos dissolvidos em líquidos, em que parte líquida evapora restando apenas a parte sólida (agora cristalizada). 31 SEPARAÇÃO DE MISTURAS Extração: É a separação de um ou mais componentes de uma mistura sólida através de um solvente líquido. Neste caso, um componente que estavam em fase sólida (no pó de café ou nas ervas) passam para a fase líquida (água / solvente orgânico/ácido, etc). Para que a extração seja mais satisfatório se o sólido estiver bastante triturado, assim o solvente terá maior contato com os constituíntes. Por exemplo a separação de óleo de semente de cereais (amendoin, soja, algodão, milho, etc) com solventes orgânicos (hexano, acetona, éter). Separação do açúcar de beterraba com água quente. 32 LÍQUIDO - LÍQUIDO Decantação; (Heterogênea) Destilação Simples; (Homogênea) Destilação Fracionada; (Homogênea) 33 LÍQUIDO - LÍQUIDO Decantação: Separam-se líquidos imiscíveis comdensidades diferentes; o líquido mais denso acumula-se na parte inferior do sistema. Exemplo: Em um sistema formado por água e óleo, a água, por ser mais densa, localiza-se na parte inferior do funil e é escoada abrindo - a torneira de modo controlado. Para este procedimento utiliza-se uma vidraria chamada Funil de Bromo ou Balão de decantação. 34 DECANTAÇÃO 35 LÍQUIDO - LÍQUIDO Destilação simples: Uma mistura é aquecida em uma aparelhagem apropriada (destilador) de tal maneira que o componente líquido mais volátil (que possui menor ponto de ebulição) evapora primeiro, a seguir, sofre condensação, sendo recolhido em outro frasco. 36 DESTILAÇÃO SIMPLES 37 LÍQUIDO - LÍQUIDO Destilação fracionada: Consiste no aquecimento da mistura de líquidos miscíveis (solução), cujos pontos de ebulição (PE) não sejam muito próximos. Os, líquidos são separados na medida em que cada um dos seus pontos de ebulição é atingido. Inicialmente, é separado o líquido com menor PE; depois, com PE intermediário e assim sucessivamente até o líquido de maior PE. A aparelhagem usada é a mesma de uma destilação simples, com o acréscimo de uma coluna de fracionamento ou retificação. � Esse processo é muito utilizado, principalmente em indústrias petroquímicas, na separação dos diferentes derivados do petróleo. Nesse caso, as colunas de fracionamento são divididas em bandejas ou pratos. 38 DESTILAÇÃO FRACIONADA 39 DESTILAÇÃO FRACIONADA 40 GÁS - SÓLIDO Filtração: A simples filtração também presta-se muito bem na separação entre gases e sólidos, onde a mistura passa através de um filtro, no qual o sólido fica retido. Esse processo é muito utilizado nas indústrias, principalmente para evitar o lançamento de partículas sólidas na atmosfera. A filtração é também usada cotidianamente nos aspiradores de pó, onde o sólido é retido (poeira) à medida que o ar é aspirado. 41 GÁS - SÓLIDO Decantação: A mistura entre gás e sólido pode ser separada por um processo também conhecido por decantação, onde a mistura passa através de obstáculos, em forma de zigue zague, onde as partículas sólidas perdem velocidade e acabam se depositando. Esse processo é muito utilizado na indústria, onde é feito em equipamento denominado câmara de poeira ou chicanas. 42 GÁS - GÁS Liquefação fracionada: A mistura de gases passa por um processo de liquefação e, posteriormente, pela destilação fracionada. Uma aplicação desse processo consiste na separação dos componentes do ar atmosférico: N2 e O2. Após a liquefação do ar, a mistura líquida é destilada e o primeiro componente a ser obtido é o N2, pois apresenta menor PE (- 195,8 °C); posteriormente, obtém-se o O2, que possui maior PE (- 183 °C). 195,8 °C); posteriormente, obtém-se o O2, que possui maior PE (-183 °C). 43 44 EXERCÍCIOS 1) (UFRGS-RS) Qual dos métodos de separação seguintes se baseia na diferença de densidades? A) Decantação D) Cristalização B) Destilação fracionada E)Sublimação C) Peneiração 45 EXERCÍCIOS 2) UFMG-MG – Durante a preparação do café, são utilizados alguns procedimentos de separação de misturas. A alternativa que apresenta a sequência de operações utilizadas é : A) Destilação e decantação; B) Destilação e filtração; C) Extração e decantação; D) Extração e filtração 46 3) UFSM-RS)- Num acampamento, todo o sal de cozinha foi derramado na areia. As pessoas recuperaram o sal realizando, sucessivamente, as operações de: a) dissolução, filtração, evaporação. b) fusão, decantação, sublimação. c) liquefação, filtração, vaporização. d) adição de água, destilação. e) diluição, sedimentação, vaporização. 47 EXERCÍCIOS EXERCÍCIOS 4- (Cesgranrio) Numa das etapas do tratamento da água que abastece uma cidade, a água é mantida durante um certo tempo em tanques para que os sólidos em suspensão se depositem no fundo. A essa operação denominamos: a) filtração. b) sedimentação. c) sifonação. d) centrifugação. e) cristalização. 48 https://www.cesgranrio.org.br/ https://www.cesgranrio.org.br/ https://www.cesgranrio.org.br/ EXERCÍCIOS 5- (Unirio) Uma mistura formada por gasolina, água, serragem e sal de cozinha pode ser separada nos seus diversos componentes seguindo-se as seguintes etapas: a) filtração, decantação e destilação. b) catação e decantação. c) sublimação e destilação. d) prensagem e decantação. e) destilação e decantação. 49 http://www.unirio.br/ http://www.unirio.br/ http://www.unirio.br/ http://www.unirio.br/ http://www.unirio.br/ http://www.unirio.br/ EXERCÍCIOS 6- O que são misturas homogêneas e heterogêneas? Cite 3 exemplos de misturas homogêneas e 3 exemplos de misturas heterogêneas 50 EXERCÍCIOS 7 - (ETEs-2007) - O processo de destilação de bebidas surgiu no Oriente e só foi levado para a Europa na Idade Média. Esse processo proporcionava teores alcoólicos mais altos do que os obtidos por meio da fermentação, o que fez com que os destilados passassem a ser considerados também remédios para todo tipo de doença. Considere as afirmações sobre o processo de destilação. I. É baseado na diferença de temperatura de ebulição dos componentes de uma mistura. II. Nele ocorrem duas mudanças de estado: vaporização e condensação. III. Nele é vaporizado, inicialmente, o componente da mistura que tem maior temperatura de ebulição. IV. Nele a água é obtida misturando-se os gases oxigênio e hidrogênio. Está correto o contido em a) I e II, apenas. b) I e III, apenas. c) II e III, apenas. d) I, II e III, apenas. e) I, II, III e IV. 51 EXERCÍCIOS 8 -(UFPB/2010) - O sal grosso obtido nas salinas contém impurezas insolúveis em água. Para se obter o sal livre dessas impurezas, os procedimentos corretos são: a) sublimação, dissolução em água e peneiração. b) dissolução em água, decantação e sublimação. c) dissolução em água, filtração simples e evaporação. d) catação, dissolução em água e decantação. e) separação magnética, destilação e dissolução em água. 52 EXERCÍCIOS 9 –A seguir, encontra-se o fluxograma relativo à separação dos componentes de uma mistura constituída por óleo, água e sal totalmente dissolvido 53 Examinando o fluxograma apresentado, apresente quais são os processos 1 e 2 do fluxograma. EXERCÍCIOS 10- (EAM - 2006)- Quando ocorre derramamento de petróleo no mar, é comum utilizar-se de uma técnica para limpar as aves atingidas por esse produto. O processo de limpeza consiste em pulverizá-las com limalha de ferro que fica impregnada de óleo. Qual o nome desse processo de retirada do óleo das penas das aves? a) Decantação b) Catação c) Centrifugação d) Destilação fracionada e) Separação magnética 54 EXERCÍCIOS 11 – O que é uma mistura AZEOTRÓPICA ? Porquê a mistura azeotrópica é de difícil separação? Pesquise e cite 3 exemplos de mistura azeotrópica. 55 EXERCÍCIOS 12 ) UFJF-MG – O ouro 18 quilates é comumente utilizado para produção de jóias. Sua composição é 75% ouro e 25% cobre e prata, portanto esse material se caracteriza como: A) substância composta; B) mistura heterogênea; C) substância simples; D) mistura homogênea; E) substância pura 56 EXERCÍCIOS 13) Unitau SP – Tem-se uma mistura de magnésio e bismuto pulverizados. A densidade do magnésio é 1,74g/mL e a do bismuto é 9,67g/mL. Para separar esses dois metais precisamos escolher um líquido adequado. Dos líquidos a seguir, qual é o mais adequado: A) líquido que não reage com nenhum dos metais e tem densidade 1,24g/mL; B) líquido que reage com um dos metais e tem densidade 1,24g/mL; C) líquido que não reage com nenhum dos metais e tem densidade 2,89g/mL; D) líquido que reage com um dos metais e tem densidade 2,89g/mL. 57 EXERCÍCIOS 14- (ENEM 2017) A farinha de linhaça dourada é um produto natural que oferece grandes benefícios para o nosso organismo. A maior parte dos nutrientes da linhaça encontra-se no óleo desta semente, rico em substâncias lipossolúveis com massas moleculares elevadas. A farinha também apresenta altos teores de fibras proteicas insolúveis em água, celulose, vitaminas lipossolúveis e sais minerais hidrossolúveis. 58 EXERCÍCIOS 59 Considere o esquema, que resume um processo de separação dos componentes principais da farinha de linhaça dourada. EXERCÍCIOS O óleo de linhaça será obtido na fração a) Destilado 1. b) Destilado 2. c) Resíduo 2. d) Resíduo 3. e) Resíduo 4. 60 EXERCÍCIOS 15- Em Bangladesh, mais da metade dos poços artesianos cuja água serve à população local está contaminada com arsênio proveniente de minerais naturais e de pesticidas. O arsênio apresenta efeitos tóxicos cumulativos. A ONU desenvolveu um kit para tratamento dessa água a fim de torná-la segura para o consumo humano. O princípio desse kit é a remoção do arsênio por meio de uma reação de precipitação com sais de ferro (III) que origina um sólido volumoso de textura gelatinosa. Disponível em: http://tc.iaea.org. Acesso em: 11 dez. 2012 (adaptado). Com o uso desse kit, a população local pode remover o elemento tóxico por meio de a) fervura. b) filtração. c) destilação. d) calcinação. e) evaporação. 61 EXERCÍCIOS 16 - (UNISINOS) Acidente entre caminhões bloqueia BR-290 em Arroio dos Ratos Colisão aconteceu por volta das 6h e resultou no vazamento da carga de gasolina. (Disponível em http://zh.clicrbs.com.br. Acesso em 04 out. 2015.) A gasolina, combustível de grande parte dos automóveis que circulam no mundo, e outros produtos, como o gás natural, GLP, os produtos asfálticos, a nafta petroquímica, o querosene, os óleos combustíveis, os óleos lubrificantes, o óleo diesel e o combustível de aviação, são obtidos por meio da __________ do petróleo. Esta é uma operação que se baseia nas diferenças de __________ dos componentes da mistura de hidrocarbonetos. O petróleo é um líquido oleoso, escuro, __________ em água e __________ denso que a água, encontrado em jazidas do subsolo da crosta terrestre. As lacunas são corretamente preenchidas, respectivamente, por : a) destilação fracionada; ponto de fusão; insolúvel; menos. b) destilação simples; ponto de ebulição; insolúvel; menos. c) destilação fracionada; ponto de ebulição; solúvel; mais. d) extração com solvente; ponto de ebulição; solúvel; mais. e) destilação fracionada; ponto de ebulição; insolúvel; menos 62 EXERCÍCIOS 17 - (IMED) Em relação aos processos de separação de mistura de sólidos, assinale a alternativa correta: a) O funil de bromo (separação) é o método mais indicado para separar dois sólidos. b) A destilação é o processo mais utilizado na separação de sólidos miscíveis. c) A separação magnética é uma técnica que pode ser utilizada para separar uma mistura de sólidos, dependendo das propriedades magnéticas dos componentes da mistura. d) Uma mistura de sólidos é impossível de separar. e) A filtração a vácuo é o processo mais indicado nesse tipo de separação. 63 EXERCÍCIOS 18- (Colégio Naval) Considere os seguintes métodos de separação de misturas: I. Método com base na densidade. II. Método com base no tamanho das partículas. III. Método com base nas temperaturas de ebulição. As definições acima se referem, respectivamente: a) I. decantação; II. peneiração; III. destilação. b) I. flotação; II. destilação; III. decantação. c) I. filtração; II. catação; III. destilação. d) I. flotação; II. tamização; III. sublimação. e) I. decantação; II. destilação; III. filtração. 64 EXERCÍCIOS 19- (UEM) Assinale o que for correto sobre os processos de purificação e separação dos componentes de uma mistura: 01) Para separação do plasma sanguíneo, usa-se a centrifugação, pois em decorrência desse processo físico, em que uma força radial é aplicada à amostra, ocorre decantação dos componentes mais densos da amostra de sangue. 02) A destilação simples pode tornar a água do mar própria para consumo. 04) Na obtenção de gasolina, a partir do petróleo, utiliza-se a destilação fracionada. 08) A filtração serve para separar componentes de misturas homogêneas. 16) A decantação de uma mistura heterogênea líquido-líquido, seguida por escoamento do líquido mais denso, é feita em funil de separação. 65 EXERCÍCIOS 20- (UNICAMP) Os gases nitrogênio, oxigênio e argônio, principais componentes do ar, são obtidos industrialmente através da destilação fracionada do ar liquefeito. Indique a sequência de obtenção dessas substâncias neste processo de destilação fracionada. Justifique sua resposta. Dados: temperaturas de ebulição a 1,0 atm. Argônio = -186°C Nitrogênio = -196°C Oxigênio = -183°C 66 EXERCÍCIOS 21- (IFSC) As águas dos rios e oceanos sofrem constante evaporação e precipitam na forma de chuva. É CORRETO afirmar que esse processo natural pode ser comparado a qual operação de laboratório. a) Solvatação b) Filtração c) Decantação d) Catação e) Destilação 67 EXERCÍCIOS 22- Pesquise e responda ao menos 2 processos onde é realizada a centrifugação 68 EXERCÍCIOS 23 – Descreva com suas palavras o processo de DECANTAÇÃO, e responda em quê esse processo se baseia. 69 EXERCÍCIOS 24 – Descreva com suas palavras o processo de DESTILAÇÃO, e responda em quê esse processo se baseia. 70
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