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Bruna Vilasboas Daniel Henrique Giovana Postingher Vinicius Wagner SEPARAÇÃO DE MISTURAS Universidade Federal de Mato Grosso do Sul – UFMS Campo Grande – MS 2018 Objetivos Os experimentos que foram realizados em laboratório, tiveram o objetivo de demonstrar o processo de separação de uma mistura, além de examinar algumas técnicas de separação, como vaporização, sublimação, extração, usando as propriedades físicas. Materiais Utilizados • amostra de cloreto de sódio, naftaleno e areia; • tela de amianto; • balança de precisão 0,001g; • bico de bunsen + fósforo; • bécker de 150mL; • papel de filtro; • funil de vidro; • bastão de vidro; • vidro de relógio; • gelo; • cápsula de porcelana; • espátula; • suporte de ferro para filtração. Introdução Para obtenção de substancias químicas puras, é necessária a utilização de métodos de separação de misturas, sendo estas heterogêneas ou homogêneas. Esses processos variam quanto a dificuldade, sendo as misturas heterogêneas mais complicadas de se separarem do que as homogêneas. Isso se dá devido as fases da substância, que antes precisam ser separadas. Após a obtenção de uma substância com só uma fase, isto é, homogênea, a separação de substâncias ocorre com métodos que envolvam fenômenos físicos. Os métodos utilizados para o experimento em questão foram estes: Sublimação, utilizada quando todas as substâncias estão no meio sólido e, através do aumento da temperatura, uma delas passa direto da fase sólida para a de vapor; Filtração, utilizada quando há um sólido disperso em um líquido. Toda essa substância é posta em um filtro, fazendo com que o liquido escoe e o sólido fique preso ao filtro; Vaporização, que consiste no aumento da temperatura para que um líquido evapore, deixando a parte sólida que estava misturada homogeneamente a ele presa ao recipiente. Discussão No dia 19 de março (segunda-feira) de 2018, o professor Silvio Cesar, responsável pela disciplina de química laboratorial, conduziu os alunos de engenharia elétrica a um experimento que tinha como objetivo separar os três componentes de uma mistura através de técnicas simples, como sublimação, extração, filtração e vaporização. A primeira coisa a se fazer foi pesar uma cápsula de porcelana limpa e seca e, em seguida, acrescentar nela uma mistura composta por naftaleno, NaCl e areia. O peso da cápsula com todo o conteúdo foi repesado e, através de uma simples subtração, o peso exato da mistura foi descoberto. A precisão da balança é de 0,001g e os valores obtidos para a cápsula de porcelana e para a mesma com a mistura foram, respectivamente, 56.128g e 58.122g. Subtraindo os dois valores foi descoberto que a amostra pesa 1.994g. Com a intenção de sublimar o naftaleno, colocamos a cápsula de porcelana com a amostra sobre uma estrutura devidamente posta sobre um bico de Bunsen, em seguida, foi posto um vidro de relógio sobre a cápsula e, dentro dele, pedras de gelo. O fogo foi aceso e a intensidade da chama aumentada, até que vapores começaram a aparecer, sendo condensados no vidro de relógio resfriado pelo gelo. Conforme o gelo ia sendo derretido, usamos uma pipeta de pasteur para retirar a água em forma líquida, para que a mesma não entrasse dentro da cápsula e comprometesse a amostra, sempre colocando novas pedras de gelo. O processo de sublimação durou cerca de 10 minutos, tendo início às 09:35 e término às 9:45. Figura 1 amostra de NaCl, Naftaleno e areia Figura 2 estrutura com bico de bunsen usada para sublimar o naftaleno Figura 3 Naftaleno sublimado A cápsula com NaCl e areia foi posta de lado, afim de que chegasse a temperatura ambiente. Enquanto isso, raspamos o naftaleno do vidro de relógio com uma espátula. Após chegarmos à temperatura desejada, pesamos novamente a cápsula de porcelana, que desta vez, sem o naftaleno, obteve 57.372g. Pelo método de subtração descobrimos o peso do naftaleno sublimado, que pesava 0,750g, enquanto o restante da mistura de NaCl e areia pesava 1.244g. O próximo passo foi adicionar 25mL de água destilada à cápsula, que foi agitada e aquecida por aproximadamente 5 minutos. Com o auxílio de um funil e um papel de filtro, a mistura foi filtrada, fazendo com que a areia ficasse no papel de filtro, enquanto a água com NaCl escoasse para um bécker com capacidade para 150mL (peso: 67.021g) O bécker com água e NaCl foi aquecido com o bico de Bunsen, de modo a fazer com que a água entrasse em processo de ebulição e o cloreto de sódio começasse a aparecer. Ao fim, pesamos a areia, que por falta de tempo ainda estava úmida, fazendo com que seu peso fosse superior ao que de fato deveria ser, pesando 0,963g. O bécker com o NaCl, por sua vez, pesou 67.555g e, por subtração, foi encontrado 0.534g de NaCl. Somando individualmente todos os Figura 4 raspagem de naftaleno Figura 5 mistura de NaCl e areia Figura 6 25mL de água destilada Figura 7 aquecimento de água, areia e NaCl Figura 8 filtração elementos da mistura, obtivemos massa igual a 2.247g, o que foi um peso superior ao peso de partida, resultando em um aproveitamento superior ao que de fato foi aproveitado. O cálculo para determinar o rendimento do processo se dá pela seguinte equação: R% = 𝐌𝐒𝐄𝐏 𝐌𝐓 x 100 Substituindo os valores, obtivemos o seguinte rendimento: R% = 2.247 1.994 x 100 = 114,04% O rendimento aumentou consideravelmente devido a água presente na areia e ao clima oriundo do dia, que estava chuvoso e com uma significativa umidade. Calculando individualmente o rendimento de cada componente do processo, obtivemos: Naftaleno R% = 0,750 1.994 x 100 = 37,61% NacL R% = 0,534 1.994 x 100 = 26,78% Areia R% = 1.994 x 100 = 48,29% Figura 9 água com NaCl em ebulição Figura 10 NaCl preso as paredes do bécker Questionário Experimental Código da amostra desconhecida NaCl, Areia, Naftaleno 1. Peso da cápsula de porcelana (recipiente 1): 56,128g 2. Peso da cápsula + amostra (2): 58,122g 3. Peso da mistura : (2) - (1) = (3): 1,994g 4. Peso da cápsula e sólido após sublimação (4): 57,372g 5. Peso do naftaleno (2) - (4) = (5): 0,750g 6. Peso do béquer (recipiente2) (6): 67,021g 7. Peso do béquer(recipiente 2) e NaCl (7): 67,555g 8. Peso de NaCl : (7) - (6) = (8): 0,534g 9. Peso do béquer(recipiente 3) (9): 67,021g 10. Peso do béquer (recipiente 3) e areia (10) – Não transferimos para aquecê-lo pela falta de tempo, apresentamos os valores das amostras abaixo ainda úmidas. 11. Peso da areia e filtro de papel (molhados): 3,430g 12. Peso do papel (molhado): 2,467g 13. Peso de areia : (11) - (12) = (13): 0,963g Cálculos: 14. Peso de sólidos recuperados : (5) + (8) + (13): 2,247g 15. Rendimento percentual de sólidos recuperados: [ ( 14) / ( 3 ) ] x 100: 112,7% 16. Percentagem de Naftaleno : [ ( 5 ) / ( 3 ) ] x 100: 37,6% 17. Percentagem de NaCl : [ ( 8 ) / ( 3 ) ] x 100: 26,8% 18. Percentagem de areia : [ ( 13 ) / ( 3 ) ] x 100: 48,3% Conclusão Conclui-se que, através de propriedades físicas, as misturas podem ser separadas por diversos métodos, como foi o caso do naftaleno, cloreto de sódio e areia, que, respectivamente, foram separados por sublimação, vaporização e filtração. Ao final na experiência, quando os cálculos de rendimentos foram feitos, obtivemos valores de rendimento superiores aos valores de início da experiência. Isto aconteceu devido a fatores climáticos, já que estávamos em um dia com uma umidade relativa do ar alta e muita chuva. Além do fator clima, a areia filtrada não teve tempo de secar completamente, já que o tempo a nós cedido no laboratório é de duas horas, e para que a estufafosse ligada, teríamos que passar mais tempo do que o disposto no laboratório. Todavia, o essencial, que consideramos ser a separação de misturas e o adquirir de conhecimento, foi feito e concluído com êxito. Referências Bibliográficas “Laboratory Experiments for General, organic and Biochemistry”, Bettelheim, F., Landsberg, J. and Lee, J. , 2a. Ed., New York, 1995.
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