SEPARAÇÃO DOS COMPONENTES DE UMA MISTURA

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIAS – DCT.
CAMPUS DE JEQUIÉ.
DISCIPLINA: Química Geral e Experimental I.
DOCENTE: Joelia Martins Barros.
 
SEPARAÇÃO DOS COMPONENTES DE UMA MISTURA
JOSE RICARDO FERREIRA CAVALCANTE
RODRIGO DE JESUS FONTANA
RYAN DE SOUZA DA ROCHA
JEQUIÉ-BAHIA
2022
1. INTRODUÇÃO 
Grande parte das substâncias encontradas na natureza são formadas por associações de outras substâncias, sendo as mesmas geralmente encontradas na forma de substâncias homogêneas e/ou heterogêneas. Por este motivo, com o avanço da humanidade novas demandas foram surgindo, e com isso novas tecnologias foram inventadas e melhoradas visando a separação de misturas para que fosse possível a utilização de toda e qualquer substância. Atentando-se as seguintes definições, uma substância pura é a matéria que tem propriedades distintas que não varia de amostra para amostra[1], sendo esta dividida em duas classificações; substâncias puras simples quando em sua composição há átomos de apenas um elemento químico, e substâncias puras compostas quando dois ou mais elementos químicos formam a sua composição[2], as misturas por sua vez são combinações de duas ou mais substâncias nas quais cada uma mantém sua própria identidade química[1]. No cotidiano são facilmente encontradas misturas, sendo utilizadas no consumo, como por exemplo o café, leite ou suco, como também podem ser encontradas na forma de utilização industrial como concreto e mármore. Na verdade, poucos materiais encontrados no dia a dia são substâncias puras simples. Com isso, foram desenvolvidas variadas técnicas para separação dos componentes das misturas, tais técnicas são baseadas nas diferenças das propriedades físicas, como a densidade e os pontos de ebulição e fusão. Conquanto as misturas são decompostas em duas, sendo a primeira mistura homogênea que consiste em uma única fase (monofásica), mesmo sendo formada por dois ou mais componentes, caracterizando uma solução com aspecto de mistura uniforme, isso acontece porque as substâncias se dissolvem e se tornam, na verdade, uma solução. A segunda mistura, no entanto, é denominada heterogênea, é a solução que visivelmente podem ser observadas duas ou mais fazes distintas (polifásica)[3]. Sobre os possíveis métodos de separação de misturas heterogêneas podem ser citados os seguintes, catação, sendo este o processo utilizado para separar dois ou mais sólidos de tamanhos diferentes, podendo ser manual ou com uso de pinça, separação por ventilação, onde aplica-se um jato de ar na mistura a fim de separar dois sólidos de densidades diferentes, a levigação que é utilizada para separar dois sólidos de densidades diferentes por meio de uma corrente de água, no qual a matéria menos densa é carregada pela água, a filtração que é um método utilizado para separar sólidos e líquidos que não se misturam utilizando um filtro, também está inserido a filtração a vácuo, que é utilizada com o mesmo objetivo, mas uma bomba de vácuo é acoplada para que se acelere o processo, sendo este método mais utilizado em laboratórios, um outro método é a decantação, esse método é usado para separar dois componentes, um sólido e outro líquido, ou ainda dois líquidos, que tenham densidades diferentes, o processo consiste em deixar a substância em repouso até que se tenha a total separação dos componentes, a separação magnética é o processo de separação aplicado em misturas de solido em que um dos componentes é atraído por ímã. Outro assim são as misturas homogêneas, que tem como exemplo de método de separação, a destilação simples, utilizada para separar sólidos e líquidos miscíveis (que se misturam), este consiste em aquecer, em aparelhagem específica a mistura até que o líquido evapore. O gás do componente evaporado passa por um condensador e é coletado em um recipiente no estado líquido. Já na destilação fracionada é utilizada para separar líquidos miscíveis entre si, é utilizado o mesmo processo da destilação simples, porém é adicionado na aparelhagem a coluna de destilação, que possui em seu interior uma série de obstáculos para impedir que todos os componentes volatizem ao mesmo tempo[4], sendo assim, consiste em aquecer uma mistura que contém mais de dois líquidos que fervem em temperaturas diferentes, a utilização deste método é amplamente utilizado para separar as frações do petróleo. Ressaltando que é preciso condensar os vapores para termos os constituintes no estado líquido.
2. RESULTADOS E DISCUSSÃO
2.1. Filtração Simples
As soluções aquosas de nitrato de bário e carbonato de sódio foram transferidas para o béquer, foi observado após um curto período o processo de decantação de um precipitado, isto é, a formação de um produto insolúvel a partir de reagentes solúveis[1], sendo este o carbonato de bário, que decantou pois o mesmo é mais denso que o nitrato de sódio, que também é resultante da reação química (Figuras 1 e 2). Posteriormente houve uma agitação da solução, ficando homogenia. Então, com a ajuda do bastão de vidro, filtro de papel e um funil, foi executado o processo de filtração simples resultando na separação do carbonato de bário, que permaneceu no filtro, já a solução de nitrato de sódio foi filtrada para o béquer. Esse processo durou cerca 19 minutos pois, o processo conta com a força da gravidade.
Figura 1 – Solução de carbonato de bário e nitrato de sódio.
Fonte: Autoria própria.
Figura 2 – Decantação do carbonato de bário.
 
Fonte: Autoria própria.
2.2. Filtração a vácuo e purificação por recristalização
 	Foi feito uma filtração a vácuo com a mistura das soluções aquosas de nitrato de bário e carbonato de sódio, processo este que durou cerca de 1min33s, pois diferentemente da filtração simples esta não depende da força da gravidade e sim a força de sucção da bomba de vácuo. No experimento onde foi aquecida uma mistura de 2,0g da mistura de ácido benzoico, sulfato de cobre e sílica em 100,00 mL de água, pôde ser observado a separação da sílica após a filtração a vácuo da substância ainda quente, é percebido na Figura 3 que a sílica absorve parte da coloração azulada do sulfato de cobre, restando no frasco Kitasato a solução de ácido benzoico e sulfato de cobre, após o resfriamento da mistura o ácido benzoico recristalizou (Figura 4), pois o mesmo é pouco solúvel em agua a temperatura ambiente, assim o resfriamento possibilitou a sua separação da solução de sulfato de cobre através de uma filtração simples que foi executada em sequência.
Figura 3 – Sílica após passar pela filtração a vácuo.
 Fonte: Autoria própria.
Figura 4 – Acido benzoico cristalizado após o resfriamento da mistura.
 Fonte: Autoria própria.
2.3. Purificação por sublimação
	Foi aquecido num béquer cerca de 2,0g da mistura de ácido benzoico, sulfato de cobre e sílica em 100,00 mL de água até que um dos componentes sublimasse no vidro de relógio, levando em conta que sublimação é a mudança de estado sólido para o gasoso sem passar pelo estado líquido[5], foi possível observar a formação de uma substância sólida na parte de baixo do vidro de relógio, sendo esta o ácido benzoico, pôde ser concluído então que após evaporar o ácido entrou em contato com o vidro de relógio “frio” e se solidificou, passando pelo processo de ressublimação. Também pode ser entendido que para o processo de purificação por sublimação é necessário que uma das substâncias que passarão pela separação tenha a condição de sublimar antes da outra em pressão ambiente, para então solidificar-se quando entrar em contato com uma superfície “fria” concluindo assim a separação.
2.4. Purificação por destilação
Para a realização da separação por destilação foi utilizado a aparelhagem de destilação simples (Figura 5), pois as substâncias a serem separadas eram solida e liquida e também tinham ponto de ebulição distintos, após algunsminutos de fervura da mistura no balão de destilação, foi observado que após o vapor entrar em contato com o condensador que estava em temperatura reduzida, uma substância incolor começou a pingar gota a gota no erlenmeyer, finalizando assim o processo de destilação, o destilado a gotejar se tratava da água, pois a água atingiu seu ponto de ebulição que corresponde a 100ºc em pressão ambiente [1], ficou-se entendido também que caso o experimento seguisse por mais tempo, toda a água seria separada, restando apenas o sulfato de cobre no balão de destilação.
Figura 5 – Aparelhagem de destilação simples.
Fonte: Autoria própria.
3. CONCLUSÃO
 Através desses experimentos realizados em laboratório obtivemos o resultado prático de que as misturas podem ser separadas por diferentes métodos. Sendo necessário considerar o estado físico dos constituintes da mistura para escolher o método mais adequado para realizar a separação. Todos os três processos de separação foram estudados teoricamente, assim como tiveram seus objetivos atingidos na prática. Na filtração simples pudemos obter a separação do carbonato de bário (BaCO3(s)) e do Nitrato de Sódio (NaNO3(aq)). Foi observado, que após a filtração, o carbonato de bário ficou retido no papel filtro, enquanto o nitrato de sódio passou para o béquer. Na filtração a vácuo pudemos obter a separação da sílica, resultando no frasco Kitasato a solução de ácido benzoico e sulfato de cobre. Após o resfriamento do ácido benzoico foi possível separá-lo do sulfato de cobre por meio de filtração simples. Na sublimação, foi obtido o ácido benzoico sublimado, já que o mesmo, após evaporar, se solidificou. Na destilação pudemos obter, após alguns minutos, a separação da água e do sulfato de cobre. Dessa forma, considerando os resultados obtidos, pode-se concluir que todos os experimentos foram realizados com sucesso.
4. ANEXOS
4.1. Questionário
 Escrever a equação efetuada na prática e identificar o precipitado formado.
Ba(NO3)2(aq) + Na2CO3(aq) → BaCO3(s) ↓ + 2NaNO3(aq)
Dadas as substâncias: Ba(NO3)2(aq) = Nitrato de Bário, Na2CO3(aq) = Carbonato de sódio, BaCO3(s) = Carbonato de Bário, NaNO3(aq) = Nitrato de Sódio. Conclui-se então que o precipitado foi o Carbonato de bário.
 Qual o procedimento sugerido caso a substância separada fosse líquida?
O processo adequado seria a destilação fracionada pois o controle de condensação das substâncias seria mais eficaz. 
 Dê exemplo de outras substâncias que são capazes de sublimar.
O gelo-seco (dióxido de carbono resfriado) e o Iodo.
 Dê exemplos de outras misturas azeotrópicas, indicando a composição e a temperatura de ebulição.
Álcool etílico = 94% álcool + 6% água (Ferve a 78,2°C); Ácido nítrico = 68% ácido nítrico + 32% água (Ferve a 120°C).
 Sugira métodos para separar os componentes das seguintes misturas:
o Sal e areia: Filtração com o sal diluído, seguida de uma evaporação.
o Sangue: Centrifugação.
o Água do mar: Destilação simples.
o Ferro e enxofre: Separação magnética.
o Ouro e areia: Levigação.
o Água e etilenoglicol (PE = 195 ºC): Destilação fracionada.
o Gasolina de querosene: Destilação fracionada.
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] BROWN, T.; LEMAY, H. E.; BURSTEN, B. E. Química - A ciência central, 9ª ed., Editora Pearson Prentice-Hall, 2005.
[2] BATISTA, Carolina.: Substâncias puras e misturas. [S. l.], 2019. Disponível em: https://www.todamateria.com.br/substancias-puras-e-misturas/#:~:text=Uma%20sub stância%20pura%20é%20formada,mistura%20ao%20conhecermos%20sua%20composição. Acesso em: 8 ago. 2022.
[3] SOUZA, Líria Alves de.: Misturas Homogêneas e Heterogêneas. [S. l.], 2008. Disponível em: https://mundoeducacao.uol.com.br/quimica/misturas-homogeneas-heterogeneas.htm. Acesso em: 8 ago. 2022. 
[4] BATISTA, Carolina.: Destilação. [S. l.], 2021. Disponível em: https://www.todamateria.com.br/destilacao/#:~:text=A%20destilação%20é%20um%20método,de%20líquidos%20miscíveis%20entre%20si. Acesso em: 9 ago. 2022.
[5] BISQUOLO, Paulo Augusto.: Mudanças de estado físico: fusão, solidificação, vaporização, sublimação e condensação. [S. l.], 2019. Disponível em: https://educacao.uol.com.br/disciplinas/fisica/mudancas-de-estado-fisico--b-fusao-so lidificacao-vaporizacao-sublimacao-e-condensacao.htm#:~:text=curva%20de%20aqu ecimento.-,Sublimação,adequadas%20de%20pressão%20e%20temperatura. Acesso em: 9 ago. 2022.
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