Relatório Química Prática

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
DISCIPLINA: QUÍMICA GERAL PRÁTICA
PROFESSORA: FERNANDA SANTOS DOS ANJOS
RELATÓRIO DE EXPERIMENTO
“SEPARAÇÃO DE MISTURAS E SOLUBILIDADE DAS SUBSTÂNCIAS”
Trio: Edinaízio Machado Rocha
 Fernanda Amorim Medeiros Patriota
 Michele Mota Sampaio Lopes
Turma: 1 A
Data: 19/02/2013
Juazeiro-Bahia
UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
1. INTRODUÇÃO TEÓRICA
	A maior parte das substâncias que encontramos no dia-a-dia ou na natureza, não são substâncias puras, e sim misturas [1]. Mistura é uma reunião de duas ou mais substâncias que não reagem entre si [2]. As misturas estão divididas em:
	Mistura heterogênea: Reunião de duas ou mais substâncias, onde não ocorra transformação e o aspecto apresente mais de uma fase, ou seja, elas não se dissolvem entre si, de forma que é possível enxergar a separação das substâncias envolvidas na mistura [3].
	Mistura homogênea: reunião de duas ou mais substâncias, onde não ocorra transformação e o aspecto apresente uma só fase, ou seja, uma substância dissolvida na outra, de forma que não seja possível enxergar a separação das substâncias envolvidas na mistura [3], pois seus componentes estão misturados uniformemente no nível molecular [1]. Comumente chamamos uma mistura homogênea de solução. 
Conhecer as diversas técnicas existentes para a separação de misturas é muito importante, pois para obtermos resultados precisos em pesquisas e experiências, é necessário que as substâncias químicas utilizadas estejam as mais puras possíveis [4].
Para a separação dos componentes de uma mistura, ou seja, para a obtenção separada de cada uma das suas substâncias puras que deram origem à mistura, utilizamos um conjunto de processos físicos denominados análise imediata. Esses processos não alteram a composição das substâncias que formam uma dada mistura [5].
A escolha dos melhores métodos para a separação de misturas exige um conhecimento anterior de algumas das propriedades das substâncias presentes. Alguns desses métodos são [6]:
Separação dos componentes de misturas heterogêneas [5]: 
I - SÓLIDO – SÓLIDO
a) Catação: usando a mão ou uma pinça, separam-se os componentes sólidos.
b) Ventilação: o sólido menos denso é separado por uma corrente de ar.
c) Levigação: o sólido menos denso é separado por uma corrente de água. 
d) Separação magnética: um dos sólidos é atraído por um ímã. 
e) Cristalização fracionada: todos os componentes da mistura são dissolvidos em um líquido que, em seguida, sofre evaporação provocando a cristalização separada de cada componente. 
f) Dissolução fracionada: um dos componentes sólidos da mistura é dissolvido em um líquido. 
g) Peneiração: usada para separar sólidos constituintes de partículas de dimensões diferentes. São usadas peneiras que tenham malhas diferentes. 
h) Fusão fracionada: Serve para separar sólidos, tomando por base seus diferentes pontos de fusão. Baseia-se, portanto, num aquecimento da mistura com controle da temperatura.
i) Sublimação: é usada quando um dos sólidos, por aquecimento, se sublima (passa para vapor), e o outro permanece sólido. 
II- SÓLIDO – LÍQUIDO
a) Decantação: a fase sólida, por ser mais densa, sedimenta-se, ou seja, deposita-se no fundo do recipiente.
a) Centrifugação: é uma maneira de acelerar o processo de decantação, utilizando um aparelho denominado centrifuga. 
b) Filtração simples: a fase sólida é separada com o auxílio de papéis de filtro. 
III- LÍQUIDO - LÍQUIDO
a) Decantação: separam-se líquidos imiscíveis com densidades diferentes; o líquido mais denso acumula-se na parte inferior do sistema. 
IV- GÁS - SÓLIDO
a) Decantação: a mistura passa através de obstáculos, em forma de ziguezague, onde as partículas sólidas perdem velocidade e se depositam.
b) Filtração: A mistura passa através de um filtro, onde o sólido fica retido. 
Separação dos componentes de misturas homogêneas [5]: 
I- SÓLIDO - LÍQUIDO
a) Evaporação: a mistura é deixada em repouso ou é aquecida até o líquido (componente mais volátil) sofra evaporação. 
b) Destilação simples: a mistura é aquecida em uma aparelhagem apropriada, de tal maneira que o componente líquido inicialmente evapora e, a seguir, sofre condensação, sendo recolhido em outro frasco. 
II - LIQUIDO - LÍQUIDO
a) 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. 
III - GÁS - GÁS
a) Liquefação fracionada: a mistura de gases passa por um processo de liquefação e, posteriormente, pela destilação fracionada.
b) Adsorção: Consiste na retenção superficial de gases.
	Esses são os métodos de separação de misturas mais utilizados. Aplicaremos alguns deles nesse experimento.
2. OBJETIVOS
	Estudar separação de misturas, verificar a solubilidade das substâncias, identificar as diferentes fases e calcular o rendimento de recuperação.
3. PARTE EXPERIMENTAL 
Separar os componentes de uma mistura contendo:
	Areia, limalha de ferro. Cloreto de sódio e dicromato de potássio.
	Pegou-se a mistura contendo os quatro componentes e adicionou 10 mL de água destilada. A mistura foi aquecida até quase a ebulição. Durante o aquecimento da mistura, aproveitou-se para aquecer mais 10 mL de água destilada em um béquer de 50 mL. Enquanto ocorria a dissolução de parte da mistura, o equipamento para filtração foi preparado. O béquer contendo a mistura foi pego e a filtração foi feita rapidamente, antes que a mesma resfriasse. Em seguida, passou os 10 mL de água quente sobre o resíduo que ficou no papel de filtro.
Resíduo da primeira filtração:
O resíduo que sobrou no papel de filtro foi bem seco na estufa e logo depois se passou um imã sobre a mistura de limalha de ferro e areia, separando assim os componentes.
Filtrado:
Pegou-se o filtrado e colocou em banho de gelo e observou a cristalização do dicromato de potássio ocorrida. Filtrou a mistura. Secou o resíduo sólido do papel de filtro na estufa. Transferiu o filtrado para uma cápsula de porcelana e evaporou-se a água do filtrado na chapa de aquecimento. Esses procedimentos separaram o cloreto de sódio do dicromato de potássio.
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Após serem efetuados os procedimentos apresentado no tópico 3, foram coletados os dados para calcular o rendimento de recuperação. Neste contexto, para fins didáticos será exposto o conjunto de dados em 3 etapas. A primeira constará os dados da mistura; a segunda, os dados obtidos com os resíduos da primeira filtração e a terceira, com os dados obtidos através do filtrado. 
4.1- DADOS DA MISTURA
Tabela 1: Massas iniciais dos componentes da mistura.
	SUBSTÂNICIAS
	MASSA (g)
	Areia
	4
	Dicromato de potássio
	2
	Limalha de ferro
	2
	Cloreto de sódio
	2
 Valores cedidos pela Profª. Fernanda Anjos
Como a mistura se apresentava em estado sólido, uma maneira prática de separa-la é de se utilizar do processo de dissolução, ou seja, adicionar um solvente, nesse caso água destilada, e aquecer a mistura para acelerar o processo de dissolução. O cloreto de sódio e o dicromato de potássio foram dissolvidos em água destilada ao contrario da limalha de ferro e areia, neste sentido, se constatou que a mistura apresentou três fases a primeira composta pela limalha de ferro, a segunda pela areia e a terceira pela mistura compostas por dicromato de potássio, cloreto de sódio e água destilada.
Portanto, com um processo simples de filtração conseguimos separar os componentes que ainda se encontravam no estado sólido (areia e limalha de ferro) dos componentes que se encontravam diluídos em água destilada (cloreto de sódio e dicromato de potássio).
4.2- DADOS DOS RESÍDUOS SÓLIDOS DA FILTRAÇÃO
Depois de efetuada a filtração, notamos que os resíduos sólidos se encontravam umedecidos, neste sentido, iniciamos um processo deseparação por evaporação para retirar a componente água dos outros matérias, uma vez que essa substancia é mais volátil que areia e limalha de ferro. 
Após o termino deste processo, resta em nossa mistura composta com o resíduos da filtração a areia e limalha de ferro. Como a limalha de ferro tem propriedades metálicas e os metais são atraídos (ou repelidos) por campos magnéticos, então é possível através de um processo de separação magnética, separa-la da areia com uma aproximação de um imã, onde um imã irá gerar um campo magnético que atrairá a limalha de ferro.
Após efetuarmos este processo aferimos com o uso de uma balança analítica de precisão a massa da areia e da limalha de ferro conforme Tabela 2.
Tabela 2: Massa da areia e da limalha de ferro do após os processos de separação.
	SUBSTÂNCIA
	MASSA (g)
	Areia
	3,8869
	Limalha de ferro
	2,0936
Com esses dados é possível calcular o rendimento das substâncias, conforme a Tabela 3.
Tabela 3: Rendimento da areia e limalha de ferro após a separação magnética.
	SUBSTÂNCIA
	RENDIMENTO (%)
	Areia
	97,1725
	Limalha de ferro
	104,68
	Os valores do rendimento da tabela 3 acima foram obtidos por meio dos cálculos abaixo:
Fórmula:
Cálculo rendimento da areia:
 Rendimento % = 97,1725
Cálculo rendimento da limalha de ferro:
 Rendimento % = 104,68
	Percebemos que a massa das limalhas de ferro teve um pequeno acréscimo de 0,0936g depois da separação. Devemos salientar que, durante a separação da mistura contendo limalhas de ferro e areia pelo processo de separação magnética, uma pequena quantidade de areia ficou aderida nas limalhas acarretando esse acréscimo na massa e o rendimento superior a 100%. 
Já o valor obtido da massa de areia sofreu um decréscimo de 0,1131g durante o experimento. Isso ocorreu pelo fato de pequenos grãos de areia aderir às limalhas de ferro no processo de separação magnética e também por parte da areia ficar retida nos poros do papel filtro durante a filtração da mistura. Isso explica o fato do rendimento ter sido de 97,1725%, inferior a 100%.
4.3- DADOS DO FILTRADO
No filtrado o cloreto de sódio e o dicromato de potássio estão diluídos em água destilada. Como as substâncias tem coeficientes de solubilidade muito diferentes. O dicromato de potássio é pouco solúvel em água (baixo coeficiente de solubilidade), neste sentido ao diminuir a temperatura da mistura, irá ocorrer uma concentração do dicromato de potássio ate que ele se precipite. Fazendo isso conseguimos separar o dicromato de potássio do cloreto de sódio. 
Tabela 4: Massa do dicromato e do cloreto de sódio após os processos de separação. 
	SUBSTÂNCIAS
	MASSA (g)
	Dicromato de potássio
	0,4794
	Cloreto de sódio
	3,6319
Com esses dados é possível calcular o rendimento das substâncias, conforme a tabela 5.
Tabela 5: Rendimento do dicromato de potássio e do cloreto de sódio após a separação.
	SUBSTÂNCIA
	RENDIMENTO (%)
	Dicromato de potássio
	23,97
	Cloreto de sódio
	181,595
Os valores do rendimento da tabela 5 acima foram obtidos por meio dos cálculos abaixo:
Cálculo rendimento do dicromato de potássio:
 Rendimento % = 23,97
Cálculo rendimento do cloreto de sódio:
 Rendimento % = 181,595
Percebemos que a massa do cloreto de sódio teve um acréscimo de 1,6319g. Isso pode ser justificado pelo fato de que após a etapa de cristalização do dicromato de potássio, o filtrado ainda apresentava uma coloração alaranjada. Fazendo com que cheguemos à conclusão que, no valor da massa obtida de cloreto de sódio, certa quantidade corresponde ao dicromato de potássio ainda presente na solução. Acarretando assim no rendimento percentual de 181,595%, bem acima do ideal que seria de 100%. 
Notamos que o valor das massas obtidas para o dicromato de potássio sofreu uma redução de 1,5206. Justifica-se essa redução pelo fato de que certa quantidade de dicromato de potássio, como foi justificado acima, estar presente no filtrado do cloreto de sódio. Além disso, foi observado que os papéis-filtro utilizado tanto na primeira quanto na segunda filtragem apresentaram coloração alaranjada e isso prova a presença de dicromato de potássio absorvida nesses papéis-filtro. O que causou o rendimento de recuperação de 23,97%, bem abaixo do ideal que seria 100%.
5. CONCLUSÃO
Pode-se perceber com está prática experimental que cada processo de separação de misturas é adequado para uma determinada situação, ou seja, antes de se utilizar devem-se identificar as características de cada mistura. 
Neste sentido quando se utiliza a dissolução fracionária à mistura deve ser composta por elementos sólidos e alguns devem ser solúveis em água (ou qualquer outro soluto), no caso particular do experimento atinente à este relatório os elementos químicos solúveis em água foram o cloreto de sódio e o dicromato de potássio. Também possível identificar as fases que forma três. Por sua vez a filtração simples tem objetivo de separar elementos solúveis de elementos insolúveis, ou seja, se identificou que a limalha de ferro e a areia são substâncias insolúveis em água. Caso uma mistura tenha um elemento com propriedades metálicas e esta mistura seja composta por sólidos é possível fazer uma separação magnética, tem em vista que os metais como a limalha de ferro, são atraídos (ou repelidos) por campos magnéticos. Já a separação de mistura por evaporação, pode ser utilizada quando se tem uma substância com uma grande diferença nos pontos de ebulição o que é o caso da água destilada e o cloreto de sódio.
Por sua vez o rendimento de recuperação nem sempre será preciso.
6. REFERENCIAS
[1] THEODORE, L. Brown et al. Química a ciência central. 9. ed. São Paulo: Pearson, 2005.
[2] MENDEL, Gregor. Misturas. 6. Ed. Salvador: Gregor Mendel vestibular, 2011. 
[3] Misturas e soluções – Disponível em: <3 http://www.slideshare.net/ClaudineiOsriodeOliveira/misturas-e-soluoes> Acesso em: 8 fev.. 2013, as 16:42. 
[4] Separação de substâncias – Disponível em: <http://www.infoescola.com/quimica/separacao-de-substancias-misturas/> Acesso em: 8 fev.. 2013, as 16:50.
[5] Separação de misturas - Disponível em: <http://www.algosobre.com.br/quimica/separacao-de-misturas.html> Acesso em: 8 fev.. 2013, as 17:00.
7. QUESTÕES
1 – Explique se as frações obtidas são de substâncias completamente puras.
	Todas as substâncias se tornaram misturas, pois a separação dos materiais não é 100% eficiente como provou o experimento, por exemplo, a limalha de ferro teve sua massa alterada para um valor maior que o inicio, confirmando assim que se tornou uma mistura.
2 – Discuta a vantagem e limitações de cada um dos métodos utilizados
Filtração- Vantagens: é simples, separa substancias solidas de líquidos em suspensão. Desvantagens: o papel filtro adere certa quantidade da mistura, além disso, é um processo lento. 
Separação magnética – Vantagens: separa os componentes metálicos como o caso da limalha de ferro de forma eficaz. Desvantagens: só pode ser utilizado em misturas que contenham componentes com ligas de ferro; 
Evaporação- Vantagem: é barata e simples e separa liquido de sólidos. Desvantagem leva tempo e há perda de componentes. 
Dissolução fracionada a sua vantagem é dissolver um componente da mistura, mas não o outro e facilitar a filtração e é um processo barato e simples. Desvantagem: exige agitação e uma fase de vaporização ou destilação. 
3 – Explique o que coeficiente de solubilidade e relacione a solubilidade do cloreto de sódio e dicromato de potássio na temperatura °C 
É a quantidade máxima de um soluto que pode ser dissolvida em certa quantidade de um solvente em data temperatura. O cloreto de sódio a 0°C tem têm um coeficiente de solubilidade de 7,12g/20 mL de água e o dicromato de potássio na mesma temperatura tem um coeficiente de solubilidade de 0,98g/20 mL de água.