método científico

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ 
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ORGÂNICA E INORGÂNICA 
CURSO: ENGENHARIA DE PESCA 2012.2 
DISCIPLINA: CE 801 PROF. M A T O S 
 
 
MÉTODO CIENTÍFICO 
Método Científico é o modo sistemático de explicar um grande número de 
ocorrências semelhantes 
 
 
 
Uma observação pode ser simples, isto é, feita a olho nu, ou pode exigir a 
utilização de instrumentos apropriados. 
. 
Modo sistemático – seguir o mesmo conjunto de regras e costumes e 
aplicá-los a todas as situações. 
 
 
Observação Controlada - é aquela que é realizada com técnicas que 
permitem descartar as variáveis passíveis de mascarar o resultado. 
 
 
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DISCIPLINA: CE 801 PROF. M A T O S 
 
 
Uma hipótese é uma formulação provisória, com intenções de ser 
posteriormente demonstrada ou verificada, constituindo uma suposição admissível. As 
hipóteses precisam ser válidas para observações feitas no passado, no presente e no 
futuro. 
Em outro sentido mais específico, a hipótese pode ser considerada como um 
instrumento de pesquisa que medeia a teoria e a metodologia. Formulada a partir de 
uma determinada ambiência teórica e diante de um problema científico a ser 
resolvido, a hipótese implica a necessidade de demonstração a partir da metodologia e 
da pesquisa. Deve-se ter em vista, contudo, que, neste sentido metodológico mais 
restrito, a hipótese é apenas uma formulação provisória, destinada a colocar a 
pesquisa em andamento. No decorrer do processo de pesquisa ela pode ser 
confirmada ou não, o que não desqualifica o papel que terá exercido para impulsionar 
a pesquisa para a frente. 
Falseabilidade - toda hipótese tem que ser falseável ou refutável. Isso 
não quer dizer que o experimento seja falso; mas sim que ele pode ser 
verificado, contestado. Ou seja, se ele realmente for falso, deve ser 
possível prová-lo. 
 
 
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MEDIDAS 
O estudo da química depende muito da realização de medidas. Propriedade de 
diferentes substancia são comparadas através da realização de medidas que podem 
apontar modificações ocorridas em um experimento. Assim, quando realizamos uma 
medida precisamos estabelecer a confiança que o valor encontrado para a medida 
representa. Medir é um ato de comparar e esta comparação envolve erros dos 
instrumentos, do operador, do processo de medida e outros. 
Instrumento comum que nos permite medir propriedades de uma substancia: 
 Balança – Massa 
 Régua – Comprimento 
 Termômetro – Temperatura 
 Bureta – Volume 
 Pipeta – volume 
 Proveta – volume 
 Balão volumétrico – volume 
Esses instrumentos servem para medidas de propriedades macroscópicas, que 
podem ser determinadas diretamente. 
Uma quantidade medida é geralmente escrita na forma de um numero 
acompanhado de uma unidade apropriada. Dizer que a distancia de carro entre 
Fortaleza e Natal por determinado caminho é 510 não tem significado nenhum. Há a 
necessidade de especificar que a distancia é 510 quilômetros. Na Química, as unidades 
são essenciais para expressar corretamente as medidas. 
UNIDADES SI 
Em 1960 a Conferencia Geral de Pesos e Medidas, autoridade internacional em 
unidades, propôs um sistema métrico denominado Sistema Internacional de Unidades 
(abreviadamente SI, do Frances Système International d’Unités) baseada nestas sete 
unidades básicas: 
UNIDADES BÁSICAS SI 
NOME DA GRANDEZA BASICA NOME DA UNIDADE SIMBOLO 
Comprimento Metro m 
Massa Quilograma kg 
Tempo Segundo s 
Corrente Elétrica Ampére A 
Temperatura Kelvin K 
Quantidade de Substancia Mol mol 
Intensidade Luminosa Candela cd 
 
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Todas as outras unidades de medidas podem ser derivadas dessas unidades 
básicas. As unidades SI modificam-se em termos decimais por uma serie de prefixos, 
conforme a tabela abaixo: 
Prefixos Usados com as Unidades SI 
Prefixos Símbolos Significado Exemplo 
Tera- T 1.000.000.000.000 ou 1012 1 terâmetro (Tm) = 1x1012 m 
Giga- G 1.000.000.000 ou 109 1 gigâmetro (Gm) = 1x109 m 
Mega- M 1.000.000 ou 106 1 megâmetro (Mm) = 1x106 m 
Quilo- k 1.000 ou 103 1 quilometro (km) = 1x103 m 
Deci- d 1/10 ou 10-1 1 decímetro (dm) = 0,1 m 
Centi- c 1/100 ou 10-2 1 centímetro (cm) = 0,01 m 
Mili- m 1/1.000 ou 10-3 1 milímetro (mm) = 0,001 m 
Micro-  1/1.000.000 ou 10
-6 1 micrômetro (m) = 1x10-6 m 
Nano- n 1/1.000.000.000 ou 10-9 1 nanômetro (nm) = 1x10-9 m 
Pico- p 1/1.000.000.000.000 ou 10-12 1 picômetro (pm) = 1x10-12 m 
As medidas que utilizamos com freqüência no estudo da química incluem o 
volume, o tempo, a massa, a densidade e a temperatura. 
MASSA E PESO 
Massa é a medida da quantidade de matéria em um objeto. A massa de um 
objeto pode ser facilmente determinada com a utilização de uma balança e esse 
processo é denominado pesagem. 
A unidade básica SI da massa é o quilograma (kg), mas em química o uso da 
unidade menor, grama (g), é mais conveniente: 
1 kg = 1000 g = 1 x 103 g 
Peso é a força que a gravidade exerce em um objeto. 
VOLUME 
Volume é o comprimento (m) elevado ao cubo. 
A unidade básica SI do volume é o metro cúbico (m3). Os químicos também 
trabalham com volumes muito menores como o centímetro cúbico (cm3) e o 
decímetro cúbico (dm3): 
1 cm3 = (1 x 10-2 m)3 = 1 x 10-6 m3 
1 dm3 = (1 x 10-1 m)3 = 1 x 10-3 m3 
 
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Outra unidade de volume comum, que não pertence ao SI, é o litro (L). Um litro 
é o volume ocupado por um decímetro cúbico. Nós químicos usamos geralmente 
usamos as unidades litro (L) e mililitro (mL) para líquidos: 
1 L = 
1000 mL 
1000 cm3 
1 dm3 
Um mililitro é igual a um centímetro cúbico: 
1 mL = 1 cm3 
ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS 
Algarismos significativos de um número refere-se aos dígitos que representam 
um resultado experimental, de modo que apenas o ultimo algarismo seja duvidoso. O 
número de algarismos significativos expressa a precisão de uma medida. 
Medidas experimentais não são absolutas. Sempre existe uma duvida no 
resultado obtido. 
 Considere, por exemplo, que desejamos medir o comprimento de um clipe de papel 
usando uma régua cuja menor divisão da escala é o milímetro. A Figura abaixo ilustra 
essa situação. 
 
 
 
O tamanho do clipe de papel está entre 1,7 cm e 1,8 cm. 
 
Considere que um aluno, olhando para essa imagem, afirma que o clipe possui 
1,7694852 cm. Que significado têm todos esses algarismos? A maioria desses 
algarismos não têm significado algum. Em outras palavras, podemos dizer que não são 
algarismos significativos, porque não possuem significado físico.. 
 
 
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Chamamos algarismos significativos aquelesnúmeros que têm significado físico 
e, por isso, devem ser registrados ao se expressar o resultado de uma medição. 
Podemos afirmar que o comprimento do clipe de papel medida acima é igual a 
1,76 cm ou 1,77 cm, ou seja, você tem dois algarismos corretos (1 e 7) e um duvidoso 
(6 ou 7), porque este ultimo foi estimado por você – um outro observador poderia 
fazer uma estimativa diferente. 
Embora o algarismo 6 ou 7 seja duvidoso ele nos dá uma informação que tem 
significado: o comprimento do clipe de papel vai alem da metade da mesma divisão. 
Com essa régua, obtemos uma medida com 3 algarismos significativos. 
Se afirmarmos que o comprimento do clipe de papel é 1,769 cm, estamos 
dando uma informação que não é confiável. O algarismo 6 embora seja duvidoso, 
informa que o comprimento do clipe vai alem da metade da menor divisão, o que é 
correto. Ele é um algarismo estimado. Já o algarismo 9, é um algarismo “chutado”, pois 
não temos a mínima condição de estimá-lo. 
Com essa régua empregada acima, só podemos fornecer medida com, no 
maximo, 3 algarismos significativos. 
Os algarismos significativos de uma medida são aqueles a que é possível 
atribuir um significado físico correto. O algarismo obtido por estimativa também se 
considera significativo. 
1,76 cm
2 Algarismos Corretos 1 Agarismo duvidoso
A medida apresenta 3 algarismos significativos
 
 
 ORIENTAÇÃO PARA O USO DE ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS 
 
Em trabalhos de natureza científica, devemos escrever o numero correto de 
algarismos significativos, com base nas seguintes regras: 
 
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1. Qualquer digito diferente de zero é significativo. Assim, 458 cm tem três 
algarismos significativos; 1,342 Kg tem quatro algarismos significativos e assim 
por diante. 
2. Os zeros entre dígitos diferentes de zero são significativos. Desse modo, 606 m 
contem três algarismos significativos, 50.302 Kg possui cinco algarismos 
significativos e assim por diante. 
3. Os zeros à esquerda do primeiro digito diferente de zero não são significativos. 
A função deles é indicar a posição da vírgula decimal. Por exemplo, 0,05 L têm 
um algarismo significativo; 0,0000439 g possui três algarismos significativos, e 
assim por diante. 
4. Se um número for maior do que 1, todos os zeros à direita da virgula contam 
como algarismos significativos. Portanto, 4,0 mg possui dois algarismos 
significativos e 50,026 mL contem cinco algarismos significativos. Se um 
número for inferior a 1, então apenas os zeros que estão no fim do numero e 
os zeros que estão entre dígitos diferentes de zero são significativos. Isso quer 
dizer que 0,060 kg contem dois algarismos significativos; 0, 5003 L possui 
quatro algarismos significativos; 0,00420 min contem três algarismos 
significativos e assim por diante. 
5. Para números que não contem vírgulas, os zeros finais (isto é, os zeros que 
estão depois do ultimo digito diferente de zero) podem ou não ser 
significativos. Dessa forma, 500 cm pode ter um algarismo significativo (o digito 
5), dois algarismos significativos (50) ou três algarismos significativos (500). Não 
podemos saber qual das situações é a correta sem informações. Usando a 
notação cientifica, contudo, podemos evitar a ambigüidade o numero 500 pode 
ser expresso como 5 x 102 para um algarismo significativo; 5,0 x 102 para dois 
algarismos significativos ou 5,00 x 102 para três algarismos significativos. 
ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS DO RESULTADO DE UM CALCULO 
Quando o resultado de uma analise é calculado, vários números, que representam os 
valores das grandezas determinadas experimentalmente são envolvidos. Exemplo: 
massa de substancia, volume de solução, números retirados de tabelas, etc. A 
manipulação destes dados experimentais gera o problema de se determinar o numero 
de algarismos significativos a ser expresso no resultado do calculo. Regras envolvendo 
operações de adição, subtração, multiplicação e divisão, serão em seguida discutidas. 
Adição e Subtração: quando duas ou mais quantidades são adicionadas e/ou 
subtraídas, a soma ou a diferença deverá conter tantas casas decimais quantas 
existirem no componente com o menor número delas. 
 
 
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Exemplo 1 
Um corpo pesou 3,1 g numa balança cuja sensibilidade é 0,1 g e outro corpo 0,2154 g 
ao ser pesado em uma balança analítica. Calcular o peso total dos dois corpos. 
 
3,1 
0,2154 
3,3154 
 
O resultado a ser tomado deve ser 3,3 g. 
O numero 3,1 é o que apresenta maior incerteza absoluta, a qual está na primeira casa 
decimal. Por esta razão, a incerteza do resultado da operação soma deve ser localizada 
também na primeira casa decimal. 
 
Exemplo 2 
Um pedaço de polietileno pesou 7,9 g numa balança cuja incerteza é 0,1 g. Um 
pedaço deste corpo foi retirado e pesado em uma balança analítica cuja massa medida 
foi de 3,2169 g. Calcular a massa do pedaço de polietileno restante. 
 
7,9 
3,2169 
4,6831 
 
A massa de polietileno restante é 4,7 g. 
 
Quando for arredondar números, a seguinte regra deve ser seguida: 
 Se o digito que segue o ultimo algarismo significativo é igual ou maior que 5, 
então o ultimo algarismo significativo é aumentado em uma unidade. 
 Se o digito que segue o ultimo algarismo significativo é menor do que 5, o 
ultimo algarismo significativo é mantido. 
 
 
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Exemplo 3 
Na soma de 
2000,0 
 20,04 
 2,076 
2022,116 
 
O resultado deve ser expresso por 2022,1 
 
MULTIPLICAÇÃO E DIVISÃO: 
 
Nestas operações, o resultado deverá conter tantos algarismos significativos 
quantos estiverem expressos no componente com menor numero de significativos. 
 
Exemplo 
Calcular o numero de mol existente nos seguintes volumes de solução 0,1000 M de 
HCl. 
a) 25,00 mL 
 
b) 25,0 mL 
 
c) 25 mL 
 
d) Na titulação de 24,98 mL de uma solução de HCl foram gastos 25,11 mL de 
solução de NaOH 0,1041 M. Calcular a molaridade do HCl. 
 
 
 
 
 
 
Quando são feitas varias operações sucessivas, é conveniente manter os 
números que serão usados nos cálculos subseqüentes com pelo menos um digito alem 
do ultimo algarismo incerto. Como no exemplo já visto, deixa-se para fazer o 
arredondamento apenas após a conclusão do calculo final. 
 
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EXATIDÃO E PRECISÃO 
A EXATIDÃO de uma medida está relacionada com a proximidade do valor 
medido em relação ao valor verdadeiro da grandeza. 
A PRECISÃO de uma medida está relacionada com a concordância das medidas 
entre si, ou seja, quanto maior a dispersão dos valores medidos, menor a precisão. 
 
A EXATIDÃO está relacionadacom a veracidade das 
medidas e a PRECISÃO com a sua reprodutibilidade. 
 
Precisão não implica obrigatoriamente exatidão. 
A figura abaixo mostra o desempenho dos atiradores de dardos X, Y e Z. 
 
 
Na figura X, atirador de dardo X, mostra que ele obteve exatidão e precisão 
elevadas, pois os dardos diferem pouco do alvo e as posições individuais por sua vez, 
diferem pouco entre si. 
Na figura Y, atirador de dardo Y, mostra que ele obteve baixa exatidão (grande 
diferença entre as posições individuais e o alvo) e elevada precisão (pouca diferença 
entre os dardos individuais entre si). 
Na figura Z, atirador de dardo Y, mostra que ele obteve baixa exatidão, pois os 
dardos estão bastante afastados do alvo, e baixa precisão, devido à grande dispersão 
dos dardos individualmente. 
 
 
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MATÉRIA 
 
MATÉRIA - É tudo aquilo que possui massa e ocupa espaço, ou seja, possui volume. 
Ex.: Água, Madeira, Alumínio... 
 
a. Corpo – Porção limitada da matéria, sem utilidade. 
b. Objeto – Porção limitada da matéria, com utilidade. 
 
 
Exemplo: A quebra de um prato de vidro pode ser descrita como um objeto (prato) 
que deixa de existir e surgem vários corpos (o prato fragmentado). 
 
CLASSIFICAÇÃO DA MATERIA 
 
 
 
 
 
 
 
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PROPRIEDADES DA MATERIA 
 
 Consideramos propriedades as qualidades da matéria que podem ser medidas. 
Essas propriedades são classificadas em duas categorias: 
 
Propriedades Extensivas – aquelas cujos valores medidos 
dependem do tamanho ou da extensão da amostra. 
 
Exemplo: Massa, comprimento, volume. 
 
Propriedades Intensivas – aquelas que não dependem do 
tamanho ou da extensão da amostra. 
 
Exemplo: Densidade, temperatura, ponto de fusão, ponto de ebulição. 
 
Quando diferentes amostras exibem valores idênticos aos de propriedades 
intensivas, é razoável supormos que as diversas amostras são constituídas do mesmo 
material. 
 
 
MATÉRIA E SEUS ESTADOS FÍSICOS 
 
Sólido, apresenta forma e volume constante, onde os átomos estão 
compactados. 
Líquido, apresenta forma variável e volume constante, onde os átomos estão 
mais livres. 
Gasoso, apresenta forma e volume variável, onde os átomos estão totalmente 
livres. 
 
Mudanças do Estado Físico da Matéria 
 
 
 
 
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Para cada substancia, existe uma temperatura acima da qual é impossível a 
liquefação por compressão isotérmica. Essa temperatura foi denominada temperatura 
critica da substancia. 
Assim, uma substancia no estado gasoso pode ser um gás ou um vapor. Será 
um gás se a sua temperatura for superior à temperatura critica; será um vapor se a sua 
temperatura for igual ou inferior à temperatura critica. 
DENSIDADE 
Densidade é a razão entre massa de um objeto e o seu volume. 
 
 
 
 
A densidade é uma propriedade intensiva que não depende da quantidade de 
massa presente. 
A unidade derivada do SI para a densidade é o quilograma por metro cúbico 
(kg/m3). Essa unidade é relativamente grande para a maior parte das aplicações 
químicas. Por isso, é comum usar gramas por centímetro cúbico (g/cm3) e o seu 
equivalente, gramas por mililitro (g/mL) para as densidades de sólidos e líquidos. A 
tabela abaixo mostra a densidade de algumas substancias. 
 
Densidade de Algumas Substancia a 25°C 
Substancia Densidade (g/cm3) 
Ar 0,001 
Etanol 0,79 
Agua 1,00 
Mercurio 13,6 
Sal de cozinha 2,2 
Ferro 7,9 
Ouro 19,3 
Ósmio 22,6 
Problema 
O ouro é um metal precioso quimicamente inerte. É usado essencialmente em 
joalheria, em prótese dentarias e em equipamentos eletrônicos. Um pedaço de lingote 
de ouro com massa de 301 g tem um volume de 15,6 cm3. Calcule a densidade do 
ouro. 
 
 
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Solução 
Com base na equação: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ESCALAS DE TEMPERATURA 
Atualmente são utilizadas três escalas de temperatura. As suas unidades são: 
°F Graus Fahrenheit 
°C Graus Celsius 
K Kelvin 
 
 
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Na figura acima observamos que as três escalas baseiam-se em duas 
propriedades físicas da água: ponto de congelamento e ponto de ebulição. Na escala 
kelvin o ponto de congelamento da água é 273 K, enquanto que nas escalas Celsius e 
Fahrenheit o ponto de congelamento da água é 0°C e 32°F, respectivamente. Já o 
ponto de ebulição da água na escala Kelvin é 373 K, na escala Celsius 100°C e na escala 
Fahrenheit é 212°F. Assim, temos um intervalo entre o ponto de congelamento (0°C) e 
o ponto de ebulição (100°C) da água é 100 graus, nas escalas Kelvin e Celsius; a escala 
Fahrenheit apresenta uma subdivisão de 180 unidades de grau. Como exemplo tem 
que a medição da temperatura do corpo na escala Kelvin é 310 K, enquanto que a 
mesma medição utilizando as escalas Celsius e Fahrenheit apontam 37°C e 98,6°F, 
respectivamente. 
Kelvin é a unidade SI básica de temperatura; é a escala de temperatura 
absoluta. Por absoluto entende-se que o zero na escala Kelvin, representado por 0 K, é 
a temperatura mais baixa que se pode atingir, em teoria. 
Para convertermos graus Fahrenheit em Celsius, utilizamos a equação: 
 
 
 
 
A equação para converter gruas Celsius em Fahrenheit: 
 
 
 
 
As escalas Celsius e Kelvin possuem unidade de igual magnitude; um grau 
Celsius é equivalente a um Kelvin. Usamos a equação abaixo para converter graus 
Celsius em Kelvin: 
 
 
 
 
 
Ponto de Fusão (P.F.) e de Ebulição (P.E.) 
 
Ponto de Fusão – é a temperatura em que a temperatura do sólido está em equilíbrio 
com a temperatura do líquido. 
Ponto de Ebulição – é a temperatura em que a temperatura do líquido está em 
equilíbrio com a temperatura do vapor. 
 
 
 
 
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SEPARAÇÃO DA MATÉRIA EM SUBSTANCIAS PURA 
 
PROCESSOS BASICOS DE SEPARAÇÃO 
 
FILTRAÇÃO 
 
Filtração 
 
 
 
A separação se faz através de uma superfície porosa chamada filtro; o componente 
sólido ficará retido sobre a sua superfície, separando-se assim do líquido que 
atravessa. 
 
Filtração à Vácuo 
 
 
 
 
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A filtração pode ser acelerada pela rarefaçãodo ar, abaixo do filtro. Nas filtrações sob 
pressão reduzida, usa-se funil com fundo de porcelada porosa (funil de Büchner). 
 
Decantação 
 
 
 
Deixa-se a mistura em repouso até que o componente sólido tenha-se depositado 
completamente. Remove-se em seguida, o líquido, entornando-se cuidadosamente o 
frasco, ou com auxílio de um sifão (sifonação). 
Para acelerar a sedimentação do sólido, pode-se recorrer à centrifugação, conforme o 
desenho: 
 
 
 
A decantação é muito utilizada para separar líquidos imiscíveis, ou seja, líquidos que 
não se misturam. Para isso, coloca-se a mistura a ser separada em um funil de 
separação (ou funil de decantação ou funil ed bromo). Quando a superfície de 
separação das camadas líquidas estiver bem nítida, abre-se a torneira e deixa-se 
escoar o líquido da camada inferior, conforme o desenho: 
 
 
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Quando os líquidos não se separam pelo simples repouso, ou o faz muito lentamente, 
submete-se inicialmente a mistura à centrifugação. 
 
Dissolução Fracionada 
 
Trata-se a mistura com um líquido que dissolva apenas um dos componentes. Por 
filtração, separa-se o componente não dissolvido; por evaporação (ou destilação) da 
solução, separa-se o componente dissolvido no líquido. Veja o exemplo a seguir: 
 
 
 
Sublimação 
 
Só pode ser aplicada quando uma das fases sublima com facilidade. É empregada na 
purificação do iodo e do naftaleno. 
 
 
 
 
 
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Flotação 
 
Trata-se a mistura com um líquido de densidade intermediária em relação às dos 
componentes. O componente menos denso que o líquido flutuará, separando-se assim 
do componente mais denso, que se depositará. O líquido empregado não deve, 
contudo, dissolver os componentes. Também é denominado de sedimentação 
fracionada. Veja o exemplo: 
 
 
 
 
 
Cristalização Fracionada 
 
A mistura de sólidos é dissolvida em água ou solvente orgânico e a solução é 
submetida à evaporação. Quando a solução ficar saturada em relação a um 
componente, o prosseguimento da evaporação do solvente acarretará a cristalização 
gradativa do referido componente, que se separará da solução. A solução, contendo o 
componente cuja saturação ainda não foi atingida, fica sobre os cristais do outro e é 
chamada água-mãe de cristalização. 
 
 
Destilação Simples 
 
Para a separação dos componentes das misturas homogêneas sólido-líquido, recorre-
se comumente a destilação simples. O princípio do processo consiste em aquecer a 
mistura até a ebulição; com isso o componente líquido separa-se do sistema sob a 
forma de vapor, que a seguir é resfriado, condensando-se, e o líquido é recolhido em 
outro recipiente. Veja: 
 
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CURSO: ENGENHARIA DE PESCA 2012.2 
DISCIPLINA: CE 801 PROF. M A T O S 
 
 
 
 
Destilação Fracionada 
 
Para a separação dos componentes das misturas homogêneas líquido-líquido, recorre-
se comumente à destilação fracionada. Aquecendo-se a mistura em um balão de 
destilação, os líquidos destilam-se na ordem crescente de seus pontos de ebulição e 
podem ser separados. O petróleo é separado em suas frações por destilação 
fracionada. Veja: 
 
 
 
 
MÉTODOS DE IDENTIFICAÇÃO