Separação de Misturas

Separação de Misturas

• Na natureza, dificilmente alguma substância é encontrada no seu estado puro, isolada de outras substâncias; em geral, quase tudo à nossa volta é formado por misturas de várias substâncias.

Mas, então, como podemos diferenciar o que é uma mistura e o que é uma substância pura? A solução está na análise das características de cada material.

• As substâncias puras possuem características – ou constantes físicas, como denomina Feltre - bem definidas, como a densidade, o ponto de fusão, ponto de ebulição, o calor específico e a solubilidade. Já as misturas não possuem tais características definidas, pois cada substância que a compõe possui características próprias, o que faz com que uma substância possua maior densidade do que outra, menor ponto de ebulição ou ponto de fusão, salvo os casos particulares de misturas azeotrópicas – misturas que possuem ponto de ebulição constante, apesar de serem formadas por duas substâncias distintas, como o álcool etílico de uso doméstico, uma mistura de álcool (96%) e água (4%), que ferve à temperatura constante de 78,1ºC - e eutéticas – misturas que possuem ponto de fusão constante, apesar de serem formadas por substâncias diferentes, como no caso da liga metálica de estanho (62%) e chumbo (38%), utilizada em soldas, que se funde à temperatura constante de 183ºC - (FELTRE; 2004). Quando estas características se manifestam em conjunto e simultaneamente, como acontece nas misturas, não temos valores determinados para cada característica, e, por isso não podemos distinguir uma determinada substância. Dessa forma, na maior parte dos casos, podemos definir o que é uma substância pura e o que é uma mistura.

Como as substâncias encontram-se misturadas umas às outras na natureza, quando necessita-se estudar ou aplicar uma determinada substância, é preciso, de alguma forma, separá-la das demais. Para tanto, existem vários métodos de separação de misturas.

• Para se escolher o método a ser aplicado, deve-se atentar para dois fatores: o tipo de mistura a ser separada, as condições materiais e econômicas e o tempo gasto na separação (PERUZZO, CANTO; 2003).

Existem os métodos mais simples, que podem ser feitos tanto no laboratório quanto com materiais usados no dia-a-dia, como: separação por decantação, utilizada para separar misturas heterogêneas sólido-líquido ou líquido-líquido, quando os líquidos são imiscíveis entre si, e que consiste em deixar o sistema em repouso, até que a fase mais densa se deposite no fundo (sedimentação) e possa haver o escoamento da parte menos densa; separação por filtração simples, usada pra separar mistura em que um sólido está disperso em um líquido ou em um gás, e que consiste em separar por meio de filtros as partículas sólidas da parte gasosa ou líquida; separação por cristalização ou evaporação, usada para separar e purificar sólidos, quando a parte do sistema em que se tem interesse é a parte sólida, desprezando-se a parte líquida, e consiste em deixar a parte líquida evaporar até que sobre apenas a parte sólida; separação por dissolução fracionada, utilizada para separar misturas de sólidos em que um seja solúvel em meio aquoso e o outro não se dissolva, consiste em adicionar água à mistura, esperar que a substância solúvel se dissolva totalmente na água e, após,o sistema é submetido à filtração simples.

• Também existem métodos um pouco mais complexos, que exigem aparelhagem de laboratório para serem realizados, como: separação por filtração a vácuo, em que se utiliza o funil de Büchner, o Frasco de Kitassato e o papel de filtro, retirando-se o ar existente no Kitassato através da trompa d’água ou da bomba de vácuo, e, assim, diminuindo-se a pressão dentro do frasco, o que acelera a filtração. Da mesma forma que a filtração simples, é utilizada pra separação de partículas sólidas dispersas geralmente em meio líquido; separação por destilação simples, usada para separar misturas homogêneas sólido-líquido, em que utiliza-se o balão de destilação e o bico de Bünsen para aquecer a mistura, até que o líquido atinja temperatura de fusão, medida com termômetro acoplado ao balão de destilação. 

Ao atingir o ponto de fusão, o líquido evapora-se e volta a se liquefazer no condensador, sendo recolhido em outro recipiente; separação por destilação fracionada, utilizada para separar líquidos miscíveis entre si, porém com temperaturas de fusão diferentes. É realizada da mesma forma que a destilação simples, porém, baseando-se no ponto de fusão de cada substância, controlando-se o calor fornecido à mistura e ajustando-se a temperatura para que somente uma substância possa ser evaporada, condensada e recolhida de cada vez; a separação por centrifugação, que consiste na aceleração do processo de decantação por meio de uma centrífuga, aparelho que submete misturas dentro de tubos de ensaio a alta rotação; a separação por extração, utilizada para separar misturas líquido-líquido, sendo os dois líquidos imiscíveis entre si, porém ambos miscíveis em um terceiro líquido que irá extrair um dos componentes de um dos líquidos.

A Separação de Misturas:

As misturas podem ser separadas usando os seguintes métodos:

Decantação: 

• Permite a separação de líquidos imiscíveis (que não se misturam) ou um sólido precipitado num líquido. Exs.: água e areia, água e óleo vegetal. Pode-se aproveitar a pressão atmosférica e a gravidade para auxiliar no processo de decantação. Um dos líquidos pode ser retirado por sifonação, que é a transferência, através de uma mangueira, de um líquido em uma posição mais elevada para outra, num nível mais baixo.Pode-se ainda usar o princípio da decantação para a separação de misturas sólido-gás (câmara de poeira). A mistura sólido-gás atravessa um sistema em zigue-zague, o pó, sendo mais denso, se deposita pelo trajeto.

Biodigestor e lagoa de decantação na Granja Colombari.

Filtração:

• Este é um método de separação muito presente no laboratório químico e também no cotidiano. É usado para separar um sólido de um líquido ou sólido de um gás, mesmo que o sólido se apresente em suspensão. A mistura atravessa um filtro poroso, onde o material particulado fica retido.

Filtração

Centrifugação:

• Para separar líquidos imiscíveis (que não se misturam) ou um líquido de um sólido insolúvel em suspensão. Para fazer uma centrifugação é preciso uma centrifugadora. Esta máquina faz rodar a mistura (na qual uma das partes tem que ser líquida) a alta velocidade, provocando a separação pela ação da força que é aplicada (do centro para fora). A separação dá-se devido às diferenças de densidades dos materiais. Normalmente uma centrifugação é seguida de uma decantação.Ex: separar glóbulos vermelhos do plasma sanguíneo; separar a nata do leite.

Processo de separação da mistura sangue: Centrifugação: Para separar rapidamente o sólido de um líquido podemos "acelerar" a decantação.

Cristalização:

• Separa um sólido cristalino de uma solução. Na cristalização há uma evaporação do solvente de uma solução provocando o aparecimento de cristais do soluto. Ex: o aparecimento do sal nas salinas.

A cristalização ou recristalização é uma técnica normalmente utilizada na purificação de substâncias químicas durante procedimentos realizados em laboratório.

Destilação:

• Separa líquido(s) de sólido(s) dissolvidos ou líquido(s) de líquido(s). Na destilação acontecem duas mudanças de estado consecutivas: uma ebulição (vaporização) seguida de uma condensação. Na ebulição é retirado da mistura o componente com o ponto de ebulição mais baixo, e na condensação esse componente volta à sua forma líquida. Existe um tipo de destilação, a destilação fracionada, que permite a separação de vários líquidos com pontos de ebulição muito próximos. Ex: obtenção de água destilada, aguardentes; separação dos diferentes componentes do petróleo.

Destilação do Whisky

Destilação Fracionada: 

• É um método de separação de líquidos que participem de mistura homogênea ou heterogênea. Quanto mais distantes forem os pontos de ebulição destes líquidos, mais eficiente será o processo de destilação. Eleva-se a temperatura até que se alcance o ponto de ebulição do líquido que apresente valor mais baixo para esta característica e aguarda-se, controlando a temperatura, a completa destilação deste. Posteriormente, permite-se que a temperatura se eleve até o ponto de ebulição do segundo líquido. Quanto mais próximos forem os pontos de ebulição dos líquidos, menor o grau de pureza das frações destiladas. A destilação fracionada é usada na obtenção das diversas frações do petróleo..Nos alambiques, este tipo de destilação é usado na obtenção de bebidas como a cachaça e o uísque.

Refinaria de petróleo Rio Grandense

Cromatografia: 

• Para separar substâncias com diferentes solubilidades num determinado soluto. Na cromatografia uma mistura é arrastada (por um solvente apropriado) num meio poroso e absorvente. Como diferentes substâncias têm diferentes velocidades de arrastamento num determinado solvente, ao fim de algum tempo há uma separação dos constituintes da mistura. Este processo é normalmente usado para pequenas quantidades de amostra. Ex: separação dos componentes de uma tinta.

Separação Magnética: 

• Consegue separar componentes que tenham propriedades magnéticas dos que não as possuem. Aproveitam-se as propriedades magnéticas de um dos componentes da mistura para o separar dos outros. Ex: areia e limalha de ferro; enxofre e limalha de ferro.

Extração por Solvente: 

• Para usar este processo usa-se um solvente que só dissolve um dos constituintes da mistura.Ex: extração da cafeína do chá, usando clorofórmio; remover o iodo da água de iodo, com clorofórmio.

Catação: 

• É um método de separação bastante rudimentar, usado para separação de sistemas sólido-sólido. Baseia-se na identificação visual dos componentes da mistura e na separação dos mesmos separando-os manualmente. É o método utilizado na limpeza do feijão antes do cozimento.

Peneiração: 

• Também conhecido como tamisação, este método é usado na separação de sistemas sólido-sólido, onde um dos dois componentes apresente granulometria que permita que o mesmo fique preso nas malhas de uma peneira.

Ventilação:

• Método de separação para sistemas sólido-sólido, onde um dos componentes pode ser arrastado por uma corrente de ar. Um bom exemplo é a separação da casca e do caroço do amendoim torrado.

Levigação: 

• A água corrente arrasta o componente menos denso e o mais denso deposita-se no fundo do recipiente. Um bom exemplo é a lavagem da poeira do arroz ou até mesmo a separação do ouro, em garimpos.

Sifonação: 

• É um processo usado para separar as fases heterogêneas sólido/líquido e líquido/líquido

Fusão Fracionada:

• Processo usado para separar sólidos ,cujos, pontos de fusão são muito diferentes (Transformação do sólido para o líquido). Exemplo: Ouro e bronze, que tem a densidade diferente, ocasionando a fusão mais rápida do bronze.

Solidificação Fracionada:

• Processo usado para separar líquidos cujo ponto de solidificação são muito diferentes.

Flotação: 

• Técnica de separação muito usada na indústria de minerais, na remoção de tinta de papel e no tratamento de água, entre outras utilizações. A técnica utiliza diferenças nas propriedades superficiais de partículas diferentes para as separar. As partículas a serem flotadas tornam-se hidrofóbicas pela adição dos produtos químicos apropriados. Então, fazem-se passar bolhas de ar através da mistura e as partículas que se pretende recolher ligam-se ao ar e deslocam-se para a superfície, onde se acumulam sob a forma de espuma. Exemplo: Separar a serragem da areia, que usa a água para separá-los; fazendo a serragem ficar na superfície e a areia no fundo do pote.

Misturas frias:

• As misturas frias possuem um amplo leque de utilizações. Evidentemente são úteis quando deve se baixar a temperatura de uma substância que poderia vir a apresentar uma determinada característica explosiva ou desagradável em um experimento. Seu maior campo de atuação está na química orgânica pelo fato de determinadas reações só ocorrerem em certas temperaturas, na produção experimental de explosivos ou até na metalurgia para a verificação de possíveis rachaduras ou trinca em ligas metálicas ou peças mecânicas. Abaixo consta uma lista de misturas que podem ser facilmente feitas em laboratório, a proporção de massa das substâncias envolvidas e a variação de temperatura submetida em graus celsius.