Uma mistura é constituída de areia, óleo, açúcar e sal de cozinha. A melhor sequência experimental para separar essa mistura em seus constituintes puros é:
(A) destilação do óleo, filtração da areia, dissolução do sal e do açúcar em água.
(B) dissolução do açúcar e do sal em água, filtração da areia, decantação do óleo, recristalização fracionada da fase aquosa.
(C) filtração, dissolução do açúcar e do sal em água, decantação do óleo e destilação da fase aquosa.
(D) destilação do óleo, dissolução do sal e do açúcar em água e separação da areia por filtração.
(E) filtração do óleo e simples catação dos componentes da fase sólida.

Passo 1

O enunciado apresenta uma mistura formada por areia, óleo, açúcar e sal de cozinha. A pergunta é: qual é a melhor sequência experimental (entre as alternativas dadas) para separar essa mistura em seus constituintes puros?
Informações relevantes dadas pelo enunciado:
  • Componentes: areia (sólido insolúvel), óleo (líquido imiscível com água, geralmente menos denso que a água), açúcar (sacarose, sólido solúvel em água), sal de cozinha (cloreto de sódio, sólido solúvel em água).
  • As alternativas sugerem técnicas experimentais: destilação, filtração, dissolução em água, decantação, recristalização fracionada, destilação da fase aquosa, catação.
    Nada mais é fornecido; o objetivo é escolher a sequência que, na prática laboratorial, resulta na separação correta e prática de todos os componentes em forma pura.

Passo 2

Entenda as propriedades físicas que nos permitem escolher os métodos:
  • Areia: é um sólido insolúvel em água; permanece como material particulado que pode ser separado por filtração ou decantação (mas filtração é mais definitiva para sólidos finos).
  • Óleo: é um líquido imiscível com água e, em geral, menos denso que a água, formando uma camada superficial; pode ser separado por decantação ou uso de funil de separação (ou ser retirado cuidadosamente por pipeta).
  • Açúcar e sal: ambos são sólidos solúveis em água, mas têm solubilidades diferentes com a temperatura. Isso permite separar um do outro por recristalização fracionada: dissolver ambos em água quente (fazendo uma solução concentrada), resfriar para que um cristalize preferencialmente, filtrar e depois evaporar para obter o outro.
    Explicação didática rápida sobre cada técnica:
  • Decantação/funil de separação: separa líquidos imiscíveis usando a diferença de densidade; o líquido menos denso fica na camada superior e pode ser removido.
  • Filtração: separa sólidos não dissolvidos de líquidos passando a mistura por um filtro que retém o sólido.
  • Dissolução em água: aproveita que certas substâncias se dissolvem (solúveis) enquanto outras não.
  • Recristalização fracionada: técnica para separar solutos com solubilidades diferentes; usa solução quente saturada e resfriamento para obter cristalização seletiva.

Passo 3

Decidir a ordem lógica de operações com base nas propriedades:
  • O óleo está em fase líquida e imiscível; é fácil separá-lo por decantação/funil de separação. Mas podemos também dissolver primeiro os solutos em água e depois separar óleo; o importante é remover óleo sem contaminar os sólidos que queremos recuperar.
  • A areia é insolúvel: ela deve ser retirada por filtração depois que os solutos que queremos separar estiverem em solução (ou antes, se isso facilitar).
  • O açúcar e o sal exigem um procedimento específico (recristalização fracionada ou cristalização fracionada) para serem separados um do outro, porque ambos ficam dissolvidos na mesma fase aquosa.
    Portanto procuramos uma sequência que:
  1. permita remover óleo sem dificultar as etapas seguintes;
  2. retire a areia sem perda dos solutos;
  3. permita separar sal e açúcar usando a diferença de solubilidade.

Passo 4

Análise crítica das alternativas (por que algumas não funcionam bem):
  • (A) “destilação do óleo, filtração da areia, dissolução do sal e do açúcar em água.”
    Destilar o óleo não faz sentido prático: é desnecessário porque óleo é imiscível e pode ser separado por decantação; além disso destilar pode decompor o óleo e é tecnicamente mais trabalhosa. Também falta o passo para separar sal e açúcar.
  • (C) “filtração, dissolução do açúcar e do sal em água, decantação do óleo e destilação da fase aquosa.”
    Filtrar primeiro pode remover areia, ok, mas decantar o óleo depois pode ser feito; porém “destilação da fase aquosa” não separa açúcar de sal (destilar água apenas evapora água e deixa os dois sólidos misturados como resíduo — não os separa entre si). Então C é inadequada para separar açúcar e sal.
  • (D) “destilação do óleo, dissolução do sal e do açúcar em água e separação da areia por filtração.”
    Novamente destilar óleo é desnecessário; além disso separar areia por filtração depois de dissolver os solutos em água é aceitável, mas o primeiro passo é ruim.
  • (E) “filtração do óleo e simples catação dos componentes da fase sólida.”
    “Filtração do óleo” não faz sentido (óleo é líquido), e “catação” (pegar à mão) não é viável se açúcar e sal estão misturados finamente com a areia. Logo E é obviamente incorreta.

Passo 5

Examinar a alternativa (B) detalhadamente e mostrar que funciona:
Alternativa (B) diz: “dissolução do açúcar e do sal em água, filtração da areia, decantação do óleo, recristalização fracionada da fase aquosa.” Vamos decompor essa sequência e justificar cada passo, ensinando como realizar na prática.
  1. Dissolução do açúcar e do sal em água: adiciona-se água à mistura e agita-se; o açúcar e o sal se dissolvem na água formando uma fase aquosa, enquanto a areia permanece insolúvel e o óleo forma uma camada imiscível (superior). Observação: pegue esse dado do enunciado (componentes) — sabemos que açúcar e sal são solúveis em água e óleo é imiscível.
    Como fazer na prova: descreva “adiciona-se água suficiente e agita-se; se necessário aquecer moderadamente para acelerar a dissolução (não aqueça se houver risco de evaporação do óleo)”.
  2. Filtração da areia: após a dissolução, filtra-se a mistura para reter a areia no filtro e deixar passar a fase líquida (que contém a solução aquosa de sal e açúcar e a camada de óleo). A filtração remove o sólido insolúvel (areia). Dica prática: use papel de filtro e funil ou filtração a vácuo se disponível; a areia ficará no retentor.
    Por que esse passo aqui é bom? Porque a areia não se dissolve e fica separada facilmente desta forma.
  3. Decantação do óleo: após filtrar a areia temos um conjunto de líquidos imiscíveis: uma camada de óleo (superior) e a fase aquosa (inferior). Use um funil de separação ou decantação para abrir o tampão e drenar a fase aquosa inferior, deixando o óleo separado, ou simplesmente retirar cuidadosamente o óleo da superfície. Isso isola o óleo em forma pura.
    Observação prática: o enunciado não dizia explicitamente que se usa funil de separação, mas este é o procedimento padrão quando há duas fases líquidas imiscíveis.
  4. Recristalização fracionada da fase aquosa: agora só resta a solução aquosa com sal e açúcar dissolvidos. Para separar sal e açúcar usa-se recristalização fracionada (ou cristalização fracionada): aqueça a solução até dissolver tudo (solução quente saturada), filtre se houver impurezas, depois deixe esfriar lentamente. Devido às diferentes variações de solubilidade com a temperatura, um dos compostos (normalmente o açúcar, cuja solubilidade varia fortemente com a temperatura) cristaliza preferencialmente ao resfriar; filtra-se para recolher os cristais (aquele composto separado). O líquido remanescente estará enriquecido no outro composto (por exemplo, cloreto de sódio), que pode ser obtido por evaporação do solvente.
    Aula curta sobre recristalização fracionada: a ideia é usar que a solubilidade do açúcar aumenta muito com a temperatura, enquanto a do sal varia pouco — portanto ao resfriar uma solução quente saturada, o açúcar tende a cristalizar primeiro, permitindo sua separação por filtração. Depois, evapora-se o restante da água para obter o sal puro.
    Como fazer na prova/prática: dissolva em água quente, filtre a quente se necessário, deixe resfriar; recolha cristais por filtração; lave os cristais com pequena porção de água fria para remover traços de sal; o filtrado (soro) contém sal dissolvido — evapora-se para obter sal.

Passo 6

Por que a alternativa (B) é melhor que as demais — resumo prático e motivacional:
  • (B) usa apenas técnicas apropriadas e eficientes para cada propriedade: solubilidade (dissolução em água), insolubilidade (filtração da areia), imiscibilidade (decantação do óleo) e diferença de solubilidade com a temperatura (recristalização fracionada para separar açúcar e sal).
  • As outras alternativas propõem etapas inadequadas (destilar óleo, destilar a fase aquosa para separar sólidos misturados, “catação”), ou não indicam uma maneira prática de separar sal e açúcar.
    Respira fundo: na prova, identifique sempre as propriedades físicas (solubilidade, estado de agregação, miscibilidade, densidade) e combine técnicas que tirem proveito direto dessas propriedades. Isso torna a solução lógica e rápida.

Resposta

(B)

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