Métodos de separação de misturas

Teoria Completa

A gente já aprendeu a classificar misturas, a identificar o que é uma mistura, agora só falta aprender o que fazer para separar os componentes dessa mistura! 😊

As técnicas de separação são super importantes para diveeeeersos processos, como a purificação da água, por exemplo! São várias técnicas e pode parecer massante decorar nome e técnica, mas uma vez que você entende cada técnica, o nome vem facin facin, então vamo comigo!

Como escolher o método certo?

O método de separação escolhido para separar uma mistura vai depender, obviamente, da mistura! A gente tem que olhar :

  • O tipo de mistura – se ela é heterogênea ou homogênea.
  • A natureza dos elementos químicos que formam a mistura.
  • As diferenças entre os componentes da mistura que eu quero separar – diferenças físicas e químicas (densidade, temperatura, solubilidade, ponto de ebulição, afinidade com um solvente, etc).

O mais comum é classificar os métodos de separação em métodos para misturas heterogêneas X métodos para misturas homogêneas. Então vamos lá...

Misturas heterogêneas: sólido-sólido

Esses processos são mais utilizados em misturas que contém todos os componentes sólidos! (às vezes alguns deles são utilizados para outro tipo de misturas também, então fica ligado....)

  • Catação
  • Exemplos: separar grãos de feijão bons de pedras, separação do lixo para ser enviado à usinas de reciclagem.

    É o método mais simples, e o nome já diz tudo: consiste em catar os diferentes elementos que você quer separar. É mais comum em misturas sólido-sólido e pode ser feita manualmente, com uma pinça, colher, etc.

  • Ventilação
  • Exemplos: arroz + casca, café + casca.

    Também para sistemas sólido-sólido, se baseia na diferença de densidade. O sólido menos denso é separado por uma corrente de ar – isso é, ele vai voar quando a gente colocar um vento em cima da mistura.

  • Levigação
  • Exemplos: é muiiiiiiiiiiito usado nos garimpos, para separar o ouro da areia!

    Serve para separar sólidos também! Usa a diferença de densidade, uma corrente de água e uma espécie de rampa: a água leva os sólidos menos densos (a areia, no caso) e deixa os mais densos na rampa (o ouro 😊).

  • Dissolução fracionada
  • Exemplos: areia + sal, mistura de sais

    O princípio desse método é a diferença de solubilidade. Adiciona-se um solvente em que apenas um dos componentes da mistura é solúvel (no caso areia+sal, é só adicionar água), e um dos componentes sólidos passa para a fase líquida – formando uma solução. Depois, se for necessário, tem que separar esse componente do solvente com outro método de separação, mas a dissolução fracionada serve para separar os dois sólidos super bem!

  • Separação magnética ou imantação

Exemplos: para separar do lixo objetos de metal que podem ser reciclados, mistura pó de ferro + sal, pó de ferro + areia

A ideia é simples, na verdade: você vai usar um ímã para separar metais do resto! É importante, portanto, que só um dos componentes seja um metal (ou você vai ter que usar outro método depois, para separar os metais!).

  • Peneiração
  • Exemplos: areia fina e areia grossa, sal fino e sal grosso, açúcar fino e grosso ou qualquer coisa que você use a peneira da sua cozinha.

    A ideia é usar a diferença de tamanho das partículas para reter as partículas maiores e deixar passar as partículas menores! Normalmente é usada para misturas sólido-sólido.

    Outras misturas heterogêneas

    São as técnicas mais usadas para separar misturas em que um dos componentes é líquido e outro é sólido ou os dois são líquidos (lembrando que elas também podem ser usadas para separar outro tipo de misturas, esse é só o uso mais comum!).

  • Filtração
  • Exemplos: fazer café usando o coador (o café é obtido separando o pó do líquido), muiiito usado em laboratório para separar produtos sólidos de solventes com o uso de um papel de filtro.

    A ideia dessa técnica é separar líquidos e sólidos a partir de um filtro – que, tendo poros de tamanho beeem pequeno, só deixa o líquido passar, retendo o sólido.

  • Decantação
  • Exemplos: areia + água, água + óleo

    A decantação usa a diferença de densidade entre os componentes da mistura! O sólido, que tem que ser mais denso que o líquido, vai se depositar no fundo do recipiente. Quando a mistura são dois líquidos, o menos denso fica em cima e o mais denso embaixo do recipiente, e com a ajuda de um balão específico, conseguimos separá-los.

  • Centrifugação
  • Exemplos: máquina de lavar, que separa a água das roupas; separação dos glóbulos vermelhos do plasma sanguíneo, separação da nata do leite.

    A centrifugação também usa a diferença de densidade! A centrífuga é um aparelho que gira a solução e aumenta a velocidade de decantação (o mais denso fica no fundo da solução!).

    Misturas homogêneas

    As técnicas de separação de misturas homogêneas são um pouco mais difícil porque os diferentes componentes não são visíveis. Então, normalmente usamos técnicas que vão transformar o estado físico de um dos componentes, para ficar mais fácil isolar os componentes.

    Algumas técnicas de separação para misturas homogêneas também podem ser usadas em misturas heterogêneas, só é beeem mais raro!

  • Evaporação
  • Exemplo: produção de sal nas salinas

    A evaporação (ou vaporização) se baseia na diferença do ponto de ebulição dos componentes da mistura. O sal, por exemplo, funde e evapora a temperaturas muiiiito maiores do que a água. Assim, se queremos recuperar só o sal da água do mar, aquecemos a mistura até que toda a água evapore. A desvantagem desse processo é que o líquido é perdido.

  • Destilação simples
  • Exemplos: separação do sal da água do mar

    Assim como a evaporação, a destilação também se baseia na diferença no ponto de ebulição. A diferença é que a gente recupera o componente que evapora através de um condensador.

  • Destilação fracionada
  • Exemplos: produção industrial de álcool, separação da água e da acetona.

    Normalmente feita para misturas homogêneas líquidas, a destilação fracionada é um aprimoramento da destilação simples. A gente coloca uma coluna de vidro entre o balão e o condensador, o que permite que a substância menos volátil condense na parede e desça para o balão. A ideia é só aumentar o rendimento do processo, e por isso a gente faz quando a mistura é mais difícil de separar.

  • Cristalização fracionada
  • Exemplos: purificação e separação de sais.

    Serve para separar misturas de sólidos e se baseia na diferença de solubilidade. A gente coloca um líquido que dissolva todos os sólidos e vai variando a temperatura (o que diminui a solubilidade do sólido que a gente quer separar). O sólido menos solúvel vai cristalizar primeiro e pode ser retirado. Depois, os outros cristalizam em sequência, na ordem de solubilidade. Essa variação de temperatura depende dos sólidos e do solvente em questão! Tem sólidos que cristalizam a temperaturas baixas e outros a temperaturas altas em um dado solvente, beleza? ;)

  • Liquefação fracionada

Exemplos: separação dos componentes do ar.

Serve para separar misturas gasosas! A gente controla pressão e temperatura para liquefazer um dos gases, que vira líquido e é separado do restante! Esse método se baseia na diferença de ponto de liquefação dos gases 😊

Resumindo...

Passo a passo:

1. Olhar o estado sólido dos componentes da mistura.

2. Ver no que eles diferem – densidade, ponto de ebulição, magnetismo, etc.

3. Escolher o melhor método a partir disso 😊

Parece muita coisa pra decorar mas se acalme que vai dar tudo certo ahahah Com a prática você fica craque e faz sem ter que refletir muito! Então vamos fazer uns exercícios? 😊

Expandir

Exercício Resolvido #1

Vestibular Mackenzie-SP.

Os sistemas água-óleo, água-areia e ar-poeira podem ser separados respectivamente por:

a) levigação, filtração e filtração.

b) imantação, filtração e decantação.

c) decantação, filtração e filtração.

d) filtração, decantação e decantação.

e) destilação, decantação e filtração.

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Passo 1

  • Água-óleo: é uma mistura heterogênea líquida onde os componentes se diferenciam pela densidade! Por isso, a melhor opção é uma decantação.
  • Água-areia: é uma mistura heterogênea sólido-líquido, e, entre a decantação e a filtração, usamos a filtração.
  • Ar-poeira: uma mistura heterogênea sólido-gás, e também usamos a filtração (só você lembrar dos filtros de ar que colocamos para purificar o ar!)

Resposta

Letra C.

Exercício Resolvido #2

BROWN, Theodore; LEMAY, H. Eugene; BURSTEN, Bruce E. Química: a ciência central. 9 ed. Prentice-Hall, 2005, Exercício 1.7

Para separar os componentes do sistema formado por sal de cozinha e carvão em pó, um estudante realiza os tratamentos I, II e III, de acordo com o esquema:

I. Em I ocorre:

a) dissolução do sal de cozinha;

b) ionização do carvão em pó;

c) liquefação do sal de cozinha;

d) liquefação do carvão em pó;

e) sublimação do sal de cozinha.

II. A operação representada por II corresponde a uma:

a) destilação simples.

b) cristalização.

c) filtração.

d) fusão fracionada.

e) flotação.

III. Dê o nome da operação III.

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Passo 1

Como em I queremos separar dois sólidos, um solúvel em água, e outro não, fazemos uma dissolução fracionada!

Quando adicionamos água em excesso, o sal passa para a solução aquosa e o carvão continua sólido. Ou seja, a letra correta é a letra A.

Passo 2

Na operação II, separamos uma mistura líquida homogênea de um sólido! Entre as opções, a melhor opção possível é a filtração.

Passo 3

Na operação III, evaporamos a água para obter somente o sal de cozinha! Como não a recuperamos depois, essa operação se chama evaporação ou evaporação do solvente.

Resposta

I. Letra A.

II. Letra C.

III. Evaporação do solvente.

Exercício Resolvido #3

Lista de exercícios UNICAMP.

Têm-se as seguintes misturas:

I) areia e água

II) álcool (etanol) e água

III) sal de cozinha (NaCl) e água, neste caso uma mistura homogênea.

Cada uma dessas misturas foi submetida a uma filtração em funil com papel e, em seguida, o líquido resultante (filtrado) foi aquecido até sua total evaporação. Pergunta-se:

a) Qual mistura deixou um resíduo sólido no papel após a filtração? O que era esse resíduo?

b) Em qual caso apareceu um resíduo sólido após a evaporação do líquido? O que era esse resíduo?

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Passo 1

a) Como o processo da filtração é feito para misturas heterogêneas sólido-líquido, a mistura I deixará um resíduo sólido no papel: a areia.

Passo 2

b) Depois da filtração, na mistura I teremos apenas água, na II água + etanol e na III água + sal. Quando evaporarmos a água, obteremos um resíduo sólido só na mistura III, e esse resíduo será o sal de cozinha (NaCl).

Resposta

a) Mistura I. Resíduo sólido: areia.

b) Mistura III. Resíduo sólido após a evaporação: NaCl

Exercício Resolvido #4

Vestibular FUVEST-SP.

(FUVEST-SP) O composto orgânico sólido ácido ftálico, utilizado na síntese de corantes, pode estar impurificado por naftaleno, matéria-prima para sua obtenção.

m = muito solúvel; s = solúvel; i = insolúvel; p = parcialmente solúvel

Baseado na tabela, descreva um procedimento que permita separar o ácido ftálico do naftaleno, obtendo o primeiro no estado sólido.

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Passo 1

Precisamos separar dois sais à partir da sua diferença de solubilidade, não é? Para isso, vamos fazer uma dissolução fracionada!

O ideal é achar condições em que o ácido ftálico vai ser insolúvel e o naftaleno muito solúvel, pois assim o naftaleno vai ficar em solução e obteremos o ácido ftálico sólido. Como essas condições não existem (é só olhar na tabela que em nenhuma condição e em nenhum solvente o naftaleno é m e o ácido ftálico é i), precisamos pensar em outra opção!

Passo 2

Se misturarmos água quente à essa mistura, o naftaleno vai ficar na fase sólida e o ácido ftálico vai passar para a solução com água. Se filtrarmos essa solução e, em seguida, evaporarmos a água, obtemos o ácido ftálico puro 😊

Ou seja, usamos 3 tipos de métodos de separação:

  1. Dissolução fracionada
  2. Filtração
  3. Evaporação do solvente!

Resposta

Adicionar água quente, dissolvendo o ácido ftálico. Filtrar. Por evaporação do solvente, obtém-se o ácido ftálico sólido

Exercício Resolvido #5

Lista de exercícios UFMT-MT.

Considere os seguintes processos:

I) centrifugação

II) decantação

III) destilação fracionada

IV) filtração

Quais desses processos constituem etapas fundamentais do tratamento da água servida à população de Cuiabá?

a) I e II

b) I e III

c) II e III

d) II e IV

e) III e IV

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Passo 1

A gente tem que lembrar a definição dos métodos de separação, para pensar qual deles parece sensato de se fazer no tratamento de água.

  • A centrifugação é feita com pequenas amostras, já que você precisa de um aparelho que gire a amostra em uma velocidade elevada para aumentar a velocidade de decantação.
  • A decantação usa a diferença de densidade para separar partículas sólidas de misturas líquidas! Parece razoável e é de fato bastante utilizada no tratamento de água.
  • A destilação fracionada exigiria que a gente fervesse a água a ser tratada, coisa que não se faz no tratamento de um volume muito grande de água, como o que abastece a população de uma cidade.
  • A filtração pode ser feita com graaandes filtros, que retém partículas de até um tamanho mínimo. Ela também é muito utilizada no tratamento de água 😊

Assim, a resposta é decantação e filtração, letra D.

Resposta

Letra D.

Exercício Resolvido #6

Lista de exercícios UNICAMP.

Deseja-se fazer a separação dos componentes da pólvora negra, que é constituída de nitrato de sódio, carvão e enxofre. Sabe-se que o nitrato de sódio é solúvel em água, o enxofre é solúvel em dissulfeto de carbono, enquanto o carvão é insolúvel nesses solventes. Proponha um procedimento para realizar essa separação.

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Passo 1

Precisamos separar 3 sólidos usando como base suas diferenças de solubilidade!

Para começar, vamos adicionar água, que solubilizará o nitrato de sódio e deixará os outros dois na fase sólida. Com uma filtração, conseguimos separar a solução de nitrato de sódio + água. Se quisermos o nitrato de sódio puro, podemos evaporar o solvente.

O carvão e o enxofre ficarão retidos no filtro, e quando adicionamos dissulfeto de carbono à mistura de carvão e enxofre, o enxofre será solubilidado e o carvão não. Daí, quando filtramos a mistura, o carvão vai ficar retido no filtro e a a solução de enxofre e dissulfeto de carbono vai passar.

Por vaporização, o enxofre será separado do dissulfeto de carbono.

Resposta

Exercício Resolvido #7

Lista de exercícios UFRS.

Para separar convenientemente uma mistura de areia, sal de cozinha, gasolina e água, a seqüência de processos mais indicada é:

a) decantação, catação e destilação.

b) floculação, filtração e decantação.

c) catação, filtração e evaporação.

d) filtração, catação e destilação.

e) filtração, decantação e destilação.

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Passo 1

Alguns pontos são importantes de ressaltar nessa mistura: a areia não é solúvel em nenhum dos dois líquidos, o sal é solúvel em água, a gasolina e a água são imiscíveis (formam uma mistura heterogênea e tem densidades diferentes).

Então, o ideal é começarmos pela filtração, que vai separar os dois líquidos (a solução de água+sal e a gasolina) da areia.

Uma vez que separamos a areia, partimos para a decantação: onde separamos os dois líquidos através da diferença de densidade dos dois.

Depois, para separar a água do sal, precisamos fazer uma destilação! Como a água ferve em uma temperatura muiiiito mais baixa que o sal, conseguimos separá-los.

A opção correta é a letra E.

Obs: não poderíamos começar por uma decantação porque a areia iria entupir o funil de decantação, já que ela é mais densa que os líquidos e ia se concentrar no fundo do funil!

Resposta

Letra E.

Exercício Resolvido #8

Lista de exercícios UNICAMP.

Os gases nitrogênio, oxigênio e argônio, principais componentes do ar, são obtidos industrialmente através da destilação fracionada do ar liquefeito. Indique a sequência de obtenção dessas substâncias neste processo de destilação fracionada. Justifique sua resposta.

Dados: temperaturas de ebulição a 1,0 atm

Argônio = -186°C

Nitrogênio = -196°C

Oxigênio = -183°C

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Passo 1

A destilação é um processo que separa os componentes a partir de seus pontos de ebulição. O que tiver o menor ponto de ebulição, vai evaporar primeiro, e assim consecutivamente.

A ordem de obtenção das substâncias, portanto, vai depender da ordem crescente dos pontos de ebulição, e será:

Nitrogênio, depois o Argônio e em seguinda o Oxigênio.

Resposta

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