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Aula 2
# Relembrando alguns conceitos da aula anterior
- Matéria: tudo que ocupa lugar no espaço e tem massa
- Estados físicos da matéria e suas transformações
- Transformações (químicas e físicas; espontâneas e não-espontâneas)
- Tipos de substâncias (simples e compostas)
Oxigênio (O2) Água (H2O)
- Fase: porção homogênea do sistema
- Tipos de misturas (homogênea e heterogênea)
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Diagramas de mudanças de estados físicos
Substâncias puras. Ex.: água Misturas. Ex.: água + açúcar
Mistura eutética. Ex.: gelo + sal, solda (63% estanho + 37% chumbo)
Mistura azeotrópica. Ex.: 96% álcool + 4% água
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# Começando a aula 2
- Processos de separação de misturas
- Separação de misturas heterogêneas
- Misturas sólido – sólido
- Catação e peneiração: usando a mão ou uma peneira, separa-se os componentes sólidos.
Exemplo: separar os grãos do feijão.
- Ventilação: o sólido menos denso (mais leve) é separado da mistura através de uma
corrente de ar. Exemplo: remoção das cascas de amendoim.
- Levigação: o sólido menos denso (mais leve) é separado da mistura através de uma
corrente de água que carrega consigo o sólido mais leve. Exemplo: separação de areia e ouro no
processo de mineração.
- Separação magnética: um dos sólidos é atraído por um imã e separado da mistura.
Exemplo: separação do minério de ferro de outras impurezas durante a mineração.
- Dissolução fracionada: um dos componentes sólidos é dissolvido em um líquido. A solução
resultante é separada do sólido insolúvel por filtração. Exemplo: separação da mistura areia + sal
usando água. O sólido dissolvido no líquido é recuperado pela vaporização do mesmo.
- Misturas sólido – líquido
- Decantação ou sedimentação: a fase sólida, por ser mais densa, sedimenta-se (deposita-se)
no fundo do recipiente. O líquido sobrenadante pode ser removido vertendo-se o recipiente com
cuidado. Exemplo: separação da mistura de água + barro.
- Filtração simples: a fase sólida é separada da líquida através de um filtro de papel. Exemplo:
coando café; separação da mistura de água + barro.
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- Misturas líquido – líquido
- Decantação: separam-se líquidos imiscíveis com densidades diferentes. O mais pesado
(mais denso) acumula-se na parte inferior do recipiente e o mais leve (menos denso) fica no topo.
Para fazer esse tipo de separação em um laboratório, usa-se o funil de separação (ou funil de
decantação). Exemplo: separação da mistura água + óleo.
- Separação de misturas homogêneas
- Misturas sólido – líquido
- Evaporação: a mistura é aquecida até que o líquido sofra evaporação (em uma temperatura
acima do seu ponto de ebulição). Nesse caso, o líquido é perdido. Exemplo: separação da mistura
água + sal.
- Destilação simples: a mistura é aquecida em uma aparelhagem apropriada de tal forma que
o componente líquido seja evaporado e, a seguir, sofra condensação, sendo recolhido em outro
frasco. Exemplo: separação de água + sal. Nesse caso, tanto o líquido quanto o sólido são
recuperados. A aparelhagem necessária para uma destilação simples é mostrada na figura a seguir.
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- Misturas líquido – líquido
- Destilação fracionada: consiste no aquecimento da mistura de líquidos miscíveis, cujos
pontos de ebulição (PE) são diferentes. Os líquidos são separados a medida em que cada um dos
seus pontos de ebulição é atingido. Inicialmente, é separado o líquido de menor PE, depois, o
líquido com PE intermediário e assim por diante. A aparelhagem usada é a mesma de uma
destilação simples, com o acréscimo de uma coluna de fracionamento, conforme representado na
figura a seguir. Exemplo: separação da mistura água + álcool.
- Misturas gás – gás
- Liquefação fracionada: a mistura de gases passa por um processo de liquefação e,
posteriormente, pela destilação fracionada. Uma aplicação prática desse processo é a separação
dos dois principais componentes do ar atmosférico: os gases oxigênio (O2) e nitrogênio (N2).
A tabela a seguir resume os principais tipos de separação de misturas homogêneas e
heterogêneas:
Método Tipo de
mistura
Tipo da mistura Exemplos
Filtração Heterogênea Sólido-líquido Areia + água
Decantação
Heterogênea
Sólido-líquido
Líquido-líquido
Areia + água
Óleo + água
Dissolução fracionada Heterogênea Sólido-sólido Sal + areia
Destilação simples Homogênea Sólido-líquido Sal + água
Destilação fracionada Homogênea Líquido-líquido Água + álcool
Liquefação fracionada Homogênea Gás-gás Componentes do ar
# Estudos de caso
- O petróleo é a matéria-prima usada na obtenção de vários tipos produtos de interesse
como combustíveis (óleos, gasolina, gases), lubrificantes, ceras, asfalto, etc. Todos esses produtos
são obtidos a partir da destilação fracionada do petróleo bruto nas indústrias petroquímicas. Nesse
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caso, as colunas de fracionamento são divididas em bandejas ou pratos. Os componentes do
petróleo também são separados de acordo com seus respectivos pontos de ebulição. As figuras a
seguir mostram o esquema e uma imagem real de uma torre de destilação fracionada usada na
separação dos componentes do petróleo.
- O tratamento de água para abastecimento envolve várias etapas, dentre as quais, métodos
físicos de separação de misturas. Primeiramente, a água recebe um agente coagulante, como
sulfato de ferro - Fe2(SO4)3 ou sulfato de alumínio - Al2(SO4)3, que atua como um aglomerante de
pequenas partículas (areia, barro) suspensas na água, formando flocos maiores. Depois, a água
permanece em repouso para que os flocos possam se depositar no fundo dos tanques (decantação).
Após essa etapa, a água é filtrada para remover as partículas restantes que não foram removidas
por decantação. Em seguida, a água passa por um processo de desinfecção (cloração) e
fluoretação. A água, então, segue para os reservatórios, de onde é encaminhada para residências
e indústrias, por meio de tubulações. A figura a seguir resume todas essas etapas.
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# Exercícios de fixação
1) (ESPM-SP) Em um erlenmeyer,
colocam-se 3 moedas, álcool, água e óleo de
cozinha. Quantas fases possuem essa
mistura?
2) (MACK-SP) O número de substâncias
simples entre as substâncias de fórmula: O3,
H2O, Na, P4, CH4, CO2 e Co é:
a) 2
b) 3
c) 4
d) 5
e) 7
3) (MACK-SP) Qual das misturas a seguir é
sempre um sistema homogêneo nas
condições ambiente:
a) água e óleo
b) oxigênio e nitrogênio
c) água e gasolina
d) álcool e areia
e) água e serragem.
4) (UFRGS) A amostra de uma espécie
química foi analisada em um laboratório e,
como resultado, obteve-se o seguinte
gráfico:
Dentre as seguintes alternativas, assinale
aquela que não está correta em relação ao
gráfico:
a) O gráfico representa a mudança de fase de
uma espécie química pura.
b) A temperatura de fusão da espécie é
menor que a da água pura.
c) O tempo gasto para se fundir a espécie
química é o mesmo gasto na ebulição.
d) Abaixo de 0oC, a espécie química está
totalmente na fase líquida.
e) No intervalo de tempo entre 15 e 20 s, a
espécie química está no estado líquido.
5) (MACK-SP) No gráfico adiante, de
mudanças de fase de agregação de uma
substância provocada pelo aumento de
temperatura, o nome correto das
transformações ocorridas nos intervalos X e
Y são, respectivamente:
a) solidificação e condensação.
b) fusão e ebulição.
c) liquefação e vaporização.
d) sublimação e sublimação.
e) fusão e liquefação
6) (UFPA) O gráfico a seguir representa a
curva de resfriamento da água pura à pressão
constante de 1 atm.
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Julgue se são verdadeiras ou falsas as
afirmações a seguir:
a) O fenômeno que ocorre na região B da
curva é a solidificação e há duas fases em
equilíbrio.
b) Na região C da curva, há somente a fase
sólida.
c) Nas regiões B e D da curva, a temperatura
permanece constante.
d) Na região D da curva, coexistem as fases
sólida e líquida.
7) (VUNESP) O gráfico a seguir mostra a
curva de mudanças de estado quando o
chumbo metálico é aquecido:
a) Qual o estado físico que o chumbo se
encontra após 15 minutos de aquecimento?
b) Durante quanto tempo o chumbo
permanece totalmente no estado líquido?
c) Qual o estado físico do chumbo a 1760º
C?
d) Em quais intervalos de tempo o chumbo
coexiste em dois estados físicos?
8) (UNICAMP) Em um acampamento, um
estudante deixou cair na areia todo o sal de
cozinha disponível. Entretanto, tendo
conhecimento sobre separação de misturas,
conseguiu recuperar praticamente todo o sal.
Quais operações este estudante pode ter
realizado?
9) (UNICAMP) Em uma república
estudantil, um dos moradores deixou cair
óleo no recipiente que continha sal de
cozinha. Considerando que o sal não é
solúvel no óleo, mas solúvel em água, como
será possível recuperar o sal e o óleo,
deixando-os em condições de uso
novamente?
10) (UFV-MG) Duas amostras de uma
solução aquosa do sal sulfato de cobre
(CuSO4), de coloração azul, foram
submetidas às seguintes operações:
I — Filtração simples.
II — Destilação simples.
a) Qual a coloração do filtrado na operação
I?
b) Qual a coloração do destilado na operação
II?
c) Classifique o sistema obtido no filtrado na
operação I.
d) Classifique o sistema obtido no destilado
na operação II.
Questões 11 a 13) (UFBA) Considere a
tabela a seguir:
I II III IV
Água e
gasolina
Álcool Hidrogênio Água
e
álcool
11) Os sistemas I, II, III e IV são,
respectivamente:
a) solução (mistura homogênea), mistura
heterogênea, substância composta,
substância simples
b) solução (mistura homogênea), mistura
heterogênea, substância simples, substância
composta
c) substância simples, substância composta,
solução (mistura homogênea), mistura
heterogênea
d) substância composta, substância simples,
mistura heterogênea, solução (mistura
homogênea)
e) mistura heterogênea, substância
composta, substância simples, solução
(mistura homogênea)
12) Para separar os componentes do sistema
I, deve-se usar o processo de:
a) decantação
b) filtração
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c) destilação simples
d) destilação fracionada
e) evaporação
13) O sistema IV pode ser separado por:
a) evaporação
b) filtração
c) fusão
d) destilação fracionada
e) sublimação
14) (FUVEST – SP) Explique o que é a
destilação fracionada do petróleo e indique
três produtos que podem ser obtidos através
desse método de separação.
15) (UFV – MG) O equipamento
esquematizado abaixo pode ser utilizado
para separar componentes de:
a) um sistema homogêneo líquido/líquido
b) qualquer sistema heterogêneo
c) uma mistura de álcool e água
d) uma mistura de pó de ferro e areia
e) um sistema heterogêneo sólido/líquido
16) (CESGRANRIO – RJ) Numa das
etapas de tratamento de água para consumo,
a água é mantida durante um certo tempo em
tanques para que os sólidos em suspensão se
depositem no fundo. Essa operação é
denominada:
a) filtração
b) sifonação
c) cristalização
d) sedimentação
e) centrifugação
17) (PUC – Campinas) Pode-se separar,
industrialmente, o nitrogênio e o oxigênio
existentes no ar atmosférico mediante:
a) liquefação e filtração
b) liquefação e fusão fracionada
c) destilação fracionada e filtração
d) destilação fracionada e sifonação
e) liquefação e destilação fracionada
18) (PUC – MG) Para a separação das
misturas gasolina/álcool e enxofre
(sólido)/água, os processos mais adequados,
respectivamente, são:
a) decantação e filtração
b) destilação fracionada e filtração
c) destilação simples e decantação
d) liquefação e decantação
e) sedimentação e evaporação
19) (ENEM) Em visita a uma usina
sucroalcooleira, um grupo de alunos pôde
observar a série de processos de
beneficiamento da cana-de-açúcar, entre os
quais se destacam:
1. A cana chega cortada da lavoura por meio
de caminhões e é despejada em mesas
alimentadoras que a conduzem para as
moendas. Antes de ser esmagada para a
retirada do caldo açucarado, toda a cana é
transportada por esteiras e passada por um
eletroímã para a retirada de materiais
metálicos.
2. Antes de se esmagar a cana para se obter
o caldo, a mesma é lavada em tanques de
água e deixada em repouso para separar
folhas e cascas que flutuam, por serem
menos densos que a cana.
3. O caldo primário, resultante do
esmagamento, é passado por filtros e sofre
tratamento para transformar-se em açúcar
refinado e etanol.
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Com base nos destaques da observação dos
alunos, quais operações físicas de separação
de materiais foram realizadas nas etapas de
beneficiamento da cana-de-açúcar?
a) Separação mecânica, extração,
decantação.
b) Separação magnética, combustão,
filtração.
c) Separação magnética, decantação,
filtração.
d) Imantação, combustão, peneiração.
e) Imantação, destilação, filtração.
20) (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?
21) (UNICAMP) Os gases nitrogênio,
oxigênio e argônio, principais componentes
do ar, são obtidos industrialmente por meio
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.)
Substância PE/oC
Argônio (Ar) -186
Nitrogênio (N2) -196
Oxigênio (O2) -183
22) (ENEM) Seguem a seguir alguns
trechos de uma matéria da revista
Superinteressante, que descreve hábitos de
um morador de Barcelona (Espanha),
relacionando-os com o consumo de energia
e efeitos sobre o ambiente.
I. Apenas no banho matinal, por exemplo,
um cidadão utiliza cerca de 50 litros de água,
que depois terá que ser tratada. Além disso,
a água é aquecida consumindo 1,5 quilowatt-
hora (cerca de 1,3 milhões de calorias), e
para gerar essa energia foi preciso perturbar
o ambiente de alguma maneira…
II. Na hora de ir para o trabalho, o percurso
médio dos moradores de Barcelona mostra
que o carro libera 90 gramas do venenoso
monóxido de carbono e 25 gramas de óxidos
de nitrogênio… Ao mesmo tempo, o carro
consome combustível equivalente a 8,9kwh.
III. Na hora de recolher o lixo doméstico…
quase 1kg por dia. Em cada quilo há
aproximadamente 240 gramas de papel,
papelão e embalagens; 80 gramas de
plástico; 55 gramas de metal, 40 gramas de
material biodegradável e 80 gramas de vidro.
No trecho I, a matéria faz referência ao
tratamento necessário à água resultante de
um banho. As afirmações a seguir dizem
respeito a tratamentos e destinos dessa água.
Entre elas, a mais plausível é a de que a água:
a) passa por peneiração, cloração,
floculação, filtração e pós-cloração, e é
canalizada para os rios.
b) passa por cloração e destilação, sendo
devolvida aos consumidores em condições
adequadas para ser ingerida.
c) é fervida e clorada em reservatórios, onde
fica armazenada por algum tempo antes de
retornar aos consumidores.
d) passa por decantação, filtração, cloração
e, em alguns casos, por fluoretação,
retomando aos consumidores.
e) não pode ser tratada devido à presença do
sabão, por isso é canalizada e despejada em
rios.
23) (UFSM) Quando chega às refinarias, o
petróleo passa por processo que resulta na
separação de seus diversos hidrocarbonetos,
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como gasolina, querosene e óleo diesel.
Assinale a alternativa que apresenta o nome
do processo utilizado nas refinarias.
a) Flotação.
b) Filtração.
c) Destilação fracionada.
d) Extração por solvente.
e) Extração com água
24) (UESC – BA) Uma mistura é composta
por três gases diferentes: dióxido de
nitrogênio (NO2), dióxido de enxofre (SO2)
e monóxido de carbono (CO). Assinale o
método mais apropriado para a separação
dos três componentes dessa mistura:
a) cristalização fracionada
b) destilação fracionada
c) filtração
d) liquefação fracionada
e) sublimação
25) (PUC – Campinas) A obtenção do
álcool etílico hidratado, a partir da cana-de-
açúcar, pode ser representada pelo esquema
a seguir:
Em I e IV, que envolvem processos de
fracionamento, são realizadas,
respectivamente,
a) filtração e destilação
b) destilação e decantação
c) filtração e decantação
d) destilação e filtração
e) decantação e decantação
26) (UNITAU - SP) Uma maneira rápida e
correta de separar uma mistura com ferro, sal
de cozinha e arroz, é, na sequência:
a) filtrar, aproximar um imã, adicionar água
e destilar.
b) adicionar água e destilar.
c) aproximar um imã, adicionar água, filtrar
e destilar.
d) destilar, adicionar água, aproximar um
imã.
e) impossível de separá-la
27) (IFSP) Separação de misturas é uma
operação muito comum no setor de petróleo
e combustíveis. Diversos métodos são
aplicados para atender a essa necessidade.
Sabendo-se que a água e o álcool são
miscíveis e o óleo imiscível nestes e que o
álcool tem o menor e o óleo o maior ponto
de ebulição, o método adequado para separar
essas três substâncias é:
a) decantação e filtração.
b) filtração e fusão fracionada.
c) decantação e centrifugação.
d) filtração simples e evaporação.
e) decantação e destilação fracionada
28) (MACK – SP) Durante a realização de
uma aula prática, a respeito da separação de
misturas, o professor trouxe aos alunos três
frascos A, B e C, contendo as seguintes
misturas binárias:
A: Líquida homogênea, cujos pontos de
ebulição diferem em 25º C.
B: Sólida heterogênea, composta por
naftalina (naftaleno) moída e areia.
C: Sólido-líquida homogênea, composta por
NaCl e água.
Assinale a alternativa que contém,
respectivamente, os processos utilizados
para a separação dos componentes das
misturas A, B e C:
a) destilação simples, sublimação e filtração.
b) evaporação, catação e destilação
fracionada.
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c) destilação fracionada, separação
magnética e destilação simples.
d) destilação fracionada, sublimação e
destilação simples.
e) destilação simples, evaporação e
destilação fracionada
29) (UECE) Dadas as afirmativas:
I. Num sistema constituído de NaCl
dissolvido na água, areia, vapor d'água e
oxigênio gasoso, nós temos um sistema
heterogêneo, com três fases e quatro
componentes.
II. A ebulição da água é um fenômeno físico.
III. Na estocagem de gasolina, é comum
injetar gás hidrogênio para que ocupando, o
lugar do ar, impeça a formação da mistura
(gasolina + oxigênio). Dentro do tanque
temos um sistema bifásico.
IV. O fracionamento do petróleo é uma
transformação química.
V. Balão de fundo redondo, termômetro,
mangueira de látex e condensador, são
materiais usados para a montagem de um
sistema de destilação simples em
laboratório.
São verdadeiras:
a) I, II, III e IV
b) II, III, IV e V
c) I, II, III e V
d) I, II, IV e V
30) (VUNESP) A água potável é um recurso
natural considerado escasso em diversas
regiões do nosso planeta. Mesmo em locais
onde a água é relativamente abundante, às
vezes é necessário submetê-la a algum tipo
de tratamento antes de distribuí-la para
consumo humano. O tratamento pode, além
de outros processos, envolver as seguintes
etapas:
I. manter a água em repouso por um tempo
adequado, para a deposição, no fundo do
recipiente, do material em suspensão.
II. remoção das partículas menores, em
suspensão, não separáveis pelo processo
descrito na etapa I.
III. evaporação e condensação da água, para
diminuição da concentração de sais (no caso
de água salobra ou do mar).
Neste caso, pode ser necessária a adição de
quantidade conveniente de sais minerais
após o processo.
As etapas I, II e III correspondem,
respectivamente, os processos de separação
denominados
a) filtração, decantação e dissolução
b) destilação, filtração e decantação
c) decantação, filtração e dissolução
d) decantação, filtração e destilação
e) filtração, destilação e dissolução
31) (UFSE) Considere amostras de:
I. petróleo
II. água potável
III. ar liquefeito
IV. latão
Destilação fracionada é o processo
apropriado para separar os componentes de:
a) I e II.
b) I e III.
c) II e III.
d) II e IV.
e) III e IV
32) (UFES) Quantas fases estão presentes
no sistema areia + sal + açúcar + água +
gasolina?
a) 1
b) 2
c) 3
d) 4
e) 5
33) (IFRJ) O petróleo é uma:
a) substância simples
b) substância composta
c) mistura homogênea
d) mistura heterogênea
e) variedade alotrópica do carbono
34) (UFG) Esquematize a aparelhagem
necessária para se realizar uma destilação
fracionada, indicando o nome dos principais
componentes. Dê um exemplo de mistura
que possa ser separada empregando-se essa
técnica e justifique sua resposta.
O gabarito será divulgado na próxima
lista de exercícios!