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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!