MÉTODOS DE SEPARAÇÃO DE MISTURAS

Escola de Educação Básica Francisco Escola de Educação Básica Francisco MazzolaMazzola

Professor Édio mazeraQuímica

2009

EquipesEquipe 1 – Identificação de Substâncias

Equipe 2 – Materiais e Substâncias

Equipe 3 – Separação de Materiais

Equipe 4 – Mét. de Separação: FILTRAÇÃO

Equipe 5 – Mét. de Separação: DECANTAÇÃO

Equipe 6 – Mét. de Separação: CENTRIFUGAÇÃO

Equipe 7 – Mét. de Separação: EXTRAÇÃO POR SOLVENTES

Equipe 8 – Mét. de Separação: DESTILAÇÃO

Equipe 9 – Mét. de Separação: CROMATOGRAFIA

Equipe 10 – Aparelhos utilizados para separar misturas.

Equipe 11 – Outros métodos utilizados para separar misturas.

Equipe 1 – Identificação de Substâncias

● Substâncias diferentes possuem propriedades fí-sicas específicas diferentes.

● Existem mais de trinta propriedades físicas espe-cificas.

● Densidade, TF, TE, Solubilidade, Atvidade ót-ptica, Indice de refração, etc.

Propriedades Físicas EspecíficasPropriedades Físicas Específicas

Propriedades Químicas (1)Propriedades Químicas (1)

● Podemos diferenciar uma amostra de água de outra de álcool, verificando qual se queima.

● Podemos identificar os gases hidrogênio, oxigênio e dióxido de carbono pelo comportamento perante o fogo: enquanto o hidrogênio explode, o oxigênio aviva uma chama e o dióxido de carbono a apaga.

● A identificação de amido em alimentos pode ser feita adicionando-se iodo: se houver amido, forma-se uma mancha azul-escura.

Propriedades Químicas (2)Propriedades Químicas (2)

● Os ácidos podem ser identificados por meio de uma reação com o tornassol azul, modificando a sua cor para vermelho

● Várias análises clínicas e patológicas são feitas por meio de reações químicas em que substâncias são identificadas por suas propriedades químicas.

Propriedades constantes? só nos puros.Propriedades constantes? só nos puros.

● Só possuem propriedades específicas definidas os materiais purificados, ou seja, constituídos quase exclusivamente por um mesmo tipo de matéria.

● Os materiais purificados são denominados substâncias.

● Os materiais em que as propriedades específicas variam não são purificados, ou seja, são formados por mais de um tipo de matéria.

● Por isso, são geralmente denominados misturas.

Veja na tabela abaixo as propriedades específicas de várias substâncias.

●A caracterização de uma substância não pode ser feita por apenas uma propriedade específica. ●

●Ela depende da avaliação de um conjunto de proprieda-des específicas.

CONCLUSÃO● Por meio de várias propriedades, o químico pode

identificar, por exemplo, a presença de substâncias poluentes.

● Com à Química, é possível, portanto, identificar as substâncias que causam problemas ambientais.

● O mineral pirita e conhecido como “ouro-de-tolo”, por seu brilho amarelo característico. Para dlferencia-lo do ouro basta pingar umas gotas do ácido e observar se ocorre reação ( a pirita contém sulfeto de ferro, que reage com ácido clorídrico).

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Equipe 2 – Materiais e Substâncias

● Os materiais como a terra, as rochas, o ar, os plásticos, as tintas, os medicamentos, os refrige-rantes, etc., não são SUBSTÂNCIAS, mas MI-STURAS DE SUBSTÂNCIAS.

● As substâncias são extraidas dos materiais● A esse processo chamamos de purificação do

material (reduzi-lo a uma substância pura). ● PURO = uma só substância

O que é Pureza ?● O conceito de pureza é um conceito ideal

● É possível obter graus de pureza maiores do que 99,99%, mas nunca teremos 100% de pureza.

● No cotidiano utiliza-se o termo “puro“ como sendo um material que não foi alterado ou falsificado.

● Utiliza-se o termo “substância“ quando um material tem um grau de pureza adequado para aos parâmetros experimentais em questão.

Materiais homogêneos e Heterogêneos● HOMOGÊNEOS: apresentam aspecto unifirme

em toda a sua extensão. (uma só fase)

● HETEROGÊNEOS: são multiformes de ponto a ponto (maisde uma fases).

● FASE: porção de um sistema que apresenta as mesmas propriedades em toda a sua extensão.

Conclusão

● Uma substância geralmente se apresenta como monofásica.

● Em alguns casos ela se apresenta com mais de uma fase, como num compo com água (fase líquida)e gelo (fase sólida).

● Muitos materias que são identificados como puros são na verdade misturas de várias substâncias. (ex. Mél puro, banha pura, café descafeinado, etc.)

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Equipe 3 – Separação de Materiais

● Na natureza os materiais são encontrados na forma de misturas.

● Para a produção de materiais que tenham apli-cação tecnológica é preciso separa-los e obter substãncias puras.

● Para obter substãncias puras pode-se utiliza dois processos: Síntese ou Extração.

Síntese

● Desenvolvida em reatores químicos.

● Os reagentes transformam-se em novas substâncias.

Ex:● Fermentação (produção de bebidas).● Produção de sabão.● Industria petroquímica (polímeros).

Extração

● Extração de essências vegetais para a produção de perfumes.

● Extração de de substâncias medicamentosas de plantas e animais.

● Extração de corantes vegetais.

● Extração de Latex da Seringueira

● Extração de minérios, etc.

Processos de separação

● Após a extração ou síntese, muitas vezes é necessário purificar em laboratório ou industria.

● Entre os processos de separação de substâncias muitos são utilizados no dia a dia: Coar o café, catar feijão, centrifugar a roupa, aspirar o pó, peneirar areia, fazer coleta seletiva de lixo, etc.

Principais Metodos de Separação1.Peneiração;2.Ventilação;3.Levigação;4.Flotação;5.Dissolução Fracionada;6.Filtração liquido-solido / Filtração – gas-solido7.Decantação sólido-liquido / liquido-liquido8.Centrifugação9.Aquecimento10.Evaporação11.Destilação / Destilação fracionada12.Liquefação fracionada.

1. Peneiração (sólidos)

● Método para separação de sólidos de apresentam grãos de diferentes tamanhos (diferentes granulometrias)

● São utilizados peneiras com malhas de diferentes tamanhos, dispostas umas sobre as outras, da maior para a menor.

● Aplicações: industria de fertilizantes, construção civil, etc.

2. Ventilação (sólidos)● Método empregado em misturas que apresentam

componentes com densidades muito diferentes aproveitando a corrente de ar.

● Aplicações: no beneficiamento de cereais na separação das cascas dos grãos.

3. Levigação (sólidos)

● Apresenta o mesmo principio da ventilação, mas em vez de corrente de ar, utiliza-se uma corrente de água.

● Aplicação: é empregado em garimpos, para separar a areia, menos densa, do ouro (cascalho) muito mais denso.

4. Flotação

1.Método que também se baseia na diferença de densidades.

2.É empregado na separação de certos minérios que absorvem óleo.

3.A misturas é banhada em óleo e lançada na água.4.Agita-se fortemente a suspensão com uma

corrente de ar comprimido e as particulas que absorvem o óleo flutuam na água enquanto que suas impurezas (carga) se depositam no fundo do recipiente.

5. Dissolução Fracionada● Método que se baseia na solubilidade.● É utilizado em misturas com um componente solúvel e

os demais insolúveis.

● Aplicação: Ex: para separar o Sal da Areia, .

6. Filtração ( sólido-liquido ) (1)

● Método utilizado para separar sólidos não solúveis no líquido.

● A mistura passa por uma superfície porosa que permite a passagem do líquido, mas retém o sólido em sua suerfície. Aplicações:

● Preparação do café;● Separação do soro do queijo;● Água filtrada● Este processo pode ser acelerado

por meio da filtração a vácuo.

6. Filtração (sólido-gas) (2)● Uma corrente de ar gerada

por um motor, mistura-se com o pó.

● Ao passar por um filtro de pano ou papel, o pó fica retido no filtro e o ar filtrado retorna ao meio ambiente.

● Aplicações: Aspirador de Pó

7. Decantação (sólido-liquido ) (1)

● Utilização de liquidos com densidades intermediárias.

● Quando a diferença de densidade entre os componentes da mistura é grande, utiliza-se um liquido que não dissolva e que apresente densidade intermediária entre os valores de densidade dos sólidos da mistura.

● Aplicação: na separação do caruncho do feijão

● Também na diferença de solubilidade e densidade.

● A mistura é deixada em repouso para que o sólido insolúvel e mais denso que o líquido se deposite no fundo do recipiente pela ação da gravidade.

● Aplicações: preparação de café árabe, Tratamento de água

7. Decantação (sólido-liquido ) (2)

7. Decantação (liquido-liquido) (3)

● Numa mistura de líquidos imicíveis, o mais denso permanece na parte inferior e o menos denso fica sobre ele.

● Utiliza-se um funil de separação ou decantação.

Aplicações:● Mistura de Água e Óleo● Mistura de Éter e Água, etc.

8. Centrifugação● Decantação acelerada pelo

uso de centrífuga.● Com rotação de 1.000 a

45.000 rpm faz com que o sólido se separe do líquido.

● Utilizado quando o sólido forma suspernsão com o líquido.

Aplicações: análises clínicas.

9. Aquecimento (líquido-gás)

● Para separar os gases dissolvidos no líquido.

Aplicações:

● Purificação da água. (ao ferver a água elimina-se o ar dissolvido nela)

10 – Evaporação (sólido-líquido)

● Baseia-se na diferença de temperatura de ebulição entre os componentes da mistura.

Aplicações:● Utilizado na obtenção do Sal comum● Na fabricação do café solúvel.

11 - Destilação simples (1)● Os componentes da mistura devem apresentar

temperaturas de ebulição bem diferentes.● Um dos componentes é eveporado e depois condensado.

11 - Destilação fracionada (2)● É uma destilação simples repetida diversas veses.● Utilizada na destilação do petróleo e na purificação

de solventes industriais, etc.

● Destilaria de perfume:

● Refinaria● Torres de fracionamento

Liquefação fracionada (gases)

● Diminuindo a temperatura e aumentando a pressão pode-se liquefazer separadamente gases que apresentam TE diferentes.

● Utilizado parta separar gases do ar atmosférico.

Visão geral de uma fábrica da White Martins, que produz nitrogênio e oxigênio

Conclusão

● As misturas podem ser separadas por diferentes métodos.

● Ao se escolher o método, deve-se considerar o estasdo físico da mistura, o número de fases, e principalmente, as propriedades das substâncias que compõe a mistura.

Índice

Equipe 4 – FILTRAÇÃO

● Desenvolvimento obtido até a situação atual● Informações básicas importantes● Previsões originais que não se concretizaram● Previsões originais que acabaram se concreti-

zando

Conclusão

Equipe 5 – DECANTAÇÃO

● Especifique as estratégias alternativas● Liste os prós e contras de cada estratégia● Apresente uma previsão dos custos

Equipe 6 – CENTRIFUGAÇÃO

● Recomende uma ou várias estratégias● Apresente um resumo dos resultados esperados● Cite os próximos passos a serem tomados● Delegue as diversas tarefas

Equipe 7 – EXTRAÇÃO POR SOLVENTES

● MÉTODOS DE SEPARAÇÃO DE MISTURAS● Visão Geral● Meta a longo prazo● A Situação atual● Desenvolvimento até o momento● Alternativas possíveis● Recomendação

Equipe 8 – DESTILAÇÃO

Equipe 9 – CROMATOGRAFIA

● DEFINIÇÃO : é uma técnica usada para separação dos componentes de uma amostra, os quais se distribuem em duas fazes, uma estacionária e a outra móvel. A fase estacionária pode ser um sólido, um líquido retido sobre um sólido ou um gel. A fase móvel pode ser líquida ou gasosa.

● Ela está fundamentada na migração diferencial dos componentes de uma mistura, que ocorre devido a diferentes interações, entre duas fases imiscíveis, a fase móvel e a fase estacionária.

HISTÓRICO● O termo cromatografia foi primeiramente empregado em

1906 e sua utilização é atribuída a um botânico russo ao descrever suas experiências na separação dos componentes de extratos de folhas.

● Nesse estudo, a passagem de éter de petróleo (fase móvel) através de uma coluna de vidro preenchida com carbonato de cálcio (fase estacionária), à qual se adicionou o extrato, levou à separação dos componentes em faixas coloridas.

● Esse é provavelmente o motivo pelo qual a técnica é conhecida como cromatografia (chrom = cor e graphie = escrita), podendo levar à errônea idéia de que o processo seja dependente da cor.

As diferentes formas de cromatografia podem ser classificadas considerando-se diversos critérios:1. Classificação pela forma física do sistema

cromatográfico: cromatografia em coluna e cromatografia planar;

2. Classificação pela fase móvel empregada: a cromatografia gasosa, a cromatografia líquida e a cromatografia supercrítica (CSC).

3. Classificação pela fase estacionária utilizada: fases estacionárias sólidas, líquidas e quimicamente ligadas;

4. Classificação pelo modo de separação: adsorção, partição, troca iônica e exclusão.

Tipos de cromatografia

Cromatografia planarCromatografia planarCromatografia em papel (CP)

● É uma técnica de partição líquido–líquido, estando um deles fixado a um suporte sólido.

● Baseia-se na diferença de solubilidade das substâncias em questão entre duas fases imiscíveis, sendo geralmente a água um dos líquidos.

● Este método é muito útil para a separação de compostos polares, sendo largamente usado em bioquímica.

● É uma técnica de adsorção líquido–sólido, onde a separação se dá pela diferença de afinidade dos componentes de uma mistura pela fase estacionária.

● Normalmente as placas utilizadas são de vidro e a sílica gel é a fase estacionária mais utilizada.

cromatografia em camada delgada (CCD)

● Esta técnica é muito utilizada para isolamento de produtos naturais e purificação de produtos de reações químicas.

● As fases estacionárias mais utilizadas são sílica e alumina.

Cromatografia em colunaCromatografia em colunaCromatografia líquida clássica

Cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE)

● utiliza suportes com partículas diminutas responsáveis pela alta eficiência, e uso de bombas de alta pressão para a eluição da fase móvel, devido a sua baixa permeabilidade.

Cromatograma

● A versatilidade dessa técnica reside no grande número de fases estacionárias existentes, as quais possibilitam análises e separações de uma ampla gama de compostos com alta eficiência

Cromatografia gasosa de alta resolução (CGAR)

● O mecanismo de separação da cromatografia gasosa está baseado na partição dos componentes de uma amostra entre a fase móvel gasosa e a fase estacionária líquida.

● É uma das técnicas analíticas mais utilizadas.

● Atualmente, espectrômetros de massa têm sido acoplados a equipamentos de cromatografia gasosa, possibilitando a identificação imediata das substâncias presentes na amostra.

Componentes básicos de um cromatógrafo gasoso.

● a) cilindro do gás de arraste mantido sob alta pressão;

● b) injetor; ● c) coluna; ● d) detector;● e) registrador.

Conclusão● A cromatografia foi praticamente ignorada até a década

de 30, quando foi redescoberta.

● Diversos trabalhos na área em conjunto com os avanços tecnológicos, levaram-na a um elevado grau de sofisticação, o qual resultou no seu grande potencial de aplicação em muitas áreas.

● A cromatografia pode ser utilizada para a identificação de compostos, por comparação com padrões previamente existentes, para a purificação de compostos, separando-se as substâncias indesejáveis e para a separação dos componentes de uma mistura.

Índice

Equipe 10 – Aparelhos mais utilizados.

● Funciona a gás e serve para o aquecimento de materias não-inflamáveis.

● Quando a janela, em sua parte inferior, está cmpletamente aberta a temperatura máxima é cerca de 1.100 oC.

Bico de Busen

● Servem par a montagem e sustentação dos aparelhos de laboratório.

Suporte, garras e argola.

Utensílios de vidro (1)

● Balão volumétrico, pipeta graduada e volumétrica:

Utensílios de vidro (2)

● Bureta e Trompa de vácuo:

Utensílios de vidro (3)

● Tubo de ensaio, vídro de relógio e Erlemmeyer:

Utensílios de vidro (4)

● Balão de fundo chato, de fundo redondo e proveta:

Cadinho, triângulo, cápsula e almofariz com pistilo.

Filtro Lento (1)

Filtro a vácuo (2)

Aparelharem para decantação(Sólido-liquido)

Câmaras de poeira

● Em zig-zag (as partículas sólidas perdem velocidade e se depositam)

Funil de bromo ( liquido-liquido)(separação ou decantação)

● Feito de vidro.● Utilizado para separar

líquidos imicíveis de densidades diferentes.

● Após a separação espontânea, abre-se a torneira e escoa-se apenas o líquido mais denso.

Aparelhagem para sublimação

Centrifuga

Destilador

Conclusão

● Existem uma infinidades de equipamentos utilizados em lasboratório.

● O aparelho mais adequado para separar uma mistura depende das propriedades dessa mistura.

● Muitos aparelhos são montagens com equipamentos de vidro, ferro e porcelana..

● Muitos desses equipamentos podem ser usados para diversas montagens diferentes.

Equipe 11 – Outros métodos utilizados para separar misturas.

● Muitos outros métodos de separação de misturas são encontrados no laboratório e na industria.

● Muitos deles são desenvolvidos e utilizados para fins específicos.

● Uma pesquisa na Internete e em livros de Orgânica mostrará uma variedade de montagens.

FIMBibliografia:1. 2. 3. 4. 5.