Disciplina: Química Geral II e III

FILTRAÇÃO E DESTILAÇÃO

1. Objetivos

Compreender as técnicas de filtração e destilação. Conhecer os equipamentos básicos usados nestas técnicas Efetuar a filtração e a destilação para separar um sólido de um líquido.

2. Introdução

2.1. Filtração

Método que pode ser usado para separar partículas sólidas de um líquido. A filtração é efetuada passando-se a mistura através de um material poroso que retém as partículas do sólido.

Usa-se a filtração em vez da decantação quando o sólido permanece parcialmente ou completamente em suspensão. O material poroso pode ser papel de filtro, algodão, tecido, vidro sinterizado, porcelana porosa, fibras de vidro ou amianto, etc. O mais usado no laboratório é o papel de filtro.

Figura 1: Aparelhagem para filtração simples.

Figura 2: Aparelhagem para filtração a vácuo (com trompa d’água).

Na filtração, o líquido, filtrado, passa através do material poroso e o sólido, precipitado, fica retido. Assim, a escolha do papel de filtro depende do tamanho e da natureza das partículas do sólido.

A passagem do líquido através do material poroso pode ser efetuada de dois modos:

1) Por ação da gravidade: filtração simples2) Por redução da pressão: filtração por sucção ou à vácuo.

Pode-se separar um sólido de um líquido fazendo-se uma filtração simples ou à vácuo. Os equipamentos usados em cada processo são diferentes, mas ambos apresentam um ponto comum: o material poroso e o funil.

Para se decidir entre um e outro tipo de filtração deve-se levar em conta alguns aspectos, tais como: tipo de sólido, volatilidade do solvente quantidade de sólido e de líquido do processo, etc.

Figura 3: Como dobrar o papel de filtro

Para fazer uma filtração simples utiliza-se um funil com o papel de filtro, dobrado adequadamente (Figura 3). Inicialmente, umedece-se papel com uma pequena quantidade do solvente com que se está trabalhando. Efetua-se a filtração conforme indicado na Figura 4, tomando-se o cuidado de não encher o filtro até a borda. Os últimos traços do sólido são transferidos para o papel de filtro com auxílio de jatos de solvente, utilizando uma pisseta. Depois, lava-se o sólido com pequenas porções do solvente.

Figura 4: Apresentação da técnica de filtração

2.2. Destilação simples

Para separar os componentes de uma mistura homogênea líquida faz-se uma destilação. Esse método é usado para separar um componente volátil. A separação por destilação baseia-se na diferença entre os pontos de ebulição dos componentes da mistura.

A destilação não é um processo em equilíbrio, já que continuamente se retira massa do sistema. Entretanto, se fundamenta nos estados de equilíbrio líquido-vapor, na temperatura de ebulição, pois somente a fase vapor é retirada do sistema quando se alcança o “equilíbrio” de ebulição.

A destilação pode ser utilizada para:Determinação do ponto de ebulição de líquidos;Purificação de misturas homogêneas ou heterogêneas (parcialmente miscíveis)

A Figura 5 apresenta o esquema da aparelhagem para fazer a destilação.

Figura 5: Aparelhagem para realizar uma destilação simples

Detalhes importantes que devem ser observados na montagem do aparelho para destilação simples são: a posição do bulbo do termômetro e o modo de circulação da água no condensador.

Para se efetuar a destilação, faz-se o aquecimento da mistura líquida. È importante observar que, para se evitar uma ebulição turbulenta, deve-se colocar pequenos pedaços de porcelana porosa no balão que contém o líquido. Assim que o ponto de ebulição do componente mais volátil é atingido, vapores desse líquido saem pelo tubo lateral do balão. Os vapores são condensados nos condensador e o líquido puro é coletado num recipiente.

3. Procedimento Experimental

3.1. Filtração Simples

Adicione uma espátula de enxofre (S8) sólido a um béquer contendo 20 mL de água, até obter um sistema heterogêneo. Usando o equipamento, apresentado na Figura 1, separe o sistema heterogêneo obtido. Para isso, observe a técnica da filtração apresentada na Figura 4.

3.2. Filtração a vácuo

Prepare uma nova mistura de água e enxofre e em seguida realize uma filtração a vácuo como está apresentado na Figura 2. Obs.: Pode-se utilizar a trompa d’água ou a bomba de vácuo.

3.3. Destilação simples

Monte a aparelhagem para realizar uma destilação simples e separe usando está técnica os componentes da mistura homogênea que lhe será entregue. Utilize a aparelhagem apresentada na Figura 5.

Observe atentamente os seguintes ítens:1-Todas as peças da aparelhagem de destilação simples devem ser fixadas firmemente.2-O balão, o condensador e o recipiente devem ser montados independentemente com tantas garras quantas forem necessárias.3-O balão deve conter, no máximo, um volume de líquido correspondente a metade da sua capacidade.4-A saída para a água na parte superior do condensador deve estar acima da camisa para assegurar que o condensador fique cheio de água.5-Para transferir a mistura homogênea para o balão de destilação utilize um funil cuja haste se prolongue até abaixo do tubo lateral.6-Coloque pequenos pedaços de porcelana porosa para evitar uma ebulição turbulenta.7-Coloque o bulbo do termômetro na entrada da saída lateral do balão de destilação ou um pouco abaixo desta saída lateral.8-Recolha em um recipiente limpo a substância de menor ponto de ebulição quando for observado que a temperatura de destilação está constante. O destilado obtido até este momento deve ser desprezado.

4. Exercícios

1) Pode-se usar o processo de filtração para separar os componentes de uma mistura homogênea? Explique.2) Explique a diferença entre separar as fases de uma mistura heterogênea por filtração simples e por filtração a vácuo?

3) Em um dia de teste prático, o professor da disciplina entrega uma substância pura (X) para um aluno e pede para ele determinar o ponto de ebulição dessa substância. O que você sugere para este aluno? Por quê?4) Para que serve e quando se aplica a destilação?5) Cite processos industriais que envolvem a técnica de destilação.6) O termômetro adaptado no aparelho de destilação informa a temperatura de qual fase? Justifique sua resposta.

5. BIBLIOGRAFIA

1. D’AURIA, J. M., Gilchrist, A. B. e Johnstone, J. J. “Chemistry and the Enviroment: A Laboratory Experience” . USA: W. B. Saunders Company, 1973. p. 33-39.2. TELLEFSEN, R.L. et all. “Laboratory Manual Chemistry: experimental foundation”. New Jersey: Prentice-Hall, Inc., Engleewood Clifs, 1970.p.127-128.3. FELICISSIMO, A M. P. et. all. ” Experiência de Química: técnica e conceitos básicos: PEQ-Projetos de Ensino de Química. São Paulo: Ed. Moderna Ed. Da Universidade de São Paulo, 1979.p.23-25.4. VIVEIROS, A.V.; MARTINS.; ALVES F.M.; CEDRAZ, J.P.L.; LOBO, S.F. “ Filtração e Destilação”, “ in ” Roteiros de aulas práticas, Qui 134, Instituto de Química, Departamento de Química Geral e Inorgânica. 5. Elen Romão Sartori, Érica Ferreira Batista, Vagner Bezerra dos Santos e Orlando Fatibello-Filho, Construção e Aplicação de um Destilador, QUÍMICA NOVA NA ESCOLA, Vol. 31 N° 1, FEVEREIRO 2009