química - estados físicos da matéria e separação de misturas

Estados físicos da matéria e separação de misturas

Química

Por Cláudia Augusto

Estados físicos



Estados físicos da matéria e suas características.• Podemos encontrar ao nosso redor a matéria em

três estados físicos interconversíveis: sólido, líquido e gasoso.

• Toda matéria é formada por pequenas partículas, e seu estado físico depende do maior ou menos espaço entre elas, ou seja da maior ou menor agregação delas.

• Por isso, os estados físicos podem ser chamados de estados ou fases de agregação.

• Cada um dos estados, possui características diferentes (volume, densidade, forma, etc.), mas podem ser alteradas pela variação da temperatura (aquecimento ou resfriamento) ou também de pressão.


•Quando uma substância muda de estado, ela apenas sofre mudança em suas características macroscópicas (volume, forma, etc.) e microscópica (arranjo de partículas), mas sua composição não é alterada.

Observação:»A água em estado gasoso (vapor), não é visível. A “fumacinha” ou “nuvem” que vemos, é na realidade o vapor que, ao entrar em contato com o ar (mais frio), já voltou ao estado líquido (sofreu condensação).


Características macroscópicas dos estados físicos

Estado Sólido Líquido Gasoso

Características

• forma própria;• volume fixo;• dificilmente sofre compressão;• difícil ser atravessado;• não se move espontaneamente

• adquire forma do recipiente que o contém;• volume fixo;• dificilmente sofre compressão;• pode ser atravessado com facilidade;• pode escorrer

• tem a forma do recipiente;• as partículas se movimentam espontaneamente e ocupam todo o volume do recipiente;• sofre compressão e expansão facilmente;• é atravessado com grande facilidade


Mudanças de estado físico

•O estado físico ou estado de agregação da matéria pode ser alterado por variações de temperatura ou pressão. Cada mudança de estado recebe um nome:


Diagrama de mudança de estado físico•Ao aquecermos uma amostra de um

sistema constituído por um único tipo de partícula, isto é, uma substância pura, como a água no estado sólido (gelo), e anotarmos as temperaturas nas quais ocorrem as mudanças de estado, ao nível do mar, obteremos um gráfico, em que:

T1= início da fusão T3= início da ebuliçãoT2= fim da fusão T4= fim da ebulição


Diagramas como esse, que

apresentam dois patamares durante

as mudanças de estado (fusão e

ebulição) indicando que a temperatura

neles permanece constante,

caracterizam o comportamento de

uma substância pura ou

simplesmente substância,

durante o aquecimento.


•Se, partindo do estado sólido, repetíssemos o mesmo procedimento para um sistema formado por água e açúcar dissolvido (mistura) obteríamos o próximo gráfico, em que:

•∆TF= variação da temperatura durante a fusão.

•∆TE= variação da temperatura durante a ebulição.


O gráfico do aquecimento do

sistema água + açúcar dissolvido,

diferentemente do gráfico de

aquecimento da água, não apresenta

patamares, isto é, durante as mudanças

de estado a temperatura não

permanece constante, pois a composição da mistura varia durante a mudança de estado.


Concluindo ...

•Se compararmos os gráficos, podemos observar que a TF e a TE são constantes para a água (única partícula, ou seja, substância pura); enquanto que para a água e o açúcar dissolvidos (mais de uma partícula, ou seja, mistura) não apresentam uma temperatura constante.

Generalizando:

O gráfico de mudança de

qualquer substância pura apresenta sempre dois

patamares. O gráfico de mudança

de estado de misturas

geralmente não apresenta patamares


Algumas exceções de

diagramas ...


MISTURAS EUTÉTICAS

Essas misturas comportam-se como uma substância pura

durante a fusão, isto é, apresentam TF

constante. Por isso tem um patamar durante a

fusão.

Observação:»A temperatura de fusão um eutético é inferior às temperaturas de fusão de cada um dos componentes da mistura


MISTURAS AZEOTRÓPICAS

Essas misturas comportam-se como uma substância pura

durante a ebulição, isto é, apresentam TE

constante. Por isso possui um patamar durante a ebulição.


TF (ºC) TE (ºC) D (g/cm³)

Água (H2O) 0 100,0 1,0

Álcool comum (C2H6O)

-117,0 78,0 0,78

Mercúrio (Hg) -38,8 356,6 13,64

Ferro (Fe) 1535,0 2750,0 7,87

Além da TF e da TE, é preciso saber a densidade também, para identificar uma substância.A tabela abaixo apresenta os valores de TF, TE e a densidade (medida a 4ºC) de algumas substâncias:


Separação de

misturas

Misturas Heterogêneas

Atração magnética• Neste processo, um dos

componentes é atraído por um ímã.

Dissolução fracionada• Neste método, apenas um dos

componentes da mistura dissolve-se em um líquido.

• Ex: Sal e areia misturados.• Adiciona-se água.• O sal fica dissolvido na água, e

a areia vai para o fundo do recipiente

SÓLIDO + SÓLIDO



DECANTAÇÃO• Nesse processo, o sólido,

sendo mais denso, sedimenta-se, ou seja, deposita-se no fundo do recipiente, se separando assim da fase líquida, que pode ser transferida.

Filtração• Nesse outro processo,

quando a mistura é despejada sobre o filtro, o sólido não dissolvido fica retido e a fase líquida passa livremente.

SÓLIDO NÃO DISSOLVIDO EM LÍQUIDO

Observação:»A filtração que envolve mistura de gás e sólido pode ser feita mediante o uso de aspirador de pó.

Por Cláudia AugustoLíquidos imiscíveis

• A separação dos líquidos imiscíveis é feita utilizando-se um tipo especial de funil, chamado funil de bromo. O líquido mais denso fica na parte inferior do funil e é escoado, controlando-se a abertura da torneira.

Por Cláudia AugustoMisturas Homogêneas

Evaporação• A mistura é

deixada em repouso ou é aquecida até que o líquido (componente mais volátil) evapore. Esse processo apresenta um inconveniente: a perda do componente líquido

Cristalização fracionada• Diferentes substâncias

sólidas se dissolvem em quantidades diferentes em um mesmo volume de determinado líquido (solvente) a uma dada temperatura.

• Ao evaporarmos uma parte do solvente, a substância sólida menos solúvel cristaliza-se antes das outras, separando-se da mistura.

SÓLIDO DISSOLVIDO EM LÍQUIDO

Observação:»A cristalização fracionada não ocorre somente em misturas de sólidos dissolvidos em líquidos. Ela pode ocorrer em misturas líquidas de sólidos fundidos. À medida que a mistura se esfria, lentamente, os sólidos cristalizam-se, separando-se um do outro.


DESTILAÇÃO SIMPLES• É utilizada para separar

cada uma das substâncias presentes em misturas homogêneas de sólidos dissolvidos em líquidos.

DESTILAÇÃO FRACIONADA• É utilizada para separar

líquidos imiscíveis entre si, cujas temperaturas de ebulição (TE) não sejam muito próximas. Durante o aquecimento da mistura, é separado primeiro o líquido de menor TE, depois o líquido comTE intermediária, e assim sucessivamente até o líquido com maior TE.

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