1

Processos de separação de misturas

Os processos de separação são usados na obtenção dos componentes

individuais de uma mistura de dois ou mais componentes. Nem sempre

somente um método de separação é suficiente para separar todos os

componentes de uma mistura. Os principais processos são citados a

seguir.

2

Catação

É um método de separação bastante rudimentar, usado para separação

de sistemas sólido-sólido. Baseia-se na identificação visual dos

componentes da mistura e na separação dos mesmos separando-os

manualmente. É o método utilizado na limpeza do feijão antes do

cozimento.

Peneiração

Também conhecido como tamisação, este método é usado na

separação de sistemas sólido-sólido, onde um dos dois componentes

apresente granulometria que permita que o mesmo fique preso nas

malhas de uma peneira.

                                                                                                   

3

Ventilação

Método de separação para sistemas sólido-sólido, onde um dos

componentes pode ser arrastado por uma corrente de ar. Um bom

exemplo é a separação da casca e do caroço do amendoim torrado.

Levigação

A água corrente arrasta o componente menos denso e o mais denso

deposita-se no fundo do recipiente. Um bom exemplo é a lavagem da

poeira do arroz.

4

Decantação

Permite a separação de líquidos imiscíveis

(que não se misturam) ou um sólido precipitado

num líquido. Exemplos: água e areia e água e

óleo vegetal.

5

                                                                   

Decantação

Trata-se da separação líquido e de um sólido, aproveitando a sua diferença

de densidade. Deixa-se repousar durante certo tempo. As partículas sólidas

se depositam no fundo: inclina-se o recipiente com cuidado até se verter o

líquido sem que o sólido seja arrastado.

                                                                   

6

Decantação

Pode-se aproveitar a pressão atmosférica e a gravidade para auxiliar

no processo de decantação. Um dos líquidos pode ser retirado por

sifonação, que é a transferência, através de uma mangueira, de um

líquido em um posição mais elevada para outra, num nível mais baixo.

7

Decantação

Pode-se ainda usar-se o princípio da decantação para a separação de

misturas sólido-gás (câmara de poeira). A mistura sólido-gás

atravessa um sistema em zigue-zague, o pó, sendo mais denso, se

deposita pelo trajeto.

8

Filtração

Este é um método de separação muito presente no

laboratório químico e também no cotidiano. É usado para

separar um sólido de um líquido ou sólido de um gás,

mesmo que o sólido se apresente em suspensão. A

mistura atravessa um filtro poroso, onde o material

particulado fica retido. A preparação do café é um

exemplo de filtração.

No cotidiano, o aspirador de pó é o melhor

exemplo do processo de filtração. Separa

partículas sólidas suspensas no ar aspirado.

9

Evaporação

Método de separação de misturas sólido-líquido por evaporação do

solvente, também conhecido como cristalização. Em recipiente aberto,

simplesmente permite-se que o solvente evapore, deixando o sólido. Nas

salinas, o sal é obtido a partir da água do mar através deste processo.

Centrifugação

Mistura de sólidos e líquidos: o pequeno tamanho das partículas sólidas

provoca uma obstrução dos poros do filtro, e a pequena dimensão das

partículas faz com que sejam retidas pelo líquido.

10

                      

     

Centrifugação

Introduz-se a mistura em tubos de ensaio que,

colocados numa centrifugadora, giram em

posição quase horizontal a grande velocidade,

aumentando assim a rapidez com que se

deposita o sólido compactado no fundo do tubo.

11

                                   

       

Sublimação

Processo utilizado quando um dos componentes do sistema

sublima (passa diretamente do estado sólido para o gasoso)

quando sob aquecimento. O iodo e a naftalina são sólidos que

sublimam.

12

Destilação fracionada (líquido – líquido)

É um método de separação de líquidos que participem de mistura

homogênea ou heterogênea. Quanto mais distantes forem os pontos de

ebulição destes líquidos, mais eficiente será o processo de destilação.

Eleva-se a temperatura até que se alcance o ponto de ebulição do líquido

que apresente valor mais baixo para esta característica e aguarda-se,

controlando a temperatura, a completa destilação deste. Posteriormente,

permite-se que a temperatura se eleve até o ponto de ebulição do

segundo líquido. Quanto mais próximos forem os pontos de ebulição dos

líquidos, menor o grau de pureza das frações destiladas..

13

Destilação fracionada - A destilação fracionada é usada na obtenção das diversas frações do petróleo

14

Nos alambiques, este tipo de destilação é usado na obtenção de bebidas

como a cachaça e o uísque. Na destilação fracionada em laboratório

usa-se um equipamento como o mostrado abaixo.

Destilação fracionada (líquido – líquido)

15

Destilação simples (sólido – líquido)

A destilação simples é utilizada quando se deseja separar a substância

sólida dissolvida do solvente e  não se deseja perder este último,

como no processo de evaporação. Aquece-se a mistura até atingir o ponto

de ebulição do solvente. Não existe necessidade de controle de

temperatura, pois o ponto de ebulição do sólido é muito mais elevado que o

do solvente.

16

Flutuação (misturas heterogêneas)

Mistura com um líquido de densidade intermediária em relação às dos

componentes. O componente menos denso que o líquido flutuará,

separando-se assim do componente mais denso, que se depositará. O

líquido utilizado não deve, contudo, dissolver os componentes. Também é

denominado por sedimentação fraccionada.

17

Separação magnética

Separa os componentes que são atraídos por um imã daqueles que não apresentam esta propriedade (separação de limalha de ferro da areia).

18

Dissolução fracionada

Método de separação de sistemas sólido-sólido, onde somente um

dos componentes apresenta solubilidade num dado solvente. A mistura

areia e sal é um bom exemplo de aplicação para este método de

separação. Adicionando-se água, obtém-se a solubilização do sal na

água. Após uma filtração, a areia é separada, bastando realizar uma

destilação simples ou evaporação para se separar o sal da água. Este

método também é conhecido como extração por solvente.

19

Soluções são misturas homogêneas, onde o solvente aparece em

maior quantidade e o soluto em menor. O estado de agregação do

solvente é que determina o estado de agregação da solução.

Solução Solvente Soluto

gasosa gasoso gasoso

Líquida líquido gasoso, líquido, sólido

Sólida sólido gasoso, líquido, sólido

Solução = solvente + soluto

20

As soluções podem, ou não, produzir corrente elétrica.

Iônica conduz. Exemplo: H2O(l)   +   NaCl(s)

Molecular não conduz. Exemplo: H2O(l)   +   etanol(l)

A quantidade de soluto presente divide as soluções em dois grupos:

Diluídas: até 0,1mol de soluto por litro.

Concentradas: acima de 0,1mol de soluto por litro.

21

Algumas substância têm sua solubilidade aumentada com o aumento da

temperatura, enquanto outras têm sua solubilidade diminuída. A quantidade

máxima de soluto que pode ser dissolvida em 100g de um dado solvente é

dita coeficiente de solubilidade deste soluto, naquele solvente e naquela

temperatura. O coeficiente de solubilidade permite dividir as soluções em:

Insaturada: quantidade de soluto abaixo do coeficiente de solubilidade

numa dada temperatura, não apresenta precipitado.

Saturada: quantidades de soluto igual ao permitido pelo coeficiente de

solubilidade numa dada temperatura. Pode ter, ou não, precipitado.

Supersaturadas: quantidade de soluto acima do permitido pelo coeficiente

de solubilidade numa dada temperatura. É instável e, se perturbada, origina

solução saturada com precipitado.

22

A Separação de Compostos por Cromatografia

Suponha você tenha uma mistura de compostos. Seria possível separar uns

dos outros? Você pode pensar em uma maneira? Você certamente não

pode catá-los à mão! O método que os cientistas usam para agrupar os

diferentes componentes de uma mistura é conhecido como cromatografia.

Assim, é possível separar algumas misturas em cerca de minutos com

papel e água! Quando o papel é usado na separação de uma mistura, a

técnica é conhecida como cromatografia em papel.

23

Cromatografia

A cromatografia funciona graças ao fato das moléculas possuírem uma

propriedade chamada polaridade em comum e tenderem a se atrair

mutuamente. Uma molécula polar é simplesmente aquela que possui

uma região rica em elétrons e uma outra região que é pobre em elétrons.

Estas regiões às vezes são representadas como sendo negativamente e

positivamente carregadas, respectivamente.

24

Cromatografia

Moléculas polares são unidas por forças de atração entre cargas

opostas de moléculas diferentes. Moléculas de água têm regiões ricas

em elétrons nos átomos de oxigênio e regiões pobres em elétrons nos

átomos de hidrogênio. Assim, as moléculas de água são polares e por

conseguinte organizam-se de maneira que a região de carga positiva de

uma molécula é atraída pela região de carga negativa de outra. Estas

interações provêem uma explicação para o elevado ponto de ebulição da

água. A água (H20) é uma molécula muito mais simples que o etanol

(H2C-H2C-OH), mas tem um ponto de ebulição muito mais alto: - etanol

= 46ºC; água =100ºC, 1atm.

25

Cromatografia

A cromatografia é uma técnica da química analítica utilizada para a

separação de misturas e substâncias.

A técnica foi descoberta em 1906 pelo botânico italiano naturalizado russo

Mikahail Tswett, mas não foi largamente utilizada até os anos 30. Tswett

separou pigmentos de plantas (clorofilas) adicionando um extrato de folhas

verdes em éter de petróleo sobre uma coluna com carbonato de cálcio em

pó em um tubo de vidro vertical. Enquanto a solução percolou através da

coluna os componentes individuais da mistura migraram para baixo em

taxas diferentes de velocidades e então a coluna apresentou-se marcada

com gradientes horizontais de cores. A esse gradiente deu-se o nome de

cromatograma.

26

Cromatografia

A cromatografia em coluna usa atualmente uma grande variedade de

adsorventes sólidos, incluindo sílica, alumina e sílica gel. Os líquidos

também podem ser adsorvidos por estes sólidos e assim atuarem como

adsorventes - num processo chamado de cromatografia de partição -

que permite aos químicos construir colunas com propriedades muito

diferentes para utilizações particulares.

27

Cromatografia

A Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE, ou HPLC do inglês High

Performance Liquid Chromatography), uma variável desta técnica que hoje

tem uso bastante comum, promove a adsorção de líquidos em partículas

extremamente pequenas e uniformes para promover alta sensibilidade. Uma

bomba é requerida para levar a mistura até a coluna.

Cromatógrafo Líquido de Alta Eficiência (CLAE)

High Performance Liquid Chromatograph (HPLC)

28

Experimento de Cromatografia em Papel

Propósito: O propósito desta experiência é separar uma mistura de

tinturas em tinta de caneta tinteiro.

 

Materiais:

1. dois pedaços de papel de filtro (diâmetros de 11 centímetros ou

maiores funcionam melhor)

2. uma xícara de plástico

3. várias canetas com tintas diferentes (canetas com tinta preta

geralmente dão os melhores resultados).

29

Procedimento:

Primeiro pedaço de papel de filtro

1. Este papel será seu cromatograma (o papel usado para separar as

diferentes tinturas da tinta original).

2. Faça um pequeno buraco no centro do papel de filtro.

3. Com uma caneta, espace igualmente 6 pequenos pontos ao redor da

circunferência de um círculo pequeno a aproximadamente 7 mm do

buraco no centro.

                                                                                            

30

Segundo pedaço de papel de filtro

1. Do segundo pedaço de papel de filtro, recorte um pedaço na forma de um pequeno triângulo que tenha 4cm de altura e 2cm de base.

2. Dobre ou enrole este triângulo em um cone.

3. Coloque a ponta mais fina do cone no buraco do pedaço pontilhado de papel de filtro preparado anteriormente. O cone servirá como um pavio de água.

4. Encha a xícara de plástico de água a até 1 cm do topo (às vezes, etanol - álcool comercial - funciona melhor). É muito importante secar o beira da xícara com uma toalha de papel antes de proceder.

5. Coloque o pedaço manchado do papel de filtro em cima da xícara de forma que ele descanse sobre a borda, com o cone abaixo do nível da água.

6. A água migrará pelo cone de papel e molhará o papel de filtro em padrão circular. Quando a água alcançar a mancha de tinta, o padrão cromatográfico começará a se desenvolver.

7. Deixe que o cromatograma se desenvolva até que a água se espalhe a aproximadamente 1cm da extremidade exterior do papel de filtro. Isto leva aproximadamente 5 ou 10 minutos, dependendo do tamanho do papel de filtro.

8. Remova o papel de filtro e deixe secar.

9. Repita a experiência com uma caneta diferente e observe o novo padrão de cores.

31

Num dos círculos de papel-filtro (cerca de 15 cm de diâmetro) faça um

orifício central de 1,5 cm de diâmetro. Ao redor desse orifício e

afastados 1 cm dele pinte pequenos círculos coloridos usando as

canetas de ponta porosa.

O outro círculo de papel-filtro é enrolado para adquirir a forma de um

cone. Pode-se usar um grampo de grampeador na base desse cone

para garantir que não desenrole.

Encaixe o círculo que contém as pintas coloridas sobre o cone de papel-

filtro, como se ilustra acima.

                                

32

Coloque esse conjunto dentro do recipiente de plástico transparente (béquer

ou pote de vidro grande) e preencha o fundo desse recipiente com álcool

(camada de cerca de 1 cm de altura) e feche o recipiente com sua tampa

própria.

Resultados esperados

O álcool começará a encharcar o papel-filtro do cone, a partir da base e, por

capilaridade irá migrar lentamente até o disco de papel-filtro que contém as

marcas coloridas. Ali chegando o álcool começará a migrar em sentido á

periferia do disco. Ao passar pelas marcas coloridas o álcool irá dissolver a

tinta, arrastando consigo os pigmentos para a borda no disco. Como cada

componente da mistura percorre o papel-filtro com velocidade diferente

(devido ás suas composições químicas e interações com o álcool serem

diferentes), ocorrerá a separação dos diferentes materiais que constituem a

tinta.

Assim, formar-se-ão trilhas coloridas radiais a partir de cada marca colorida

inicial.

33

Deve-se tapar o frasco onde se realiza o experimento para retardar a

evaporação do álcool. O ambiente vedado, saturado de vapor de álcool,

impedirá que o álcool seque no meio do caminho, durante sua migração

(o fundo ficará seco). A quantidade de álcool deve ser ajustada

experimentalmente já que, se for pequena demais, não conseguirá

chegar até a borda do disco.