Os métodos de separação de misturas são procedimentos que permitem obter um ou mais componentes de uma mistura sem modificar suas propriedades químicas. Portanto, eles são baseados em técnicas puramente físicas, não relacionadas a reações químicas ou ao uso de substâncias corrosivas.
Esses métodos fazem parte do nosso dia-a-dia, seja no trabalho de campo ao ar livre, seja dentro de espaços de cozinha ou de negócios. Eles são aplicados com o objetivo de purificar ou aumentar a qualidade de um produto. Por exemplo, o café é filtrado para recuperar o líquido precioso sem que os grãos moídos interfiram no palato.
Nesse caso, é uma mistura líquido-sólido, onde o líquido é café e o sólido é feijão moído. Por sua vez, o café em si é outra mistura: uma solução resultante de uma extração homogênea.
Assim, existem misturas heterogêneas e homogêneas. Cada um deles possui seus próprios métodos de separação, capazes de isolar seus respectivos componentes. Como reconhecê-los um do outro? Devido à presença de mais de uma fase do material. Isso significa que deve haver dois componentes que são perfeitamente diferenciáveis à primeira vista.
O café servido é uma mistura homogênea, pois, onde quer que você o veja, sua aparência é líquida. Por outro lado, um copo com água e linhaça é uma mistura heterogênea: a água líquida é uma fase material, enquanto as sementes correspondem a outra.
De um modo geral, os métodos de separação de misturas heterogêneas requerem mais trabalho mecânico. Para misturas homogêneas, por outro lado, elas precisam da ajuda da temperatura. Por exemplo, a evaporação é o método mais amplamente usado para separar o soluto do solvente em soluções.
– Filtragem
A filtração é um método de separação usado para separar, em princípio, misturas líquido-sólido. Precisa da ajuda de uma barreira ou filtro que permita a passagem do líquido, mas retém o sólido no tecido, que não pode passar pelos minúsculos poros do filtro.
A filtração é normalmente auxiliada pela gravidade e, dependendo do tamanho das partículas do sólido, esse pode ser um processo lento ou rápido.
A palavra “vazamento” também é frequentemente usada quando se fala de ar. Por exemplo, o ar contaminado por bactérias é uma mistura gasosa homogênea. Se o ar é passado através de filtros que capturam bactérias, é dito que o ar foi filtrado. Isso garante que seja limpo e estéril.
A água filtrada é obtida graças ao fato de suas impurezas e sedimentos serem retidos por filtros especiais.
Nos laboratórios é onde o uso desse método é mais observado. Quase sempre após a obtenção de um precipitado ou cristais, eles são imediatamente filtrados para se livrar do líquido e preservar o sólido.
– Decantação
A decantação tem alguma semelhança com a filtração. Serve também para separar misturas líquido-sólido, com a diferença de que não precisa de filtro, papel, peneira, malha, etc., para impedir a passagem do sólido. Para que isso seja possível, deve haver sedimentação firme; isto é, o sedimento deve ser fixado às paredes internas do recipiente.
Por exemplo, a decantação é usada se você deseja separar uma mistura de água com areia ou sedimentos. Quão? Inclinando o copo em outro recipiente para que a água, devido à ação da gravidade, caia sem arrastar a areia ou os sedimentos.
Outra diferença que a decantação da filtração tem é que a decantação pode ser aplicada também para separar misturas líquido-líquido. Estes ocorrem apenas quando os dois líquidos são imiscíveis, formando duas fases reconhecíveis. Misturas óleo-água ou gasolina-água são exemplos desse tipo de mistura.
Mais uma vez, a gravidade faz seu trabalho, mas através do uso de um funil de decantação, que permite que um dos líquidos sedimente ou descarte abaixo.
– Sublimação
A sublimação é um método de separação especial usado para separar dois sólidos de uma mistura heterogênea. Em princípio, é necessário que pelo menos um dos sólidos tenha uma pressão de vapor muito alta, para que, quando aquecido e aplicando um vácuo, evapore ou sublime, deixando a mistura para trás.
O exemplo clássico de sublimação é a separação de uma mistura de iodo e areia. O iodo, por ser um sólido volátil, sublima como vapores roxos que saem da areia. No entanto, a sublimação também pode ser aplicada para separar uma mistura de gelo seco, já que o gelo seco (dióxido de carbono sólido) é muito mais volátil do que o gelo normal (água cristalizada).
Além disso, a sublimação pode ser usada para purificar amostras com sólidos perfumados, como cânfora e outros.
– Evaporação
A evaporação é talvez um dos métodos de separação mais lentos por aí. É utilizado, em princípio, para separar o solvente do soluto, que termina com a aparência homogênea de uma solução.
O exemplo clássico é a evaporação da água açucarada para obter cristais de açúcar. Para acelerar o processo, o calor de uma chama é usado para aquecer a solução até a água ou o solvente ferver.
A evaporação também é usada para obter sais da água do mar ou para secar alguns sólidos gelatinosos. Além disso, a evaporação lenta e prolongada é uma das etapas que permite excelente cristalização.
– Destilação simples
Ao contrário da decantação, que permite apenas a separação de misturas líquido-líquido, a destilação permite a separação de misturas líquidas homogêneas que são compostas de um ou mais componentes líquidos. É baseado na diferença nos pontos de ebulição dos componentes da mistura.
Por exemplo, a água ferve perto de 100 ºC, enquanto a acetona ferve a 56 ºC. Em seguida, a mistura água-acetona pode ser destilada para obter um extrato de acetona.
O mesmo acontece com a mistura etanol-água, para obter soluções mais concentradas de etanol.
– Destilação fraccionada
A destilação fracionada é uma destilação mais refinada, no sentido de permitir a separação de componentes cujos pontos de ebulição não são muito diferentes. Como geralmente há mais de um componente, cada extrato é chamado de fração. Assim, várias frações com propriedades diferentes são obtidas.
A destilação fracionada de petróleo bruto é o melhor exemplo do uso desse método. A partir do petróleo bruto, são produzidas várias frações, das quais são obtidos produtos como gás natural, gasolina, querosene, acetona, diesel, entre outros.
– Cromatografia
A cromatografia é um método de separação que também tem alguma semelhança com a filtração. É muito mais refinado, seletivo e menos excessivo em termos de volume de mistura sujeita a separação. Esta mistura pode ser líquida (cromatografia líquida) ou gasosa (cromatografia gasosa).
Em vez de usar um filtro, a cromatografia precisa do que é conhecido como fase estacionária. Na cromatografia em papel, usando marcadores, o papel atua como a fase estacionária, onde a mistura viaja à medida que os componentes (os corantes) se separam.
A fase estacionária por excelência é uma coluna com uma carga que retém os componentes com base em suas interações ou afinidades. Assim, a cromatografia pode separar íons de cargas diferentes, moléculas de polaridades ou tamanhos diferentes, etc.
A cromatografia é essencial para analisar misturas complexas, avaliar a ação de medicamentos, detectar compostos químicos específicos, entre outros exemplos de uso.
– Centrifugação
A centrifugação equivale a “sedimentação forçada”. Isso ocorre porque, graças à aceleração centrípeta, as partículas sólidas em suspensão se juntam para definir uma fase. Dessa maneira, o sobrenadante pode ser removido ou dividido em alíquotas para análise.
A centrifugação é amplamente utilizada na separação do plasma das células sanguíneas. Serve também para separar a gordura butírica do leite ou para acelerar a sedimentação de alguns precipitados.
Juntamente com a cromatografia, a centrifugação é um dos métodos mais sofisticados de separação de misturas.
– Separação magnética
Como o próprio nome indica, utiliza o fenômeno do magnetismo para conseguir a separação dos componentes de diferentes tipos de misturas heterogêneas.
Um exemplo seria uma mistura de limalha de ferro e calcário pulverizado. Você pode separar manualmente os bits de arquivamento, mas levaria muito tempo e paciência. Em vez disso, um poderoso ímã é usado para atrair limalhas de ferro e deixar para trás o pó de calcário.
Misturas semelhantes são as de enxofre-ferro, areia-ferro ou lama de ferro. Outros metais como níquel, cobalto, disprósio e gadolínio também são atraídos por ímãs.
Outro exemplo de separação magnética ocorre em certos aterros, onde a sucata é processada e os ímãs separam os objetos metálicos; como castanhas, tacos de golfe, chaves, etc.
De todos os métodos de separação, esse é talvez o menos utilizado no laboratório ou na vida cotidiana. É restrito principalmente a processos industriais.
Assuntos de interesse
Métodos homogêneos de separação de misturas .
Métodos de separação de misturas heterogêneas .
Referências
- Whitten, Davis, Peck e Stanley. (2008). Chemistry . (8a ed.). Aprendizagem CENGAGE.
- Wikipedia. (2020). Processo de separação. Recuperado de: en.wikipedia.org
- amrita.olabs.edu.in. (2012). Separação de misturas usando diferentes técnicas. Recuperado de: amrita.olabs.edu.in
- Byju’s. (sf). Métodos de separação. Recuperado de: byjus.com
- Universidade de Minnesota. (2020). Separação de areia, ferro e sal. Recuperado de: chem.umn.edu
- Maria Estela Raffino. (9 de março de 2020). Métodos de separação de misturas. Concept.de . Recuperado de: concept.de
- Chelsea Schuyler. (2020). Cromatografia, destilação e filtração: métodos de separação de misturas. Estude. Recuperado de: study.com