Quais processos poderiam ser utilizados para separar essa mistura?

A obten��o do sal a partir da �gua do mar, o tratamento da �gua do rio para utiliza��o no consumo dom�stico ou uso do merc�rio nos garimpos para separar o ouro das rochas s�o alguns exemplos dos in�meros processos de separa��o dos componentes de misturas.

Os processos de separa��o de misturas s�o chamados processos de desdobramento, fracionamento ou de an�lise.

APARELHAGEM DE LABORAT�RIO

Para a realiza��o do fracionamento dos componentes de uma mistura, utilizamos alguns equipamentos espec�ficos que podem ser de ferro, de vidro, de porcelana, de pl�stico entre outros.

Equipamentos de ferro

Trip� de ferro

Utilizado como apoio para realizar aquecimentos. � usado com a tela de amianto.

Tela de amianto

Suporte para as pe�as a serem aquecidas. A fun��o do amianto � distribuir uniformemente o calor recebido pelo bico de Bunsen.

Suporte universal, garras e argolas

Utilizados para montagem e sustenta��o dos aparelhos de laborat�rio em v�rias opera��es como filtra��o, suporte de condensador, sustenta��o de pe�as, etc.

Equipamentos de vidro

Bal�o de fundo chato

Empregado para aquecer l�quidos ou solu��es ou ainda fazer rea��es com desprendimento de gases. Pode ser aquecido sobre o trip� com tela de amianto.

Erlenmeyer

Utilizado para preparar solu��es, dissolver subst�ncias, aquecimento de l�quidos e rea��es entre solu��es.

Copo de Becker

Serve para rea��es entre solu��es, dissolver subst�ncias, efetuar rea��es de precipita��o e aquecer l�quidos.

Funil

Utilizado na filtra��o, para reten��o de part�culas s�lidas. N�o deve ser aquecido.

Tubo de ensaio

Serve para fazer rea��es em pequenas quantidades de reagentes. Pode ser aquecido diretamente sobre a chama do bico de bunsen.

Condensador

Utilizado na destila��o, tem por finalidade condensar os vapores do l�quido.

Proveta ou cilindro graduado

Empregado para medir e transferir volumes de l�quidos. N�o pode ser aquecida.

Bast�o ou baqueta

� um bast�o de vidro maci�o, utilizado para agitar e facilitar as dissolu��es.

Pipeta graduada (1)

Utilizada para medir e transferir volumes de l�quidos com precis�o.

Pipeta volum�trica (2)

Utilizada para medir e transferir volumes de l�quidos com precis�o maior do que a pipeta graduada.

Bureta

Serve para medir l�quidos com precis�o por escoamento.

Funil de Bromo e Kitassato

Usados em filtra��o a v�cuo

Funil de separa��o

Utilizado para separa��o de l�quidos imisc�veis.

Bal�o volum�trico

Recipiente destinado � dilui��o e preparo de solu��es de concentra��es definidas com volumes precisos e pr�-fixados.

Vidro de rel�gio

Usado geralmente para medir a massa de pequenas quantidades de subst�ncias, para evaporar pequenas quantidades de solu��es e para cobrir b�queres e outros recipientes contendo solu��es.

Utens�lios de porcelana

C�psula de porcelana

Usado para aquecimento e fus�o de s�lidos a altas temperaturas.

Almofariz e pistilo

Utilizados para tritura��o de s�lidos.

Tri�ngulo de porcelana

Usado como suporte para cadinhos, quando aquecidos diretamente na chama de g�s.

Cadinho de porcelana

Serve para aquecimento e fus�o de s�lidos a altas temperaturas.

Utens�lios de pl�stico

Pisseta

Frasco geralmente contendo �gua destilada, �lcool ou outros solventes, usado para efetuar a lavagem de recipientes ou materiais com matos do l�quido nele contido.

Para facilitar o estudo dos principais m�todos de separa��o de misturas, denominados tamb�m de an�lise imediata, utilizaremos a seguinte classifica��o:

→ Separa��o de misturas heterog�neas.

→ Separa��o de misturas homog�neas.

SEPARA��O DE MISTURAS HETEROG�NEAS

A separa��o dos componentes de uma mistura heterog�nea depender� do estado f�sico dos participantes do sistema.

S�LIDO-S�LIDO

Cata��o

O arroz ou o feij�o que compramos podem vir misturados com impurezas, como pequenas pedras, gravetos, etc. Para separar os cereais das impurezas ou separa��o da mistura de diamantes com cascalho, usa-se o processo denominado de cata��o, que consiste em separar os s�lidos utilizando pin�as ou as m�os.

Limpeza do feij�o das impurezas pela a��o das m�os

Ventila��o

Uma corrente de ar pode separar duas subst�ncias s�lidas de densidades diferentes. Por exemplo, separa��o da casca de arroz, feita atrav�s de ventila��o nas m�quinas de beneficiamento. Outro exemplo � a separa��o das cascas do amendoim j� descascado utilizando o sopro. Como a pel�cula � menos densa que o gr�o, este fica em nossas m�os, enquanto que as pel�culas flutuam e caem.

Gr�os de arroz que ser�o separados da casca por ventila��o

Leviga��o

Processo de separa��o de duas subst�ncias s�lidas, em que se fundamenta no princ�pio de que a �gua pode arrastar corpos menos densos que ela, deixando os mais densos. Este processo � utilizado nos garimpos, onde o ouro misturado com areia � colocado numa rampa de madeira, atrav�s de corrente de �gua, a areia, que � menos densa que a �gua, � arrastada, ficando apenas o ouro na parte superior da rampa.

Leviga��o sendo aplicada na separa��o do ouro da areia nos garimpos

Tamisa��o ou peneira��o

Consiste na separa��o dos s�lidos de diferentes di�metros utilizando uma peneira. Um exemplo � a separa��o da areia fina de pedras e pedregulhos pelo pedreiro. Da mesma forma, no garimpo, os garimpeiros em busca de pedras preciosas separam a areia do cascalho pelo mesmo processo.

A largura das malhas das peneiras regula o tamanho das part�culas que dever�o ser separadas. Assim, quanto menores as part�culas que queremos separar, menor ser� a largura da malha. Nos laborat�rios, as peneiras s�o denominadas de tamises, e apresentam malhas muito finas, feitas de seda ou l�, utilizadas para separa��o de at� part�culas pulverizadas.

Tamisa��o ou peneira��o: separa��o de part�culas s�lidas pelo seu di�metro

Flota��o

M�todo utilizado para separa��o de s�lidos que apresentam densidades diferentes em um determinado l�quido. O s�lido mais leve (menos denso) flutua no l�quido. Um exemplo � separa��o entre serragem e areia, por adi��o de �gua.

Separa��o magn�tica

Processo utilizado para separa��o de s�lidos, onde um dos componentes � atra�do pelo im�. Por exemplo, passando um im� na mistura de enxofre com limalha de ferro, as part�culas de ferro s�o atra�das pelo im�, separando-se do enxofre.

Separa��o magn�tica � o ferro pode ser separado da mistura com areia utilizando-se um �m�.

Sublima��o

Processo utilizado quando um dos s�lidos sofre sublima��o por aquecimento. Por aquecimento da mistura o componente que sublima separa-se no estado de vapor e a seguir cristaliza. Por exemplo, a purifica��o do iodo e a purifica��o da naftalina.

A mistura areia+iodo por aquecimento � separada atrav�s da sublima��o do iodo, que volta ao estado s�lido em contato com a superf�cie fria. Ao final a areia resta no b�quer.

Fus�o fracionada

Utilizado para separa��o de s�lidos com pontos de fus�o diferentes. Por exemplo, aquecendo a mistura de areia com enxofre, quando � atingido o ponto de fus�o do enxofre este � fundido e depois separado da areia.

Dissolu��o fracionada

Processo utilizado quando um dos s�lidos da mistura � sol�vel num determinado l�quido.

Por exemplo, considere a mistura de areia e sal. Como separ�-los, colocando novamente o sal em condi��es de uso?

Primeiro passo: adi��o de �gua � mistura. A �gua dissolve o sal, mas n�o dissolve a areia.

Segundo passo: filtra-se a mistura. A areia fica retida no filtro, enquanto a �gua e o sal dissolvido, passam por ele.

Terceiro passo: aquecendo-se a solu��o, a �gua � eliminada por evapora��o, restando o sal que pode ser utilizado novamente.

S�LIDO-L�QUIDO

Decanta��o

Voc� j� deve ter observado o interior da caixa d��gua de sua casa ou uma piscina cheia de �gua sem ser limpa h� algum tempo, p�de observar que no fundo desses recipientes se forma um dep�sito de lama, enquanto na parte superior se encontra �gua limpa. Neste caso, as part�culas s�lidas, denominados de precipitado, corpo de fundo ou corpo de ch�o, depositaram no fundo do recipiente pela a��o da gravidade, devido � diferen�a de suas densidades. Este processo f�sico � denominado de decanta��o ou sedimenta��o.

Para realizar a separa��o dos componentes desta mistura heterog�nea, deve-se realizar o seguinte procedimento:

Primeiro passo: a mistura deve ficar em repouso por algum tempo, para que as part�culas mais densas se depositem no fundo do recipiente.

Segundo passo: retira-se o l�quido com cuidado, passando-o para um outro recipiente. Esta retirada pode ser realizada por meio de um bast�o de vidro ou um sif�o. No processo onde se aplica o sif�o � denominado de sifona��o.

Centrifuga��o

Processo utilizado para acelerar o processo de decanta��o, onde se aplica o aparelho denominado de centrifugador. Nele, devido ao movimento de rota��o, as part�culas de maior densidade, por in�rcia, s�o arremessadas para o fundo do tubo.

Filtra��o

Este processo � utilizado para separar uma fase s�lida misturada � outra fase l�quida.

Consiste em separar um l�quido das part�culas s�lidas que nele se encontrem em suspens�o. O s�lido fica retido atrav�s de uma superf�cie porosa, denominada filtro.

No laborat�rio, a filtra��o de uma mistura heterog�nea s�lido � l�quido, � realizada com um funil e um papel especial que funciona como papel de filtro. Este processo � denominado de filtra��o comum.

A seguir, observe o modo de prepara��o do papel de filtro. O pequeno rasgo confere maior ader�ncia ao papel, evitando suc��o de ar por entre o papel e o corpo do funil.

Filtra��o comum com papel de filtro por a��o da gravidade

Filtra��o a v�cuo

A filtra��o por gravidade �, geralmente, um processo lento. No entanto, quando o s�lido e o l�quido formam uma mistura de dif�cil filtra��o, pode-se acelerar o processo atrav�s da filtra��o a press�o reduzida, chamada habitualmente de filtra��o a v�cuo (filtra��o por suc��o), que � feita utilizando-se um funil de B�chner acoplado a um frasco de Kitassato. A suc��o do ar, com conseq�ente redu��o da press�o, � feita por um outro aparelho, denominado trompa d��gua.

L�quido-l�quido

Decanta��o

Numa mistura de dois l�quidos imisc�veis, isto �, que n�o se misturam, a decanta��o � feita utilizando um aparelho denominado funil de bromo, tamb�m chamado funil de separa��o ou funil de decanta��o. Este aparelho � provido de uma torneira na parte inferior, a qual permite o escoamento do l�quido mais denso.

A decanta��o pode ser feita tamb�m de uma maneira mais simples, utilizando-se um sif�o atrav�s do processo denominado de sifona��o.

G�S-S�LIDO

Decanta��o

Na mistura s�lido-g�s, a decanta��o pode ser feita em c�mara de poeira ou chicana. � usada industrialmente. O filtro de ar � composto de v�rios compartimentos que impedem o fluxo da poeira, permitindo apenas o trajeto do ar, que sai purificado na extremidade de onde entrou.

Filtra��o de ar

A mistura (s�lido � g�s) passa atrav�s de um filtro, onde o s�lido fica retido. Este m�todo de separa��o pode ser utilizado em casa, com um equipamento conhecido: o aspirador de p�. As part�culas s�lidas aspiradas junto com o ar s�o retidas no filtro.

Aspirador de p� onde a poeira � separada do ar atrav�s de um filtro existente dentro do aparelho.

A polui��o provocada pela fuma�a das grandes chamin�s de f�bricas tamb�m pode ser controlada atrav�s de um aparelho chamado precipitador el�trico, que � um tipo de filtro de ar. Um sistema de ventila��o faz a fuma�a entrar no aparelho, onde as part�culas suspensas na fuma�a s�o transportadas por correntes de ar at� um compartimento de onde n�o podem mais sair. Dessa forma, o ar sai limpo pela chamin�.

SEPARA��O DE MISTURAS HOMOG�NEAS

A separa��o dos componentes de uma mistura heterog�nea depender� do estado f�sico dos participantes do sistema.

N�o se esque�a que as misturas homog�neas apresentam uma �nica fase.

S�LIDO-L�QUIDO

Se voc� tiver uma mistura homog�nea �gua e sal dissolvido, qual o melhor m�todo de separa��o dos seus componentes?

Isto depender� do tipo de componente que se deseja obter no estado puro: �gua ou sal.

Neste caso, podemos realizar:

→ A evapora��o do l�quido

→ Destila��o simples

Evapora��o

A evapora��o � utilizada quando se deseja obter a fase s�lida, sendo que a fase l�quida � desprezada. A mistura � exposta ao ar e sob temperatura n�o muito elevada, o que faz a parte l�quida evaporar-se. A parte s�lida fica ent�o depositada.

Este processo � utilizado, nas salinas, para obter o sal de cozinha (NaCl) a partir da �gua do mar. A �gua � colocada em tanques rasos expostos � a��o dos ventos e da energia solar; quando a �gua evapora, o sal fica depositado no fundo do tanque. O material s�lido � retirado de dentro dos tanques e em seguida � amontoado ao lado.

Salina, onde o sal � separado da �gua do mar por evapora��o

Destila��o simples

O processo da destila��o simples � utilizado quando se deseja obter o l�quido puro.

Este m�todo pode ser utilizado para a obten��o da �gua pura a partir da �gua do mar.

Nos laborat�rios, a destila��o � feita por meio de um aparelho chamado destilador.

A solu��o (�gua + sal) � aquecida at� a ebuli��o, ocorrendo a vaporiza��o da �gua. O vapor, ao ser expulso do bal�o de destila��o, dirige-se ao condensador, que � refrigerado a �gua; quando entra em contato com as paredes frias do condensador, condensa-se, retornando ao estado l�quido. A seguir, o l�quido � recolhido em um frasco apropriado e recebe o nome de destilado (neste caso, �gua destilada). No final do processo, o destilado fica no frasco e o s�lido, no bal�o.

Para destilar grandes quantidades de solu��es com apenas dois componentes usa-se o aparelho denominado alambique, que � um destilador em grandes dimens�es.

Alambique utilizado nas ind�strias.

No alambique, a mistura � inicialmente colocada na caldeira, onde o l�quido � aquecido at� vaporizar-se. O vapor � recolhido pelo capitel e da� conduzido para a serpentina imersa em �gua fria. Quando todo l�quido da caldeira se vaporiza, as part�culas s�lidas da mistura ficam ali depositadas.

L�QUIDO-L�QUIDO

DESTILA��O FRACIONADA

Processo utilizado para separar, num destilador, misturas com mais de dois componentes, cujos pontos de ebuli��o sejam diferentes.

Os l�quidos se destilam separadamente � medida que os seus pontos de ebuli��o v�o sendo atingidos.

Para efetuar a destila��o fracionada usa-se uma coluna de fracionamento.

Um dos tipos de colunas de fracionamento consiste em um tubo de vidro relativamente longo, cheio de bolinhas de vidro, na superf�cie das quais ocorre a condensa��o do vapor. O vapor, subindo pela coluna, sofre sucessivas condensa��es, seguidas de vaporiza��es e vai-se enriquecendo no componente mais vol�til. Ao sair da coluna de fracionamento o vapor � constitu�do praticamente de 100% do componente mais vol�til. Na parte superior da coluna de fracionamento o vapor � mais rico no componente mais vol�til que � o l�quido que destila em primeiro lugar, e na parte inferior � mais rico no componente menos vol�til que ser� destilado depois ou permanecer� no bal�o, caso a mistura seja constitu�da por dois l�quidos.

Este processo � muito utilizado, principalmente em ind�strias petroqu�micas, na separa��o dos diferentes derivados do petr�leo, denominados de fra��es do petr�leo. A coluna de fracionamento, neste caso, apresenta obst�culos na forma de bandejas ou pratos. Seu princ�pio de funcionamento � semelhante ao de um destilador de laborat�rio, mas � capaz de operar com toneladas de l�quidos por dia e com elevada efici�ncia.

Torre de destila��o de uma refinaria de petr�leo

Na destila��o fracionada do petr�leo, que � constitu�do por uma mistura de v�rias subst�ncias, o que ocorre, � a destila��o de grupos de subst�ncias com pontos de ebuli��o pr�ximos. Tais grupos, chamados fra��es, ir�o constituir o �leo diesel, a gasolina, o g�s combust�vel, etc.

Destila��o fracionada do petr�leo

G�S-G�S

Liquefa��o fracionada seguida de destila��o fracionada

A mistura � resfriada gradativamente, e os gases v�o se liquefazendo � medida que os seus pontos de liquefa��o v�o sendo atingidos. A seguir, a mistura dos gases liquefeitos � submetida � destila��o fracionada e os l�quidos s�o separados � medida que os seus pontos de ebuli��o v�o sendo atingidos.

Uma aplica��o desse processo consiste na separa��o dos componentes do ar atmosf�rico (N2 e O2). Ap�s a liquefa��o do ar, a mistura do ar l�quido � destilada e o primeiro componente a ser obtido � o N2, pois apresenta menor ponto de ebuli��o, - 196�C, e, depois, obt�m-se o O2, que possui maior ponto de ebuli��o, - 183�C.

SAIBA MAIS SOBRE....

Purifica��o da �gua em esta��es de tratamento

Vimos alguns exemplos de opera��es, de t�cnicas de separa��o. Vamos agora ver como se procede a purifica��o, ou seja, a separa��o de subst�ncias indesej�veis, de uma das mais importantes subst�ncias: a �gua, mais particularmente a �gua de consumo urbano, a ��gua de torneira� ou ��gua pot�vel�, a qual se consome em grande quantidade. Sua purifica��o � feita em esta��es de tratamento de �gua.

Esta��o de tratamento de �gua.

A �gua que utilizamos em nossas casas � proveniente de rios e represas e cont�m dois tipos de impurezas: materiais s�lidos em suspens�o, como areia, restos de animais e vegetais mortos, etc., que geralmente se separam quando a �gua permanece em repouso e materiais que n�o se separam nestas condi��es, como bact�rias, subst�ncias solubilizadas, sais sol�veis, etc.

O tratamento da �gua destinada ao consumo humano envolve as seguintes etapas: flocula��o, decanta��o, filtra��o e desinfec��o.

Por meio de uma bomba, a �gua do rio ou represa � puxada at� a esta��o de tratamento. Ali ela recebe uma subst�ncia chamada sulfato de alum�nio, que faz a flocula��o das impurezas, ou seja, este produto faz com que as impurezas se juntem formando flocos. Como os flocos s�o bem mais pesados do que as impurezas separadamente, eles se depositam no fundo do tanque, esta opera��o � chamada de decanta��o. Junto com o sulfato de alum�nio adiciona-se cal � �gua, pois o sulfato de alum�nio torna a �gua �cida e a cal corrige essa acidez.

A �gua que fica por cima, mais limpa, � conduzida para o filtro de areia, �s vezes tamb�m de carv�o, semelhantes aos que temos em casa, esta opera��o � chamada de filtra��o. A� se completa a limpeza da �gua.

Finalmente, a essa �gua j� filtrada e bem limpa � esterilizada, onde se adiciona um g�s esverdeado e t�xico, o cloro, que serve para exterminar os microorganismos que possam estar presentes nela, capazes de produzir doen�as, esta opera��o � chamada de desinfec��o.

Esquema da esta��o de tratamento de �gua

Ap�s todo esse processo temos ent�o, uma �gua purificada, pronta para ser consumida pela popula��o.

�guas que se destinam a certos usos industriais (como em caldeiras) s�o submetidas a outros processos de separa��o para eliminar subst�ncias que ainda permaneceram em solu��o (sais de c�lcio e magn�sio). A �gua pode ser ainda destilada para uma maior purifica��o, como a �gua destinada �s baterias el�tricas, a �gua para uso nos laborat�rios qu�micos, na ind�stria farmac�utica, etc.

Fluoreta��o das �guas de abastecimento

Nas esta��es de tratamento de algumas cidades do Brasil, costuma-se adicionar � �gua, al�m de cloro, outra subst�ncia chamada fl�or. O fl�or �, do mesmo modo que o cloro, um g�s esverdeado, t�xico e de cheiro irritante. Mas usado na propor��o adequada ele possui uma fun��o diferente: previne a a��o das c�ries.

Uso do filtro dom�stico

Ap�s passar pela esta��o de tratamento, a �gua dos rios e reservat�rios torna-se pot�vel. No entanto, ainda assim, n�o � aconselh�vel consumi-la depois que sai da torneira. � aconselh�vel, filtr�-la ou ferv�-la, pois, ao atravessar a rede de canos que liga a esta��o de tratamento �s caixas d��gua da cidade pode adquirir novas impurezas que podem causar doen�as.

Filtro dom�stico a vela

No filtro dom�stico ocorre uma filtra��o da �gua utilizando o filtro de vela. A �vela� � um cilindro oco de material poroso, utilizado para reter as impurezas da �gua.

Vela: elemento filtrante dos filtros a barro

O ac�mulo de impurezas na �vela� dificulta a filtra��o. Por isso, a vela deve ser lavada periodicamente com uma escova ou usando a��car refinado.

Ozonizador

Existem muitos filtros caseiros equipados com um dispositivo que utiliza a eletricidade para produzir oz�nio e mistur�-lo � �gua.

O oz�nio, O3, � um potente germicida que pode ser utilizado para esterilizar a �gua, matando os microorganismos patog�nicos, que prejudicam a sa�de. Mas o oz�nio � um g�s t�xico e, portanto, quando a �gua � ozonizada, devemos deix�-la em repouso por alguns instantes para que o oz�nio se desprenda do ar e s� depois disso � que podemos consumi-la.

Ozonizador de �gua (esquerda) e de ambiente (direita)

Cuidados que se deve ter com o po�o

Existem locais que n�o disp�em de um sistema de abastecimento e tratamento de �gua. Nesse caso, utiliza-se �gua proveniente de po�os.

Quando n�o h� rede de esgotos e cada casa tem uma fossa, esse perigo se torna ainda maior, pois os microorganismos da fossa podem passar para o po�o.

O cloro utilizado no tratamento do po�o, pode ser encontrado em v�rios produtos de uso dom�stico, como �gua sanit�ria, c�ndida, Q-Boa, �gua de lavadeira, etc. � recomendado sua utiliza��o na propor��o de 1:1000, ou seja, 1 litro de produto contendo cloro para 1000 litros de �gua, aguardando por cerca de 3 horas para ser realizado o consumo da �gua ap�s o tratamento.

Quais processos poderiam ser realizados para separar essa mistura copo de vidro contendo água líquida e cubos de gelo?

Que métodos de separação de misturas poderiam ser usados para separar os componentes de uma mistura de água areia e sal?

Para que são utilizados os processos de separação de misturas?