Leitura Complementar
I - ANÁLISE IMEDIATA
Na natureza, raramente encontramos substâncias puras. Em função disso, é
necessário utilizarmos métodos de separação se quisermos obter uma
determinada substância.
Para a separação dos componentes de uma mistura,. Ou seja, para a
obtenção separada de cada uma das suas substâncias puras que deram
origem à mistura, utilizamos um conjunto de processos físicos
denominados análise imediata. Esses processos não alteram a composição das substâncias que formam uma dada mistura.
A escolha dos melhores métodos para a separação de misturas exige um conhecimento anterior de algumas das propriedades das substâncias presentes. Assim, se tivermos uma mistura de açúcar e areia, devemos saber que o açúcar se dissolve na água, enquanto a areia não se dissolve.
Muitas vezes, dependendo da complexidade da mistura, é necessário usar
vários processos diferentes, numa sequência que se baseia nas
propriedades das substâncias presentes na mistura.
Alguns dos métodos de separação são tão comuns que nem pensamos neles
como processos de separação, por exemplo, a "escolha" dos grãos de
feijão (catação) e a separação de amendoim torrado das suas cascas (ventilação), ou ainda as máquinas existentes em bancos, as quais separam as moedas em função de seus tamanhos (tamisação). Esse processo é também usado para separar laranjas em diferentes tamanhos ou quando usamos uma peneira.
Vamos estudar agora, alguns desses principais processos de separação.
01. SEPARAÇÃO DOS COMPONENTES DE MISTURAS HETEROGÊNEAS
I - SÓLIDO - SÓLIDO
a) Catação: usando a mão ou uma pinça, separam-se os componentes sólidos.
b) Ventilação: o sólido menos denso é separado por uma corrente de ar.
c) Levigação: o sólido menos denso é separado por uma
corrente de água. A levigação é usada, por exemplo, para separar areia e
ouro: a areia é menos densa e por isso, é arrastada pela água corrente;
o ouro, por ser mais denso, permanece no fundo da bateia.
d) Separação magnética: um dos sólidos é atraído por um
ímã. Esse processo é utilizado em larga escala para separar alguns
minérios de ferro de suas impurezas.
e) Cristalização fracionada: todos os componentes da
mistura são dissolvidos em um líquido que, em seguida, sofre evaporação
provocando a cristalização separada de cada componente. A cristalização
fracionada é usada, por exemplo, nas salinas para a obtenção de sais a
partir da água do mar. A evaporação da água permite a cristalização de
diferentes sais, sendo que o último a ser obtido é o cloreto de sódio
(NaCl), usado na alimentação.
f) Dissolução fracionada: um dos componentes sólidos da
mistura é dissolvido em um líquido. Por exemplo, a mistura sal + areia.
Colocando-se a mistura em um recipiente com água, o sal irá se
dissolver e a areia se depositar no fundo do recipiente, podendo agora
ser separados pelos seguintes processos: a filtração separa a areia (fase sólida) da água salgada (fase líquida) e com a evaporação da água obteremos o sal.
g) Peneiração: usada para separar sólidos constituintes
de partículas de dimensões diferentes. São usadas peneiras que tenham
malhas diferentes. Industrialmente, usam-se conjuntos de peneiras
superpostas que separam as diferentes granulações.
h) Fusão fracionada: Serve para separar sólidos,
tomando por base seus diferentes pontos de fusão. Baseia-se, portanto,
num aquecimento da mistura com controle da temperatura.
i) Sublimação: é usada quando um dos sólidos, por
aquecimento, se sublima (passa para vapor), e o outro permanece sólido.
Exemplo: sal e iodo ou areia e iodo (o iodo se sublima por aquecimento).
Obs.: As principais substâncias que podem ser separadas por sublimação são: o iodo, o enxofre e a naftalina (naftaleno).
II- SÓLIDO - LÍQUIDO
a) Decantação: a fase sólida, por ser mais densa, sedimenta-se, ou seja, deposita-se no fundo do recipiente
Obs.: a separação das duas fases pode ser feita de duas maneiras:
-
vira-se lentamente a mistura em um outro frasco;
-
com o auxílio de um sifão, transfere-se a fase líquida para um outro frasco (sifonação)
a) Centrifugação: é uma maneira de acelerar o processo
de decantação, utilizando um aparelho denominado centrifuga. Na
centrífuga, devido ao movimento de rotação, as partículas de maior
densidade, por inércia , são arremessadas para o fundo do tubo.
b) Filtração simples: a fase sólida é separada com o
auxílio de papéis de filtro. A preparação do café e o filtro de água são
dois exemplos do uso da filtração no dia a dia.
c) Filtração à vácuo: O processo de filtração pode ser
acelerado pela filtração à vácuo, onde uma trompa de vácuo "suga" o ar
existente na parte interior do kitassato, o que permite um mais rápido
escoamento do líquido. Observe o esquema ao lado.
III- LÍQUIDO - LÍQUIDO
Decantação: separam-se líquidos imiscíveis com densidades diferentes; o líquido mais denso acumula-se na parte inferior do sistema. Em laboratório usa-se o funil de bromo, também conhecido como funil de decantação, ou ainda, funil de separação. Num sistema formado por água e óleo, por exemplo, a água, por ser mais densa, localiza-se na parte inferior do funil e é escoada abrindo-se az torneira de modo controlado. A decantação pode ser feita de uma maneira mais rudimentar, utilizando-se um sifão (sifonação).
IV- GÁS - SÓLIDO
a) Decantação: a mistura passa através de obstáculos, em forma de zigue-zague, onde as partículas sólidas perdem velocidade e se depositam.
Industrialmente, esse processo é feito em equipamento denominado câmara de poeira ou chicana, conforme o esquema:
b) Filtração: A mistura passa através de um filtro,
onde o sólido fica retido. Esse processo é muito utilizado nas
indústrias, principalmente para evitar o lançamento de partículas
sólidas na atmosfera. A filtração é também usada nos aspiradores de pó,
onde o sólido é retido (poeira) à medida que o ar é aspirado.
02 . SEPARAÇÃO DOS COMPONENTES DE MISTURA HOMOGÊNEA
I- SÓLIDO - LÍQUIDO
Nas misturas homogêneas sólido-líquido (soluções), o componente sólido
encontra-se totalmente dissolvido no líquido, o que impede as sua
separação por filtração. A maneira mais comum de separar os componentes
desse tipo de mistura está relacionada com as diferenças nos seus pontos
de ebulição (PE). Isto pode ser feito de duas maneiras:
a) Evaporação: a mistura é deixada em repouso ou é
aquecida até o líquido (componente mais volátil) sofra evaporação. Esse
processo apresenta um inconveniente: a perda do componente líquido.
b) Destilação simples: a mistura é aquecida em uma
aparelhagem apropriada, de tal maneira que o componente líquido
inicialmente evapora e, a seguir, sofre condensação, sendo recolhido em
outro frasco. Veja como é feita a destilação em laboratório:
Obs.: A entrada de água corrente no condensador deve ser feita pela
parte inferior do aparelho para permitir que seu tubo externo esteja
sempre completamente preenchido por água fria, que irá sair pela parte
superior.
II - LIQUIDO - LÍQUIDO
a)Destilação fracionada: consiste no aquecimento da mistura de líquidos miscíveis (solução), cujos pontos de ebulição (PE) não sejam muito próximos. Os, líquidos são separados na medida em que cada um dos seus pontos de ebulição é atingido. Inicialmente, é separado o líquido com menor PE; depois, com PE intermediário e assim sucessivamente até o líquido de maior PE. A aparelhagem usada é a mesma de uma destilação simples, com o acréscimo de uma coluna de fracionamento ou retificação. Um dos tipos mais comuns de coluna de fracionamento apresenta no seu interior um grande número de bolinhas de vidro, em cuja superfície ocorre condensação dos vapores do líquido menos volátil, ou seja, de maior ponto de ebulição, que voltam para o balão. Enquanto isso, os vapores do líquido mais volátil atravessam a coluna e sofrem condensação fora dela, no próprio condensador, sendo recolhidos no frasco. Só depois de todo o líquido mais volátil ter sido recolhido é que o líquido menos volátil passará por evaporação e condensação.
Obs.: Esse processo é muito utilizado, principalmente em indústrias
petroquímicas, na separação dos diferentes derivados do petróleo. Nesse
caso, as colunas de fracionamento são divididas em bandejas ou pratos.
Esse processo também é muito utilizado no processo de obtenção de
bebidas alcoólicas (alambique).
Existem casos de misturas homogêneas de líquidos que não podem ser
separadas por processos físicos como, por exemplo a destilação. Isso
porque tais misturas destilam em proporções fixas e constantes, como se
fossem uma substância pura. Essas misturas são denominadas misturas
azeotrópicas. Assim, o álcool etílico forma com a água uma mistura
azeotrópica (95,5% de álcool e 4,5% de água) que destila à temperatura
de 78,1° C.
Então, para obtermos o álcool anidrido ou álcool absoluto (álcool puro)
utilizamos processos químicos. Adicionamos à mistura azeotrópica água e
álcool, por exemplo, óxido de cálcio (CaO), que reage com a água
produzindo hidróxido de cálcio Ca(OH)2. A seguir, submetemos a
mistura a uma destilação, pois agora somente o álcool destila, sendo
portanto, recolhido puro no béquer.
Observe na tabela abaixo, alguns casos de misturas azeotrópicas:
MISTURA AZEOTRÓPICA | PONTO DE EBULIÇÃO |
álcool etílico (95,5%) + água (4,5%) | 78,1° C |
acetona (86,5%) + metanol (13,5%) | 56° C |
álcool etílico (7%) + clorofórmio (93%) | 60° C |
ácido fórmico (77,5%) + água (22,5%) | 107,3° C |
III - GÁS - GÁS
a) Liquefação fracionada: a mistura de gases passa por um processo de liquefação e, posteriormente, pela destilação fracionada.
Obs.: Uma aplicação desse processo consiste na separação dos componentes do ar atmosférico: N2 e O2. Após a liquefação do ar, a mistura líquida é destilada e o primeiro componente a ser obtido é o N2, pois apresenta menor PE (-195,8 ° C); posteriormente, obtém-se o O2, que possui maior PE (-183 ° C).
b) Adsorção: Consiste na retenção superficial de gases.
Alguma substâncias, tais como o carvão ativo, têm a propriedade de
reter, na sua superfície, substâncias no estado gasoso. Uma das
principais aplicações da adsorção são as máscaras contra gases
venenosos.
II - ANÁLISE CROMATOGRÁFICA OU CROMATOGRAFIA
Esse método, utilizado para a separação e identificação dos componentes de uma mistura, é relativamente recente. Na maioria das cromatografias, os componentes separados são identificados pela sua cor (cromos = cor). A cromatografia tem a vantagem de permitir até mesmo a separação de componentes em quantidades muito pequenas. Existem atualmente vários tipos de cromatografia, sendo que a primeira a ser utilizada foi a cromatografia em papel.
Adiciona-se uma gota da mistura a ser analisada em uma tira de papel de
filtro, próximo a uma das extremidades. Depois que a gota da mistura
seca, a tira de papel é colocada em um frasco contendo um solvente
apropriado, de tal modo que o nível do solvente fique abaixo da gota.
O solvente é absorvido gradativamente pela tira de papel e, devido às
diferentes solubilidades e aos diferentes tamanhos das moléculas, os
componentes da mistura "sobem" com diferentes velocidades. Com isso, os
componentes se separam em diferentes regiões da tira de papel.
Esse processo, além de permitir a determinação do número de componentes
presentes na mistura, permite também a identificação das substâncias .
Para se conseguir essa identificação, comparam-se os resultados obtidos
na cromatografia da mistura com outros resultados obtidos em
experiências anteriores, feitas com substâncias puras.