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1 INTRODUÇÃO
Separações de misturas são utilizadas para decompor misturas de substâncias em um sistema qualquer nos dois ou mais componentes originais. É realizada para as mais diversas finalidades, da química analítica à engenharia química ou de petróleo. Dentre os métodos, alguns, por mais que pareçam ter pouca utilidade, são essenciais em processos de mineração ou análises farmacêuticas.A maioria das substâncias que utilizamos é encontrada na natureza misturada a outras. Uma das tarefas dos químicos é o desenvolvimento de técnicas e procedimentos que permitam isolar as substâncias da mistura encontrada na natureza. Mistura é a associação de duas ou mais substâncias diferentes cujas estruturas permanecem inalteradas, isto é, não ocorre reação química entre elas. Para separar os componentes de uma mistura, devemos verificar que tipo de mistura é. Existem dois tipos de mistura: homogênea e heterogênea. Mistura Homogênea: apresenta-se uniforme e com características iguais em todos os seus pontos. São formados por uma fase. Mistura Heterogênea: podemos ver a olho nu ou ao microscópio, os diferentes materiais que formam o sistema, não apresentam as mesmas propriedades em toda a sua extensão. São formados por mais de uma fase. Dentro de um laboratório podemos trabalhar com várias técnicas de separação de mistura, a escolha do melhor método envolve o conhecimento das propriedades específicas das substâncias que compõem a mistura. Este relatório apresenta métodos de como separar misturas através de imantação, filtração, evaporação e destilação simples, mostrando como se deve fazer em um laboratório esses procedimentos, e que materiais utilizar para se obter o resultado desejado. Sendo que a imantação separa as limalhas de ferro que são atraídas pelo imã, das substâncias que não se atraem. A filtração separa o liquido do sólido, ou do que for mais denso através da utilização de filtros de papel. A evaporação ocorre quando um líquido é aquecido ate o ponto de sua ebulição, e a destilação simples que separa o sólido do líquido, não perdendo o líquido no processo, através de um equipamento laboratorial fechado, onde ocorrerá à evaporação e logo em seguida o vapor será condensado se transformando em um líquido destilado.
1.1 Objetivos
Este relatório trata da separação de misturas e tem como objetivo
conhecer variados métodos de separação de misturas e saber quando é possível
utiliza-los durante os experimentos realizados no laboratório, observarmos as
diferenças entre as misturas homogêneas de misturas heterogêneas. Analisar e
compreender algumas formas para se separar uma substancia da outra, através da
imantação, filtração, evaporação, destilação simples e decantação.
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2 REVISÃO DA LITERATURA
Na aula referente à separação de componentes de misturas, realizamos
alguns processos para a obtenção separada de cada uma das suas substâncias
puras que deram origem à mistura. Segundo Oliveira um conjunto de processos
físicos denomina-se análise imediata. Esses processos não alteram a composição
das substâncias que formam uma dada mistura. “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“.
2.1 Imantação
A imantação é um dos métodos de separação de misturas, quando usa-se
um imã pra separar um material que é atraído pelo imã de outro que não o é.
Imantação vem de ímã, portanto, é o uso de um ímã para separar algum
componente metálico que esteja junto à mistura em questão. Pode ser limalha de
ferro com enxofre, por exemplo: a limalha é arrastada pelo ímã e o enxofre
permanece na vasilha. Há quatro processos de imantação: Por indução magnética,
por contato e por atrito. Definindo-os da seguinte maneira: Imantação por indução
magnética consiste em colocar um corpo a ser imantado nas proximidades de um
ímã. Isto é, o corpo sofrerá a ação do campo magnético do ímã e se imantará por
indução. Na imantação por contato une-se o corpo ao ímã.Na imantação por atrito
quando uma barra de ferro é atritada por um ímã, sempre no mesmo sentido, se
imanta. Na imantação por corrente elétrica contínua, enrolamos um condutor sobre
uma barra de ferro, se o condutor for percorrido por uma corrente contínua, a barra
de ferro se torna um ímã.
2.2 Filtração
Filtração ou filtragem é um método utilizado para separar sólido de líquido
ou fluido que está suspenso, pela passagem do líquido ou fluido através de um meio
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permeável capaz de reter as partículas sólidas. Existem filtrações de escala
laboratorial e filtrações de escala industrial.
Numa filtração qualitativa, é usado o papel de filtro qualitativo, mas,
dependendo do caso, o meio poroso poderá ser uma camada de algodão, tecido,
polpa de fibras quaisquer, que não contaminem os materiais.Para as filtrações
quantitativas, usa-se geralmente papel filtro quantitativo, ou placas de vidro
sinterizada ou de porcelana sinterizada.Em qualquer dos casos indicados há uma
grande gama de porosidades e esta deverá ser selecionada dependendo da
aplicação em questão.
Tipos de filtração laboratorial: Existem basicamente 5 tipos de filtração utilizadas em
laboratório, que são:
1. Filtrações Comuns de Laboratório
São onde os elementos fundamentais são: papel filtro qualitativo
(comprado em rolos) e funil comum.
2. Filtração Analítica
Usada na análise quantitativa. O funil é o funil analítico, munido de um
tubo de saída longo, que, cheio de líquido "sifona", acelerando a operação de
filtração.Os papéis filtro para fins quantitativos diferem dos qualitativos,
principalmente por serem quase livres de cinzas (na calcinação), visto que, durante
a preparação, são lavados com ácido clorídrico e fluorídrico, que dissolvem as
substâncias minerais da pasta de celulose. O teor de cinza de um papel filtro
quantitativo de 11 cm de diâmetro é menor que 0,0001 g. Eles = 5,5; 7,0; 9,0; 11,0;
12,5; 15,0 eexistem no mercado na forma de discos ( 18,5) e com várias
porosidades.Os filtros de uma empresa são especificados pelo número 589 e tem
várias texturas:
a) Nº 589 - faixa preta (mole) - textura aberta e mole que filtra rapidamente. Usos:
precipitados grossos e soluções gelatinosas.
b) 589 - faixa branca (médio) - Usos: precipitados médios tipo BaSO4 e similares.
c) 589 - faixa azul (denso) - Usos: precipitados finos como o do BaSO4 formado à
frio.
d) 589 - faixa vermelha (extra-denso) - Usos: para materiais que tendem a passar
para a solução ou suspensões coloidais.
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e) 589 - faixa verde (extra-espesso) - Usos: no caso anterior quando exige-se dupla
folha da faixa vermelha.
f) 589-14 (fino) - Usos: filtração de hidróxidos do tipo hidróxido de alumínio e ferro.
3. Filtração Com Funil de Buchner ou Cadinho de Gooch
São as típicas filtrações a vácuo, pois são realizadas com a aplicação de
vácuo para permitir, seja por motivo de tempo, seja por viscosidade do líquido a ser
filtrado, necessitar-se de um diferencial de pressão (a própria pressão atmosférica
atua como força) atuando sobre o líquido no filtro.Funil de Buchner: É efetuada com
sucção com auxílio de uma trompa de vácuo e Kitassato. No fundo do funil, sobre a
placa plana perfurada é adaptado o disco de papel filtro molhado, aderido devido à
sucção.Filtração a vácuo: Substituindo-se o funil de Buchner por um cadinho de
porcelana com fundo perfurado temos a filtração com cadinho de Gooch. É portanto,
efetuada com sucção e o meio filtrante é polpa de papel de filtro quantitativo ou
amianto.Para a confecção do meio filtrante de amianto ou polpa de papel filtro, deve-
se colocar o cadinho na alonga e adicionar com muito cuidado o amianto misturado
com água (ou polpa de papel filtro com água). Bate-se levemente com a bagueta é
deixa-se escorrer toda a água através de sucção. O meio filtrante não deve ser
muito espesso.
4. Filtração em Cadinhos Com Placas Porosas de Vidro ou Porcelana
Neste caso, o cadinho já possui o meio filtrante fundido ao corpo do
cadinho. Sofrem via de regia, ataque das soluções alcalinas. Por isso são utilizados
em aplicações diversas, evitando-se apenas soluções francamente alcalinas.
5. Filtração à Quente
Quando a solubilidade permitir, a filtragem à quente é preferível, por
reduzir a viscosidade do líquido.Nas filtrações à quente, evita-se o contato do papel
de filtro com as paredes do funil que resfriam o conjunto filtrante. Por isso, depois de
feito o cone do papel, suas paredes são dobradas em pregas e aquece-se
previamente o conjunto com água quente. Há também filtros com camisa de vapor e
neste caso o papel filtro é adaptado como nos casos comuns.A filtração é utilizada
para realizar a separação do líquido de uma mistura sólido-líquido ou sólido-gasoso.
O “equipamento” mais utilizado é o filtro de papel, usado para filtrar o café (um
exemplo bastante prático do uso da filtração). Ele funciona como uma peneira
microscópica, somente o líquido passa pelos seus minúsculos orifícios, acumulando
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a fase sólida dentro do filtro.O nome dado á substância que passou pelo filtro é
“filtrado”. O filtro é feito de fibras interlaçadas, formando uma peneira microscópica.
Num aspirador de pó, o filtro é utilizado para separar as partículas sólidas (poeira)
do ar.Ex: Os materiais sólidos ficam e os líquidos passam.
2.3 Evaporação
É conhecido como evaporação o fenômeno que envolve a passagem de
determinado material do estado líquido para o gasoso. Tal processo ocorre
lentamente na superfície dos líquidos com a ascensão das massas d'água sob a
forma de vapor. Ela é iniciada com o aquecimento do material por meio da ação do
Sol ou então por meio manual. De modo mais específico, podemos dizer que o
fenômeno acontece a partir da vaporização do líquido que se dá em uma superfície
livre, a uma temperatura menor do que a temperatura de ebulição.
Podemos observar a evaporação próximo a rios, lagos e mares, quando
suas águas se vaporizam à temperatura ambiente, dando origem às nuvens. Em
ambientes áridos, a evaporação é mais drástica e evidente, "varrendo" determinados
cursos d'água que muitas vezes servem para a manutenção de famílias que vivem
nos arredores.
O processo responsável pela evaporação de um material tem início na
grande energia cinética de algumas moléculas, sendo favorecida pelo aumento de
temperatura, ou seja, quanto maior for a temperatura, as moléculas se movem mais
depressa. Dependendo da grandeza de tal energia, para determinados materiais
será mais fácil escapar para o meio externo. Quando a quantidade de moléculas que
deixam o líquido for maior do que a quantidade de moléculas que entram, teremos
como resultado a evaporação. Mas é importante lembrar que a rapidez do processo
de evaporação depende ainda da tensão superficial do líquido. Os líquidos que
possuem pequena tensão superficial evaporam com mais facilidade, e são
conhecidos como "voláteis".
O fenômeno da evaporação da água é fundamental para o clima, pelo fato
de que está diretamente relacionado com a formação das chuvas, pois, a água que
evapora dos rios, lagos, oceanos e até do corpo humano, pelo suor, faz parte de sua
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composição. O vapor d'água em grandes altitudes é convertido ao formato líquido,
no processo conhecido como condensação, provocando a chuva.
A evaporação, enfim, depende de vários fatores naturais, que são o tipo de material,
a área de ocorrência, a temperatura, pressão do ar, umidade e vento. É um
componente fundamental da mudança de energia dentro do sistema Terra-
atmosfera, responsável pelos movimentos atmosféricos e também pelas variações
climáticas.
Há ainda outro emprego para o termo evaporação, referente a um
processo industrial que busca obter produtos com uma maior concentração de
elementos sólidos. A prática envolve energia térmica aplicada a um líquido a uma
pressão constante, elevando a temperatura até o ponto de saturação, a um ponto
em que detém o máximo de energia possível sem entrar em ebulição. Ao ser
aplicada energia adicional, a pressão de vapor do líquido atinge a pressão de vapor
do ambiente adjacente e o líquido começa a evaporar. O vapor resultante se separa
do líquido residual, restando a concentração do componente não volátil.
2.4 Destilação
A destilação é o modo de separação baseado no fenômeno de equilíbrio
líquido-vapor de misturas. Em termos práticos, quando temos duas ou mais
substâncias formando uma mistura líquida, a destilação pode ser um método para
separá-las. Basta apenas que tenham volatilidades razoavelmente diferentes entre
si.Um exemplo de destilação que remonta à antiguidade é a destilação de bebidas
alcoólicas. A bebida é feita pela condensação dos vapores de álcool que escapam
mediante o aquecimento de um mosto fermentado. Como o ponto de ebulição do
álcool é menor que o da água presente no mosto, o álcool evapora, dando-se assim
a separação da água e o álcool. Um exemplo disto também é a aguardente, com
compostos de cana de açúcar, possibilitando a separação devido aos diferentes
pontos de ebulição. Outros exemplos são o vinho, whisky, conhaque e etc... O vapor
que escapa da mistura aquecida é capturado por uma serpentina refrigerada que o
devolve ao estado líquido.O petróleo é um exemplo moderno de mistura que deve
passar por várias etapas de destilação antes de resultar em produtos realmente
úteis ao homem: gases (um exemplo é o gás liquefeito de petróleo ou GLP),
gasolina, óleo diesel, querosene, asfalto e outros.O uso da destilação como método
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de separação disseminou-se pela indústria química moderna. Pode-se encontrá-la
em quase todos os processos químicos industriais em fase líquida em que seja
necessária uma purificação.Em teoria, não se pode purificar substâncias até 100%
de pureza através da destilação. Para conseguir uma pureza bastante alta, é
necessário fazer uma separação química do destilado posteriormente.
A destilação tem suas limitações. Não se pode separar misturas azeotrópicas por
destilação comum.Destilação é o processo de vaporizar o líquido para depois
condensá-lo e recolhê-lo em um outro recipiente.
Destilação Simples:
A destilação simples serve para a separação de uma mistura homogênea
de sólido e líquido, como NaCl e H2O, por exemplo. É importante que os pontos de
ebulição das duas substâncias sejam bastante diferentes. A solução é colocada em
um balão de destilação, feito de vidro com fundo redondo e plano, que é esquentado
por uma chama. A boca do balão é tampada com uma rolha, junto com um
termômetro. O balão possui uma saída lateral, inclinada para baixo, na sua parte
superior. Nessa saída é acoplado o condensador. O condensador é formado por um
duto interno, onde em volta desse duto passa água fria corrente. Esse duto
desemboca em um béquer ou erlenmeyer.
Destilação Fracionada:
É o processo de separação onde se utiliza uma coluna de fracionamento
na qual é possível realizar a separação de diferentes componentes que apresentam
diferentes pontos de ebulição, presentes em uma mistura. Ela é um processo de
rejuvenecimento, separação e loteamento dos produtos da mistura e é empregada
quando os pontos de ebulição dos componentes de uma mistura são próximos e não
é possível realizar uma destilação simples. Um aparelho mais complexo e que exige
um pouco mais de tempo no processo.Neste processo existe uma coluna de
fracionamento que cria várias regiões de equilíbrio líquido-vapor, levando a uma
série de microdestilações simples sucessivas, enriquecendo a fração do
componente mais volátil da mistura na fase de vaporização.Na destilação simples,
notamos que nas primeiras frações do destilado, temos uma composição mais rica
do componente mais volátil. Conforme o processo se mantém, temos o surgimento
gradual do componente menos volátil, que impurifica o anterior. Quando a diferença
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dos pontos de ebulição dos compostos é alta, podemos, no entanto, prever esta
etapa. Mas, em misturas de compostos onde ambos apresentam pontos de ebulição
próximos, necessitariamos realizar inúmeras vezes este processo. Assim, torna-se
vantagem usarmos uma coluna de fracionamento, realizando a destilação fracionada
.Neste método, usa-se um balão de destilação (alambique, ou refervedor, para uso
em escala industrial), uma coluna de Vigreux ou Hempel (ou uma coluna de
destilação), um condensador e um receptor. A mistura a ser purificada é colocada no
balão de destilação, que é aquecido. Surge então um vapor quente. Ele sobe pela
coluna, mas vai se resfriando ao longo dela e acaba por condensar-se. Com a
condensação, o composto volta a forma líquida, que retorna à fonte de calor.
Vapores sobem continuamente pela coluna e acabam por encontrar-se com o
líquido. Parte deste rouba o calor do vapor ascendente e torna a vaporizar-se. Este
ciclo ocorre repetidas vezes ao longo de todo o comprimento da coluna.Os vários
obstáculos instalados na coluna forçam o contato entre o vapor quente ascendente e
o líquido condensado descendente, gerando sucessivas destilações simples. Quanto
maior a quantidade de estágios de vaporização-condensação e quanto maior a área
de contato entre o líquido e o vapor no interior da coluna, mais completa é a
separação e mais purificada é a matéria final.A atenção à temperatura é importante.
A cada salto de temperatura no termômetro, devem-se recolher os destilados
correspondentes.Ela é muito comum em refinarias de petróleo, para extrair diversos
componentes que diferem muito pouco seu ponto de ebulição, tais como o asfalto,
gasolina, gás de cozinha, entre outros. Nestas separações são empregadas colunas
de aço de grande diâmetro, compostas de pratos ou de seçoes recheadas. Os
internos, sejam pratos, chicanas ou recheios, tem como função colocar as fases
vapor e líquido em contato, de modo a que ocorra a transferência de massa entre
elas. Ao longo da coluna, a fase vapor vai se enriquecendo com os compostos mais
voláteis, enquanto a fase líquida se concentra com os compostos mais pesados de
maior ponto de ebulição
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Destilação em laboratório:
Ela é feita com dois líquidos que formam mistura homogênea. Primeiro é
aquecida no balão de destilação e o liquido com menor ponto de ebulição passa
para o estado gasoso vai para o condensador e passa para o estado liquido. Para o
destilado ser mais puro temos que destilar mais vezes!
Destilação Industrial:
É comumente empregada no refino do petróleo.Na maioria dos casos
processo continuo. Novas matérias-primas estão sempre sendo alimentadas na
coluna de destilação e produtos estão sempre sendo removidos. A menos que o
processo seja perturbado devido a mudanças nas matérias primas, calor,
temperatura ambiente, ou condensação, a quantidade de matéria prima a ser
adicionada e o volume de produto a ser retirado são normalmente iguais .A
destilação industrial é tipicamente realizada em grandes colunas cilíndricas verticais
conhecidas como "torres de destilação ou fracionamento" ou "colunas de destilação",
com diâmetro variando entre 65 cm a até 6 metros, e altura de 6 a 60 metros ou
mais. Tais torres possuem escoadouros de líquidos intervalados na coluna, os quais
permitem a retirada de diferentes frações ou produtos que possuem diferentes ponto
de ebulição. Os produtos mais leves (aqueles com pontos de ebulição mais baixo)
saem do topo da coluna e os produtos mais pesados (aqueles como o ponto de
ebulição mais alto) saem da parte inferior da coluna.
Destilação a Vacuo:
Realizada sob pressão atmosférica reduzida. Como a temperatura de
ebulição de um líquido é atingida quando a pressão de vapor se iguala à pressão
externa, ao se diminuir artificialmente a pressão sobre o líquido consegue-se realizar
a destilação a uma temperatura inferior ao ponto de ebulição normal. A vantagem é
poder purificar líquidos que se decompõem antes mesmo de entrarem em ebulição
ou que precisam de elevadas temperaturas para serem destilados.Na execução
dessa técnica utiliza-se uma aparelhagem similar à da destilação fracionada, com a
diferença de que se adapta uma bomba de vácuo que reduzirá a pressão do meio. A
nova temperatura pode ser estimada com o auxílio de uma tabela que relaciona
colunas de temperatura com pressão (nomograma).
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Destilação por arraste de vapor:
Método de separação de misturas utilizado quando as substâncias a
serem separadas não são solúveis em água, além de uma delas ser ligeiramente
volátil e as outras fixas ou para o caso de que uma das substâncias a ser destilada
se decomponha com ação direta do calor, ou seja, apresente sensibilidade térmica.A
partir do desenho a seguir, pode-se observar que com o vapor d´água, gerado no
primeiro balão do equipamento, pode-se extrair a substância mais volátil da mistura
(que se encontra no segundo balão). O resultado do processo (o destilado) é uma
mistura formada por água e a substância mais volátil (que podem ser separadas
através da decantação por serem imiscíveis).
2.5 Decantação
A decantação é um processo de separação que permite separar misturas
heterogêneas.Utilizada principalmente em misturas bifásicas, como sólido-líquido
(areia e água), sólido-gás (poeira-gás), líquido-líquido (água e óleo) e líquido-gás
(vapor d’água e ar). Sendo esse processo fundamentado nas diferenças existentes
entre as densidades dos componentes da mistura, e na espera pela sua decantação.
A mistura é colocada em repouso num recipiente, de preferência fechado. Após a
separação visual (fases), o processo pode ser feito através de vários métodos, que
podem mudar o nome decantação por sifonação ou funil de decantação:Decantação:
separa-se um componente do outro através de um bastão de vidro, vertendo o
líquido lentamente com a ajuda do bastão, até a substância menos densa passar
para o outro recipiente. Este método evita que o líquido escorra para fora do
recipiente, passando perfeitamente pelo bastão, e muito utilizado em separações de
misturas sólido-líquido, como areia e água.Funil de bromo ou funil de decantação:
este método é usado para separar líquido-líquido, como óleo e água. O líquido mais
denso passa controladamente através de uma válvula que é fechada imediatamente
quando sua separação se completa, ou seja, antes que o líquido menos denso
passe pela válvula e se misture novamente com o outro recipiente.Sifonação: o
recipiente que contém a mistura é colocado a uma altura superior do recipiente em
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que ocorrerá a separação e, através de um sifão, a substância menos densa é
passada para o outro recipiente. Esse método só é possível se o sifão estiver
completamente preenchido pelo líquido. Método muito utilizado também para
esvaziar piscinas, aquários e transferir combustível de um recipiente para o outro.
Decantaçao :
Decantação sólido-líquido: Utiliza-se quando um componente sólido se encontra
depositado no líquido.
Líquido-líquido: 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 a torneira de modo
controlado. A decantação pode ser feita de uma maneira mais rudimentar, utilizando-
se um sifão (sifonação).
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3 MATERIAIS E MÉTODOS
A seguir, tabela com os materiais e métodos utilizados no experimento.
3.1 Materiais
3.1.1 Tabela1 : Imantação
Materiais:
Imã;
Enxofre;
Limalha de Ferro;
Folha de Papel ;
3.1.2 Tabela2 : Filtração
Materiais: Soluções:
Bastão de Vidro; Água destilada;
Areia; NaCl;
Papel de Filtro;
Pisseta;
Funil de Vidro;
Suporte Universal;
Garra;
3.1.3 Tabela3 : Evaporação
Materias: Soluções
Bico de Bünsen; NaCI
Tela de amianto; Água destilada;
Béquer 250mL;
Tripé de Ferro;
3.1.4 Tabela4 : Destilação Simples
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Materias: Soluções
Bico de Bünsen; NaCI;
Balão de Vidro; Água destilada;
Termômetro;
Rolha;
Condensador;
Erlenmeyer;
3.2 Métodos
3.2.1 Imantação
1º ) Colocar a mistura contendo o enxofre e a limalha de ferro espalhada
sobre uma folha qualquer;
2º ) Envolver o ímã com um papel toalha;
3º ) Encostar o ímã sobre a mistura;
4º ) Retirar o papel toalha separando as partículas de limalha em um outro
recipiente.
3.2.2 Filtração
1º ) Separar uma pequena quantidade da mistura contendo NaCl e areia em
um Béquer;
2º ) Adicionar uma pequena quantidade de água destilada à mistura;
3º ) Mexer a mistura com a ajuda de um bastão de vidro;
4º ) Umedecer um papel de filtro com uma pequena quantidade de água
destilada;
5º ) Fixar no funil de vidro;
6º ) Despejar aos poucos a mistura e agitá-la;
7º ) Com água destilada e uma pisseta, retirar o restante da mistura que ficou
no Béquer;
8º ) Ligar o bico de Bünsen com a combustão completa;
9º ) Colocar o líquido com a mistura de água destilada e NaCl no Béquer sob
a tela de amianto;
10º ) Evaporar a água destilada até que alguns cristais do NaCl apareçam.
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3.2.3 Evaporação
1º) Ligar o bico de Bünsen com a chama azul (combustão completa);
2º) Colocar o béquer com o líquido contendo a mistura de água destilada e sal
sob a tela de amianto;
3) Realizar a evaporação conforme mostra a figura 5. No caso do experimento
em questão, não será realizado o aquecimento até que o sal esteja totalmente
seco, apenas até o ponto onde a solução esteja concentrada o suficiente para
que alguns cristais do sal estejam presentes.
3.2.4 Destilação simples (demonstrativa)
1º) Observar a mistura contendo água destilada e Sulfato de Cobre;
2º) Observar o esquema montado da aparelhagem de destilação simples
dentro da Capela;
3ª) Ligar o aquecimento e observar a destilação.
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4 RESULTADOS
4.1 Imantação
Quando fizemos todo o processo anteriormente citado, observamos que a
limalha de ferro tem uma grande atração pelo ímã por obter partículas metálicas.
Consequentemente conseguimos separar a limalha do enxofre, mas pelo enxofre
obter partículas mais finas, algumas delas ainda acompanharam a limalha de ferro.
Fig. 1 – Separação da mistura por imantação
4.2 Filtração e Evaporação
Após seguir os processos citados, começamos a filtrar a mistura e
observamos que pela a areia ser mais densa e ter partículas maiores, ao ser
colocada no filtro ela ficou retida e a água destilada juntamente com o NaCl passou
pelo filtro.
Depois dessa filtração, seguimos as etapas para fazer a evaporação e
quando aquecemos a mistura em temperatura alta, e após 13 min. 23 s, percebemos
que a água destilada evaporou, e o NaCl ficou separado.
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Fig. 2 – Filtração da mistura
Fig. 3 - Evaporação da água destilada
Fig. 4 – Cristais de NaCl depois da Evaporação
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4.3 Destilação simples (demonstrativa)
Observamos a mistura de água destilada com Sulfato de Cobre e o
esquema montado da aparelhagem de destilação simples, após ter feito isso,
ligamos o aquecimento e a capela.Por fim, observamos como funcionava o sistema
de destilação simples.
Fig. 5 – Esquema de destilação simples.
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5 ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
5.1 Imantação
Analisamos o experimento referente à imantação da seguinte
forma:Envolvemos um papel no imã e despejamos a mistura sobre uma folha;Logo
em seguida fomos aproximando o imã da mistura.
Foi observado que conforme ia se aproximando o imã da mistura as
limalhas de ferro se atraíam pelo mesmo e somente algumas partículas de enxofre
as acompanhavam pelo fato de serem partículas muito finas e o restante do enxofre
permanecia sobre a folha.
5.2 Filtração e evaporação
Foi analisado a filtração e a evaporação da água destilada com NaCl
primeiramente da seguinte forma:No béquer colocamos água destilada e a areia
NaCl e em seguida misturamos até que o sal que contém na areia se
dissolvesse;Depois preparamos o filtro, colocamos no funil de vidro e umedecemos
com água para melhor fixação do papel filtro. Em seguida colocamos o funil de vidro
com o filtro na garra que estava fixa no suporte universal, logo depois colocamos o
erlenmeyer em baixo do funil e despejamos a mistura com a ajuda do bastão de
vidro;Por fim ligamos o bico de Bünsen com a chama azul e colocamos o liquido da
mistura de água destilada e sal sobre a tela de amianto para aquecer.
Observamos que após um determinado tempo a evaporação não
acontecia e os cristais de sal não se formavam devido à vidraria que utilizamos no
caso o erlenmeyer, em seguida repetimos a evaporação, porém colocamos a
mistura de água destilada com sal no béquer sobre a tela de amianto e aquecemos
com a chama azul no bico de Bünsen e após aproximadamente 13 minutos e 26
segundos os cristais de sal se formavam dentro do béquer concluindo assim a
realização do experimento.
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5.3 Destilação simples
Neste último experimento foi demonstrado o esquema de destilação
simples onde uma mistura de água com um tipo de sal, neste caso foi utilizado o
sulfato de cobre. A partir disso foi montado pelo professor dentro da capela do
laboratório um esquema para se observar a destilação e ocorria da seguinte
maneira:A solução de água mais sulfato de cobre começou a se aquecida dentro do
balão de vidro o que provocou a ebulição e consequentemente a evaporação do
líquido;E por fim o vapor resultante dessa evaporação é forçado a passar pelo
condensador onde há circulação de água para o resfriamento das paredes do
mesmo e ocorrer a condensação onde o vapor volta ao estado líquido. Depois que o
liquido do balão de vidro chegar ao fim irá sobrar apenas alguns resíduos sólidos e o
líquido que passou pelo condensador é resultado da destilação, ou seja, é destilado.
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6 CONCLUSÃO
No decorrer destes experimentos podemos observar que os
experimentos realizados que os processos de separação de mistura incluem tipos
diferentes de técnicas e se aplicam a vários materiais. A primeira experiência
realizada consistiu em separar partículas (limalhas) de ferro de partículas de enxofre
em pó através da imantação uma vez que as limalhas de ferro são atraídas pelo imã
e o enxofre não. O segundo experimento foi realizar a filtração da mistura de água
destilada mais sal (areia) e em seguida separar novamente o sal da água através da
evaporação, em um primeiro instante a substancia foi aquecida em uma vidraria
diferente o que fez com que o experimento não fosse completado não satisfazendo
seu objetivo central que era identificar partículas de sal após um determinado tempo,
porém em um segundo momento já com o recipiente adequado pode se notar as
partículas de sal se formar conforme a água ia evaporando. E por último
observamos um esquema de destilação simples onde o vapor resultante da ebulição
da mistura de água com sulfato de cobre através da condensação voltava ao seu
estado líquido. De maneira geral pudemos notar diferentes tipos de separação de
misturas sejam elas feitas entre materiais sólidos, de material líquido para sólido e
de vapor para líquido. Notou-se também que no segundo experimento, mesmo que
por um instante estivesse com material inadequado, nos fez adquirir um
conhecimento sobre o erro e não dispensamos anotações sobre o mesmo.
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REFERÊNCIAS
http://www.algosobre.com.br/quimica/separacao-de-misturas
http://www.unibrasil.com.br
www.agracadaquimica.com.br/index.php?&ds=1&acao=quimica/ms2&i=22& 1
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APÊNDICE A – Questionário Separação de misturas.
1)Cite três exemplos de metais que não poderiam ser separados por imantação por
não sofrerem atração pelo imã.
R: Alumínio, cobre e chumbo.
2)Além do aquecimento com bico de Bünsen qual outro equipamento poderia ter
sido utilizado para a mesma finalidade?
R: Mantas e chapas de aquecimentos são duas formas que poderiam substituir o
bico de bünsen para aquecimento de substâncias.
3)Aponte as principais diferenças entre destilação simples e fracionada,
considerando o conjunto de equipamentos e o tipo de produtos envolvidos.
R: Destilação simples separa um solido e um liquido de uma mistura homogênea,
separando o liquido em forma de vapor, e depois sendo condensado para se torna
liquido novamente através de um aparelho chamado de condensador. Na destilação
fracionada consiste numa mistura de dois líquidos com temperaturas de ebulição
diferentes, assim conseguindo separar os dois.
4)Um grupo de jovens foi acampar e derramou todo o sal de cozinha na areia.
Explique qual o processo mais simples para recuperar o sal e dê o nome desse
processo.
R: Misturar o sal e a areia com água. O sal de cozinha irá se dissolver na água
enquanto a areia ira ficar no fundo do recipiente, depois filtrar a água e separa-la por
destilação simples.
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5)Considere a mistura de areia fina, sal e limalha de ferro. Como você faria para
separar as substâncias desta mistura? Descreva a sequência de etapas do processo
de separação, as operações de separação e o material empregado.
R: Primeiro teremos que fazer o processo de imantação. Pegamos um imã e o
enrolamos em um papel toalha. O imã ira atrair a limalha de ferro, separando das
outras substâncias. Depois adicionaremos água destilada, junto com a areia e o sal
em um béquer, e faremos o processo de filtração, usando um papel de filtro, e
usando como auxilio uma bagueta, depois de filtrado, teria que usar um
equipamento de destilação simples, para separar a água do sal sem que perca a
água.
6)Você tem diante de si um frasco com um pó branco que pode ser um dos
seguintes sais: cloreto de sódio, NaCl, carbonato de sódio, Na2CO3, ou carbonato
de cálcio, CaCO3. Num livro de Química você encontrou as seguintes informações:
A)“Todos os carbonatos na presença de ácido clorídrico produzem efervescência”.
B)“Todos os carbonatos são insolúveis em água, com exceção dos carbonatos de
metais alcalinos e de amônio”.
C)“Todos os cloretos são solúveis, com exceção dos cloretos de chumbo, prata e
mercúrio”.
Dispondo apenas de recipientes de vidro, de água e de ácido clorídrico, como você
faria para identificar o sal?
R: Primeiro tentaria dissolver na água, e se fosse solúvel poderia ser o carbonato de
sódio ou o cloreto de sódio, mas se fosse insolúvel seria o carbonato de sódio. Se
tivesse dissolvido, teria que adicionar ácido clorídrico para ver se há efervescência
ou não, se houver o composto é o carbonato de sódio e se não, seria cloreto de
sódio.
7)No preparo do popular “cafezinho”, a água quente entra em contato com o pó de
café e depois é separada no coador, dando origem à bebida e à borra de café. As
operações envolvidas nesse processo são respectivamente:
A)filtração e destilação.
B)extração e filtração
C)centrifugação e coação.
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D)decantação e cristalização.
E)destilação e decantação.
R: Alternativa B, extração e filtração.
8)Considerando uma mistura de sal de cozinha (cloreto de sódio) e areia, a
sequencia mais adequada que deve ser realizada, para recuperar o sal e deixá-lo
em condições de uso, é:
A)sublimação, dissolução com água e filtração.
B)separação magnética e dissolução com água.
C)catação e destilação.
D)dissolução com água e evaporação.
E)dissolução com água, filtração e evaporação.
R: Alternativa E, dissolução com água, filtração e evaporação.
9)O método mais apropriado para separar os componentes da mistura de água e
álcool comum é
A)liquefação fracionada.
B)destilação fracionada .
C)filtração a vácuo.
D)evaporação.
E)decantação.
R: Alternativa B, destilação fracionada.
10)O ar atmosférico é composto basicamente de 78% de N2(g), 20,9% de O2(g) e
0,9% de Ar(g), além de outros gases em quantidades menores. O gás nitrogênio, por
ser inerte, é usado no empacotamento de alimentos e no interior de lâmpadas
incandescentes. O gás oxigênio é usado na medicina em inalações e aparelhos de
respiração artificial. O argônio é usado em lâmpadas fluorescentes e em aparelhos
para medir radiação (contador Geiger). Explique como a indústria obtém esses
gases a partir do ar atmosférico.
R: O ar da atmosfera é aspirado e submetido a altas pressões e baixa temperatura,
se liquefazendo, depois, entra o processo de destilação fracionada, já que seus
pontos de ebulição são em temperaturas diferentes onde pela diferença de ponto de
ebulição são separados, e depois comprimidos em cilindros.
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