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“Classificação da matéria”
Classificação da matéria
Substância pura:
matéria
formada
por
unidades
químicas
iguais,
sejam átomos ou
moléculas,
e
assim apresentam
propriedades
químicas e físicas
próprias.
Substância
pura
simples:
substância formada por um ou
mais
átomos
de
um
mesmo
elemento químico. Ex.: O
2, He, P
4.
Substância
pura
composta:
quando
as
moléculas
de
determinada
substância
são
formadas
por
dois
ou
mais
elementos
químicos.
Ex.:
H
2O,
HCN.
Classificação da matéria
Substância pura simples:
Classificação da matéria
Mistura: é formada por
duas ou mais substâncias,
cada
uma
delas
sendo
denominada componente.
Mistura
homogênea:
apresenta uma única fase.
Mistura
heterogênea:
apresenta
pelo
menos
duas fases.
Tipos de misturas
Mistura
homogênea
Mistura
heterogênea
Mudança de estado físico de uma substância pura:
Exemplos: água, etanol, ferro, entre outros.
Mudança de estado físico de uma mistura:
Exemplos: água + sal, água + açúcar, entre outros.
Mudança de estado físico de uma mistura eutética:
Exemplo: ligas metálicas.
Mudança de estado físico de uma mistura azeotrópica:
Exemplo: água + etanol (96% EtOH e 4% de água).
Conceitos iniciais
❖
Alguns dos métodos
de separação são tão
comuns que nem
pensamos neles como
processos de
separação.
❖
Alguns exemplos:
▪
Escolha dos grãos de
feijão para uma feijoada do
domingo (catação);
▪ Remoção da casca do
amendoim torrado por sopro
(ventilação);
▪
Separação das moedas em
função de seus tamanhos
nas máquinas dos bancos
(tamisação/peneiração).
❖
Vamos estudar agora
alguns desses
principais processos
de separação
(3)
.
Im ag em :Rod ri go .A rge nto nb / Crea ti v e Co m m o n s -A tr ibu iç ão -P arti lha no s Me s m os T erm os 3.0 Não A da pta da . Im ag em : T ha m iz hp pa ri thi Ma ari / Cr ea ti v e Com m on s A ttrib uti on -S ha re A lik e 3 .0 Unpo rted .Métodos de separação de misturas
heterogêneas
❖
SÓLIDO – SÓLIDO:
▪
Catação
▪
Ventilação
▪
Levigação
▪
Separação magnética
▪
Cristalização fracionada
▪
Dissolução fracionada
▪
Peneiração
▪
Fusão fracionada
▪
Sublimação
❖
SÓLIDO –
LÍQUIDO:
▪
Decantação
▪
Centrifugação
▪
Filtração simples
▪
Filtração à vácuo
❖
LÍQUIDO –
LÍQUIDO:
▪
Decantação
❖
GÁS – SÓLIDO:
▪
Decantação
▪
Filtração
Im ag em : (a) B ea tr ic e M urc h / Cr ea ti v e Com m on s A ttrib uti on 2.0 G en eric , (b) Vi c tor B lac us / Cr ea ti v e Com m on s A ttrib uti on -S ha re A lik e 3.0 Unp orted, 2.5 G en eric , 2.0 G en eric and 1.0 G en eric e (c ) V ic tor B lac us / Creati v e Com m on s A ttrib uti on -S ha re A lik e 3.0 Un por ted, 2.5 G en eric , 2.0 G ener ic and 1.0 G en eric .Métodos de separação de misturas
homogêneas
❖
SÓLIDO – LÍQUIDO:
▪
Evaporação
▪
Destilação simples
❖
LÍQUIDO –
LÍQUIDO:
▪
Destilação fracionada
❖
GÁS – GÁS:
▪
Liquefação fracionada
▪
Adsorção
❖
CROMATOGRAFIA
(Análise
Cromatográfica)
Im ag em : S hrout, B ill , P ho tog rap he r / P ub lic Dom ai n.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 manual
ou com o auxílio de
uma pinça.
❖
É o método usado
Tamisação (peneiração)
❖
Usada para separar
sólidos
constituintes de
partículas de
dimensões
diferentes através
de peneiras.
❖
Industrialmente,
usam-se conjuntos
de peneiras
superpostas que
separam as
diferentes
granulações.
Ventilação
❖
Método de
separação para
sistemas
sólido-sólido, no qual o
sólido menos denso
é arrastado por uma
corrente de ar.
❖
Um bom exemplo é
a separação das
cascas de grãos de
arroz, amendoim
torrado, etc.
(5)
Im agem :Mi ans ar i66 / P ubl ic D om ai n. Im a g e m : P e a n u t / B en ed ik t.S ei dl / P ub lic Dom ai n.Levigação
❖
A água corrente arrasta
o componente menos
denso e o mais denso
deposita-se no fundo do
recipiente.
❖
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
(6)
.
Im agem :T he E v il Spar tan at en .wi k ipe di a / P ub lic D om ai n. Im ag em :Un orpai lleu r à Ma da ga s c ar / L eb el ot / Cr ea ti v e Com m on s A ttrib uti on -S ha re A lik e 3.0 Unp orted, 2.5 G en eric , 2.0 G en eric and 1.0 G en eric Li c en s e.Decantação
❖
Permite a separação de
líquidos imiscíveis (que
não se misturam) ou de
um sólido precipitado
num líquido.
❖
A fase mais densa
deposita-se no fundo do
recipiente.
❖
Pode ser feita de duas
formas:
▪
Verte-se lentamente a
mistura em outro frasco;
▪
Com o auxílio de um sifão,
transfere-se a fase menos
densa para outro frasco
(sifonação)
(7)
.
Im ag em : P RHane y / Cr ea ti v e Com m on s A ttrib uti on -S ha re A lik e 3 .0 Unpo rted .Decantação
❖ No laboratório, para misturas de
líquidos imiscíveis, usa-se o funil
de bromo, também conhecido como funil de decantação ou 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.
❖ Pode-se ainda usar-se do princípio
da decantação para a separação de misturas sólido-gás (câmara de
poeira).
❖ A mistura sólido-gás atravessa um
sistema em ziguezague. O pó, por ser mais denso, deposita-se
durante o trajeto (8).
Imagem: Thomasione / Public Domain Funil de separação
Filtração
❖ 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, o
uso de o aspirador de pó são exemplos de filtração
(9).
Imagem: Elke Wetzig / GNU Free Documentation License.
Imagem: Julius Schorzman / Creative
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-se o
sólido.
❖
Nas salinas, o sal é
obtido a partir da água
do mar através desse
processo
(10)
.
Imagem: Batz sur Mer, Marais Saltants / Harrieta171 / GNU Free Documentation License. Imagem:Vidralta / GNU Free Documentation License.
Centrifugação
❖ Usado para separação
de mistura de sólidos e líquidos quando a
dimensão das
partículas sólidas é tão pequenas que provoca obstrução dos poros do filtro e faz com que
sejam retidas pelo líquido.
❖ Tubos de ensaio
contendo a mistura são colocados em uma
centrífuga, que os faz
girar em posição quase horizontal à grande velocidade, aumentando assim a rapidez de depósito do sólido no fundo do tubo.
Imagem: IUTABB / Free Art License. (Tradução Nossa).
Estado Inicial Estado Final Centrifugação Líquido Portador Líquido Flutuante Base Constituinte (líquido ou sólido)
Sublimação
❖ Usado quando apenas um dos
sólidos sublima (passa para o estado gasoso) quando
aquecido.
❖ São substâncias que podem ser
separadas por sublimação: iodo, enxofre e naftaleno (naftalina).
❖ Mais recentemente, tal
propriedade passou a ser usada na impressão de camisetas.
❖ Com uma impressora especial é
preparado um desenho em uma folha de papel e, através de uma prensa térmica, a tinta sublima e se transfere para o tecido.
❖ Tem a vantagem de não
desbotar, mantendo a tonalidade original (11). Im ag em : Nev it / Cr ea ti v e Com m on s -A tr ibu iç ão -P arti lha no s Me s m os T erm os 3.0 Não A da pta da . Im a g e m : S p id e rm a n c rd / P u b lic Do m a in .
Destilação Simples
❖ Método usado quando
se deseja separar a substância sólida
dissolvida do solvente e não se deseja perder este último (como
ocorre no processo de evaporação).
❖ Desta forma, o solvente
é resfriado
(condensado), sendo recolhido em outro frasco.
❖ 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 (12).
Destilação Fracionada
❖ Método usado para separação de mistura de líquidos.
❖ Quanto mais distantes os
pontos de ebulição dos
componentes, mais eficiente será o processo de destilação.
❖ A aparelhagem usada é a
mesma de uma destilação simples, com o acréscimo de uma coluna de fracionamento,
destilação ou retificação.
❖ A separação ocorre na ordem
crescente dos pontos de
Destilação
Fracionada
❖
Esse processo é
muito usado,
principalmente em
indústrias
petroquímicas, para
separação dos
diferentes
derivados do
petróleo.
❖
Neste caso, as
colunas de
fracionamento são
divididas em
bandejas ou pratos.
❖
Esse processo
também é muito
Imagem: Psarianos, Theresa knott/ GNU Free Documentation License. (Tradução Nossa). Petróleo Bruto Gás (Butano e Propano) Essência Leve (nafta) Essência Pesada (grande) Querosene Combustível Diesel Óleo para aquecimento Forno de Destilação Óleo Pesado
Separação Magnética
❖
Também chamado de
Imantação, nesse método
de separação, um dos
sólidos é atraído por um
ímã.
❖
Esse processo é usado em
larga escala para separar
alguns minérios de ferro
de suas impurezas, como,
por exemplo, separar do
lixo objetos de metal que
serão reciclados.
❖
Outro exemplo simples é
a separação de linha e
agulha através de um imã
(14)
.
Imagem: Oguraclutch/ GNU Free Documentation License.
Dissolução Fracionada
❖
Também é conhecido como extração por
solvente, é usada quando apenas um dos
componentes apresenta solubilidade num dado
solvente.
❖
A mistura areia + sal é um bom exemplo de
aplicação para este método.
❖
Adicionando-se água, obtém-se a solubilização
do sal.
❖
Após uma filtração, a areia é separada, bastando
realizar uma destilação simples ou evaporação
para se separar o sal da água
(15)
.
sal + areia
Adição
de água Filtração Vaporização areia
água + sal
Cromatografia
❖
Suponha você tenha
uma mistura de
muitos compostos.
❖
Seria possível separar
uns dos outros?
❖
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
(16)
.
❖
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.
Cromatografia (conceitos)
❖ Baseia-se na polaridade das moléculas,
propriedade que gera atração mútua entre moléculas semelhantes.
❖ Uma molécula polar é
aquela que possui uma região rica em elétrons e uma outra região que é pobre em elétrons.
❖ Essas regiões são representadas
normalmente como sendo negativamente e
positivamente carregadas, respectivamente.
Imagem: Armando-Martin / GNU Free Documentation License.
Cromatografia (conceitos)
❖ Moléculas polares são unidas por forças de atração entre cargas opostas de moléculas diferentes.
❖ As moléculas de água, por exemplo, possuem regiões ricas em elétrons (átomos de oxigênio) e regiões pobres em elétrons (átomos de
hidrogênio).
❖ Desta forma, elas se
organizam de maneira tal que a região de carga positiva de uma molécula é atraída pela região de carga negativa de outra (17). Im ag em : A uto r de s c on he c ido / Cr ea ti v e Com m on s A tr ibu iç ão -P arti lha no s T erm os da Me s m a Li c en ç a 2.5 G en éric a. Im ag em : B iop res to / P ub lic Dom ai n.
Cromatografia (conceitos)
❖
Estas interações entre
as moléculas de água
é tão forte que têm
um nome especial:
pontes de hidrogênio.
❖
São elas que explicam
o elevado ponto de
ebulição (PE) da
água.
❖
Como a molécula de
água (H
20) é muito
mais simples que a de
etanol (H
2C-H
2C-OH),
deveria possuir um PE
menor.
❖
Contudo, a água tem
um PE muito mais
Ponte de Hidrogênio
Imagem: P.wormer/Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported.
Cromatografia (histórico)
❖ A técnica foi descoberta em 1906 pelo botânico italiano naturalizado russo Mikahail Tswett, mas só passou a ser amplamente usada a partir dos anos 30.
❖ Tswett separou pigmentos de
plantas (clorofilas) usando 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
atravessava a coluna, os componentes individuais da mistura migraram para baixo em diferentes velocidades.
❖
Desta forma, a coluna
apresentou-se marcada
com um gradiente
horizontal de cores. A
esse gradiente deu-se o
nome de cromatograma.
Im ag em : A uto r de s c on he c ido / Cr ea ti v e Com m on s A ttrib uti on -S ha re A lik e 2 .5 G en eric .Cromatografia (outros tipos)
❖
A Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (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
(17)
.
❖
A cromatografia em coluna usa atualmente
uma grande variedade de adsorventes
Exercícios
1.
Uma maneira rápida e
correta de separar uma
mistura com ferro, sal de
cozinha e areia é, na
sequência:
a)
Filtrar, aproximar um imã,
adicionar água e destilar.
b)
Adicionar água e destilar.
c)
Aproximar um imã, adicionar
água, filtrar e destilar.
d)
Destilar, adicionar água,
aproximar um imã.
e)
Impossível de separá-la.
Imagem: (a)Thorsten Hartmann / GNU Free Documentation License, (b) Jlahorn / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported e (c) Miansari66 / Public Domain.
Exercícios
2.
Associe as atividades
diárias contidas na
primeira coluna com as
operações básicas de
laboratório e
fenômenos contidos na
segunda coluna.
Os números da
segunda coluna, lidos
de cima para baixo,
são:
a) 3, 2, 5, 4, 1
b) 1, 3, 4, 5, 2
c) 4, 3, 2, 1, 5
d) 3, 2, 4, 5, 1
e) 4, 1, 5, 3, 2
(1) Preparar um refresco
de cajá a partir do suco
concentrado.
(2) Adoçar o leite.
(3) Preparar chá de
canela.
(4) Usar naftalina na
gaveta.
(5) Coar a nata do leite.
( ) sublimação
( ) diluição
( ) filtração
( ) extração
( ) dissolução
4
1
5
3
2
Exercícios
(Unemat - 2010) Os materiais não são feitos, em geral, nem de elementos puros
nem de compostos puros, constituindo misturas de substâncias mais simples como, por exemplo, o ar, o sangue e a água do mar.
Leia atentamente as afirmativas abaixo sobre as diferenças entre misturas e compostos químicos.
I. Na mistura, os componentes podem ser separados por técnicas físicas, enquanto
os componentes de um composto não podem.
II. Uma mistura tem as propriedades de seus constituintes e um composto tem
propriedades que diferem das de seus componentes.
III. As misturas podem ter qualquer composição desejada, enquanto um composto
tem composição fixa.
IV. As misturas podem ser classificadas como homogêneas ou heterogêneas e os
compostos, em orgânicos ou inorgânicos. Assinale a alternativa correta.
a) Apenas I e II estão corretas. b) Apenas I e III estão corretas. c) Apenas I, II e III estão corretas. d) Apenas II e IV estão corretas. e) Todas estão corretas.
Exercícios
(Unesp - 2010) No campo da metalurgia é crescente o interesse nos processos de
recuperação de metais, pois é considerável a economia de energia entre os processos de produção e de reciclagem, além da redução significativa do lixo metálico. E esse é o caso de uma microempresa de reciclagem, na qual desejava-se desenvolver um método para separar os metais de uma sucata, composta de aproximadamente 63% de estanho e 37% de chumbo, usando aquecimento. Entretanto, não se obteve êxito nesse procedimento de separação. Para investigar o problema, foram comparadas as curvas de aquecimento para cada um dos metais isoladamente com aquela da mistura, todas obtidas sob as mesmas condições de trabalho.
Considerando as informações das figuras, é correto afirmar que a sucata é constituída por uma:
a) mistura eutética, pois funde a temperatura constante. b) mistura azeotrópica, pois funde a temperatura constante. c) substância pura, pois funde a temperatura constante. d) suspensão coloidal que se decompõe pelo aquecimento.
Exercícios
(Fuvest - 2009) A obtenção de água doce de boa qualidade está se tornando cada
vez mais difícil devido ao adensamento populacional, às mudanças climáticas, à expansão da atividade industrial e à poluição. A água, uma vez captada, precisa ser purificada, o que é feito nas estações de tratamento. Um esquema do processo de purificação é:
em que as etapas B, D e F são:
B – adição de sulfato de alumínio e óxido de cálcio, D – filtração em areia,
F – fluoretação.
Assim sendo, as etapas A, C e E devem ser, respectivamente,
a) filtração grosseira, decantação e cloração. b) decantação, cloração e filtração grosseira. c) cloração, neutralização e filtração grosseira. d) filtração grosseira, neutralização e decantação. e) neutralização, cloração e decantação.
