PROCESSOS DE SEPARAÇÃO DE MISTURAS

Apresentação em tema: "PROCESSOS DE SEPARAÇÃO DE MISTURAS"— Transcrição da apresentação:

1 PROCESSOS DE SEPARAÇÃO DE MISTURAS
Química PROCESSOS DE SEPARAÇÃO DE MISTURAS Prof.: NILSONMAR 1

2 Conceitos iniciais Na natureza, raramente encontramos substâncias puras. Em função disso, é necessário usarmos métodos de separação para obtermos determinada substância. Na separação dos componentes de uma mistura (obtenção separada de cada uma das substâncias puras que deram origem à mistura) usa-se um conjunto de processos físicos denominados análise imediata. Esses processos não alteram a composição das substâncias que formam a mistura. Nem sempre apenas um método de separação é suficiente para separar todos os componentes de uma mistura

3 Conceitos iniciais 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 com areia, é útil sabermos que o açúcar se dissolve na água, enquanto a areia não. Muitas vezes, dependendo da complexidade da mistura, será necessário usar vários processos diferentes em uma sequência baseada nas propriedades das substâncias presentes na mistura Imagem:Holger Casselmann / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported, 2.5 Generic, 2.0 Generic and 1.0 Generic.

4 Conceitos iniciais Vamos estudar agora alguns desses principais processos de separação 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 Imagem:Rodrigo.Argentonb / Creative Commons - Atribuição - Partilha nos Mesmos Termos 3.0 Não Adaptada. Imagem: Thamizhpparithi Maari / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported.

5 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: GÁS – SÓLIDO: Filtração Imagem: (a) Beatrice Murch / Creative Commons Attribution 2.0 Generic, (b) Victor Blacus / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported, 2.5 Generic, 2.0 Generic and 1.0 Generic e (c) Victor Blacus / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported, 2.5 Generic, 2.0 Generic and 1.0 Generic.

6 Métodos de separação de misturas homogêneas
SÓLIDO – LÍQUIDO: Evaporação Destilação simples LÍQUIDO – LÍQUIDO: Destilação fracionada GÁS – GÁS: Liquefação fracionada Adsorção CROMATOGRAFIA (Análise Cromatográfica) Imagem: Shrout, Bill, Photographer /  Public Domain.

7 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 na limpeza do feijão antes do cozimento Imagem: David Monniaux / GNU Free Documentation License.

8 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. Imagem: U.S. Air Force photo / Tech. Sgt. Shane A. Cuomo / Public Domain.

9 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. Imagem: Peanut / Benedikt.Seidl / Public Domain. Imagem :Miansari66 / Public Domain.

10 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 Imagem:The Evil Spartan at en.wikipedia / Public Domain. Imagem:Un orpailleur à Madagascar / Lebelot / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported, 2.5 Generic, 2.0 Generic and 1.0 Generic License.

11 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)

12 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 Funil de separação

13 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

14 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 Imagem:Vidralta / GNU Free Documentation License. Imagem: Batz sur Mer, Marais Saltants / Harrieta171 / GNU Free Documentation License.

15 Esquema do Princípio da 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. Estado Inicial Estado Final Centrifugação Líquido Portador Líquido Flutuante Base Constituinte (líquido ou sólido) Esquema do Princípio da Centrifugação

16 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 Imagem: Nevit / Creative Commons - Atribuição - Partilha nos Mesmos Termos 3.0 Não Adaptada. Imagem: Spidermancrd/ Public Domain.

17 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 Imagem: U.m / Public Domain.

18 Destilação Fracionada
Método usado para separação de mistura de líquidos. 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 ebulição (PE). Imagem: U.m / Public Domain.

19 Destilação Fracionada
Petróleo Bruto Gás (Butano e Propano) Essência Leve (nafta) Essência Pesada (grande) Querosene Combustível Diesel Óleo para aquecimento Forno de Destilação Óleo Pesado 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 usado no processo de obtenção de bebidas alcoólicas (alambique) Imagem: Psarianos, Theresa knott/ GNU Free Documentation License. (Tradução Nossa).

20 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 Imagem: Oguraclutch/ GNU Free Documentation License. Imagem: Palmer, Alfred T. / Public Domain.

21 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. sal + areia Adição de água Filtração Vaporização areia água + sal sal

22 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. 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. Imagem: Stéphane Mons/ GNU Free Documentation License.

23 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.

24 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. Imagem: Autor desconhecido / Creative Commons Atribuição-Partilha nos Termos da Mesma Licença 2.5 Genérica. Imagem: Biopresto / Public Domain.

25 Cromatografia (conceitos)
Ponte de Hidrogênio Estas interações entre as moléculas de água é tão forte que têm um nome especial: ligação de hidrogênio. São elas que explicam o elevado ponto de ebulição (PE) da água. Como a molécula de água (H20) é muito mais simples que a de etanol (H2C-H2C-OH), deveria possuir um PE menor. Contudo, a água tem um PE muito mais alto: etanol = 78,4°C água = 100°C Imagem: P.wormer/Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported. Imagem: Autor desconhecido / Public Domain.

26 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. Texto similar ao encontrado em Imagem: Autor desconhecido/ Creative Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic.

27 Exercícios Uma maneira rápida e correta de separar uma mistura com ferro, sal de cozinha e areia é, na sequência: Filtrar, aproximar um imã, adicionar água e destilar. Adicionar água e destilar. Aproximar um imã, adicionar água, filtrar e destilar. Destilar, adicionar água, aproximar um imã. Impossível de separá-la. Não indica a fonte (referência) do exercício. Imagem: (a)Thorsten Hartmann / GNU Free Documentation License, (b) Jlahorn / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported e (c) Miansari66 / Public Domain.

28 Exercícios 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 Não indica a fonte (referência) do exercício. Imagem: Agricultural Research Service / Public Domain.

29 Exercícios Têm-se os seguintes sistemas: I. areia e água
II. álcool (etanol) e água III. sal de cozinha (NaCl) dissolvido em água. Cada um desses sistemas foi submetido a uma filtração em funil com papel e, em seguida, o líquido resultante (filtrado) foi aquecido até sua total evaporação. Pergunta-se: a) Qual sistema deixou um resíduo sólido no papel após a filtração? O que era esse resíduo? b) Em qual caso apareceu um resíduo sólido após a evaporação do líquido? O que era esse resíduo? Pedra de sal cristalizado Imagem: Rob Lavinsky,Rocks.com / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported Sistema I A areia seria o resíduo sólido que seria retido pelo papel de filtro. Sistema III Após a evaporação da água, restaria apenas o NaCl no fundo de recipiente. Não indica a fonte (referência) do exercício.

30 Experimento: Cromatografia em papel
Objetivo: Separar uma mistura de tinturas em tinta de caneta tinteiro. Materiais: Dois discos de papel de filtro (diâmetros de 11 cm ou maior). Um recipiente de plástico transparente. Várias canetas de ponta porosa com tintas diferentes. Procedimento: Num dos círculos faça um orifício central de 1,5 cm de diâmetro. Ao redor desse orifício pinte pequenos círculos coloridos. Enrole o outro círculo na forma de cone (pode grampear na base para garantir que não desenrole). Encaixe o círculo que contém as pintas coloridas sobre o cone de. Disco de papel de filtro Cone de papel de filtro Disco com marcas coloridas Disco encaixado no cone

31 Experimento: Cromatografia em papel
Coloque esse conjunto dentro do recipiente de plástico e preencha o fundo desse recipiente com álcool (camada de cerca de 1 cm de altura) e feche o recipiente com sua tampa própria. Resultados esperados O álcool começará a encharcar o cone a partir da base e migrará lentamente até o disco que contém as marcas coloridas. Ali chegando, começará a migrar em sentido à periferia do disco. Ao passar pelas marcas, irá dissolver a tinta, arrastando consigo os pigmentos para a borda do disco. Como cada componente da mistura da tinta percorre o disco com velocidade diferente (devido às diferentes composições químicas), ocorrerá a separação dos componentes da tinta. Assim, formar-se-ão trilhas coloridas radiais a partir de cada marca inicial. álcool

32 Até a próxima aula!