Caderno do aluno -9º ano - volume 1 - Situação de aprendizagem 3 - Substância pura ou mistura de substâncias

Quimica:

Substâncias puras e misturas

A determinação e a análise das propriedades específicas dos materiais do ambiente, são formas de se conseguir saber se uma determinada matéria é uma substância pura ou uma mistura.

As substâncias puras podem ser classificadas em:

Substâncias puras simples: que são formadas pela combinação de átomos de um único elemento químico, como por exemplo o gás hidrogênio formado por dois átomos de hidrogênio ligados entre si; o ozônio formado por três átomos de oxigênio.

  

 Substâncias puras compostas: que são formadas pela combinação de átomos de dois ou mais elementos químicos diferentes, como por exemplo a água formada por dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio; ácido clorídrico (nome comercial ácido de muriático) formado por um átomo de hidrogênio e um átomo de cloro.

  

Outra característica importante das substâncias puras refere-se a sua composição, que é sempre fixa e definida, por exemplo, para se formar água é necessário a combinação de dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio

A água é formada na proporção de 2 gramas de hidrogênio para 16 gramas de oxigênio.

As misturas, não possuem composição fixa e definida, por exemplo, para obter uma mistura de água e sal pode-se colocar qualquer quantidade de água e qualquer quantidade de sal.

  

Uma das formas de diferenciação das substâncias puras e das misturas é através da temperatura, durante as mudanças de estado físico.

 Você poderá analisar a água destilada, que é uma substância pura, a pressão ao nível do mar, a partir da temperatura de -5oC. Nesta temperatura a água destilada encontra-se no estado sólido. Se a água for aquecida continuamente, ao ser atingida a temperatura de 0oC, a água começará a passar para o estado líquido e a temperatura não sofrerá alteração até que a fusão se complete.

A mesma situação será verificada na mudança do estado líquido para o gasoso. Para a água destilada, a vaporização acontece a temperatura de 100oC.

Essas observações podem ser traduzidas em um gráfico, a linha horizontal que aparece no gráfico é chamada de patamar e indica a temperatura de fusão e a de vaporização da substância pura.

Para um mistura de água e sal, por exemplo, não se verifica o aparecimento do patamar, tanto na fusão como na ebulição, porque a temperatura não se mantém constante.

Misturas Homogêneas e Heterogêneas

             

A matéria encontrada na natureza, na sua grande maioria, é formada por duas ou mais substâncias puras, portanto são misturas.

Observe as misturas:

 (em anexo) 

                Nas misturas B, D, E observa-se uma superfície de separação entre os componentes que as formam e, por isso, recebem a denominação de misturas heterogêneas.

Nesse caso, as espécies químicas que formam a mistura são insolúveis entre si; no caso de dois líquidos, usa-se termo imiscíveis.

Nas misturas A e C não se percebe superfície de separação entre os componentes, a mistura apresenta o mesmo aspecto em toda sua extensão e recebem a denominação de misturas homogêneas. Nesse caso, as espécies químicas que formam a mistura são solúveis entre si; quando as substâncias solúveis entre si, são dois líquidos, usa-se o termo miscíveis entre si.

As misturas homogêneas são monofásicas ou unifásicas ,isto é, possuem uma única fase e as heterogêneas polifásicas, isto é, possuem duas ou mais fases.

Recebe a denominação de fase cada porção uniforme de uma determinada matéria, com as mesmas características em toda sua extensão.

O granito, uma matéria heterogênea, constituído de três fases, isto é, de três porções visualmente uniformes, a fase da mica (brilhante), a fase do quartzo (transparente) e a fase do feldspato.

Obtenção de substâncias puras a partir de misturas

Como os materiais encontrados na natureza, na sua maioria, são constituídos de misturas de substâncias puras, por isso, para obtê-las, é necessário separá-las.

Existem muitos processos para separação de misturas, mas o método a ser empregado depende das condições materiais para utilizá-lo e do tipo de mistura a ser separado.

Você já pensou em como separar algumas misturas que são encontradas no seu cotidiano?

Para isso é necessário, em primeiro lugar, observar se a mistura em questão é homogênea ou heterogênea, para em seguida escolher o processo mais adequado para separá-la.

Os processos mais utilizados para separação de misturas são:

1) Catação, Ventilação, Levigação, Peneiração, Separação Magnética e Flotação, usados na separação de misturas heterogêneas constituídas de dois componentes sólidos.

Catação: os grãos ou fragmentos de um dos componentes são catados com as mãos ou com uma pinça.

Ventilação: passa-se pela mistura uma corrente de ar e este arrasta o mais leve.

Levigação: passa-se pela mistura uma corrente de água e esta arrasta o mais leve.

Separação magnética: passa-se pela mistura um imã, se um dos componentes possuir propriedades magnéticas, será atraído pelo imã.

Peneiração: usada quando os grãos que formam os componentes tem tamanhos diferentes.

Flotação: é um processo de separação onde estão envolvidos os três estados da matéria - sólido, líquido e gasoso. As partículas sólidas desejadas acumulam-se nas bolhas gasosas introduzidas no líquido. As bolhas têm densidade menor que a da fase líquida e migram para superfície arrastando as partículas seletivamente aderidas. O produto não desejável é retirado pela parte inferior do recipiente.

  

2) Decantação: usado para separar os componentes de misturas heterogêneas, constituídas de um componente sólido e outro líquido ou de dois componentes líquidos, estes líquidos devem ser imiscíveis. Esse método consiste em deixar a mistura em repouso e o componente mais denso, sob a ação da força da gravidade, formará a fase inferior e o menos denso ocupará a fase superior. Quando a mistura a ser separada é constituída de dois líquidos imiscíveis, pode se utilizar um funil de vidro, conhecido como Funil de Decantação ou Funil de Bromo. A decantação é usada nas estações de tratamento de água, para precipitar os componentes sólidos que estão misturados com a água.

3) Centrifugação: é usado para acelerar a decantação da fase mais densa de uma mistura heterogênea constituída de um componente sólido e outro líquido. Esse método consiste em submeter a mistura a um movimento de rotação intenso de tal forma que o componente mais denso se deposite no fundo do recipiente.

A manteiga é separada do leite por centrifugação. Como o leite é mais denso que a manteiga, formará a fase inferior.

Nos laboratórios de análise clínica o sangue, que é uma mistura heterogênea, é submetido a centrifugação para separação dos seus componentes.

A centrifugação é utilizada na máquina de lavar roupa, na separação da água e do tecido que constitui a roupa.

4) Filtração: é usada para separação de misturas heterogêneas, constituídas de um componente sólido e outro líquido ou de um componente sólido e outro gasoso. A mistura deve passar através de um filtro, que é constituído de um material poroso, e as partículas de maior diâmetro ficam retidas no filtro. Para um material poder ser utilizado como filtro seus poros devem ter um diâmetro muitíssimo pequeno.

A filtração é o processo de separação utilizado no aspirador de pó. O ar e a poeira são aspirados, passam pelo filtro, que é chamado saco de poeira, as partículas sólidas da poeira ficam retidas no filtro e o ar sai.

5) Evaporação: é usado para separação de misturas homogêneas constituída de um componente sólido e o outro líquido. A evaporação é usada para separar misturas, quando apenas a fase sólida é de interesse.

O sal de cozinha é extraído da água do mar por evaporação. A água do mar é represada em grandes tanques, de pequena profundidade, construídos na areia, chamados de salinas. Sob a ação do sol e dos ventos a água do mar represada nas salinas sofre evaporação e o sal de cozinha e outros componentes sólidos vão se depositando no fundo dos tanques.

O sal grosso obtido nas salinas, além do uso doméstico, também é utilizado em países de inverno muito rigoroso, para derreter a neve, visto que o gelo cobre as ruas, estradas, pastagens. Isso ocorre porque ao dissolvermos uma substância em um líquido esta diminui o ponto de congelação do líquido.

6) Destilação simples: é usada para separar misturas homogêneas quando um dos componentes é sólido e o outro líquido. A destilação simples é utilizada quando há interesse nas duas fases. Este processo consiste em aquecer a mistura em uma aparelhagem apropriada, como a esquematizada abaixo, até que o líquido entre em ebulição. Como o vapor do líquido é menos denso, sairá pela parte superior do balão de destilação chegando ao condensador, que é refrigerado com água, entra em contato com as paredes frias, se condensa, voltando novamente ao estado líquido. Em seguida, é recolhido em um recipiente adequado, e o sólido permanece no balão de destilação.

7) Destilação Fracionada: é usada na separação de misturas homogêneas quando os componentes da mistura são líquidos. A destilação fracionada é baseada nos diferentes pontos de ebulição dos componentes da mistura. A técnica e a aparelhagem utilizada na destilação fracionada é a mesma utilizada na destilação simples, apenas deve ser colocado um termômetro no balão de destilação, para que se possa saber o término da destilação do líquido de menor ponto de ebulição. O término da destilação do líquido de menor ponto de ebulição, ocorrerá quando a temperatura voltar a se elevar rapidamente.