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.
