Separação de substâncias

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10/04/2018

Introdução

Na natureza raramente encontramos materiais puros.O mais comum é encontrarmos misturas.Por exemplo o solo é uma mistura de areia(silicatos),sais mineirais e materiais de origem orgânica; o ar é uma mistura de diferentes gases.Para obtermos as substâncias que compõem essas misturas utilizamos o processo chamado de separação de misturas.

Separação de misturas

Na química, a separação de misturas é muito importante, pois para conseguirmos resultados mais corretos em pesquisas e experiências, é necessário que as substâncias químicas utilizadas sejam as mais puras possível. Para isso, utiliza-se vários métodos de separação, que vão desde a "catação" até complicada "destilação fracionada".

Exemplos práticos onde a separação de misturas é aplicada:

-Tratamento de esgoto/tratamento de água

- Dessalinização da água do mar

- Destilação da cachaça

- Separação de frutas podres das boas em cooperativas (catação)

- Exame de sangue

Para facilitar o processo de separação de uma mistura, é preciso observar primeiro a própria mistura. Ela pode ser de dois tipos: homogênea e heterogênea. Homogênea significa que as misturas tem um aspecto comum, dando a impressão de que não é uma mistura. Já na heterogênea nota-se claramente que se trata de duas (ou mais) substâncias, exemplo: água misturada com areia.

Nas misturas homogêneas, é necessário aplicar primeiro métodos que envolvam fenômenos físicos (evaporação, solidificação, etc). Nas misturas heterogêneas, deve-se separar as "fases" (os diferentes aspectos da mistura) utilizando métodos mecânicos (catação, levigação, etc), e depois, os mesmos métodos utilizados em substâncias homogêneas (pois cada fase poderá ter mais de uma substância, passando a ser então, uma substância homogênea).

Separação de misturas homogêneas:

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.

Processo de destilação

A solução no balão é esquentada, até que o líquido com menor ponto de ebulição comece a evaporar. Ao evaporar, ele só tem o condensador como caminho a seguir. As paredes do condensador são frias, pois a sua volta passa água fria. Ao entrar em contato com essas paredes frias, o vapor se condensa, retornando ao estado líquido. Após algum tempo, todo o líquido de menor ponto de ebulição terá passado para o béquer, e sobrará a outra substância, sólida, no balão de vidro.

. Equipamentos utilizados em uma destilação simples:

Bico de Bunsen (equipamento utilizado para realizar o aquecimento da mistura);

Tripé de ferro (equipamento para apoiar a tela de amianto);

Tela de amianto (equipamento utilizado para absorver parte do calor proveniente do bico de Bunsen);

Balão de destilação (equipamento com uma saída superior e outra lateral que recebe a mistura homogênea);

Termômetro (equipamento utilizado para acompanhar a temperatura de aquecimento);

Condensador (equipamento que realiza a condensação do componente de menor ponto de ebulição da mistura);

Suporte universal com garra (equipamento utilizado para firmar o balão de destilação e o condensador);

Erlenmeyer (equipamento utilizado para recolher o material condensado no condensador).

Destilação fracionada:

Método de separação utilizado para separar um componente líquido diluído em outro líquido. Durante o processo, ambos os materiais líquidos passam para o estado gasoso. A separação é possível porque um gás sempre apresenta densidade diferente em relação ao outro. Abaixo segue uma representação da aparelhagem utilizada em uma destilação fracionada:

Representação dos equipamentos necessários em uma destilação fracionada. Os equipamentos utilizados para fazer uma destilação fracionada diferenciam-se em alguns aspectos dos que são utilizados na destilação simples.

Bico de Bunsen (equipamento utilizado para realizar o aquecimento da mistura);

Tripé de ferro (equipamento para apoiar a tela de amianto);

Tela de amianto (equipamento utilizado para absorver parte do calor proveniente do bico de Bunsen);

Balão de fundo redondo (equipamento que receberá a mistura homogênea);

Coluna de fracionamento (equipamento responsável por separar os vapores de diferentes substâncias);

Termômetro (equipamento utilizado para acompanhar a temperatura de aquecimento do experimento);

Condensador (equipamento que realiza a condensação do componente de menor ponto de ebulição da mistura);

Suporte universal com garra (equipamento utilizado para firmar o balão de fundo redondo e o condensador).

Para facilitar o entendimento da destilação fracionada, vamos utilizar como exemplo a separação dos componentes da mistura formada por acetona e água. Como a mistura apresenta dois líquidos, é fundamental conhecer o ponto de ebulição de cada um deles:

Ponto de ebulição igual a 100°C;

Acetona Ponto de ebulição igual a 58°C.

Os passos fundamentais para realizar a destilação fracionada da mistura formada por acetona e água são:

Após a montagem dos equipamentos, a mistura formada por água e acetona deve ser colocada no balão de fundo redondo, em seguida, o bico de Bunsen é ligado para promover o aquecimento da mistura, de preferência até que o termômetro atinja o valor do menor ponto de ebulição, que, no caso, é o da acetona.

Como os dois líquidos estão sendo aquecidos, tanto a água quanto a acetona transformar-se-ão em vapor e, em seguida, adentrarão a coluna de fracionamento. A coluna de fracionamento é composta por bolinhas de vidro que servem como obstáculo para os vapores que estão adentrando a coluna. Por causa do obstáculo, apenas o vapor menos denso vai atravessá-la. Como a acetona tem o menor ponto de ebulição, ela apresentará o vapor menos denso.

O vapor da acetona adentra o condensador e sofre condensação, passando para o estado líquido e, após ser transformada em líquido, a acetona é recolhida no interior do Erlenmeyer.