Separação de Misturas Homogêneas

No resumo anterior tratamos de algumas técnicas para separação de misturas heterogêneas.

Nesse resumo abordaremos as técnicas de separação de misturas homogêneas.

Destilação

Provavelmente a técnica mais utilizada em laboratórios para separar misturas. Baseia-se na diferença de pontos de ebulição dos componentes. A destilação pode ser simples ou fracionada.

Destilação Simples

Separa uma mistura homogênea de sólido com líquido, ou seja, quando o sólido encontra-se dissolvido na fase líquida. A amostra é aquecida em um balão de destilação onde começa a entrar em ebulição formando vapor.

A substância com menor ponto de ebulição da mistura irá vaporizar primeiro. Conectado ao balão está o condensador, por onde o vapor passará e voltará ao estado líquido.

Aqui ocorre um abaixamento de temperatura promovido pela passagem contínua de água nas laterais do condensador. Após a passagem pelo condensador, o líquido é recolhido em um recipiente apropriado e passará a se chamar destilado. Ao término da destilação, a parte sólida restará no balão de destilação.

Destilação Fracionada

Na destilação fracionada o balão de destilação está conectado a uma coluna de fracionamento e esta, por sua vez, está conectada ao condensador.

No condensador o vapor se liquefaz e escoará para o recipiente onde será recolhido. A coluna de fracionamento possui dentro dela inúmeras barreiras físicas, “dificultando” a passagem do vapor, que vai sendo purificado à medida que passa pela coluna.

Quanto maior a coluna, maior a possibilidade de separação dos componentes da mistura. Por esse processo podemos separar dois ou mais líquidos.

O uso mais emblemático desse processo é a separação dos derivados de petróleo (gasolina, querosene, óleo diesel, etc.).

Evaporação

Caracterizado como um processo lento, onde se separa uma fase sólida que está dissolvida na fase líquida. Processo clássico de obtenção do sal de cozinha proveniente da água do mar.

A água do mar é represada nas salinas, onde é evaporada naturalmente pela ação dos ventos e aquecimento solar.

Acabamos de ver os métodos mais comuns para separação de misturas, mas é importante lembrar que, em alguns casos, é necessário utilizar mais de um método de separação para se obter uma substância.

Além disso, para certas misturas, podemos usar diferentes técnicas e chegar a um mesmo resultado. Por exemplo, para a separação de sal de cozinha (cloreto de sódio) dissolvido em água, podemos usar a evaporação ou a destilação.

Para a escolha adequada é necessário avaliar o tempo disponível, o custo envolvido e a disponibilidade de aparelhagem e reagentes.

Exemplo de questão do ENEM para treinar:

(ENEM) A farinha de linhaça dourada é um produto natural que oferece grandes benefícios para o nosso organismo.

A maior parte dos nutrientes da linhaça encontra-se no óleo desta semente, rico em substâncias lipossolúveis com massas moleculares elevadas.

A farinha também apresenta altos teores de fibras proteicas insolúveis em água, celulose, vitaminas lipossolúveis e sais minerais hidrossolúveis.

Considere o esquema, que resume um processo de separação dos componentes principais da farinha de linhaça dourada.

O óleo de linhaça será obtido na fração:
a) Destilado 1
b) Destilado 2
c) Resíduo 2
d) Resíduo 3
e) Resíduo 4

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Substâncias puras e misturas

Antes de abordar as substâncias puras e misturas, e suas especificidades, precisamos nos lembrar de algumas propriedades específicas da matéria. Essas propriedades não dependem da quantidade de matéria e apenas da sua natureza. Aqui é importante nos lembrarmos:
Ponto de fusão (PF): temperatura na qual uma espécie passa do estado sólido para o estado líquido
Ponto de ebulição (PE): temperatura na qual uma espécie passa do estado líquido para o estado gasoso.
Densidade (d): a razão entre a massa (m) e o volume (v) de uma mesma espécie (d=m/v).
Pois bem, agora ficou fácil: para diferenciarmos substância pura de mistura é necessário determinar pelo menos duas dessas propriedades. Caso os valores de pontos de fusão, ponto de fusão ou densidade forem iguais, para qualquer parte da amostra, então temos substância pura.
Exemplo:

De acordo com dados da tabela podemos concluir que a água e o sal de cozinha são substâncias puras, pois os valores das propriedades permaneceram constantes nas duas amostras.  Já a água do mar é uma mistura, pois não é possível determinar uma temperatura para o ponto de fusão e de ebulição.
Para uma substância pura os pontos de fusão e ebulição ocorrem a uma temperatura constante, já para uma mistura a fusão e a ebulição ocorrem em uma faixa de temperatura.
Tomamos como exemplo a água que sabemos se tratar de uma substância pura. Se pegarmos uma amostra de gelo e fornecermos energia com o intuito de aumentar a temperatura e acompanharmos esse processo ao longo de um período de tempo, poderíamos construir o seguinte gráfico:

Substância pura Simples ou Composta

As substâncias puras podem ser:
Simples: possuem apenas um elemento químico na sua composição e dessa forma não pode ser decomposta em uma substância mais simples. Ex. O2 (oxigênio que respiramos), He (gás Helio encontrado em balões), Al (papel alumínio).
Composta: possuem mais de um elemento na sua composição e pode ser decomposta. H2O, CO2, álcool acético.

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Sistemas homogêneos e heterogêneos

Os sistemas ainda podem ser classificados:
Homogêneo: apresentam apenas uma fase. Ex.: água e sal (mistura), água pura (substância pura).
Heterogêneo: apresentam duas ou mais fases. Ex.: água e gelo (substância pura), água e óleo (mistura), água e areia (mistura).
Observe que uma substância pura pode estar em um sistema heterogêneo quando esta se apresenta em estados físicos distintos (água líquida e gelo). Igualmente uma mistura pode ser homogênea, como no caso do sal e água.
Para treinar:
(Unesp) Alguns historiadores da Ciência atribuem ao filósofo pré-socrático Empédocles a Teoria dos Quatro Elementos. Segundo essa teoria, a constituição de tudo o que existe no mundo e sua transformação se dariam a partir de quatro elementos básicos: fogo, ar, água e terra. Hoje, a química tem outra definição para elemento: o conjunto de átomos que possuem o mesmo número atômico. Portanto, definir a água como elemento está quimicamente incorreto, porque se trata de:
a) uma mistura de três elementos.
b) uma substância simples com dois elementos.
c) uma substância composta com três elementos.
d) uma mistura de dois elementos.
e) uma substância composta com dois elementos.
Para mais resumos teóricos de Química, fique sempre de olho no Blog do Kuadro!

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