23/12/2012

Processos de Separação de Misturas

Os materiais encontrados na natureza são, em geral, misturas de várias substâncias. Mesmo em laboratório, quando tentamos preparar uma só substância, acabamos, normalmente, chegando a uma mistura de substâncias. Torna-se então importante, nos laboratórios e também nas indústrias químicas, separar os componentes das misturas até que cada substância pura fique totalmente isolada das demais. Essa separação chama-se desdobramento (ou fracionamento, ou resolução, ou, ainda, análise imediata da mistura). Por exemplo:
No final do desdobramento, devemos verificar se as substâncias foram realmente bem separadas. Para essa verificação, usamos as constantes físicas, como já foi explicado na página 30. No exemplo acima, se a água ficou realmente pura, ela deverá, ao nível do mar, congelar a 0 oC, ferver a 100 oC etc.

É interessante lembrar que, no cotidiano, são usados vários métodos de separação como, por exemplo, quando preparamos café (ou chá), a água quente faz a extração de componentes do pó de café (ou das folhas do chá), dando origem à bebida, e em seguida fazemos uma filtração para separar o pó do líquido.

A seguir, será resumido os principais processos de separação de misturas usados no dia-a-dia, nos laboratórios e nas indústrias químicas.


FILTRAÇÃO
É um processo mecânico que serve para desdobrar misturas heterogêneas de um sólido disperso em um líquido (o coador retém as partículas sólidas do café) ou em um gás (o aspirador de pó filtra o ar, retendo a poeira).

Em laboratório, a filtração mais simples é feita com um funil do tipo comum, em geral de vidro, no qual é colocada uma folha de papel de filtro convenientemente dobrada.
Na indústria, filtrações também são muito utilizadas. Um exemplo é o dos filtros adaptados às chaminés das fábricas, para evitar que a poeira que acompanha os gases industriais seja lançada à atmosfera. Outro exemplo importante é a filtração da água, antes de ser distribuída pelas canalizações de uma cidade; essa filtração é feita, em geral, obrigando-se a água a atravessar os chamados “filtros de areia”, nos quais camadas de areia conseguem reter as partículas sólidas presentes na água.

Há casos em que a filtração é muito demorada. Para apressá-la, usa-se a filtração a “vácuo” ou, melhor dizendo, a filtração à pressão reduzida.

Em processos industriais, é comum acelerar a filtração comprimindo-se a mistura líquida que passa pelo filtro. Assim, em fábricas de cerâmicas e porcelanas, por exemplo, mói-se a argila (barro) em suspensão na água e, a seguir, filtra-se a “pasta” por compressão para eliminar o excesso de água. Nessas operações são usados os chamados filtros-prensa.


DECANTAÇÃO
É também um processo mecânico que serve para desdobrar misturas heterogêneas de um sólido num líquido ou de dois líquidos imiscíveis entre si.

Por exemplo, a areia que está em suspensão na água vai, lentamente, se depositando no fundo do recipiente (processo chamado sedimentação); no final, a água pode ser separada ou por inclinação cuidadosa do recipiente (processo de decantação) ou, então, por aspiração com auxílio de um sifão (processo de sifonação).
Evidentemente, se colocarmos uma mistura de areia e serragem em água, a areia irá ao fundo e a serragem flutuará na água. Temos então uma sedimentação fracionada, que nos permitirá separar a serragem da areia.

Pode-se também acelerar o processo da sedimentação com o uso da centrifugação; uma centrífuga imprime rotação rápida ao recipiente em que está o sistema de um sólido em suspensão em um líquido; com a aceleração provocada pela rotação, as partículas sólidas sedimentam mais depressa.

Em certas indústrias químicas, existem “câmaras de poeira”; em um circuito em ziguezague, as partículas sólidas perdem velocidade e se depositam.

Nos laboratórios, empregam-se os funis de separação (ou de decantação, ou de bromo) para separar líquidos imiscíveis de densidades diferentes; após a separação espontânea, abre-se a torneira e escoa-se apenas o líquido mais denso.


DESTILAÇÃO
É um processo físico que serve para desdobrar as misturas homogêneas, como as soluções de sólidos em líquidos (destilação simples) ou as soluções de dois ou mais líquidos (destilação fracionada).

Em laboratório, a aparelhagem normalmente utilizada é a seguinte:
Quando destilamos dois líquidos miscíveis entre si, a separação tende a ser melhor quanto maior for a diferença entre as temperaturas de ebulição dos dois líquidos; nesse caso o líquido mais volátil destila em primeiro lugar. Evidentemente, a separação não será possível no caso das misturas azeotrópicas. É o que acontece com uma mistura de aproximadamente 96% de álcool comum e 4% de água, em volume, que destila inalterada a 78,1 °C.

Os processos de destilação são muito usados nas indústrias. Um dos mais simples é o do alambique para fabricação de aguardente.

Muito mais complicadas são as torres de destilação do petróleo, que possibilitam separar vários de seus derivados, como a gasolina, o querosene, o óleo diesel etc.


CRISTALIZAÇÃO
É um processo físico que serve para separar e purificar sólidos. A água do mar contém vários sais.
Em uma salina, entretanto, com a evaporação lenta da água, o sal comum (cloreto de sódio) cristaliza-se antes dos outros sais e, assim, é separado.

O que acontece numa salina você mesmo pode verificar. Basta dissolver o máximo possível de sal de cozinha em água, colocar num pires e aguardar um ou dois dias.


OUTROS PROCESSOS DE DESDOBRAMENTO DE MISTURAS
Dependendo das propriedades específicas das substâncias que estão misturadas, podemos lançar mão de outros processos de separação, tais como a sublimação, a dissolução fracionada, a extração, a separação magnética etc.

A sublimação é aplicável quando apenas um dos componentes da mistura é sublimável. É como se purifica o iodo.

A dissolução fracionada é aplicável quando apenas um dos componentes da mistura é solúvel num dado líquido. Por exemplo, colocando-se uma mistura de sal comum e areia em água, o sal irá se dissolver, enquanto a areia não; por decantação, separamos a solução de sal e água da areia; e, por evaporação, recuperamos o sal.

A extração é, em geral, o processo em que se utiliza um líquido que consegue “retirar” um componente de uma mistura. Por exemplo, a “água de bromo”, — água que contém pequenas quantidades de bromo em solução. Agitando-se a “água de bromo” com clorofórmio e deixando-se o conjunto em repouso, formam-se duas camadas líquidas: a inferior contém bromo dissolvido em clorofórmio e a superior contém água praticamente sem bromo. Dizemos então que o clorofórmio “extraiu” o bromo da água.

A separação magnética é aplicável quando um dos componentes da mistura é magnético, como é o caso das partículas de ferro. Pode-se então retirar essas partículas com o auxílio de um ímã ou eletroímã.


Bibliografia: “Química – Vol 1”, editora Moderna, 2004, por Ricardo Feltre.

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