Métodos Separação De Materiais

Separação de Materiais

Na natureza, raramente encontramos materiais puros. O mais comum é encontrarmos nas misturas. O solo é uma mistura de areia (silicatos), sais minerais e materiais de origem orgânica; o ar é uma mistura de diferentes gases; a água encontrada na natureza é uma solução cujos solutos são minerais, microrganismos e gases dissolvidos.

Contudo, para a produção de minerais que tenham aplicações tecnológicas, é de substância que os químicos precisam. E como eles as obtêm? Por dois processos básicos: por meio de síntese química (processo químico) ou pela extração de materiais (processo físico).

A síntese química é desenvolvida em reatores químicos nos quais os reagentes transformam-se em novas substâncias. Ela ocorre, por exemplo, nos processos de fermentação, na produção de sabão e na indústria petroquímica.

Alguns exemplos de processos físicos: a extração de essências de vegetais para produzir perfume, de substâncias de vegetais e animais que tenham ação medicamentosa, de corantes de vegetais, do látex da seringueira, de minérios do subsolo.

Após a extração da matéria-prima, os materiais extraídos são purificados em laboratórios químicos até se obter o produto desejado.

Os processos utilizados para a extração de substâncias, chamados de separação de misturas ou purificação de materiais, correspondem a uma das atividades básicas do químico.

Entre os processos que utilizamos diariamente para separar os materiais podemos citar: coar café, catar o feijão, centrifugar, a roupa na máquina de lavar, aspirar a poeira do chão, peneirar a areia, fazer coleta seletiva de lixo etc.

Para facilitar o processo de separação de uma mistura, deve-se 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. Heterogênea é o contrário: nota-se claramente que se trata de duas (ou mais) substâncias, exemplo: água misturada com areia.

Nas misturas homogêneas, deve-se 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).

Métodos de Separação

 Filtração

Toda vez que você pega um copo de água do filtro de sua cozinha, você está participando de uma operação largamente utilizada nos laboratórios de química, sempre que se deseja separar um líquido de um sólido insolúvel.

A filtração é utilizada para realizar a separação do líquido de uma mistura sólido-líquido ou sólido-gasoso.

No processo de filtração, o sólido fica retido no filtro, enquanto o líquido passa. Existem vários tipos de filtros com espessuras diferentes, os quais são usados de acordo com as propriedades do sólido que se quer separar. A filtração também pode ser utilizada para separar um sólido em gás. É o que se faz com o aspirador de pó e o filtro de ar dos automóveis.

A filtração não pode ser utilizada para separar dois líquidos como, por exemplo, água e óleo porque os dois passariam pelo filtro.

A filtração em talhas ou filtros de barro é feita por velas constituídas de material poroso que retém impurezas presentes na água.

O “equipamento” mais utilizado é o filtro de papel, usado para filtrar o café (um exemplo bastante prático do uso da filtração). Ele funciona como uma peneira microscópica, somente o líquido passa pelos seus minúsculos orifícios, acumulando a fase sólida dentro do filtro.

 Decantação

Além da filtração, pode-se separar a areia da água por decantação. A decantação é um processo de separação de misturas heterogêneas, principalmente de misturas compostas por líquidos (imiscíveis ou não (que não se misturam)). É um processo físico natural que permite separar um material sólido ou líquido de outros materiais que possuem densidades diferentes e não são miscíveis (que não se misturam). A decantação diferencia-se da filtração por não utilizar nenhum tipo de filtro e ser feita a partir da separação natural das fases.

No laboratório, para separar dois líquidos imiscíveis como a água e o óleo, utiliza-se um funil de decantação. O recipiente contendo as substâncias é inclinado, derramando a substância mais leve (que fica em cima), em outro recipiente. O funil de separação pode ser substituído, de forma rudimentar, por uma garrafa descartável de refrigerante, cortando-se o fundo e utilizando a tampa para abrir e fechar, para que apenas o líquido de baixo escoe.

 Extração por solventes ou dissolução fracionada

Dissolução Fracionada é uma técnica ou método de processo de separação para separar misturas heterogêneas de dois ou mais sólidos, quando apenas um dos componentes se dissolve em um dado solvente.

A preparação do cafezinho é um exemplo de separação de materiais no qual se utiliza mais de um método de separação.

Na preparação do café, além do processo de filtração, utilizamos um processo denominado quimicamente de extração por solvente. Como o nome já diz, tal processo consiste em extrair uma ou mais substâncias de um material utilizando-se uma de suas propriedades químicas: a solubilidade. Quando a água quente passa pelo pó de café, as substâncias solúveis são extraídas do pó, restando as que não são solúveis. Portanto, o café é uma solução cujo solvente é a água, e os solutos são as substâncias presentes no pó de café que são solúveis em água quente. Se não estivéssemos interessados em saborear o café e quiséssemos apenas separar as substâncias presentes no pó, poderíamos simplesmente evaporar a água. Esta é um processo utilizado na preparação do café solúvel. A extração de solvente é muito utilizada também para extrair essências de plantas para preparar perfumes.

 Destilação simples

O processo usado para separar o álcool do vinho é a destilação. Ela se baseia na diferença de temperatura de ebulição dos componentes dos materiais. Durante o aquecimento, as substâncias entram em ebulição de acordo com a temperatura atingida e, então, evaporam; depois, por refrigeração, voltam ao estado inicial e podem ser recolhidas.

A destilação é um processo largamente utilizado na sociedade em que vivemos. É por meio dela, por exemplo, que se obtêm a cachaça do caldo de cana fermentado e a água destilada.

Para entender como se dá esse processo, acompanhe atentamente a demonstração do experimento a seguir:

 Destilação fracionada

A destilação fracionada serve para separar uma mistura homogênea composta por dois líquidos, com ponto de ebulição diferentes.

O aparato de destilação fracionada é constituído por um balão de vidro com fundo plano, que é aquecido por uma chama. Nesse balão está a mistura homogênea. Na boca do balão está presa uma coluna de fracionamento, com bolinhas de vidro no seu fundo (geralmente). No topo da coluna de fracionamento está um termômetro, e na lateral, há uma saída para um condensador. O condensador é feito por um tubo interior, que será envolvido externamente por água fria. Ao final do condensador está um béquer.

 Cromatografia

A cromatografia é um processo de separação muito utilizado pelos químicos. Nele, existe sempre um material capaz de fixar, em sua superfície, a substância que está sendo separada. O trabalho ocorre em duas fases: a fase estacionária, na qual ocorre a fixação da substância que esta sendo separada na superfície de um outo material; e a fase móvel, na qual um solvente fluido (líquido ou gás) “arrasta” o material a ser isolado. Como as substâncias possuem propriedades diferentes, algumas são arrastadas com mais velocidades e outas com menos. Por causa dessa diferença de velocidade, as várias substâncias da mistura migram de diferentes maneiras sob o material (fase estacionária), ficando aderidas a ele em locais distintos.

Esse processo é muito realizado em laboratórios de análise de substâncias orgânicas na identificação, por exemplo, de substâncias encontradas nos vegetais.

 Catação

A catação é o tipo de separação de misturas do tipo “sólido-sólido”, onde as substâncias são separadas manualmente, com uma pinça, colher, ou outro objeto auxiliador. É utilizada na separação de grãos bons e ruins de feijão, por exemplo, e também na separação dos diferentes tipos de materiais que compôem o lixo: vidro, metais, borracha, papel, plásticos etc, para serem destinados à reciclagem.

 Levigação

Levigação é um processo de separação de misturas heterogêneas de sólidos, com outras palavras, quando se tem dois sólidos de diferentes densidades onde se quer separar um do outro utilizasse a levigação.

Pega-se a mistura dos sólidos colocam-nos em um recipiente e utilizasse água corrente, onde o menos denso será carregado pela água corrente e o mais denso ficará retido no fundo do recipiente.

Este processo é utilizado nos garimpos onde o garimpeiro com uma peneira procura o ouro no fundo dos rios. O ouro fica misturado com a terra ou areia, e com a ajuda da água corrente, geralmente rios, a terra (menos denso) vai embora com a água e o ouro fica retido na peneira (mais denso).

 Separação magnética

A separação magnética é utilizada para separar misturas heterogêneas, onde um dos componentes da mistura é atraído por um ímã ou um eletroímã.

Um exemplo da utilização da separação magnética é quando temos uma mistura de ferro em pó e enxofre que, com a ajuda de um ímã ou um eletroímã conseguimos atrair o ferro em pó, separando-o do enxofre.

 Tamisação

A tamisação ou peneiração, como é mais conhecido, é um processo de separação de mistura sólidas, onde os sólidos têm dimensões diferentes e é usada também para desfazer aglomerados de alguma substância que está aglomerada por algum motivo.

A peneiração é feito com uma peneira, também chamada de tamises. Este processo é muito usado na fabricação de medicamentos manipulados, em construções civis onde o pedreiro separa a areia das sujeiras (pedras, folhas, etc.), para desfazer aglomerados da farinha de trigo antes de preparar um bolo e em vários outros lugares.

 Ventilação

A ventilação é um processo de separação de misturas sólidas, onde um dos sólidos pode ser arrastado por uma corrente de ar. Como exemplo podemos citar a separação da casca do arroz ou a separação da casca do amendoim.

 Sedimentação

A sedimentação é um processo de separação de misturas heterogêneas, aquelas que possuem mais de uma fase (por exemplo, água misturada com areia). Ela consiste em deixar a gravidade atrair para o fundo do recipiente a substância mais pesada, e as mais leve vão ficando na parte de cima. Quando as partículas das substâncias são muito pequenas, vão demorar muito para se sedimentar. Para acelerar o processo, foi criada a centrífuga, onde coloca-se as substâncias dentro do equipamento, que vai girar em altas rotações, fazendo a parte mais densa se acumular no fundo. Este processo é bastante utilizado em exames de sangue, para separar o sangue do plasma.

 Cristalização

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

 O trabalho do químico no processo de separação de substâncias

O trabalho do químico para o processo de separação de substâncias é muito complexo, primeiro, ele busca identificar as substâncias presentes por meio de suas propriedades e, assim, seleciona um método adequado para separá-las. Às vezes, porém, é o próprio processo de separação que dá as pistas para a identificação de uma substância desconhecida. O químico desenvolve uma série de processos de separação até isolar as diferentes substâncias e, então, as identifica por meio de suas propriedades.

Resumo

Nos concluímos que...

Bibliografia

http://www.infoescola.com/quimica/sedimentacao/

http://www.infoescola.com/quimica/levigacao-e-separacao-magnetica/

http://www.infoescola.com/quimica/tamisacao-peneiracao-e-ventilacao/

http://www.infoescola.com/quimica/decantacao/

http://www.infoescola.com/quimica/catacao/

http://www.infoescola.com/quimica/destilacao-fracionada/

- Química e sociedade: volume único, ensino médio

Wildson Luiz Pereira dos Santos, Gerson da Silva Mói, (coord.). – São Paulo: Nova Geração, 2005.

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