Substâncias puras e misturas
As substâncias puras são classificadas em simples e compostas, e as misturas são classificadas em homogêneas e heterogêneas.
De uma forma geral, as substâncias puras dificilmente são encontradas isoladas na natureza, sendo encontradas na forma de misturas, isto é, associadas às outras substâncias. Isso quer dizer que nós e quase tudo que está a nossa volta são exemplos de misturas das mais variadas substâncias puras.
Neste texto vamos aprender o que é e quais são as classificações das substâncias puras e misturas.
Substâncias puras são materiais que possuem composição química e propriedades físicas e químicas constantes, já que não se modificam em pressão e temperatura constantes.
De uma forma geral, as substâncias puras podem ser classificadas de duas formas:
a) Substâncias simples
São compostos químicos formados por átomos de um mesmo elemento químico. Por exemplo:
→ H2 (Gás Hidrogênio)
As moléculas do Gás Hidrogênio são formadas por dois átomos do elemento químico Hidrogênio, por isso, trata-se de uma substância simples.
→ O3 (Gás Ozônio)
As moléculas do Gás Ozônio são formadas por três átomos do elemento químico Oxigênio, por isso, trata-se de uma substância simples.
Existe ainda a possibilidade de átomos de um mesmo elemento químico formarem substâncias simples completamente diferentes, os alótropos. Um exemplo de alotropia é o caso do elemento químico Oxigênio, o qual forma as substâncias gás oxigênio (O2) e gás ozônio (O3).
b) Substâncias compostas
São compostos químicos formados por átomos de elementos químicos diferentes. Exemplos:
→ CO2 (Gás Carbônico ou Dióxido de Carbono)
As moléculas do Gás Carbônico são formadas por um átomo do elemento carbono e dois átomos do elemento oxigênio. Como os elementos químicos são diferentes, trata-se de uma substância composta.
→ KMnO4 (permanganato de potássio)
O íon-fórmula do permanganato de potássio é formado por um átomo do elemento potássio, um átomo do elemento manganês e quatro átomos do elemento oxigênio.
Mistura é a união de duas ou mais substâncias diferentes (independentemente se são simples ou compostas). Ela apresenta características físicas (ponto de fusão, ponto de ebulição, densidade, tenacidade etc.) diferentes e variáveis (não fixas) em comparação com as substâncias que a compõem.
A mistura de água e cloreto de sódio, por exemplo, apresenta um ponto de fusão totalmente diferente em relação aos pontos de fusão da água ( 0oC) e do cloreto de sódio (803oC) isoladamente.
a) Misturas homogêneas
O soro fisiológico é uma mistura homogênea formada por água, glicose e cloreto de sódio
As misturas homogêneas apresentam apenas uma fase (um único aspecto visual). São formadas quando um material tem a capacidade de dissolver outro. Exemplos:
água e cloreto de sódio;
água e glicose;
gasolina e etanol;
ar atmosférico (gás oxigênio, gás nitrogênio, gás carbônico, vapor de água etc);
ácido acético e água;
petróleo (gasolina, querosene, óleo lubrificante etc.);
soro fisiológico.
b) Misturas heterogêneas
O leite é uma mistura heterogênea porque possui uma fase líquida (água) e uma fase sólida (gordura)
As misturas heterogêneas apresentam mais de uma fase (dois ou mais aspectos visuais). São formadas quando um material não dissolve outro. Exemplos:
Granito;
Leite;
Sangue;
Água e areia;
Água e óleo;
Água e gasolina.
Separação de misturas é o processo utilizado para separar duas ou mais substâncias diferentes.
Lembre-se que mistura é a combinação de duas ou mais substâncias, e ela pode ser homogênea ou heterogênea.
A necessidade de separar essas substâncias surge por diversos motivos. São exemplos, a separação da água para obter sal, a separação de poluentes no tratamento da água e a própria separação de lixo.
Processos de separação de misturas
O processo de separação pode ocorrer de várias formas e o método a ser utilizado depende dos seguintes aspectos:
Tipo de mistura: homogênea ou heterogênea;
Natureza dos elementos químicos que formam as misturas;
Densidade, temperatura e solubilidade dos elementos.
Separação de misturas homogêneas
As misturas homogêneas são aquelas que têm apenas uma fase. Os principais processos de separação dessas misturas são:
Destilação simples
A destilação simples é a separação entre substâncias sólidas de substâncias líquidas através de seus pontos de ebulição.
Exemplo: a água com sal submetido à temperatura de ebulição que evapora sobrando apenas o sal.
Destilação fracionada
A destilação fracionada é a separação entre substâncias líquidas através da ebulição. Para que esse processo seja possível, os líquidos são separados por partes até que obtenha o líquido que tem o maior ponto de ebulição.
Exemplo: separar água de acetona.
A vaporização, também conhecida por evaporação, consiste em aquecer a mistura até o líquido evaporar, separando-se do soluto na forma sólida. Nesse caso, o componente líquido é perdido.
Exemplo: processo para obtenção de sal marinho.
Vaporização: a água evapora e sobra o sal
Liquefação fracionada
A liquefação fracionada é realizada através de equipamento específico, no qual a mistura é resfriada até os gases tornarem-se líquidos. Após isso, passam pela destilação fracionada e são separados conforme os seus pontos de ebulição.
Exemplo: separação dos componentes do ar atmosférico.
Separação de misturas heterogêneas
As misturas heterogêneas são aquelas que têm duas fases. Os principais processos de separação são:
Centrifugação
A centrifugação ocorre através da força centrífuga, a qual separa o que é mais denso do que é menos denso.
Exemplo: centrifugação no processo de lavagem de roupas, a qual separa a água das peças de vestuário.
Filtração
A filtração é a separação entre substâncias sólidas insolúveis e líquidas.
Exemplo: fazer café utilizando coador. Para obter a bebida, ela é coada separando o pó do líquido.
Decantação
A decantação é a separação entre substâncias que apresentam densidades diferentes. Ela pode ser realizar entre líquido-sólido e líquido-líquido.
No caso, o sólido deve ser mais denso que o líquido. O sólido ficará depositado no fundo do recipiente. Para esse processo, é utilizado o funil de decantação.
Exemplo: separação de água e areia ou separar água de um líquido menos denso, como o óleo.
Dissolução fracionada
A dissolução fracionada é usada para separação de substâncias sólidas ou sólidas e líquidas. Ela é utilizada quando há na mistura alguma substância solúvel em solventes, como a água.
Após o método de dissolução, a mistura deve passar por outro método de separação, como a filtração ou destilação.
Exemplo: separação de areia e sal (NaCl).
Separação magnética
A separação magnética é a separação de metal de outras substâncias mediante o uso de ímã.
Exemplo: separar limalha de ferro (metal) de enxofre em pó ou areia.
Ventilação
A ventilação é a separação de substâncias com densidades diferentes. Exemplo: soprar sobre uma taça com arroz para afastar as cascas que vêm misturadas antes de prepará-lo.
Levigação
A levigação é a separação entre substâncias sólidas. É o processo utilizado pelos garimpeiros e que é possível graças à densidade diferente das substâncias.
Exemplo: o ouro separa da areia na água porque o metal é mais denso do que a areia.
Peneiração ou Tamisação
A peneiração é a separação entre substâncias através de uma peneira.
Exemplo: peneirar o açúcar para separar grãos maiores para fazer um bolo apenas com o açúcar mais fino.
Flotação
A flotação é a separação de substâncias sólidas e substâncias líquidas, o que é feito através da adição de substâncias na água que propiciam a formação de bolhas. As bolhas formam, então, uma espuma, separando as substâncias.
Exemplo: tratamento de água.
Floculação
A floculação consiste na adição de substâncias coagulantes, como o sulfato de alumínio (Al2(SO4)3), adicionado a água juntamente com óxido de cálcio (CaO). A reação entre essas duas substâncias origina o hidróxido de alumínio (Al(OH)3).
As partículas pequenas em suspensão na água se agregam e unem-se ao hidróxido de alumínio, formando flóculos/flocos maiores, o que permite a decantação.
Esse processo é uma das etapas do tratamento da água. Ele é extremamente importante pois partículas muito pequenas não se sedimentam e ficam em suspensão na água, o que dificulta a retirada.
Catação
A catação é o método mais simples para separação de misturas. É realizado de forma manual, separando partes sólidas.
Exemplo: separação dos materiais do lixo ou separação de sujeiras de grãos.
Atividade de verificação de aprendizagem
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1- Encontramos no rótulo de uma garrafa de água mineral a seguinte informação:
Composição química potável:
Sulfato de cálcio 0,0038 mg/L
Bicarbonato de cálcio 0,0167 mg/L
Com base nessas informações, podemos classificar a água mineral como:
a) substância pura.
b) substância simples.
c) mistura heterogênea.
d) mistura homogênea.
e) suspendo coloidal.
2- Dentre as alternativas a seguir, a única que é uma mistura é:
a) a glicose.
b) o cloreto de sódio.
c) o ar atmosférico.
d) o nitrato de prata.
e) o iodo sólido.
3- Marque a única alternativa que apresenta uma substância pura:
a) Água dos rios.
b) Água da torneira.
c) Água mineral.
d) Água destilada.
e) Água da chuva.
4- Considere os seguintes sistemas:
I. Ferro;
II. Leite;
III. Gasolina.
a) II e III são misturas homogêneas.
b) I, II e III são misturas homogêneas.
c) I é uma substância pura.
d) I e II são misturas homogêneas.
e) II e III são misturas heterogêneas.
5- O metal líquido mercúrio é utilizado para extrair ouro. Nesse caso, o mercúrio forma com o ouro, uma mistura líquida homogênea, que pode ser separada facilmente da areia e da água. O uso do mercúrio contamina o solo, as águas, o ar atmosférico e os próprios garimpeiros.
O ouro é separado sob aquecimento, isso só é possível porque:
a) o ouro é mais volátil que o mercúrio.
b) o ouro é mais denso que o mercúrio.
c) o ponto de ebulição do mercúrio é maior que o do ouro.
d) o mercúrio funde-se a uma temperatura menor que o ouro.
e) o ouro dissolve-se no mercúrio.
6- Na jazida petrolífera, a pressão dos gases faz com que o petróleo jorre para fora. Devido às impurezas que o petróleo bruto contém, ele é submetido a dois processos mecânicos de purificação antes do refino: separá-lo da água salgada e separá-lo de impurezas sólidas, como areia e argila.
Esses processos mecânicos de purificação são, respectivamente:
a) decantação e destilação fracionada
b) decantação e filtração
c) filtração e destilação fracionada
d) filtração e decantação
e) destilação fracionada e decantação
7- Associe as atividades do cotidiano abaixo com as técnicas de laboratório apresentadas a seguir:
• Preparar cafezinho com café solúvel
• Preparar chá de saquinho
• Coar um suco de laranja
1. Filtração 3. Extração
2. Solubilização 4. Destilação
A seqüência correta é:
a) 2, 3 e 1.
b) 4, 2 e 3.
c) 3, 4 e 1.
d) 1, 3 e 2.
e) 2, 2 e 4.
8- Com a adição de uma solução aquosa de açúcar a uma mistura contendo querosene e areia, são vistas claramente três fases. Para separar cada componente da mistura final, a melhor sequência é:
a) filtração, cristalização e destilação.
b) cristalização, decantação e destilação.
c) filtração, decantação e destilação.
d) centrifugação, filtração e decantação.
e) destilação, filtração e decantação.
9- Num acampamento, todo o sal de cozinha foi derramado na areia. As pessoas recuperaram o sal realizando, sucessivamente, as operações de:
a) dissolução, filtração, evaporação.
b) fusão, decantação, sublimação.
c) liquefação, filtração, vaporização.
d) adição de água, destilação.
e) diluição, sedimentação, vaporização.
10- A mistura contem areia, óleo, açúcar e sal de cozinha. A melhor sequência experimental para separar essa mistura em seus constituintes puros é:
a) destilação do óleo, filtração da areia, dissolução do sal e do açúcar em água.
b) dissolução do açúcar e do sal em água, filtração da areia, decantação do óleo, recristalização fracionada da fase aquosa.
c) filtração, dissolução do açúcar e do sal em água, decantação do óleo e destilação da fase aquosa.
d) destilação do óleo, dissolução do sal e do açúcar em água e separação da areia por filtração.
e) filtração do óleo e simples catação dos componentes da fase sólida.