Análise Imediata: Métodos de Separação de Misturas

Você já parou para pensar como é raro encontrar substâncias puras na natureza?

Normalmente, as coisas ao nosso redor são misturas de diferentes substâncias.

Desde o sal que usamos na cozinha até o ar que respiramos, estamos cercados de misturas.

Para separar essas substâncias, usamos técnicas chamadas de análise imediata.

No geral, as misturas podem ser classificadas em heterogêneas, quando conseguimos distinguir seus componentes,

e homogêneas, quando parecem formar uma única substância.

Dependendo do tipo de mistura, os métodos de separação variam.

Vamos primeiro organizar tudo de maneira clara:

Em misturas heterogêneas, podemos ter:

• Sólido + Sólido (S+S);
• Sólido + Líquido (S+L);
• Líquido + Líquido (L+L).

Em misturas homogêneas, geralmente encontramos:

• Sólido + Líquido (S+L);
• Líquido + Líquido (L+L);
• Gás + Gás (G+G).

Neste capítulo, primeiro vou detalhar os métodos de separação mais importantes ou que causam mais dúvidas.

Depois nós discutimos os outros. Assim, você saberá onde gastar mais energia nesse assunto.

Sempre que se deparar com um método importante, busque entender:

• O tipo de mistura (homo x hetero);
• Os componentes (se é S+S, S+L, ...);
• O conceito principal envolvido (densidade, ponto de ebulição, ...).

1. Filtração x Decantação x Centrifugação

Esses três métodos são usados para separar misturas heterogêneas, mas têm aplicações diferentes.

1️⃣ Filtração:

É utilizada para separar misturas do tipo sólido + líquido (S+L).

Um filtro é usado para reter o sólido, enquanto o líquido passa. É o que fazemos ao coar café.

2️⃣ Decantação:

Usada para misturas onde os componentes têm densidades diferentes.

Pode ser aplicada em sólido + líquido ou em líquido + líquido, mas o que mais vemos na prática e nas questões é L+L.

Sólido + Líquido (S+L): 

Por exemplo, areia misturada com água. 

A areia se deposita no fundo, e o líquido pode ser separado cuidadosamente. 

Líquido + Líquido (L+L):

Neste caso, falamos de líquidos imiscíveis (NÃO ESQUEÇA ESSE TERMO!), ou seja, líquidos que não se misturam, como água e óleo.

Usamos um funil de decantação para separar o líquido mais denso do menos denso.

O mais denso ficará na parte de baixo do funil e, abrindo o funil de decantação, esse líquido será retirado, realizando a separação.

3️⃣ Centrifugação:

Quando a decantação seria muito lenta, podemos usar a centrifugação para acelerar o processo.

O equipamento gira a mistura rapidamente, forçando os componentes mais densos a se acumularem no fundo.

É muito usado para separar plasma do sangue ou para extrair manteiga do leite. É muito provável que, se sua prova for cobrar centrifugação, esse seja o exemplo.

O conceito mais importante aqui o nome já nos diz: força centrífuga.

A rotação rápida afasta as partículas mais pesadas do centro, indo para as bordas ou para o fundo.

Extra sobre essas separações de mistura:

Filtração à vácuo:

Para misturas onde o sólido tem grãos muito pequenos e o processo comum seria muito lento, usamos uma bomba de vácuo para acelerar a separação.

Sifonação:

É um processo relacionado à decantação, em que usamos uma mangueira ou tubo para transferir o líquido menos denso, aproveitando a diferença de altura entre os recipientes.

2. Destilação Simples x Destilação Fracionada

Esses dois métodos são usados para separar misturas homogêneas com base na diferença de ponto de ebulição dos componentes.

1️⃣ Destilação Simples:

É usada para misturas do tipo sólido + líquido (S+L). Um exemplo clássico é separar água do sal.

Aquecemos a mistura até a água evaporar, e depois resfriamos o vapor em um condensador para recuperá-la no estado líquido. 

2️⃣ Destilação Fracionada:

É aplicada para misturas do tipo líquido + líquido (L+L), como água e álcool.

Aqui, usamos uma coluna de fracionamento, que dificulta a passagem do vapor.

Isso permite que os componentes com menor ponto de ebulição cheguem primeiro ao condensador.

Esse método é amplamente utilizado no refino de petróleo.

Isso é muito cobrado em provas. O que você precisa saber aqui é: o petróleo tem vários componentes, de pesos diferentes.

Já vimos no capítulo de ponto de ebulição e forças intermoleculares que, quanto menor for o peso de uma molécula, menor o seu ponto de ebulição.

Portanto, os componentes que primeiro serão separados no fracionamento e refino de petróleo são os mais leves, menores (os de menor quantidade de carbonos).

Sendo os primeiros a sair e os mais leves, eles saem nas partes mais altas da coluna de fracionamento.

Já os maiores componentes, mais pesados, são os últimos a sair e saem nas partes mais baixas da coluna de fracionamento.

3. Flotação x Floculação

Apesar dos nomes parecidos, esses dois métodos são diferentes.

Eu preferi destacar justamente pela confusão que a gente costuma fazer, mas elas nem são tão cobradas quanto as cinco que já falei.

Ambas são para misturas heterogêneas S+L. Elas funcionam da seguinte forma:

1️⃣ Floculação:

Existem misturas em que as impurezas são muito pequenas, sendo difícil de retirar ou de sedimentar.

Então, nós adicionamos um agente químico que se aglomera com as impurezas, formando flocos (flóculos) maiores, que acabam se acumulando no fundo dos recipientes.

Assim, fica mais fácil de separá-los. O método envolve força da gravidade/densidade.

Esse método é muito usado no tratamento de água e limpeza de piscinas.

2️⃣ Flotação:

Aqui, nós também queremos juntar as impurezas, mas nós fazemos isso por meio do ar.

Nós adicionamos uma substância que faz as impurezas se prenderem às bolhas de ar.

Assim, essas impurezas vão flutuar até a superfície e a gente consegue remover mais fácil.

Esse método é comum em mineração, para separar minérios de impurezas.

4. Sedimentação Fracionada x Dissolução Fracionada

1️⃣ Sedimentação Fracionada:

É usada para separar misturas heterogêneas S-S, com base na densidade.

Adicionamos um líquido de densidade intermediária entre os sólidos (como água), para que o sólido menos denso flutue e o mais denso afunde.

Um exemplo clássico é separar serragem de areia.

2️⃣ Dissolução Fracionada:

Aqui, serve para separar misturas heterogêneas S-S também, mas com base na solubilidade de um dos sólidos.

Imagina que você tem uma mistura de sal e areia. Sal e areia possuem tamanhos, densidades, características de certa forma semelhantes.

Seria difícil separar só com o que a gente já estudou.

Usamos então um solvente que dissolve apenas um dos componentes da mistura.

Por exemplo, eu posso adicionar água para dissolver o sal. Depois, filtramos a areia e a separação está feita.

OBSERVAÇÃO: Você percebeu que eu separei o sal da areia, mas eu criei uma nova mistura, correto? Agora, eu tenho água com sal dissolvido.

Isso acontece frequentemente. Dificilmente você consegue separar tudo que você quer apenas com um método.

Você normalmente utiliza vários em sequência.

Na situação que estamos, com água e sal dissolvido, sendo uma mistura homogênea S+L, poderíamos usar destilação simples.

A água evaporaria primeiro e teríamos o sal e a areia isolados. Missão cumprida.

5. Outros Métodos de Separação

Agora que discutimos os métodos mais importantes, vamos apresentar outros métodos usados em situações específicas:

Misturas Heterogêneas - Sólido + Sólido (S+S):

1️⃣ Catação:

Separação manual, como pedras de grãos. Usamos para separar sólidos com tamanhos visivelmente diferentes.

2️⃣ Tamisação ou peneiração:

Separação por tamanho também, mas não mais manual. Aqui, utilizamos peneiras.

3️⃣ Separação Magnética ou Imantação:

Essa é MUITO IMPORTANTE.

Quando você tem um componente com propriedades magnéticas, você pode utilizar um ímã para separar dos demais componentes.

É muito fácil de identificar, você só não pode correr o risco de esquecê-la, porque ela costuma ser muito cobrada.

Exemplo: separar areia de limalha de ferro.

4️⃣ Sublimação:

Existem sólidos que passam para vapor de forma direta.

Portanto, a separação consiste em fazer esses componentes sublimarem, enquanto os outros continuam sólidos ou no máximo líquidos.

Muito usado para purificar o iodo ou a naftalina.

Misturas Heterogêneas - Sólido + Líquido (S+L):

1️⃣ Decantação: (já discutido em cima);

2️⃣ Filtração: (já discutido em cima);

3️⃣ Centrifugação: (já discutido em cima).

Misturas Homogêneas - Sólido + Líquido (S+L):

1️⃣ Cristalização Fracionada:

Aqui separamos por meio da solubilidade.

Mas diferente da dissolução fracionada, vamos colocar um solvente que dissolva ambos os sólidos.

Quando o líquido começa a evaporar, o sólido de menor coeficiente de solubilidade começa a precipitar, ou cristalizar.

Assim, em forma de precipitado, podemos filtrar.

Perceba, portanto, que o conceito principal aqui não é a solubilidade em si, mas a diferença entre os coeficientes de solubilidade dos sólidos.

Os dois se dissolvem, mas um se dissolve bem menos que o outro.

2️⃣ Destilação Simples: (já discutido em cima).

Misturas Homogêneas - Líquido + Líquido (L+L):

1️⃣ Destilação Fracionada: (já discutido em cima);

2️⃣ Liquefação Fracionada:

Último método do capítulo, utilizado para separar misturas homogêneas G-G.

O conceito principal é o ponto de ebulição, mas no sentido contrário da destilação fracionada.

Aqui, você resfria e comprime a mistura gasosa até que ela se transforme em líquido.

Por fim, você separa a mistura líquida homogênea por destilação fracionada e consegue separar perfeitamente todos os gases que estavam no início.

Utilizamos para separar componentes do ar atmosférico, como os gases nitrogênio, oxigênio e o argônio.

Conclusão

Os métodos de separação de misturas são essenciais no dia a dia e em aplicações industriais. 

Entender como funcionam nos ajuda a valorizar processos como o tratamento de água, o refino de petróleo e até mesmo tarefas simples, como coar café. 

Se você tiver interesse, tente reproduzir alguns desses métodos em casa ou no laboratório da escola, caso tenha.

Será bem interessante e facilitará a memorização.