Métodos de separação de misturas: tipos e características - Ciência - 2023

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o métodos de separação de mistura são os procedimentos que permitem a obtenção de um ou mais componentes de uma mistura sem a necessidade de modificação de suas propriedades químicas. Portanto, seriam baseadas em técnicas puramente físicas, não relacionadas a reações químicas ou ao uso de substâncias corrosivas.

Esses métodos fazem parte do nosso dia a dia, seja no trabalho de campo aberto, seja nos espaços da cozinha ou de um escritório. Eles são aplicados com o propósito de purificar ou elevar a qualidade de um produto. Por exemplo, o café é filtrado para recuperar o precioso líquido sem que os grãos moídos interfiram no paladar.

Nesse caso, trata-se de uma mistura líquido-sólido, onde o líquido é o café e o sólido é o grão moído. Por sua vez, o próprio café é outra mistura: um produto de solução de uma extração, que é homogênea.

Assim, existem misturas heterogêneas e homogêneas. Cada um deles possui seus próprios métodos de separação, capazes de isolar seus respectivos componentes. Como reconhecê-los um do outro? Pela presença de mais de uma fase material. Isso significa que deve haver dois componentes que podem ser perfeitamente distinguidos a olho nu.

O café servido é uma mistura homogênea, pois, para onde quer que você olhe, sua aparência é líquida. Por outro lado, um copo com água e sementes de linhaça é uma mistura heterogênea: a água líquida é uma fase material, enquanto as sementes correspondem a outra.

De um modo geral, os métodos de separação de misturas heterogêneas requerem mais trabalho mecânico. Para misturas homogêneas, por outro lado, precisam do auxílio da temperatura. Por exemplo, a evaporação é o método mais amplamente usado para separar o soluto do solvente em soluções.

Métodos principais de separação de misturas

- Filtração

A filtração é um método de separação usado para separar, em princípio, misturas líquido-sólido. Necessita da ajuda de uma barreira ou filtro que permite a passagem do líquido, mas retém o sólido no seu tecido, que não consegue passar pelos minúsculos poros do filtro.

A filtração é normalmente auxiliada pela gravidade e, dependendo do tamanho das partículas sólidas, pode ser um processo lento ou rápido.

A palavra 'filtragem' também é freqüentemente usada quando se fala em ar. Por exemplo, um ar contaminado com bactérias é uma mistura gasosa e homogênea. Se o ar passa por filtros que capturam bactérias, diz-se que o ar foi filtrado. Isso garante que ele esteja limpo e estéril.

A água filtrada é obtida graças ao fato de suas impurezas e sedimentos serem retidos por filtros especiais.

Nos laboratórios é onde o uso desse método é mais observado. Quase sempre após a obtenção de um precipitado ou cristais, eles são imediatamente filtrados para se livrar do líquido e conservar o sólido.

- Decantação

A decantação tem alguma semelhança com a filtração. Também serve para separar misturas líquido-sólido, com a diferença de que não necessita de nenhum filtro, papel, peneira, tela, etc., para evitar a passagem do sólido. Para que isso seja possível, deve haver uma sedimentação firme; ou seja, o sedimento deve ser fixado às paredes internas do contêiner.

Por exemplo, a decantação é usada se você quiser separar uma mistura de água com areia ou sedimento. Como? Inclinar o copo em direção a outro recipiente para que a água, por ação da gravidade, caia sem arrastar a areia ou sedimento.

Outra diferença que a decantação tem da filtração é que a decantação também pode ser aplicada a misturas líquido-líquido separadas. Elas ocorrem apenas quando os dois líquidos são imiscíveis, formando duas fases reconhecíveis. As misturas óleo-água ou gasolina-água são exemplos desse tipo de mistura.

Novamente, a gravidade faz seu trabalho, mas por meio do uso de um funil de separação, que permite que um dos líquidos decante ou descarte por baixo.

- Sublimação

Sublimação é um método de separação especial usado para separar dois sólidos de uma mistura heterogênea. Em princípio, é necessário que pelo menos um dos sólidos tenha uma pressão de vapor muito alta, de forma que ao ser aquecido, e aplicando vácuo, ele evapore ou sublime, deixando a mistura para trás.

O exemplo clássico de sublimação é a separação de uma mistura de iodo-areia. O iodo, sendo um sólido volátil, sublima-se como vapores roxos que saem da areia. No entanto, a sublimação também pode ser aplicada para separar uma mistura de gelo seco e gelo, pois o gelo seco (dióxido de carbono sólido) é muito mais volátil do que o gelo normal (água cristalizada).

Além disso, a sublimação pode ser usada para purificar amostras com sólidos perfumados, como cânfora e outros.

- Evaporação

A evaporação é talvez um dos métodos de separação mais lentos que existem. É utilizado, em princípio, para separar o solvente do soluto, que termina com o aspecto homogêneo de uma solução.

O exemplo clássico é a evaporação da água com açúcar para obtenção de cristais de açúcar. Para acelerar o processo, utiliza-se o calor de uma chama que aquece a solução até a água ou o solvente ferver.

A evaporação também é usada para obter sais da água do mar ou para secar alguns sólidos gelatinosos. Da mesma forma, a evaporação lenta e prolongada é uma das etapas que permite uma excelente cristalização.

- Destilação simples

Ao contrário da decantação, que permite apenas a separação de misturas líquido-líquido, a destilação permite a separação de misturas líquidas homogêneas que são feitas de um ou mais componentes líquidos. É baseado na diferença dos pontos de ebulição dos componentes da mistura.

Por exemplo, a água ferve em torno de 100ºC, enquanto a acetona ferve a 56ºC. Em seguida, a mistura de água-acetona pode ser destilada para obter um extrato de acetona.

O mesmo acontece com a mistura etanol-água, para obter soluções de etanol mais concentradas.

- Destilação fraccionada

A destilação fracionada é uma destilação mais refinada, no sentido de que permite a separação de componentes cujos pontos de ebulição não são muito diferentes. Como geralmente há mais de um componente, cada extrato é chamado de fração. Assim, várias frações com propriedades diferentes são obtidas.

A destilação fracionada de petróleo bruto é o melhor exemplo do uso desse método. Do petróleo bruto são produzidas várias frações, das quais são obtidos produtos como gás natural, gasolina, querosene, acetona e diesel, entre outros.

- Cromatografia

A cromatografia é um método de separação que também tem alguma semelhança com a filtração. É muito mais refinado, seletivo e menos excessivo em termos de volume de mistura submetido à separação. Esta mistura pode ser líquida (cromatografia líquida) ou gasosa (cromatografia gasosa).

Em vez de usar um filtro, a cromatografia requer o que é conhecido como fase estacionária. Na cromatografia em papel, por meio de marcadores, o papel atua como a fase estacionária, por onde passa a mistura à medida que os componentes (os corantes) são separados.

A fase estacionária por excelência é uma coluna com empacotamento que retém os componentes com base em suas interações ou afinidades. Assim, a cromatografia pode separar íons de diferentes cargas, moléculas de diferentes polaridades ou tamanhos, etc.

A cromatografia é essencial para analisar misturas complexas, avaliar a ação de medicamentos, detectar compostos químicos específicos, entre outros exemplos de seu uso.

- Centrifugação

A centrifugação é uma "sedimentação forçada". Isso ocorre porque, graças à aceleração centrípeta, as partículas sólidas suspensas coalescem para definir uma fase. Desta forma, o sobrenadante pode então ser removido, ou uma alíquota retirada para análise.

A centrifugação é amplamente utilizada na separação do plasma das células sanguíneas. Também serve para separar a gordura da manteiga do leite, ou para acelerar a sedimentação de alguns precipitados.

Junto com a cromatografia, a centrifugação é um dos métodos mais sofisticados de separação de misturas.

- Separação magnética

Como o próprio nome indica, ele faz uso do fenômeno do magnetismo para conseguir a separação dos componentes de diferentes tipos de misturas heterogêneas.

Um exemplo seria uma mistura de limalha de ferro e calcário em pó. Você poderia proceder manualmente para separar as peças do arquivamento, mas isso levaria muito tempo e paciência. Em vez disso, um poderoso ímã é usado para atrair limalha de ferro e deixar pó de calcário para trás.

Misturas semelhantes são ferro-enxofre, ferro-areia ou ferro-lama. Outros metais, como níquel, cobalto, disprósio e gadolínio, também são atraídos por ímãs.

Outro exemplo de separação magnética ocorre em certos depósitos de lixo, onde a sucata é processada e os ímãs separam os objetos metálicos; como nozes, tacos de golfe, chaves, etc.

De todos os métodos de separação, este talvez seja o menos usado no laboratório ou na vida cotidiana. É principalmente restrito a processos industriais.

Assuntos de interesse

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Referências

Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8ª ed.). CENGAGE Learning.
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