Métodos para separar misturas homogêneas - Ciência - 2023

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o métodos de separação de misturas homogêneas São todos aqueles que, sem recorrer a reações químicas, permitem obter os componentes ou solutos que constituem a mesma fase; isto é, de um líquido, sólido ou gás.

Essas misturas homogêneas consistem em soluções, nas quais as partículas de soluto são muito pequenas para serem distinguidas a olho nu. Eles são tão pequenos que não há filtros estreitos ou seletivos o suficiente para retê-los enquanto a solução passa por eles. Nem ajudam em suas técnicas de separação, como centrifugação ou magnetização.

Acima está um exemplo de como as soluções estão se separando em seus componentes. A mistura inicial (marrom), é separada em dois componentes, igualmente homogêneos (laranja e roxo). Finalmente, a partir das duas misturas resultantes, são obtidos o solvente (branco) e os quatro respectivos pares de solutos (vermelho-amarelo e vermelho-azul).


Entre os métodos ou técnicas de separação de soluções estão a evaporação, destilação, cromatografia e cristalização fracionada. Dependendo da complexidade da mistura, mais de um desses métodos pode ter que ser usado até que a homogeneidade seja quebrada.

Os principais métodos de separação de misturas

- Evaporação

As misturas homogêneas mais simples são soluções onde um único soluto foi dissolvido. Por exemplo, na imagem acima há uma solução colorida devido à absorção e reflexão da luz visível com as partículas de seu soluto.

Se tiver sido bem agitado durante sua preparação, não haverá regiões mais claras ou mais escuras que outras; eles são todos iguais, uniformes. Essas partículas coloridas não podem ser separadas do solvente por nenhum método mecânico, então você precisará de energia na forma de calor (triângulo vermelho) para conseguir isso.


Assim, a solução colorida é aquecida a céu aberto para acelerar e permitir que o solvente evapore para fora de seu recipiente. À medida que isso acontece, o volume que separa as partículas de soluto diminui e, portanto, suas interações aumentam e elas lentamente acabam se assentando.

O resultado final é que o soluto colorido permanece no fundo do recipiente e o solvente evaporou completamente.

A desvantagem da evaporação é que, em vez de separar os solutos, seu objetivo é eliminar o solvente aquecendo-o até o ponto de ebulição. O sólido remanescente pode ser composto por mais de um soluto e, portanto, outros métodos de separação são necessários para defini-lo em seus componentes isolados.

- Destilação

A destilação é talvez o método mais amplamente usado para separar soluções ou misturas homogêneas. Seu uso se estende a sais ou metais fundidos, gases condensados, misturas de solventes ou extratos orgânicos. O soluto é, na maioria das vezes, um líquido, cujo ponto de ebulição difere em vários graus daquele do solvente.


Quando a diferença entre esses pontos de ebulição for elevada (superior a 70 ºC), utiliza-se a destilação simples; e se não, então a destilação fracionada é feita. Ambas as destilações possuem múltiplas configurações ou desenhos, bem como uma metodologia diferente para misturas de diferentes naturezas químicas (volátil, reativa, polar, apolar, etc.).

Na destilação, tanto o solvente quanto os solutos são conservados, sendo esta uma de suas principais diferenças no que diz respeito à evaporação.

No entanto, a evaporação rotativa combina esses dois aspectos: uma mistura líquido-sólido ou líquido-líquido, como a de um óleo dissolvido e miscível, é aquecida até que o solvente seja eliminado, mas é coletado em outro recipiente enquanto o sólido ou óleo permanece no recipiente inicial.

Destilação de ar

O ar condensado é submetido à destilação fracionada criogênica para remover oxigênio, nitrogênio, argônio, néon, etc. O ar, mistura gasosa homogênea, se transforma em líquido, onde o nitrogênio, sendo o principal componente, teoricamente atua como solvente; e os outros gases, também condensados, como solutos líquidos.

- Cromatografia

A cromatografia, ao contrário de outras técnicas, não pode fornecer desempenhos nem remotamente semelhantes; isto é, não é útil para processar uma mistura inteira, mas uma fração insignificante dela. No entanto, as informações que fornece são analiticamente extremamente valiosas, pois identifica e classifica as misturas com base na sua composição.

Existem diferentes tipos de cromatografia, mas a mais simples, aquela que é explicada em faculdades ou cursos pré-universitários, é a de papel, cujo princípio é o mesmo que aquele desenvolvido sobre uma fina camada de material absorvente (comumente sílica gel).

A imagem acima mostra que um béquer, cheio de água ou de um solvente específico, é colocado em um papel no qual uma linha de referência foi marcada com gotas ou pontos de três pigmentos selecionados (laranja, roxo e verde). O copo é mantido fechado para que a pressão seja constante e seja saturado com os vapores do solvente.

Então, o líquido começa a subir pelo papel e transportar os pigmentos. As interações pigmento-papel não são todas iguais: algumas são mais fortes e outras são mais fracas. Quanto mais afinidade o pigmento tiver pelo papel, menos ele ascenderá pelo papel em relação à linha que foi inicialmente marcada.

Por exemplo: o pigmento vermelho é o que sente menos afinidade pelo solvente, enquanto o amarelo dificilmente sobe porque o papel o retém mais. O solvente é então denominado a fase móvel e o papel a fase estacionária.

- Cristalização fracionada

E para finalizar tem a cristalização fracionada. Este método talvez pudesse ser classificado como híbrido, pois parte de uma mistura homogênea para terminar em uma heterogênea. Por exemplo, suponha que você tenha uma solução na qual um sólido verde foi dissolvido (imagem superior).

As partículas verdes são muito pequenas para serem separadas manualmente ou mecanicamente. Verifica-se também que o sólido verde é uma mistura de dois componentes e não um único composto desta cor.

Em seguida, uma solução é aquecida e deixada em repouso enquanto esfria. Acontece que os dois componentes, embora intimamente relacionados entre si, suas solubilidades em um determinado solvente são ligeiramente diferentes; portanto, um dos dois começará a cristalizar primeiro e depois o outro.

O componente azul esverdeado (no meio da imagem) é o primeiro a cristalizar, enquanto o componente amarelo permanece dissolvido. Como existem cristais verde-azulados, eles são filtrados a quente antes que os cristais amarelos apareçam. Então, conforme o solvente esfria um pouco mais, o componente amarelo cristaliza e outra filtração é feita.

Assuntos de interesse

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Referências

  1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8ª ed.). CENGAGE Learning.
  2. Chelsea Schuyler. (2019). Cromatografia, destilação e filtração: métodos de separação de misturas. Estude. Recuperado de: study.com
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  4. Good Science. (2019). Separação de misturas. Recuperado de: goodscience.com.au
  5. Clark Jim. (2007). Cromatografia de camada fina. Recuperado de: chemguide.co.uk