CIÊNCIAS BIOLÓGICAS BACHARELADO – 1° TERMO – 2008 QUÍMICA GERAL E EXPERIMENTAL – PROFª RENATA MEDICI Relatório no. 02 Título – Operações Físicas – Separação de Misturas Miriam Carla Bleggi Macedo Bleggi RA: 1300803649 1300803649 Sharisy Horácio Alves RA: 1300803584 Tamiris Solano Rosa RA: 1300803320 Rafaela Marchesi Barrionuevo RA: 1300803606 Resumo O objetivo do experimento foi realizar três técnicas de separação de misturas: • •
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Separação de sólidos e líquidos por filtração por gravidade; Separação de sólidos e líquidos por filtração a vácuo (funil de Buchner); Separação de líquidos imiscíveis por decantação.
Foi Foi utilizada nos dois primeir eiros experimentos uma sol solução heterogênea heterogênea de sulfato sulfato de cobre com precipitado precipitado de sulfato de bário em suspensão, e no último foi utilizado utilizado uma mistura heterogênea heterogênea de água com óleo. Ao fina final, l, foi foi anot anotad ado o o temp tempo o deco decorr rrid ido o para para cada cada oper operaç ação ão de separação ser realizado, e assim pudemos concluir qual seria o mais eficiente, dentre os três, de acordo com o tipo de mistura. Introdução
associ ciaç ação ão de duas duas ou mais mais subs substâ tânc ncia iass em porç porçõe õess Mistura: asso arbitrárias, separáveis por meios mecânicos ou físicos e em que cada um dos componentes guarda em si todas as propriedades que lhe são inerentes. Existem dois tipos fundamentais de misturas: misturas homogêneas e misturas heterogêneas. esta mistu mistura ra é cara caract cter eriz izad ada a por por Misturas Misturas heterogên heterogêneas: eas: esta
compon component entes es que estão estão mistur misturado ados, s, porém porém não dissol dissolvid vidos os (visível em fases). Exemplo: água + óleo + areia. (3 fases) ou água + areia (2 fases)
uma mist mistur ura a unif unifor orme me onde onde as Misturas Misturas homogênea homogêneas: s: é uma
substâncias envolvidas sofrem dissolução, ou seja, a mistura dessas substâncias produz somente uma fase. Isso quer dizer que toda mistura homogênea é uma solução, ou seja, mistura homogênea é um conjunto de substâncias solúveis entre si. Exemplo: quando a água é misturada com o álcool é impossível distinguir o álcool da água.
Para saber se um composto é uma mistura ou apenas um componente, basta utilizar métodos de separação de misturas para verificar. Estes métodos são chamados de análise imediata, sendo como dito, não alteram a natureza das substâncias. E para cada tipo de mistura existem vários métodos diferentes.
alguns métodos métodos Métodos de separação de misturas: veja abaixo alguns de separação de misturas. Decantação: método utilizado para separar misturas heterogêneas
de sólido-líquido e líquido-líquido.
Decantação
Fonte: http://www.quiprocura.net/separ http://www.quiprocura.net/separa_mistura_arq a_mistura_arquivos/i uivos/i mage001.gif http://www.quiprocura.net/separ http://www.quiprocura.net/separa_mistura_arq a_mistura_arquivos/i uivos/i mage004.gif http://www.quiprocura.net/separ http://www.quiprocura.net/separa_mistura_arq a_mistura_arquivos/i uivos/i mage004.gif http://www.quiprocura.net/separ http://www.quiprocura.net/separa_mistura_arq a_mistura_arquivos/i uivos/i mage005.gif
método utilizado para separar misturas heterogêneas do tipo sólido-líquido. Este método é uma maneira de acelerar a decantação. Centrifugação:
Centrifugação
Fonte: http://www.quiprocura.net/separa_ http://www.quiprocura.net/separa_mistura_arqui mistura_arquivos/im vos/im age006.gif http://www.quiprocura.net/separa_ http://www.quiprocura.net/separa_mistura_arqui mistura_arquivos/im vos/im age007.gif Filtração: método utilizado para separar misturas heterogêneas do
tipo sólido-líquido e sólido-gasoso.
Filtração
Fonte: http://bp2.blogger.com/s1600/filtraca o.gif
méto método do util utiliz izad ado o para para sepa separa rarr mist mistur uras as heterogêneas do tipo sólido-líquido, em que a filtração simples não é muito eficiente, ou seja, é muito lenta.
Filtração
a
vácuo:
Filtração a vácuo
Fonte: http://www.quiprocura.net/separ http://www.quiprocura.net/separa_mistura2_arqu a_mistura2_arquivos/image003.gi ivos/image003.gi f
méto método do util utiliz izad ado o para para sepa separa rarr mist mistur uras as homogêneas do tipo sólido-líquido. Destilação
simples:
Destilação Simples
Fonte: http://www.notapositiva.com/ http://www.notapositiva.com/trab_estudantes/tr trab_estudantes/trab_estudantes/ ab_estudantes/ fisico_quimica/fisico_qui fisico_quimica/fisico_quimica_trabalhos/p mica_trabalhos/processosseparmist rocessosseparmistura ura s08.jpg
método utiliz utilizado ado para para separa separarr mistur misturas as Destilaçã Destilação o fraciona fracionada: da: método homogêneas, do tipo líquido-líquido.
Destilação Fracionada
Fonte: http://www.notapositiva.com/tr http://www.notapositiva.com/trab_estudantes/trab_est ab_estudantes/trab_estudantes udantes /fisico_quimica/fisico_qui /fisico_quimica/fisico_quimica_trabalhos/ mica_trabalhos/processosseparmi processosseparmistur stur as09.jpg Peneiração: método utilizado para separar misturas heterogêneas
de sólido – sólido.
Catação: método utilizado para separar misturas heterogêneas de
sólido – sólido, onde é necessário que os componentes da mistura sejam aparentemente distintos.
método utiliz utilizado ado especi especific ficame amente nte para para Separação magnética: método
separar misturas com um componente ferromagnético.
Separação por sublimação: método utilizado para separar misturas
heterogêneas do tipo sólido-líquido por evaporação.
método do util utiliz izad ado o para para sepa separar rar sóli sólido do de mistu misturas ras Cristalização: méto heterogêneas do tipo líquido-sólido.
Tipo de Heterogênea/Homog Método Mistura ênea sólido-líquido hete hetero rogê gêne nea a (imisc (imiscív ível el)) deca decant ntaç ação ão líquido- líquido sólido-líquido heterogênea centrifugação sólido-líquido heterogênea filtração (a vácuo)
sólido-gasoso
homogênea
extração catação peneiração ventilação levigação separação magnética destilação (fracionada) evaporação cristalização
homogênea
cromatografia
sólido-sólido
heterogênea
sólido-líquido líquido-líquido
homogênea
sólido-líquido sólido-sólido sólido-líquido líquido-líquido
Materiais e Reagentes - 03 béquers com capacidade para 80ml - 03 proveta calibradas para 150ml - 01 kitassato calibrado para 500ml - 01 funil de separação com capacidade para 125ml - 01 funil de vidro - 01 funil de Buchner - 01 bagueta - 01 piceta contendo água - 01 suporte universal - Papel de filtro - Papel absorvente - Suspensão de Sulfato de Cobre e Sulfato de Bário - Água - Óleo
Experimento: Separação de sólidos e líquidos por filtração por gravidade Inic Iniciam iamos os o expe experi rime ment nto o colo coloca cand ndo o o funi funill de vidr vidro o no supo suport rte e universal e ajustando a altura, de forma que ficasse a uma distância adequada do béquer, o qual foi colocado próximo à base do suporte universal, logo abaixo do funil. Então, dobramos o papel filtro de maneira que tomasse a forma do funil, e o colocamos dentro do funil de vidro. Dobra do Papel de Filtro
Fonte: http://www.ufpa.br/quimicanali http://www.ufpa.br/quimicanalitica/papfildobr tica/papfildobra.jpg a.jpg
Encaixe do papel de filtro no funil
Com uma piceta despejamos um pouco de água de forma a ajudar a fixar o papel filtro no funil, pois devido o papel filtro não ter o mesmo diâmetro do funil, ele acabou ficando solto. O próximo passo foi coletar uma amostra de 50ml da solução de sulfato sulfato de cobre e sulfato sulfato de bário em uma proveta, proveta, observando observando que este último encontrava-se visivelmente em suspensão no primeiro, concluindo assim que se travava de uma mistura heterogênea. Em seguida, o conteúdo da proveta foi despejado no funil (já com o papel de filtro devidamente encaixado), e o cronômetro foi acionado para calcular o tempo que a solução levaria para ser filtrada. Separação de sólidos e líquidos por filtração por gravidade com algodão Inic Iniciam iamos os o expe experi rime ment nto o colo coloca cand ndo o o funi funill de vidr vidro o no supo suport rte e universal e ajustando a altura, de forma que ficasse a uma distância adequada do béquer, o qual foi colocado próximo à base do suporte universal, logo abaixo do funil. Então, dobramos o papel filtro de maneira que tomasse a forma do funil, e o colocamos dentro do funil de vidr vidro, o, só que que dest desta a vez vez adic adicio iona namo moss uma uma porç porção ão média édia de algodão, de forma a criarmos uma barreira adicional para a solução durante a filtragem. O próximo passo foi coletar mais uma amostra de 50ml da solução de sulfato de cobre e sulfato de bário em uma proveta, e seu conteúdo foi foi desp despej ejad ado o no funi funill (já com com o papel apel de filt filtro ro devi devid damen amentte
encaixado, juntamente com o algodão), e o cronômetro foi acionado para calcular o tempo que a solução levaria para ser filtrada. Filtração por gravidade
Fonte: http://www.quiprocura.net/separa_m http://www.quiprocura.net/separa_mistura_arqui istura_arquiv v os/image008.gif
Separação de sólidos e líquidos por filtração a vácuo Este método de filtração tem o diferencial de acelerar o processo devido à ajuda de uma bomba de vácuo. Observação: nesse procedimento o papel de filtro foi utilizado aberto,
e não dobrado como anteriormente.
A prof profess essor ora a inic inicio iou u o expe experi rime ment nto o medi medind ndo o o pape papell de filt filtro ro no diâmetro do funil de Buchner, observando que o papel de filtro era um pouco maior. Então, foi necessário cortar uma parte da borda do papel de filtro, possibilitando assim que o papel de filtro aberto se encaixasse encaixasse perfeitamente perfeitamente dentro do funil, funil, de forma a cobrir todos todos os orifícios do mesmo. Funil de Buchner
Fonte:
http://www.ufpa.br/quimicanali http://www.ufpa.br/quimicanalitica/funilb tica/funilb uch.jpg
Filtração a vácuo
Fonte: http://www.geocities.com/Vienn http://www.geocities.com/Vienna/Choir/9201/fil a/Choir/9201/filtrac trac ao_a_vacuo.gif
Feito isso, o funil de Buchner foi acoplado (com ajuda da borracha de sua base) ao kitassato, juntamente com a mangueira da bomba a vácuo. Então, foi coletada mais uma amostra de 50ml da solução de sulfato de cobre e sulfato de bário em uma proveta, a qual foi despejada sobre o funil de Buchner e então a bomba de vácuo foi acionada. Então o cronômetro foi acionado para calcular o tempo que a solução levaria para ser filtrada. Separação de líquidos imiscíveis por decantação Encaixamos o funil de separação no suporte universal e ajustamos a altura. Colocamos então o béquer embaixo do funil, próximo à base do suporte universal. Com a ajuda do béquer, coletamos uma amostra de 30ml de água e 30ml de óleo de cozinha. Verificamos se a válvula da torneira do funil estava devidamente fechada, para então abrir o orifício superior do funil, e despejarmos a água, seguida pelo óleo, para então fecharmos novamente. Deixamos descansar até que as duas fases ficassem visivelmente separadas (a água em baixo e o óleo um cima). Então abrimos a torn tornei eira ra e deix deixam amos os a água água esco escorr rrer er em um béqu béquer er,, e depo depois is deixamos o óleo escorrer em outro béquer.
Funil de Separação
Fonte: http://www.ff.ul.pt/paginas/cons http://www.ff.ul.pt/paginas/constant/tl/tecnicas/I tant/tl/tecnicas/Imag mag e4.gif
Resultados Resultados e Discussões Obser Observa vamo moss e anot anotam amos os os resu result ltad ados os obti obtido doss em cada cada um dos dos experimentos, que seguem descritos abaixo: Separação de sólidos e líquidos por filtração por gravidade Observamos a filtração e concluímos que demorou aproximadamente 5 minu minuto toss e 17 segu segund ndos os para para a solu soluçã ção o esta estarr comp comple leta tame ment nte e filtrada, notando ao final que pouco do sulfato de bário ficou retido no filtro de papel em forma de um pó branco, devido ao papel de filtro ser muito poroso. Separação de sólidos e líquidos por filtração por gravidade com algodão Observamos a filtração e concluímos que demorou aproximadamente 6 minu minuto toss e 53 segu segund ndos os para para a solu soluçã ção o esta estarr comp comple leta tame ment nte e filtrada, notando ao final que uma boa porção do sulfato de bário ficou retido no algodão em forma de um pó branco. Observações: notamos no nosso experimento que a quantidade de
sulfato de bário retido no algodão foi muito pouco comparada aos experimentos dos colegas, provavelmente devido ao fato de no nosso experi experimen mento to o algodã algodão o não estar estar devida devidamen mente te compac compactad tado. o. Isso Isso possibilitou maior vazão à solução, devido às fibras do algodão não criarem uma barreira muito eficiente.
Separação de sólidos e líquidos por filtração a vácuo Observamos que a filtração ocorreu visivelmente mais acelerada que as filt filtra raçõ ções es expe experi rime ment ntad adas as ante anteri rior orme ment nte, e, tend tendo o em vist vista a que que demo demoro rou u apro aproxi xima mada dame ment nte e 18 segu segund ndos os para ara a solu soluçã ção o esta estarr completamen completamente te filtrada, notando ao final que o sulfato sulfato de bário ficou retido no papel de filtro em forma de um pó branco. Observações: grande parte do sulfato de bário acabou sendo forçado
a atravessar o papel de filtro devido à força de sucção, mas o fato de o papel de filtro utilizado ser muito poroso pode ter contribuído também.
Separação de líquidos imiscíveis por decantação Observações: pode acontecer de surgirem micelas no meio da água, isso devido à mistura com o óleo.
Observamos a decantação e notamos que ao final da separação dos líquidos a água se mostrou impura devido à presença de algumas micelas do óleo, enquanto que o óleo não se apresentou impuro.
Conclusões Com base nos experimentos realizados, podemos concluir que dentre os méto método doss de sepa separa raçã ção o por por filt filtraç ração ão por por grav gravid idad ade, e, o que que se mostrou mais rápido foi o método que utilizou apenas o filtro de papel, devido a este não apresentar muita barreira para a solução a ser filtrada, enquanto que o método que utilizou o papel de filtro com o algodão se mostrou mais eficiente na retenção do sulfato de bário (sólido), embora tenha levado um pouco mais de tempo. Na filtração a vácuo o processo de filtração foi significantemente mais rápido que os anteriores, no entanto notamos que grande parte do sulfato de bário acabou sendo forçado a passar pelo papel de filtro devido à força de sucção e ao fato de o papel de filtro utilizado ser muito poroso. Na decantação observamos que no nosso experimento os líquidos não ficaram completamente separados devido à presença de micelas de óleo na água. Referências Bibliográficas
CENT CENTRO RO DE CIÊN CIÊNCI CIAS AS EXAT EXATAS AS E TECNO ECNOLÓ LÓGI GICA CAS S - UNI UNIPAMP PAMPA. A. Disponível em: . Acesso em: 22 março 2008. NOTA POSITIVA. Disponível em: . Acesso em: 22 março 2008. QUÍMICA TOTAL. Disponível em: . Acesso em: 22 março 2008. QUIPROCURA - QUÍMICA. Disponível em: >. Acesso em: 22 março 2008. WIKIPEDIA. Disponível em: http://www..wikipedia.org. Acesso em: 22 março 2008.
