1. A matéria e suas propriedades 2. Substâncias puras e misturas 3. Transformações 4. Respostas das questões
Química: Materiais e transformações
Parte 2 : Substâncias puras e misturas

Observando e analisando materiais do cotidiano

A determinação e a análise das propriedades específicas dos materiais do ambiente, são formas de se conseguir saber se uma determinada matéria é uma substância pura ou uma mistura.

Você pode separar, pequenas quantidades, de alguns materiais do meio ambiente, como sal de cozinha, fio de cobre, vinho, água salgada, água destilada e determinar algumas das propriedades específicas desses materiais, como por exemplo: densidade, ponto de fusão e ebulição. Os dados obtidos podem ser colocados em uma tabela
 
Material  P.F (0C) P.E (0C)  Densidade (g/ml)
amostra 1 - sal de cozinha 
amostra 2 - sal de cozinha
801 
801
1 473 
1473
2,16 
2,16
amostra 1 - fio de cobre 
amostra 2- fio de cobre
1 083 
1 083 
2 582 
2 582
8,93 
8,93
amostra 1 - vinho 
amostra 2 - vinho
    -       - 1,04 
1,06
amostra 1 - água salgada 
amostra 2 - água salgada 
    - 
    -
     - 
     -
1,04 
1,07
amostra 1 - água destilada 
amostra 2 - água destilada 

0
100 
100
1,00 
1,00

Analisando os resultados da tabela você notará que os valores dessas propriedades serão os mesmos, para qualquer quantidade que você utilizar, para o sal de cozinha, fio de cobre e água destilada..

A partir dessas determinações e análises em nível macroscópico, isto é, que se pode ver a olho nu e medir, você poderá classificá-las como substâncias puras e os outros materiais analisados que apresentavam variação de alguma das propriedades determinadas, são classificados como misturas. As misturas são formadas por duas ou mais substâncias puras e estas são chamadas de componentes da mistura.

As substâncias puras podem ser classificadas em:


Substâncias puras simples: que são formadas pela combinação de átomos de um único elemento químico, como por exemplo o gás hidrogênio formado por dois átomos de hidrogênio ligados entre si; o ozônio formado por três átomos de oxigênio.



Substâncias puras compostas: que são formadas pela combinação de átomos de dois ou mais elementos químicos diferentes, como por exemplo a água formada por dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio; ácido clorídrico (nome comercial ácido de muriático) formado por um átomo de hidrogênio e um átomo de cloro.

Uma outra característica importante das substâncias puras refere-se a sua composição, que é sempre fixa e definida, por exemplo, para se formar água é necessário a combinação de dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio

A água é formada na proporção de 2 gramas de hidrogênio para 16 gramas de oxigênio.

As misturas, não possuem composição fixa e definida, por exemplo, para obter uma mistura de água e sal pode-se colocar qualquer quantidade de água e qualquer quantidade de sal.

Uma das formas de diferenciação das substâncias puras e das misturas é através da temperatura, durante as mudanças de estado físico.

Você poderá analisar a água destilada, que é uma substância pura, a pressão ao nível do mar, a partir da temperatura de -5oC. Nesta temperatura a água destilada encontra-se no estado sólido. Se a água for aquecida continuamente, ao ser atingida a temperatura de 0oC, a água começará a passar para o estado líquido e a temperatura não sofrerá alteração até que a fusão se complete.

A mesma situação será verificada na mudança do estado líquido para o gasoso. Para a água destilada, a vaporização acontece a temperatura de 100oC.

Essas observações podem ser traduzidas em um gráfico, a linha horizontal que aparece no gráfico é chamada de patamar e indica a temperatura de fusão e a de vaporização da substância pura.

Para um mistura de água e sal, por exemplo, não se verifica o aparecimento do patamar, tanto na fusão como na ebulição, porque a temperatura não se mantém constante.


1-PARA PENSAR: (UNICAMP): Três frascos não rotulados encontram-se na prateleira de um laboratório. Um contém benzeno, outro tetracloreto de carbono e o terceiro, metanol .Sabe-se que as densidades são, respectivamente: 0,87 g/ml; 1,59 g/ml e 0,79 g/ml. Dos três líquidos, apenas o metanol é solúvel na água, cuja densidade é 1 g/ml. Os três líquidos são extremamente tóxicos e não devem ser cheirados. Com base nessas informações, e em quais flutuam ou não na água, explique como você faria para identificar os três líquidos. Resposta

Misturas Homogêneas e Heterogêneas
A matéria encontrada na natureza, na sua grande maioria, é formada por duas ou mais substâncias puras, portanto são misturas.

Observe as misturas:


Nas misturas B, D, E observa-se uma superfície de separação entre os componentes que as formam e, por isso, recebem a denominação de misturas heterogêneas.

Nesse caso, as espécies químicas que formam a mistura são insolúveis entre si; no caso de dois líquidos, usa-se termo imiscíveis.

Nas misturas A e C não se percebe superfície de separação entre os componentes, a mistura apresenta o mesmo aspecto em toda sua extensão e recebem a denominação de misturas homogêneas. Nesse caso, as espécies químicas que formam a mistura são solúveis entre si; quando as substâncias solúveis entre si, são dois líquidos, usa-se o termo miscíveis entre si.

As misturas homogêneas são monofásicas ou unifäsicas ,isto é, possuem uma única fase e as heterogêneas polifásicas, isto é, possuem duas ou mais fases.

Recebe a denominação de fase cada porção uniforme de uma determinada matéria, com as mesmas características em toda sua extensão.

O granito, uma matéria heterogênea, constituído de três fases, isto é ,de três porções visualmente uniformes, a fase da mica (brilhante), a fase do quartzo (transparente) e a fase do feldspato.

2) PARA PENSAR: Uma mistura constituída de água líquida, gelo, sal de cozinha, gasolina e areia possui quantas fases e quantos componentes?  Resposta


Obtenção de substâncias puras a partir de misturas

Como os materiais encontrados na natureza, na sua maioria, são constituídos de misturas de substâncias puras, por isso, para obtê-las, é necessário separá-las.

Existem muitos processos para separação de misturas, mas o método a ser empregado depende das condições materiais para utilizá-lo e do tipo de mistura a ser separado.

Você já pensou em como separar algumas misturas que são encontradas no seu cotidiano?

Para isso é necessário, em primeiro lugar, observar se a mistura em questão é homogênea ou heterogênea, para em seguida escolher o processo mais adequado para separá-la.

Os processos mais utilizados para separação de misturas são:

1) Catação, Ventilação, Levigação, Peneiração, Separação Magnética e Flotação, usados na separação de misturas heterogêneas constituídas de dois componentes sólidos.

Catação: os grãos ou fragmentos de um dos componentes são catados com as mãos ou com uma pinça.

Ventilação: passa-se pela mistura uma corrente de ar e este arrasta o mais leve.

Levigação: passa-se pela mistura uma corrente de água e esta arrasta o mais leve.

Separação magnética: passa-se pela mistura um imã, se um dos componentes possuir propriedades magnéticas, será atraído pelo imã.

Peneiração: usada quando os grãos que formam os componentes tem tamanhos diferentes.

Flotação: é um processo de separação onde estão envolvidos os três estados da matéria - sólido, líquido e gasoso. As partículas sólidas desejadas acumulam-se nas bolhas gasosas introduzidas no líquido. As bolhas têm densidade menor que a da fase líquida e migram para superfície arrastando as partículas seletivamente aderidas. O produto não desejável é retirado pela parte inferior do recipiente.

2) Decantação: usado para separar os componentes de misturas heterogêneas, constituídas de um componente sólido e outro líquido ou de dois componentes líquidos, estes líquidos devem ser imiscíveis. Esse método consiste em deixar a mistura em repouso e o componente mais denso, sob a ação da força da gravidade, formará a fase inferior e o menos denso ocupará a fase superior. Quando a mistura a ser separada é constituída de dois líquidos imiscíveis, pode se utilizar um funil de vidro, conhecido como Funil de Decantação ou Funil de Bromo. A decantação é usada nas estações de tratamento de água, para precipitar os componentes sólidos que estão misturados com a água.
3) Centrifugação: é usado para acelerar a decantação da fase mais densa de uma mistura heterogênea constituída de um componente sólido e outro líquido. Esse método consiste em submeter a mistura a um movimento de rotação intenso de tal forma que o componente mais denso se deposite no fundo do recipiente.

A manteiga é separada do leite por centrifugação. Como o leite é mais denso que a manteiga, formará a fase inferior.

Nos laboratórios de análise clínica o sangue, que é uma mistura heterogênea, é submetido a centrifugação para separação dos seus componentes.

A centrifugação é utilizada na máquina de lavar roupa, na separação da água e do tecido que constitui a roupa.

4) Filtração: é usada para separação de misturas heterogêneas, constituídas de um componente sólido e outro líquido ou de um componente sólido e outro gasoso. A mistura deve passar através de um filtro, que é constituído de um material poroso, e as partículas de maior diâmetro ficam retidas no filtro. Para um material poder ser utilizado como filtro seus poros devem ter um diâmetro muitíssimo pequeno.

A filtração é o processo de separação utilizado no aspirador de pó. O ar e a poeira são aspirados, passam pelo filtro, que é chamado saco de poeira, as partículas sólidas da poeira ficam retidas no filtro e o ar sai.

5) Evaporação: é usado para separação de misturas homogêneas constituída de um componente sólido e o outro líquido. A evaporação é usada para separar misturas, quando apenas a fase sólida é de interesse.

O sal de cozinha é extraído da água do mar por evaporação. A água do mar é represada em grandes tanques, de pequena profundidade, construídos na areia, chamados de salinas. Sob a ação do sol e dos ventos a água do mar represada nas salinas sofre evaporação e o sal de cozinha e outros componentes sólidos vão se depositando no fundo dos tanques.

O sal grosso obtido nas salinas, além do uso doméstico, também é utilizado em países de inverno muito rigoroso, para derreter a neve, visto que o gelo cobre as ruas, estradas, pastagens. Isso ocorre porque ao dissolvermos uma substância em um líquido esta diminui o ponto de congelação do líquido.

6) Destilação simples: é usada para separar misturas homogêneas quando um dos componentes é sólido e o outro líquido. A destilação simples é utilizada quando há interesse nas duas fases. Este processo consiste em aquecer a mistura em uma aparelhagem apropriada, como a esquematizada abaixo, até que o líquido entre em ebulição. Como o vapor do líquido é menos denso, sairá pela parte superior do balão de destilação chegando ao condensador, que é refrigerado com água, entra em contato com as paredes frias, se condensa, voltando novamente ao estado líquido. Em seguida, é recolhido em um recipiente adequado, e o sólido permanece no balão de destilação.

7) Destilação Fracionada: é usada na separação de misturas homogêneas quando os componentes da mistura são líquidos. A destilação fracionada é baseada nos diferentes pontos de ebulição dos componentes da mistura. A técnica e a aparelhagem utilizada na destilação fracionada é a mesma utilizada na destilação simples, apenas deve ser colocado um termômetro no balão de destilação, para que se possa saber o término da destilação do líquido de menor ponto de ebulição. O término da destilação do líquido de menor ponto de ebulição, ocorrerá quando a temperatura voltar a se elevar rapidamente.

A destilação fracionada é utilizada na separação dos componentes do petróleo. O petróleo é uma substância oleosa, menos densa que a água, formado por uma mistura de substâncias. O petróleo bruto é extraído do subsolo da crosta terrestre e pode estar misturado com água salgada, areia e argila. Por decantação separa-se a água salgada, por filtração a areia e a argila. Após este tratamento, o petróleo, é submetido a um fracionamento para separação de seus componentes, por destilação fracionada. As principais frações obtidas na destilação do petróleo são: fração gasosa, na qual se encontra o gás de cozinha; fração da gasolina e da benzina; fração do óleo diesel e óleos lubrificantes, e resíduos como a vaselina, asfalto e pixe.

A destilação fracionada também é utilizada na separação dos componentes de uma mistura gasosa. Primeiro, a mistura gasosa deve ser liqüefeita através da diminuição da temperatura e aumento da pressão. Após a liquefação, submete-se a mistura a uma destilação fracionada: o gás de menor ponto de ebulição volta para o estado gasoso. Esse processo é utilizado para separação do oxigênio do ar atmosférico, que é constituído de aproximadamente 79% de nitrogênio e 20% de oxigênio e 1% de outros gases. No caso desta mistura o gás de menor ponto de ebulição é o nitrogênio.

3) PARA PENSAR: Uma pessoa ao se levantar de manhã, coou o café, adoçou-o com açúcar, em seguida, separou o feijão das pedrinhas. Foi ao quintal, lavou as roupas e as colocou para secar ao sol. Resolveu, a seguir limpar a sala usando um aspirador de pó. Quais as misturas heterogêneas bifásicas e quais os métodos de separação que você pode identificar no texto, quando a pessoa realiza essas atividades?     Resposta

Para produção de objetos, ornamentos, utensílios domésticos muitas vezes é necessário separar os componentes de um mistura para obtenção das substâncias puras, mas outras vezes é necessário fazermos misturas de substâncias para obtermos alguns materiais. Quando nessas misturas um dos componentes é um metal forma-se um liga metálica. As ligas metálicas apresentam características diferentes dos metais puros e por isso podem ser utilizadas com maior vantagem em relação ao metal puro. As ligas de cobre e cromo são usadas em resistências elétricas como a de chuveiro porque ocorre a diminuição da condutividade elétrica, em outras ligas ocorre o aumento da resistência mecânica, a resistência a corrosão, a ductibilidade etc.
 
Liga metálica Componentes Característica Uso
Latão Cobre e Zinco resistente à corrosão navios, tubos
Bronze  Cobre e Estanho resistente à corrosão moedas, sinos
Aço Ferro e carbono resistente à corrosão navios, utensílios domésticos
Aço inoxidável Aço e Cromo resistente à corrosão talheres, utensílios domésticos
Aço -Níquel
Aço e Níquel resistência mecânica canhões, material de blindagem
Aço-Tungstênio Aço e Tungstênio alta dureza brocas, pontas de caneta
Alnico  Aço, alumínio, níquel e cobalto propriedades magnéticas fabricação de imãs
Amálgama Mercúrio, prata e estanho restauração de dentes
Ouro 18 quilates Ouro e cobre alta ductibilidade e maleabilidade jóias
Prata de lei Prata e cobre aumento da dureza utensílios domésticos, 
ornamentos
Electron Liga de magnésio Mg, alumínio, manganês, zinco resistência mecânica e térmica peças muito leves

Reciclagem

A maioria dos materiais utilizados na produção de objetos e que após o uso são jogados no lixo, podem ser reaproveitados, e esse processo é conhecido como reciclagem.

A reciclagem é importante porque alguns materiais não são biodegradáveis, isto é, não são decompostos por microorganismos, causando grande poluição ambiental. Além disso, a grande maioria desses materiais é retirada de reservas minerais não renováveis, diminuindo assim os recursos naturais da Terra..

Grande parte do lixo doméstico pode ser reciclado. Quase todo lixo produzido pelos seres vivos, exceto o homem, sofre um reciclagem natural, são decompostos por microorganismos. Muitos materiais utilizados na produção de objetos, embalagem para produtos alimentícios e de consumo como: embalagem plástica, vidro, latas de óleo, cerveja, refrigerantes não se decompõe naturalmente ou levam muitos anos para que isso aconteça e nesses casos podem e devem ser reciclados. O maior problema da reciclagem é a separação dos materiais reaproveitáveis como papel, vidro, plástico e metais.

As indústrias também são responsáveis pela poluição ambiental e produtoras de lixo. Algumas indústrias estão desenvolvendo técnicas para reaproveitamento do seu lixo

Os plásticos não se decompõem facilmente, mas é difícil sua separação para reciclagem e a maior parte é queimada ou enterrada com o resto do lixo. Garrafas plásticas de bebidas derretem facilmente ao serem aquecidas e podem ser remodeladas produzindo outros produtos.

O papel é facilmente reciclável e esta deve ser estimulada porque para a produção de papel consome-se milhões de árvores, e, além disso, extensas áreas de mata nativa são desmatadas para o plantio de árvores usadas na fabricação do papel. As embalagem usadas para leite longa vida, creme de leite, leite condensado, extratos de tomate e outras, não podem ser recicladas, porque além de papelão, internamente existe uma película bem fina de alumínio e plástico, consequentemente, quando há uma mistura não é possível a reciclagem. Alguns desses materiais não recicláveis podem ser reutilizados.

O problema do lixo só será minimizado quando houver um redução na produção de lixo, através de campanhas educativas; reaproveitamento de materiais e reciclagem.

O que se descarta sem maior preocupação, todos os dias, em qualquer lugar, só não deixa a Terra soterrada de dejetos, graças as bactérias, fungos, leveduras e outros microorganismos. Esses se alimentam da matéria orgânica do lixo, transformando os compostos mais complexos em compostos mais simples que são devolvidos ao meio ambiente.

O tempo de decomposição depende do tipo de lixo e de outros fatores, como o calor e a umidade do solo que tornam a decomposição mais rápida, por outro lado, terrenos ácidos e águas limitam a capacidade de desenvolvimento dos microorganismos, tornando a biodegradação muito lenta. Os ácidos, as substâncias tóxicas e os metais pesados, como por exemplo, o chumbo, prejudicam os micoorganismos, podendo até matá-los.

Tempo de decomposição de alguns materiais

Material Tempo de decomposição
 
          papel
3 meses em lugar úmido, jornais podem permanecer por décadas sem sofrer decomposição.
          palito
6 meses em lugar úmido.
         filtro de cigarro
de 1 a 2 anos, quando jogado no campo a decomposição é mais rápida, em torno de 4 meses; no asfalto é muito mais lenta.
chiclete
5 anos
metais
em princípio, não são biodegradáveis. Uma lata de aço demora 10 anos se oxidar, já a lata de alumínio não se corrói nunca.
plásticos
 mais de 100 anos, como o plástico existe apenas a um século, não é possível determinar seu grau de biodegradação.
vidro
não sofrerá biodegradação nunca. Por ser formado de areia, carbonato de sódio, cal e outras substâncias inorgânicas, os microorganismos não conseguem comê-lo. Um objeto de vidro demoraria 4 000 anos para se decompor pela erosão e ação de agentes químicos.

Questões de auto-avaliação

1) Liste as misturas dentre os materiais mencionados: ozônio, latão, leite, gás hidrogênio, granito, bronze, ferro.

2) Proponha um procedimento para separar uma mistura de areia, ferro em pó e iodo sólido.

3) O sal de cozinha, o tetracloreto de carbono e a água formam uma mistura líquida de três componentes e duas fases. O sal de cozinha se dissolve em água e a mistura obtida é imiscível ao tetracloreto de carbono. Proponha um procedimento para separar o sal de cozinha, a água e o tetracloreto de carbono.

4) Como pode ser separada a água pura, a partir da água do mar ?.

5) Em um acampamento na praia uma pessoa derrubou na areia todo sal de cozinha disponível, como esta pessoa poderia recuperar praticamente todo sal?

Respostas das Questões - Parte 2


1. A matéria e suas propriedades 2. Substâncias puras e misturas 3. Transformações 4. Respostas das questões



Está com dúvidas ou quer fazer algum comentário?
Escreva para nós: quimica@cdcc.sc.usp.br