Separação de misturas

O processo de separação de misturas é muito relevante, pois a maioria dos materiais encontrados na natureza não é substância pura, ou seja, não é constituída de um único tipo de partículas ou moléculas; mas, na verdade, trata-se de misturas compostas de duas ou mais substâncias diferentes.

Mas a separação dos componentes dessas misturas ou o fracionamento delas (ou ainda sua análise imediata) são importantes para vários aspectos de nossa vida, como para separar os poluentes da água e torná-la própria para consumo, na produção de metais e de componentes especiais que são usados para produzir medicamentos, alimentos, bebidas, produtos de higiene e limpeza; na obtenção do sal de cozinha, na análise dos componentes do sangue nos laboratórios, para separar os componentes do lixo e destiná-los ao tratamento correto ou para reciclagem e assim por diante.

No entanto, visto que as composições variam, para realizar a separação de misturas, é necessário aplicar técnicas ou métodos especiais para cada caso. As técnicas podem ser físicas ou químicas, pois o princípio fundamental é usar as propriedades dos componentes das misturas para separá-las. Essas propriedades podem ser o ponto de fusão, o ponto de ebulição, a solubilidade, a densidade, entre outros.

Conhecendo bem essas propriedades, é possível então determinar se será necessário aplicar somente um dos métodos de separação de misturas ou se será preciso aplicar vários.

Leia também: Métodos especiais de separação de misturas heterogêneas

Resumo sobre separação de misturas

• Os métodos de separação são utilizados em misturas homogêneas e heterogêneas.

• A maioria dos materiais encontrados na natureza não é substância pura; na verdade, trata-se de misturas compostas de duas ou mais substâncias diferentes.

• A separação de misturas é importante, por exemplo, na separação dos poluentes da água; na produção de metais; na produção de componentes usados em medicamentos e alimentos; na obtenção do sal de cozinha, e na análise dos componentes do sangue.

• Seus principais tipos são: catação; ventilação; levigação; peneiração ou tamisação; extração por solventes; flotação; filtração; decantação, sedimentação, sifonação e centrifugação; separação magnética; evaporação; destilação; cristalização fracionada; liquefação fracionada; adsorção; dissolução fracionada; e fusão fracionada.

Principais processos de separação de misturas

• Catação

Método manual de separação, como quando escolhemos os feijões para cozinhar.

• Ventilação

Arraste por corrente de ar de um dos componentes da mistura que seja bem leve. Exemplos: separação das cascas de grãos de café, cereais e amendoim torrado.

• Levigação

Arraste de sólidos de baixa densidade por meio de correntes de água, permanecendo no recipiente os sólidos de densidade maior. Isso é feito pelos garimpeiros para separar a areia (menos densa) do ouro (mais denso).

• Peneiração ou tamisação

É usada para separar sólidos de diferentes tamanhos, geralmente passando por uma peneira, sendo que os sólidos menores passam por sua malha, sendo separados dos maiores. É muito usada em construções para separar a areia do cascalho e na cozinha quando se quer separar impurezas na farinha de trigo.

• Extração por solventes

Usa-se algum líquido para extrair um ou mais componentes da mistura. Por exemplo, se adicionarmos uma solução aquosa de cloreto de sódio em uma mistura de gasolina e álcool, agitarmos e depois colocarmos em repouso, veremos que a água separará o etanol da gasolina. Isso se baseia na diferença de polaridade e no tipo de forças intermoleculares.

O etanol possui uma parte polar e outra apolar, sendo que sua parte apolar é atraída pelas moléculas da gasolina, que também são apolares, pela força de dipolo induzido. Mas a sua parte polar, caracterizada pela presença do grupo OH, é atraída pelas moléculas de água, que também são polares, realizando ligações de hidrogênio que são bem mais fortes que as ligações do tipo dipolo induzido.

• Flotação

A flotação consiste em adicionar bolhas de ar em uma suspensão coloidal, que, por sua vez, é classificada como uma mistura formada por partículas suspensas em um líquido, sendo que essas partículas possuem tamanho entre 1 e 1000 nm. Por exemplo, na mineração e extração do cobre a partir da calcopirita (CuFeS₂), esta é pulverizada e combinada com óleo, água e detergente. Depois de injetar ar através da mistura, o sulfeto mineral revestido de óleo é atraído pelas bolhas de ar e é arrastado para a superfície com a espuma. O resíduo não desejado, que é denominado de ganga, deposita-se na parte inferior.

• Filtração

É um método de separação de misturas heterogêneas sólido-líquido ou gases-sólidos que se baseia na passagem da mistura por um filtro. Existem dois tipos de filtração: a comum e a vácuo. A filtração comum é a simples passagem da mistura por um funil com papel de filtro a vácuo onde os sólidos ficam retidos.

Já a filtração a vácuo é feita usando-se um funil de Buchner acoplado a um kitassato, que, por sua vez, está acoplado a uma trompa de água que arrasta o ar de dentro do kitassato, causando uma região de pressão baixa. Essa diferença de pressão leva à sucção do líquido da mistura e acelera o processo de filtração.

• Decantação, sedimentação, sifonação e centrifugação

Esses processos baseiam-se em um único princípio: a diferença de densidade entre os componentes da mistura. Eles costumam ser usados em conjunto para separar misturas heterogêneas de dois tipos: líquido + sólido e líquidos imiscíveis.

Esse tipo de separação inicia-se na sedimentação. A mistura é deixada em repouso para que, depois de um tempo, as partículas do sólido em suspensão no líquido ou o líquido mais denso, por ação da gravidade, depositem-se no fundo do recipiente. Esse processo de sedimentação pode ser acelerado pela realização de uma centrifugação, no caso de misturas do tipo líquido + sólido. A mistura é colocada em um tubo de ensaio dentro de uma centrífuga, que rotaciona em alta velocidade e, por inércia, faz com que as partículas de maior densidade depositem-se no fundo do tubo.

A decantação ocorre quando se inclina o recipiente que contém a mistura, derramando em outro recipiente o líquido menos denso, que ficou na parte de cima. Isso pode ser feito também por sifonação, que é a transferência do líquido por meio de um sifão ou uma mangueira plástica, iniciando-se o fluxo por sucção.

Veja também: Decantação com funil de bromo

• Separação magnética

É a aproximação de um ímã magnético de uma mistura que contém alguma substância que é atraída pelo ímã, como limalhas de ferro, para separá-la dos outros componentes.

• Evaporação

Essa técnica é baseada na diferença de pontos de ebulição entre os componentes da mistura. As misturas homogêneas sólido-líquido, isto é, as soluções químicas verdadeiras, são deixadas em repouso ou aquecidas para que o líquido evapore, permanecendo o sólido que possui o ponto de ebulição muito maior. Essa técnica é usada na obtenção de sal de cozinha a partir da água do mar.

• Destilação

É usada para separar cada um dos componentes de misturas sólido-líquido ou líquido-líquido miscíveis. Existem dois tipos: a destilação simples e a destilação fracionada. A destilação simples é usada principalmente para misturas sólido-líquido e consiste em aquecer a mistura em um balão de fundo redondo acoplado a um condensador. O líquido de menor ponto de ebulição evapora e chega ao condensador, onde retorna ao estado líquido e é coletado em outro recipiente.

Já a destilação fracionada é usada para misturas líquido-líquido miscíveis. A única diferença é que, antes do condensador, há uma coluna de fracionamento, em que há uma barreira, pois esse condensador possui bolinhas ou cacos de vidro ou de porcelana. Assim, somente o líquido que tiver menor ponto de ebulição conseguirá passar pela coluna de fracionamento, enquanto o outro sofrerá condensação e voltará para o balão de destilação.

• Cristalização fracionada

É usada quando há vários sólidos dissolvidos em um solvente, sendo que se evapora o solvente ou a temperatura é diminuída. Um dos componentes começa a cristalizar, enquanto os outros estão dissolvidos. Ele é retirado, e o próximo componente cristaliza-se e assim por diante.

Acesse também: Destilação por arraste de vapor

• Liquefação fracionada

É usada para separar componentes gasosos através da diminuição da temperatura ou elevação da pressão. Um dos gases torna-se líquido primeiro, passando por posterior destilação fracionada. É uma técnica empregada para separar os componentes do ar.

• Adsorção

São usadas substâncias que retêm em suas superfícies determinadas substâncias gasosas. Por exemplo, as máscaras contra gases venenosos possuem carvão ativo que adsorve os gases poluentes.

• Dissolução fracionada

A dissolução fracionada é usada para separar misturas do tipo sólido-sólido em que um dos sólidos mistura-se em determinado solvente e o outro não. Por exemplo, se tivermos uma mistura de sal e areia, podemos adicionar água para que o sal misture-se nela e separe-se da areia. Podem ser usados outros processos depois, como a filtração para separar a areia, a destilação para separar a água e o sal, ou a evaporação para obter somente o sal.

• Fusão fracionada

Método aplicado para separar misturas do tipo sólido-sólido que possuam pontos de fusão diferentes. A mistura é aquecida e um dos sólidos funde-se primeiro.