Métodos de separação de misturas Química

Em uma mistura heterogênea entre dois sólidos, a separação pode ocorrer através dos seguintes processos:

• Catação: é o método mais simples de separação, no qual usamos as mãos ou algum instrumento como pinça ou pegadores para separar um sólido do outro. É muito utilizado no dia a dia, para escolher feijão, lentilha e outros grãos, separando-os de pedras, grãos indesejados e outros detritos antes de cozinhá-los.

Levigação: método no qual é usada a força de arraste da água para separar dois sólidos com densidades diferentes. Os sólidos de baixa densidade são arrastados pela corrente de água e os sólidos de maior densidade permanecem no recipiente. É o processo aplicado, por exemplo, no garimpo, para separar o ouro da areia e cascalhos, como mostrado na figura abaixo.

Levigação do ouro.

• Ventilação: nesse processo, é usada corrente de ar para separar dois sólidos com densidades diferentes. Os sólidos de baixa densidade são arrastados pela corrente de ar e os sólidos de maior densidade permanecem no recipiente. É o processo aplicado, por exemplo, na separação do café, do amendoim e de cereais, como o arroz, de suas cascas.

Grãos de café.Amendoim sem casca.Flotação: este processo consiste em adicionar um líquido sobre uma mistura (sólido + líquido ou líquido + líquido) que apresenta componentes insolúveis neste líquido. O líquido vai possuir uma densidade maior que um dos componentes e menor que o outro, separando-os por diferença de densidade, como mostra a figura abaixo.

Areia e serragem sendo separadas.

Atração magnética: nesse processo, é utilizado um ímã para atrair um dos componentes da mistura. O processo de atração magnética é aplicado, por exemplo, na separação de metais para serem levados à reciclagem, onde o ímã atrai metais como o ferro, o níquel e o cobalto, mas não atrai o alumínio, como mostra a figura a seguir. Um outro exemplo onde é utilizada a separação magnética é na mistura de limalha de ferro e enxofre, onde as limalhas de ferro são atraídas pelo ímã e separadas do enxofre.

Separação de metais por atração magnética.

Dissolução fracionada: nesse processo, todos componentes presentes na mistura são colocados em um líquido no qual apenas um dos componentes se dissolve. Um exemplo de aplicação dessa técnica é a separação do sal e da areia. Ambos são colocados na água, mas apenas o sal se dissolve, enquanto a areia permanece no fundo do recipiente, como mostra a figura. Depois disso, a solução de água e sal é filtrada para se separar da areia e, em seguida, destilada para que a água evapore e sobre apenas o sal no recipiente.

Representação esquemática da dissolução fracionada da mistura de sal e areia.

Peneiração ou tamisação: este método é usado para separar dois sólidos formados por partículas de tamanhos diferentes. É muito usado na construção civil para separar a areia de cascalhos e pedras.

Açúcar de confeiteiro.

Peneiração de arroz.

Fusão fracionada: este método é aplicado na separação de sólidos que apresentam diferentes pontos de fusão. Por exemplo, para separar o ferro do chumbo e do estanho, pode-se primeiro aquecer a mistura até 231 ºC para fundir o estanho. Em seguida, aumenta-se a temperatura até 327 °C para fundir o chumbo e, por fim, até 1536 °C para fundir o ferro. Cada metal, após derreter, é separado dos outros.

• Sublimação: este método é usado quando um dos sólidos da mistura é aquecido e sublima, ou seja, passa diretamente do estado sólido para vapor, enquanto o outro permanece no estado sólido. Um exemplo de aplicação desse processo é na separação do sal e do iodo, que sublima após aquecimento.

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A separação de misturas é o processo de afastar substâncias diferentes que antes estavam juntas em uma mistura. As misturas podem ser heterogêneas ou homogêneas e isso influencia na escolha de um método para realizar a separação eficaz.

Neste artigo sobre separação de misturas, você encontrará:

1. O que são misturas homogêneas e heterogêneas
2. Importância da separação de misturas
3. Métodos de separação de misturas homogêneas e heterogêneas
4. Exemplos

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O que são misturas?

Na química, “mistura” é definida como a combinação de duas ou mais substâncias. Dependendo do modo como essas substância irão se relacionar, as misturas podem ser classificadas em homogêneas ou heterogêneas.

Vamos entender a diferença entre elas:

Misturas homogêneas ou soluções

As misturas homogêneas, também chamadas de soluções, são aquelas que possuem fase única. Isso significa que, quando olhamos a olho nu, vemos uma mistura perfeita. Dessa forma, só conseguimos identificar um aspecto uniforme.

Exemplo:

Ao misturar água e álcool, eles se misturam de forma que não conseguimos enxergar separadamente o que é álcool e o que é água. Eles se tornam um, então dizemos que são miscíveis!

Misturas heterogêneas

As misturas heterogêneas são aquelas que possuem duas ou mais fases. Isso significa que, quando olhamos a olho nu, vemos uma divisória entre os componentes. Dessa forma, não há um aspecto uniforme.

Exemplo:

Ao misturar água e óleo, eles formam uma mistura com duas fases: vemos o óleo em cima e a água abaixo. Isso significa que eles não são miscíveis.

Atenção!

Você já deve ter ouvido falar que “água e óleo não se misturam” e por isso pode ter achado estranho nós termos dito que eles formam uma mistura. 

A questão é que o vocabulário popular nem sempre está de acordo com o científico…

Na realidade, qualquer recipiente que contenha duas ou mais substâncias são sim uma mistura. Então, água e óleo se misturam embora não sejam miscíveis, ou seja, eles não formam uma mistura homogênea, mas formam uma heterogênea.

Para facilitar o entendimento, veja mais alguns exemplos:

• água + sal ⟶ mistura homogênea ou monofásica
• soro caseiro (água + açúcar + sal) ⟶ mistura homogênea ou monofásica
• areia + óleo ⟶ mistura heterogênea bifásica
• água + acetona + terra ⟶ mistura heterogênea bifásica (água e acetona são miscíveis, contam como 1 fase apenas)
• chocolate + passas + castanhas ⟶ mistura heterogênea trifásica

Qual é a importância dos métodos de separação de misturas?

Separação de misturas é o nome que se dá a qualquer processo utilizado para separar duas ou mais substâncias.

A separação de misturas é muito importante e está mais presente no nosso dia a dia do que imaginamos. 

A maioria dos materiais encontrados na natureza são misturas, então precisamos saber os métodos de separação para termos acesso ao que queremos extrair. Só depois disso teremos a matéria-prima adequada para fazer novas combinações e produzir novas coisas.

Veja alguns exemplos:

• Separação da água do mar para obter sal;
• Tratamento da água; 
• Coleta e reciclagem de lixo;
• Produção de metais;
• Produção de medicamentos, alimentos, bebidas, higiene e limpeza;
• Análise do sangue em laboratório.

Observação: normalmente a separação dos componentes de uma mistura quase sempre é feita com mais de um método!

Quais são os métodos de separação de misturas?

Existem vários métodos de separação de misturas e a escolha de algum deles depende das características das substâncias misturadas. 

Nos tópicos a seguir, iremos estudar cada um deles, mas agora veja quais são os fatores que influenciarão na escolha do método adequado:

• Tipo de mistura: homogênea ou heterogênea;
• Natureza dos elementos químicos que formam as misturas;
• Densidade, temperatura e solubilidade dos elementos.

Para facilitar o entendimento, agrupamos os métodos em duas categorias: os que servem para misturas homogêneas (destilação, evaporação, solidificação…) e os para misturas heterogêneas (catação, levigação, centrifugação, filtração, decantação…).

As técnicas podem se basear em princípios físicos ou químicos, pois usamos as propriedades dos componentes das misturas para separá-los. Essas propriedades podem ser o ponto de fusão, o ponto de ebulição, a solubilidade, a densidade, entre outros.

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Como separar uma mistura homogênea? Exemplos!

Para misturas homogêneas, aquelas que possuem uma única fase e que é formada por substâncias miscíveis, é mais comum se utilizar os seguintes processos:

Destilação simples

A destilação simples é o processo de separação que envolve substâncias sólidas e líquidas. O princípio utilizado é o ponto de ebulição. A mistura é aquecida até uma das substâncias evaporar e a outra restar no recipiente. 

É possível canalizar o vapor para um condensador e recuperar o que evaporou em forma de líquido.

Exemplo: 

Se pegarmos uma amostra de água do mar e aquecermos essa mistura até ela ebulir (criar borbulhas), veremos que restará apenas sal no fundo do recipiente. 

Isso acontece porque a temperatura de ebulição da água é bem mais baixa que a do sal. Assim, as moléculas de  água são induzidas a evaporar, mas as de sal não.

Destilação fracionada

A destilação fracionada costuma ser aplicada em misturas formadas por 2 ou mais líquidos e usa o princípio do ponto de ebulição para aquecê-la e separá-la. 

A novidade nesse processo é que ele possui um aparelho cheio de níveis que atingem diferentes pontos de ebulição por vez. Assim, é possível separar várias substâncias diferentes em um mesmo processo.

Normalmente, o produto desejado é o que possui o ponto de ebulição mais alto, mas os produtos secundários (que foram formados no meio do caminho) podem ter outras aplicações.

Exemplo:

A produção dos derivados de petróleo sempre passa pela destilação fracionada. O petróleo é aquecido e o vapor passa por diversos “pratos”, sendo que cada um coleta um composto derivado dependendo da sua temperatura de ebulição.

Vaporização

A vaporização, também conhecida por evaporação, é um processo mais natural e demorado. Nele, apenas deixamos a mistura em repouso até a parte líquida evaporar. Então, restará o soluto na forma sólida. 

Observe que o componente líquido é perdido para a atmosfera, pois não envolve nenhuma aparelhagem artificial que possa fazer a água evaporada condensar e ser recuperada.

Exemplo: na realidade, a produção de sal marinho é feita pela evaporação porque é mais barato que a ebulição!

Destilação por arraste 

Esse método utiliza o calor do vapor de água e é ele quem vai passar por uma mistura e fazer algum de seus componentes evaporar junto.

Exemplo:

Se colocamos folhas de eucalipto sobre a saída de vapor quente da sauna, logo o ar fica “refrescante”. Isso ocorre porque o calor do vapor “arrasta” consigo uma determinada substância da folha.

Liquefação fracionada

A liquefação fracionada costuma ser aplicada em gases e consiste em resfriar a mistura de forma gradual até os gases tornarem-se líquidos. Após isso, passam pela destilação fracionada e são separados conforme os seus pontos de ebulição.

Exemplo: separação dos componentes do ar atmosférico.

Fusão fracionada

A fusão fracionada costuma ser aplicada em misturas formadas apenas por sólidos de diferentes pontos de fusão. A mistura é aquecida até atingir o menor ponto de fusão, então um dos sólidos irá se liquefazer. Depois, basta passar por um filtro ou peneira e teremos as duas substâncias separadas.

Exemplo: separação dos componentes do ouro 18 quilates.

Solidificação fracionada 

A solidificação fracionada se aplica a líquidos miscíveis com diferentes pontos de fusão.  A diferença aqui é que iremos fazer o resfriamento deles. Assim, a temperatura é diminuída até o menor ponto de fusão e apenas um dos componentes é transformado em sólido. 

Exemplo: separar a parafina dos resíduos do petróleo.

Como separar uma mistura heterogênea? (Exemplos)

Para misturas heterogêneas, aquelas que possuem duas ou mais fases, é mais comum se utilizar os seguintes processos:

Catação

Na catação, separamos os sólidos usando a propriedade de tamanhos diferentes. Também é possível fazer isso quando se trata de um sólido em um líquido, visto que é para misturas heterogêneas.

Podemos usar recursos como as mãos, uma pinça, um pegador, etc.

Exemplo: catar pedras dentre os grãos de feijão.

Levigação

A levigação é usada para separar sólidos que possuem diferentes densidades. Isso é feito quando fazemos a água correr por entre os sólidos e o menos denso é levado pela corrente enquanto o mais denso fica onde está.

Exemplo: separar o cascalho do ouro. Muito usado pelos garimpeiros à beira do rio.

Ventilação

A ventilação também é usada para separar sólidos que possuem diferentes densidades, mas isso é feito utilizando uma rajada de ar. Quando o vento passa, leva consigo a substância menos densa.

Exemplo: soprar para separar a casca do amendoim.

Filtração

A filtração é o método que usamos para separar substâncias sólidas de gases ou sólidas não dissolvidas em líquidos. Para isso, um filtro retém o componente sólido de uma mistura.

Exemplo: coar café ou usar a água do filtro de casa.

Existe uma modalidade chamada filtração à vácuo, em que a velocidade da filtração é acelerada. Isto ocorre porque o líquido filtrado não apresenta a resistência do ar ao cair dentro do recipiente. Exemplo: separar areia da água ou uma mistura pastosa.

Decantação

A decantação é um processo que acontece naturalmente e com o tempo, utilizado a diferença de densidades. Pode ser observado entre dois líquidos não miscíveis ou entre um sólido não dissolvido em líquido.

Naturalmente o componente menos denso da mistura é posicionado em cima do componente mais denso, devido a ação da gravidade. 

Exemplo: separar água de óleo ou água de areia.

Centrifugação

A centrifugação é um método que acelera o fenômeno da decantação por meio de movimentos circulares. Isso acontece quando a mistura é colocada na centrífuga, um aparelho que rotaciona e acelera a translação dos componentes. 

Exemplos: máquina de lavar retira excesso de água da roupa ou no laboratório para separar os elementos do sangue.

Separação magnética

Como o próprio nome aponta, esse método precisa de um ímã para retirar o componente metálico ferromagnético que está em meio a uma mistura de sólidos. 

Exemplo: separar a limalha de ferro da areia.

Atenção: nem todos os metais são magnéticos (atraídos por imã), tome cuidado com as pegadinhas!

Flotação

Na flotação um líquido é adicionado a uma mistura formada por dois sólidos de diferentes densidades. Assim, quando estiverem em meio líquido, um irá flutuar (menos denso) e o outro não (mais denso). Depois, basta fazer uma decantação e filtração.

Exemplo: adicionar água em uma mistura formada por areia e isopor.

Sifonação

A sifonação é um método no qual usamos mangueira, pipeta, canudo, seringa ou qualquer objeto do tipo. Isso é feito para retirar o líquido mais denso ou menos denso de uma mistura formada por apenas líquidos. 

Exemplo: Separar os componentes da mistura formada por água e óleo.

Coagulação e Floculação

A coagulação é um método no qual uma substância é adicionada a uma mistura para que ela se una aos componentes sólidos que estejam em suspensão em um líquido. Essa substância irá “atrair” quimicamente os sólidos e aglomera-los na superfície.

Exemplo: adicionar sulfato de alumínio na água em uma estação de tratamento de água.

A floculação é um método que complementa a coagulação, já que nele a mistura é agitada para favorecer a ação do coagulante.

Tamisação ou Peneiração

A peneiração é o método em que usamos uma peneira para separar os sólidos de tamanhos diferentes. 

Exemplo: peneirar uma mistura de farinha e arroz para separar os grãos.

Dissolução fracionada

A dissolução é o método no qual um líquido é adicionado a uma mistura formada por dois sólidos com o objetivo de dissolver apenas um deles. Depois que um dos sólidos estiver diluído na parte líquida, basta aplicar qualquer método para separar líquidos de sólidos.

Exemplo: adicionar água em uma mistura formada por sal e areia e depois realizar filtração ou decantação.

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Quais são os métodos de separação de misturas?

Quais são os tipos de separação?

Quantas separação de misturas existem?

Qual é o nome da separação de mistura?