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ESTADOS FÍSICOS DA MATÉRIA E SISTEMAS - Profº Sergio Pereira

Os métodos de separação dos componentes de um sistema são processos mecânicos ou físicos que isolam componentes de interesse econômico. Tais métodos são amplamente utilizados em diversas industrias. O principal exemplo é a indústria petrolífera, que utiliza estes métodos para obter os componentes do petróleo que são rentáveis economicamente ou que servem de matéria-prima para produção de algo. Existem dois grandes grupos de métodos de separação de componentes: aqueles utilizados para separar componentes de um sistema homogêneo e aqueles utilizados para separar componentes de um sistema heterogêneo.

 

Métodos de separação dos componentes de um sistema homogêneo

A)    Destilação simples: método físico utilizado para separar sólido não volátil de líquido. Neste caso, conseguimos obter tanto o sólido como o líquido no final do processo. Este processo consiste em aquecer o sistema em um balão volumétrico interligado à um condensador. Quando se atinge a temperatura de ebulição do componente mais volátil, este evapora, condensa e é recolhido a seguir. O componente menos volátil fica retido no balão volumétrico.

 

Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/distillation, Domínio público, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1315411.

 A aparelhagem representada na figura acima corresponde a:

1) banho de silicone;

2) Balão de fundo redondo;

3) Coluna de destilação;

4) Termômetro;

5) Condensador;

6) Entrada de água fria;

7) Saída de água;

8) Balão de fundo redondo;

9) Conexão para bomba de pressão;

10) Conector de saída do condensador;

11) e 12) Regulagem de temperatura e velocidade de agitação da manta de aquecimento;

13) Manta térmica;

14) Silicone líquido;

15) Solução a ser destilada; e

16) Banho de resfriamento para o condensado.

B)    Destilação fracionada: muito aplicada na separação de líquidos que possuem pontos de ebulição diferentes. É interessante que os componentes possuam uma diferença de pelo menos 30°C em seus pontos de ebulição para que haja boa separação dos componentes do sistema. Este método é utilizado para separação dos componentes do petróleo.

 

Fonte: John Kershaw (talk)Fractional_distillation_lab_apparatus.png: User:Theresa knott - Fractional_distillation_lab_apparatus.svg, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4219544

 

 

C)    Evaporação: utilizado para separar sólido dissolvido em líquido. Neste caso, deixa-se o líquido evaporar e ficamos com o sólido no recipiente. É um método interessante para ser utilizado quando não há interesse pelo componente líquido.

Exemplo: sal de cozinha dissolvido em água.

 

D)    Liquefação fracionada: método utilizado para separação de gases que possuem pontos de ebulição diferentes. É a mesma idéia utilizada na destilação fracionada, porém, neste caso, a mistura gasosa é resfriada. Esta técnica pode ser utilizada para obtenção de N2 e O2 a partir do ar atmosférico. O nitrogênio tem ponto de ebulição de -195,8°C, enquanto o oxigênio tem ponto de ebulição de -183°C.

 

Métodos de separação dos componentes de um sistema heterogêneo

 

A)    Constituído por sólidos

1)    Catação: A separação dos componentes é feita a mão.

Exemplo: separação de determinados materiais descartáveis, como plásticos, latas de refrigerantes e vidros.

 

2)    Ventilação: Utiliza-se da diferença de densidade entre dois sólidos para separá-los. Uma corrente de ar é expelida na mistura e faz com que o componente menos denso seja arrastado.

Exemplo: separação de casca e do grão do amendoim ou do feijão.

 

3)    Peneiração: dois sólidos são passados por uma peneira e a separação ocorre devido à diferença de tamanho dos grãos.

Exemplo: separação da areia e da pedra utilizadas na construção civil.

 

4)    Levigação: utiliza-se da diferença de densidade entre dois sólidos para separá-los. Neste caso, uma corrente de água arrasta o componente menos denso. Técnica muito utilizada nos garimpos para separar o ouro da areia.

Exemplo: separação de ouro e areia.

 

5)    Separação magnética ou imantação: utiliza-se da propriedade de alguns metais em serem atraídos magneticamente por imãs. Isto faz com que haja a separação entre dois sólidos.

Exemplo: limalha de ferro e serragem.

 

6)     Flotação: também é baseada na diferença de densidade. Um líquido de densidade intermediária entre os dois sólidos é adicionado ao sistema. Isto fará com que o sólido de menor densidade flutue e o sólido de maior densidade permaneça no fundo do recipiente.

Exemplo: separação de minerais e suas impurezas.

 

7)    Dissolução fracionada: quando em um sistema sólido, um dos componentes é solúvel em algum solvente em que os outros sólidos não se dissolvem, é possível adicionar este solvente ao sistema e realizar a dissolução do componente em questão. Um processo de filtração é responsável pela completa separação dos componentes.

Exemplo: separação entre sal de cozinha e areia

 

8)    Sublimação: substâncias que têm a propriedade de passar direto do estado físico sólido para o gasoso podem ser separadas de outros sólidos pelo aquecimento.

Exemplo: separação entre iodo e sal de cozinha. Neste caso o iodo sublima e o sal de cozinha permanece no fundo do frasco. O iodo pode ser recuperado ao entrar em contato com uma superfície.

 

9)     Fusão fracionada: utilizada para separar sólidos, em um sistema heterogêneo, que possuem temperaturas de fusão diferentes. O aquecimento proporciona a liquefação de um dos sólidos, que pode ser posteriormente retirado por um processo de filtração.

Exemplo: separação entre os metais que formam uma liga.

 

B)    Constituído por sólidos e líquidos

1)    Filtração: faz-se o sistema passar por uma superfície porosa. Assim, a fase líquida passa e a fase sólida é retida no material poroso.

Exemplo: fazer café.

 

2)    Decantação: Consiste em deixar um sistema em repouso para que o sólido mais denso vá ao fundo do frasco, enquanto o líquido fica na parte superior. No caso de um sólido menos denso do que o líquido, pode acontecer o contrário.

Exemplo: separar areia e água.

 

3)    Sifonação: Após o processo de decantação, um sifão pode ser introduzido no sistema para que o líquido seja extraído.

Exemplo: separar areia e água.

 

4)    Centrifugação: processo utilizado para acelerar a decantação de partículas sólidas.

Exemplo: etapa de secagem rápida em uma máquina de lavar roupas ou separação dos componentes do sangue em um laboratório de análises.

 

C)    Constituído por líquidos

 Decantação em funil de separação: utilizado para separar dois líquidos não miscíveis como, por exemplo, água e óleo. Após a decantação, a torneira do funil é aberta para que o líquido mais denso seja recolhido em um frasco, conforme ilustração abaixo.

 

Fonte: CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=594615.

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