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Misturas e separação de misturas: métodos e exemplos

Quase nada à sua volta é substância pura. Veja como identificar o tipo de mistura e qual método separa cada uma de volta.

Ciências 7 min de leitura Um de 27 guias de Ciências
Neste guia

Quase nada do que existe à sua volta é uma substância pura. O ar é uma mistura de gases, a água da torneira tem sais dissolvidos, o aço é ferro com carbono e o refrigerante é água, açúcar, gás e corante. Matéria pura, na natureza, é a exceção.

A química separa isso em duas perguntas: que tipo de mistura é essa? e como fazer para separar de novo? A segunda resposta depende inteiramente da primeira.

A primeira pergunta: quantas fases você enxerga?

Homogênea: uma fase só, aspecto uniforme — água com sal totalmente dissolvido, ar limpo, álcool com água. Também se chama solução. Heterogênea: duas ou mais fases distinguíveis, às vezes só ao microscópio — água com areia, água com óleo, granito, sangue no microscópio.

Substância pura, mistura e fase

  • Substância pura: formada por um só tipo de constituinte, como a água destilada ou o gás oxigênio. Sob pressão constante, apresenta temperaturas de fusão e ebulição características, quando não se decompõe.
  • Mistura: duas ou mais substâncias juntas. Elas mantêm sua identidade química, mas as propriedades da mistura podem diferir das de cada substância isolada. Métodos físicos podem separar componentes.
  • Fase: cada porção com aspecto uniforme dentro da mistura. Água com gelo e areia tem três fases; água com sal totalmente dissolvido, uma só. Água pura com gelo tem duas fases, mas continua sendo uma única substância.

Nove métodos de separação

Toque em cada método para ver como funciona e onde ele é usado de verdade.

Toque em um método para ver como ele funciona.

Separar com a mão ou com pinça

Sólido + sólido

Usada quando dá para distinguir os pedaços a olho nu. É o que se faz ao escolher os grãos ruins do feijão antes de cozinhar.

Separar por tamanho

Sólido + sólido

A peneira retém os pedaços maiores e deixa passar os menores. É o método da construção civil para separar areia de pedra, e o da cozinha para tirar grumos da farinha.

Quando um dos dois é atraído pelo ímã

Sólido + sólido

Funciona se um dos componentes for ferro, níquel ou cobalto. É assim que a reciclagem separa latas de aço do resto do material.

O papel retém, o líquido passa

Sólido + líquido

O filtro tem poros pequenos demais para o sólido atravessar. Coar café é filtração; o filtro de água de casa também. Não serve para o que está dissolvido: sal em água passa direto pelo filtro.

Deixar o tempo separar

Heterogêneas

A gravidade faz o mais denso ir para o fundo. Água com areia se separa sozinha em repouso. Com dois líquidos que não se misturam, como água e óleo, usa-se o funil de decantação.

Decantação acelerada

Heterogêneas

A centrífuga gira em alta rotação e empurra o material mais denso para as bordas em segundos, em vez de horas. É como o laboratório separa o plasma das células do sangue.

O líquido vai embora, o sólido fica

Sólido dissolvido

Aquece-se ou espera-se a água evaporar, deixando o sólido para trás. É assim que se obtém o sal marinho nas salinas — só que aqui o líquido se perde.

Evaporar e recuperar os dois

Sólido dissolvido

O líquido é fervido, o vapor passa por um condensador e volta ao estado líquido em outro recipiente. Diferente da evaporação, aqui se recupera também o líquido — é como se dessaliniza água do mar.

Separar pela temperatura de ebulição

Líquido + líquido

Quando dois líquidos se misturam totalmente, a diferença de volatilidade permite enriquecer o vapor nos componentes mais voláteis. Na coluna ocorrem sucessivas vaporizações e condensações; os componentes não evaporam isoladamente, um de cada vez. É o que a refinaria faz com o petróleo para obter gasolina, querosene e óleo diesel.

Como escolher o método certo

Não é preciso decorar a lista: basta responder a duas perguntas em ordem.

  1. Os componentes estão em que estados? Sólido com sólido, sólido com líquido, líquido com líquido, ou algo dissolvido.
  2. Que propriedade os diferencia? Tamanho puxa peneiração; densidade puxa decantação; magnetismo puxa ímã; temperatura de ebulição puxa destilação.

Um filtro de papel comum não retém o sal dissolvido na água: nesse caso, podemos usar destilação ou evaporação. Não basta olhar a mistura a olho nu: coloides podem parecer uniformes e ainda ser heterogêneos. Membranas especiais também conseguem separar substâncias dissolvidas, como na osmose reversa usada na dessalinização.

Onde isso aparece no dia a dia?

Em mais lugares do que parece. A estação de tratamento de água usa decantação e filtração antes de o líquido chegar à sua casa. O coador de café é uma filtração; a salina, uma evaporação; a refinaria de petróleo, uma destilação fracionada. O laboratório de análises clínicas centrifuga o sangue para separar o plasma. E a usina de reciclagem combina peneiração, separação magnética e catação para dividir o que veio da coleta — assunto do guia de reciclagem e tipos de lixo. Para entender as mudanças de estado que sustentam a destilação, veja os estados físicos da matéria.

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  1. 1. Qual é a diferença entre mistura homogênea e heterogênea?

    Por quê: Água com sal é homogênea: mesmo com dois componentes, enxerga-se um líquido só. Água com areia é heterogênea, porque dá para distinguir as duas partes.

  2. 2. Como separar sal dissolvido na água, recuperando os dois?

    Por quê: Na destilação a água evapora, passa pelo condensador e volta ao estado líquido em outro recipiente, enquanto o sal fica no frasco original. A filtração não funciona: o sal dissolvido atravessa o papel.

  3. 3. Qual método separa as camadas de água e óleo sem aquecer a mistura?

    Por quê: Os dois líquidos não se misturam e têm densidades diferentes, então formam camadas. O funil permite escoar o líquido de baixo, mais denso, deixando o de cima.

  4. 4. Por que um filtro de papel comum não separa o sal dissolvido na água?

    Por quê: A filtração com papel comum retém partículas sólidas maiores que seus poros, não os íons do sal dissolvido. Como o sal se dissolveu, a mistura é homogênea e atravessa o filtro inteira.

  5. 5. O que a refinaria faz com o petróleo para obter gasolina e diesel?

    Por quê: O petróleo contém muitos hidrocarbonetos. Na torre, suas frações condensam em regiões com temperaturas diferentes; cada fração é uma mistura com uma faixa de ebulição.

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Perguntas frequentes

Qual é a diferença entre mistura homogênea e heterogênea?
A homogênea apresenta uma única fase, com aspecto uniforme, como água com sal ou o ar. A heterogênea apresenta duas ou mais fases distinguíveis, às vezes apenas ao microscópio, como no sangue; outros exemplos são água com areia ou água com óleo.
O que é fase em uma mistura?
É cada porção com aspecto uniforme dentro da mistura. Água com gelo e areia tem três fases; água com sal dissolvido tem apenas uma.
Como separar sal da água?
Por evaporação, se você quiser apenas o sal, ou por destilação simples, se quiser recuperar também a água. Um filtro de papel comum não retém o sal dissolvido; membranas especiais funcionam por outros processos, como a osmose reversa.
Como separar água e óleo?
Por decantação: os dois líquidos não se misturam e têm densidades diferentes, então formam camadas. Em laboratório usa-se o funil de decantação para escoar a camada de baixo.
Como se separam os derivados do petróleo?
Por destilação fracionada. Vaporizações e condensações sucessivas permitem obter frações com diferentes faixas de ebulição. As frações, como gasolina, querosene e diesel, continuam sendo misturas.