Substâncias, misturas e suas

transformações.

Química

Professor: João Augusto

SUBSTÂNCIAS, MISTURAS E SUAS

TRANSFORMAÇÕES

Figura 1: Perseu com a cabeça de Medusa.

Nas estátuas de bronze (liga metálica

de cobre e estanho) pode-se

perceber a presença de uma

substância verde-claro, o zinabre, ou

sulfato de cobre.

SUBSTÂNCIAS, MISTURAS E SUAS

TRANSFORMAÇÕES

- De que são feitas as coisas?

- É possível diferenciar

misturas e substâncias

por simples observação

a olho nu?

SUBSTÂNCIAS, MISTURAS E SUAS

TRANSFORMAÇÕES

O que é uma substância?

- Pode-se dizer que cada substância é identificada por um conjunto

de propriedades próprias.

- Não existem duas substâncias que tenham entre si todas as

propriedades exatamente iguais.

- Água

- Mercúrio

- Álcool Etílico

- Ferro

- Alumínio

- Dióxido de carbono

- Cloreto de sódio

- Ouro

EXEMPLOS DE SUBSTÂNCIAS:

ÁGUA

Cloreto de sódio

Mercúrio

Ouro

SUBSTÂNCIAS, MISTURAS E SUAS

TRANSFORMAÇÕES

O que é uma substância?

Um material é considerado uma substância

quando observamos que suas propriedades

(como a densidade, solubilidade, temperatura

de fusão, temperatura de ebulição) apresentam

valores que praticamente não variam de uma

amostra para outra, quando medidos nas

mesmas condições de temperatura e pressão.

SUBSTÂNCIAS, MISTURAS E SUAS

TRANSFORMAÇÕES

Uma substância é considerada pura quando não

está misturada a outra(s) substância(s).

Substância pura simples

Substância pura composta

SUBSTÂNCIAS, MISTURAS E SUAS

TRANSFORMAÇÕES

Substâncias puras simples: são aquelas

formadas por apenas um elemento químico .

Exemplos: N2, O3, Cl2, C(diamante).

Substâncias puras compostas: São aquelas

formadas por mais de um elemento químico

Exemplos: CO2, H2O, C9H13NO3 (adrenalina).

SUBSTÂNCIAS, MISTURAS E SUAS

TRANSFORMAÇÕES

Ozônio e oxigênio

Grafite e diamante

Fósforo branco e fósforo vermelho

Enxofre rômbico e monoclínico

Alótropos:

formas diferentes do

mesmo elemento

químico que existem

no mesmo estado

físico sob as mesmas

condições de

temperatura e

pressão

SUBSTÂNCIAS, MISTURAS E SUAS

TRANSFORMAÇÕES

SUBSTÂNCIAS, MISTURAS E SUAS

TRANSFORMAÇÕES

Fósforo branco fósforo vermelho

Cristais de enxofre rômbico Cristais de enxofre monoclínico

SUBSTÂNCIAS, MISTURAS E SUAS

TRANSFORMAÇÕES

“uma substância é considerada pura quando

não está misturada a outra(s) substância(s)”.

Substâncias pura simples

Substância pura composta

PERAÍÍÍÍ...

...E QUANDO DUAS OU MAIS SUBSTÂNCIAS SE COMBINAM?

SUBSTÂNCIAS, MISTURAS E SUAS

TRANSFORMAÇÕES

Como os materiais, matérias-primas são

encontrados na natureza?

Rocha sedimentar.

Lenha / Madeira.

SUBSTÂNCIAS, MISTURAS E SUAS

TRANSFORMAÇÕES

Como os materiais, matérias-primas são

encontrados na natureza?

SUBSTÂNCIAS, MISTURAS E SUAS

TRANSFORMAÇÕES

Areia a olho nu...

...porque

microscopicamente

a areia é assim:

Sistema é qualquer conjunto natural, constituído de

partes e elementos interdependentes, que pode ser

submetido à observação

O que é um sistema?

“Sistema é uma porção limitada do universo,

considerada como um todo para efeito de estudo”.

Sistema homogêneo: é aquele que apresenta as

mesmas propriedades em qualquer parte de sua

extensão em que seja examinado.

Apresenta somente uma fase.

O que é um sistema?

Sistema heterogêneo: é aquele que não apresenta as

mesmas propriedades em qualquer parte de sua

extensão em que seja examinado

Apresenta mais de uma fase.

Ao longo do sistema areia + serragem

observa-se que certas propriedades

– como cor, densidade, etc – variam.

Cada parte com propriedades

específicas é chamada de fase.

Na prática, podemos determinar uma

fase com sendo cada uma das partes

que apresenta aspecto uniforme a

olho nu.

Areia+serragem

areia

serragem

É possível que exista um sistema

com mais de uma fase composto

somente por uma substância?

Água líquida + gelo

Siiiiiiiim!!!

Sistema homogêneo:

apresenta composição

uniforme

Sistema heterogêneo:

apresenta composição

não uniforme

Substância pura

Mistura homogênea

(uma fase)

Mistura heterogênea: mais de uma

substância e mais de uma fase

Substância pura em diferentes

estados físicos

Água + óleo

Sistema heterogêneo:

Apresenta duas fases

Água + cloreto de sódio

Sistema homogêneo:

Uma fase: monofásico

Sistema heterogêneo:

Três fases: trifásico

Água +

tetracloreto de carbono +

areia

EXERCÍCIO

N° 1 : Considere um sistema constituído de dois blocos de gelo, água

líquida, óleo de cozinha e sal dissolvido.

a) Qual o número de fases do sistema?

3 FASES.

EXERCÍCIO PÁGINA 40

N° 1 : Considere um sistema constituído de três blocos de gelo, água

líquida, óleo de cozinha e sal dissolvido.

b) Qual é o número de componentes?

Componentes é o mesmo

que substância pura!

3 componentes (H2O, óleo, sal).

EXERCÍCIO PÁGINA 40

N° 1 : Considere um sistema constituído de três blocos de gelo, água

líquida, óleo de cozinha e sal dissolvido.

c) Classifique o sistema em substância pura ou mistura.

O sistema é uma mistura!!

O que seria um sistema

polifásico?

O que seria um sistema

polifásico?

O que seria um sistema

polifásico?

O que seria um

sistema polifásico?

MISTURAS ESPECIAIS

Mistura AZEOTRÓPICA:

- Ponto de fusão variável;

- Ponto de ebulição constante

- Ex.: Álcool 96 °GL

MISTURAS ESPECIAIS

Mistura EUTÉTICA:

- Ponto de fusão constante

- Ponto de ebulição variável

- Ex.: mistura chumbo-estanho

• A caracterização de uma substância pode ser feita

analisando suas propriedades que podem ser:

• Propriedades gerais;

• Propriedades organolépticas;

• Propriedades específicas;

PROPRIEDADES DA MATÉRIA

• Propriedades gerais;

Seria possível distinguir água e álcool usando o valor

da sua massa?

E usando o seu volume?

Massa e volume são exemplos de propriedades

gerais da matéria e não servem para, de fato,

diferenciar uma substância de outra com precisão.

PROPRIEDADES DA MATÉRIA

Inércia: é a propriedade que a matéria tem de

permanecer em seu estado de repouso ou movimento.

Impenetrabilidade: é a propriedade de que dois corpos

não podem ocupar o mesmo espaço simultaneamente.

Compressibilidade: é a propriedade que a matéria tem

de ter alteração em seu volume devido alteração na

pressão.

Divisibilidade: é a propriedade que a matéria tem de

ser dividida em porções menores sem perder suas

propriedades.

PROPRIEDADES DA MATÉRIA

• Propriedades organolépticas:

São propriedades identificadas pelos sentidos: tato

(texturas), visão (cores), olfato (cheiro), paladar

(gosto) e audição (sons).

Cores e cheiros são exemplos de propriedades

organolépticas da matéria e não servem para, de

fato, diferenciar uma substância de outra com

precisão.

PROPRIEDADES DA MATÉRIA

• Propriedades específicas:

São propriedades específicas de cada substância e,

por isso, podem sim diferenciar uma substância de

outra.

Ponto de fusão, ponto de ebulição, densidade,

condutividade elétrica (entre várias outras) são

exemplos de propriedades específicas da matéria e

pode ser usadas, de fato, diferenciar um material do

outro com precisão.

PROPRIEDADES DA MATÉRIA

sua nova novela das 8h...

“Separação de misturas”

“Se o fogo pegar

nesse cabelo,

ninguém apaga”

NINGUÉM!

Q UA L A I M P O R T Â N C I A

D E S E C O N H E C E R O S

P R O C E S S O S D E

S E PA R A Ç Ã O D E

M I ST U R A S . . . ?

- Na natureza os materiais e matérias-primas são encontrados sob a forma de misturas de duas ou mais

substâncias.

Alguns aspectos relevantes para separar-se as misturas:

Isolar substâncias umas das outras:

o Gás oxigênio para hospitais;

Coleta seletiva do lixo;

Tratamento de água para cidades,

Obtenção dos derivados do petróleo (querosene, diesel,

gasolina, parafina, etc.)

Extrair substâncias da natureza:

o Princípios ativos de plantas;

o Minerais e minérios;

• Os processos de separação de misturas são

caracterizados por procedimentos básicos e

importantes feitos rotineiramente em laboratórios

químicos para controle de matérias-primas e para

análise e obtenção de substâncias.

SEPARAÇÃO DE MISTURAS

• Esses processos também são utilizados em

diversos ramos industriais, como no refinamento

de petróleo, no processamento de ar atmosférico e

de minérios e em prestação de serviços, como no

tratamento do lixo e da água que tanto

necessitamos.

• Os processos de separação são realizados

levando-se em conta as propriedades específicas

dos componentes, as quais podemos destacar:

SEPARAÇÃO DE MISTURAS

Ponto de fusão

Ponto de Ebulição

Solubilidade

Densidade

Propriedades magnéticas

PROCESSOS DE SEPARAÇÃO DE MISTURAS

Misturas heterogêneas:

- Catação

- Decantação

- Levigação

- Flotação

- Ventilação

- Centrifugação

- Filtração (simples ou à vácuo)

- Dissolução fracionada

PROCESSOS DE SEPARAÇÃO DE MISTURAS

Existe um único método para se separar

determinada mistura?

Misturas são sempre separadas com

apenas um método?

“Êne-á-ó-til”

NÃO!

Pode haver uma

combinação entre

diferentes métodos para

se separar as substâncias

e obtê-las isoladamente.

• A catação é um método rudimentar de separação

de misturas que baseia-se na diferença de

tamanho e de aspecto das partículas de sólidos

granulados ou não.

MISTURAS HETEROGÊNEAS

“C a t a ç ã o”

• A decantação é um método que utiliza a diferença

de densidades e a ação gravitacional para a

separação das substâncias

• Pode separar materiais sólidos suspensos em um

solvente líquido ou gasoso ou líquidos imiscíveis.

MISTURAS HETEROGÊNEAS

“D e c a n t a ç ã o”

• É um tipo de decantação acelerada por meio de

um aparelho que promove rápida rotação da

mistura. Este equipamento é a centrífuga.

MISTURAS HETEROGÊNEAS

“C e n t r i f u g a ç ã o ”

Centrífuga.

• Separação de

líquidos imiscíveis

com densidades

diferentes

MISTURAS HETEROGÊNEAS

“D e c a n t a ç ã o”

“Funil de Bromo”

• Consiste no uso de uma corrente de um líquido

(como água, por exemplo) para separar

substâncias sólidas com densidades diferentes

• Este método é utilizado em garimpos de extração

de ouro.

MISTURAS HETEROGÊNEAS

“L e v i g a ç ã o”

• A flotação consiste na formação de uma superfície

de bolhas responsável pela suspensão de

partículas sólidas “leves” o suficiente para não

serem separadas por decantação.

MISTURAS HETEROGÊNEAS

“F l o t a ç ã o”

• Consiste basicamente na introdução de bolhas de

ar a uma suspensão de partículas.

MISTURAS HETEROGÊNEAS

“F l o t a ç ã o”

Bolha de ar impregnada de

partículas ao seu redor.

• É uma técnica que utiliza correntes de ar para

poder separar componentes com densidades

diferentes. Beneficiamento de grãos

MISTURAS HETEROGÊNEAS

“V e n t i l a ç ã o”

• Separação mecânica de casca de grãos.

• Consiste na separação de misturas de

substâncias sólidas e líquidas ou substâncias

sólidas e gasosas.

MISTURAS HETEROGÊNEAS

F i l t r a ç ã o

• Utiliza-se um filtro, que retém os sólidos e

permite a passagem da fase fluida (líquida ou

gasosa)

MISTURAS HETEROGÊNEAS

F i l t r a ç ã o

MISTURAS HETEROGÊNEAS

F i l t r a ç ã o

• Filtração simples

MISTURAS HETEROGÊNEAS

F i l t r a ç ã o

• Filtração à vácuo

MISTURAS HETEROGÊNEAS

D i s s o l u ç ã o F r a c i o n a d a

• Na dissolução fracionada, um líquido dissolve

apenas um dos componentes de uma mistura. Por

exemplo, considere um sistema formado por areia e

sal.

• Para separar a areia do sal, o mais adequado seria

adicionar água (que dissolve o sal) e depois filtrar a

mistura.

PERAÍÍÍÍ...

...E PARA SEPARAR A MISTURA HOMOGÊNEA “ÁGUA+SAL”?

PROCESSOS DE SEPARAÇÃO DE MISTURAS

Misturas homogêneas:

- Evaporação

- Destilação simples

- Destilação fracionada

- Cromatografia

MISTURAS HOMOGÊNEAS

E v a p o r a ç ã o

• É um processo que ocorre à temperatura

ambiente.

• Ocorre à temperatura ambiente.

• Obtenção do sal de cozinha

Sal de cozinha e

enriquecimento com Iodo.

PROCESSOS DE SEPARAÇÃO DE MISTURAS

- Extração de sal em Macau – RN.

PROCESSOS DE SEPARAÇÃO DE MISTURAS

- Macau – RN.

PROCESSOS DE SEPARAÇÃO DE MISTURAS

- Macau – RN.

Praia do amor

PERAÍÍÍÍ...

...E PARA RECUPERAR A FASE LÍQUIDA TAMBÉM?

MISTURAS HOMOGÊNEAS

D e s t i l a ç ã o S i m p l e s

• Utilizada para separar misturas homogêneas do

tipo sólido-liquido e misturas do tipo líquido-

líquido quando a temperatura de ebulição dos

líquidos variam no mínimo 25°C.

MISTURAS HOMOGÊNEAS

D e s t i l a ç ã o S i m p l e s

MISTURAS HOMOGÊNEAS

D e s t i l a ç ã o F r a c i o n a d a

• Utilizada para separar misturas homogêneas do

tipo líquido-líquido em que a diferença de

temperatura entre os líquidos é inferior a 25°C.

• O frasco coletor deve ficar imerso em um banho

de gelo de maneira que o líquido recém-chegado

não evapore novamente.

MISTURAS HOMOGÊNEAS

D e s t i l a ç ã o S i m p l e s

D e s t i l a ç ã o F r a c i o n a d a

Torres de fracionamento de uma refinaria.

petróleo é constituído por uma mistura de

compostos orgânicos (hidrocarbonetos). Pode ser

dividido em fase líquida (óleo), gasosa (gás) e

mista (gás dissolvido no óleo). Quando é retirado

das jazidas está contaminado com diversas

impurezas como areia, pedaços de rochas, água,

entre outros. À vista disso, é realizado um

processo de separação das impurezas, bem

como dos seus componentes nas

chamadas refinarias de petróleo.

P E T R Ó L E O

Representação esquemática de uma torre de

fracionamento de petróleo.

MISTURAS HOMOGÊNEAS

C r o m a t o g r a f i a

• Cromatografia é um método de separação de

misturas e identificação de seus componente,

que separa os componentes de uma mistura com

base em suas diferentes capacidades de

aderirem às superfícies de sólidos (fase

estacionária) como papel ou sílica.

MISTURAS HOMOGÊNEAS

C r o m a t o g r a f i a

• Na cromatografia em papel uma amostra (gota)

da mistura é aplicada sobre a fase estacionária

que é colocada em uma cuba contendo um

solvente (fase móvel) que “subirá” pela fase

estacionária por capilaridade.

• A substância que interagirem muito com o

solvente e pouco com a fase estacionária subirão

mais ou terão uma velocidade de subida maior;

as que interagirem mais com a fase estacionária

e pouco com o solvente subirão pouco ou terão

uma velocidade de subida menor.

MISTURAS HOMOGÊNEAS

C r o m a t o g r a f i a

• Na cromatografia em papel uma amostra (gota)

da mistura – fase móvel - é aplicada sobre um

papel - fase estacionária - que é colocada em

uma cuba contendo um solvente que “subirá”

pela fase estacionária por capilaridade.

• As substâncias que interagirem muito com o

solvente e pouco com a fase estacionária subirão

mais ou terão uma velocidade de subida maior;

as que interagirem mais com a fase estacionária

e pouco com o solvente subirão pouco ou terão

uma velocidade de subida menor.

MISTURAS HOMOGÊNEAS

C r o m a t o g r a f i a

• Esquema de uma cromatografia em papel e

Cromatografia em Camada Delgada.

MISTURAS HOMOGÊNEAS

C r o m a t o g r a f i a

• A Cromatografia em Camada Delgada assemelha-

se com a cromatografia em papel. Neste caso a

fase estacionária trata-se de uma fina (delgada)

camada de sílica aplicada a uma lâmina de vidro.

Quando em contato com o solvente, o mesmo

subirá pela sílica por capilaridade, carregando

consigo as substâncias que tiverem mais

afinidade, ficando para trás aquelas com menos

afinidade.

PROCESSO DE TRATAMENTO DE ÁGUA

• Etapa única?!

• Quais são as etapas de tratamento da água?

PROCESSO DE TRATAMENTO DE ÁGUA

• O tratamento de esgoto visa obter água com certo

grau de potabilidade, ou seja, com níveis aceitáveis de

poluentes para que esta possa ser descartada em

rios, lagos e oceanos.

• O esgoto tratado nas estações de tratamento esgoto

(ETE),possui cinco níveis básicos:

- Nível preliminar

- Desarenação

- Tratamento primário

- Tratamento secundário

- Pós-tratamento

PROCESSO DE TRATAMENTO DE ÁGUA

Tratamento preliminar ou gradeamento: utiliza grade,

peneiras ou caixas para reter os resíduos maiores;

Desarenação: remoção da areia por sedimentação. A

areia deve ser retirada para evitar problemas nas bomcas

e entupimento de tubulações.

Tratamento primário: sedimenta os sólidos em

suspensão, que vão se acumulando no fundo do

decantador, formando o lodo (basicamente matéria

orgânica), que em seguida é retirado para produção de

adubos ou enviados para aterros sanitários.

PROCESSO DE TRATAMENTO DE ÁGUA

Tratamento secundário ou aeróbico: micro-organismos

aeróbios são adicionados para se alimentarem da

matéria orgânica dissolvida, convertendo-a em gás

carbônico e água. Essa etapa reproduz o processo de

decomposição de um rio, porém, mais rápido.

Pós-tratamento: remove os poluentes específicos bem

como os macronutrientes (N, P, etc) e agentes

patogênicos (bactérias e fungos). Isso quando se deseja

que o efluente tenha qualidade superior, ou quando o

tratamento não atingiu a qualidade desejada.

PROCESSO DE TRATAMENTO DE ÁGUA

O tratamento de esgoto diminui o risco do descarte

clandestino, protegendo a população da proliferação de

doenças e de difícil controle e de rápida disseminação, as

ETEs também ajudam na preservação dos recursos

hídricos da região que, normalmente, são escassos.

A Organização Mundial de Saúde (OMS) estima que, a

cada dólar aplicado em obras de saneamento, são

economizados 5 dólares em serviços de saúde.