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.
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