Química - Estados físicos da matéria e separação de misturas

Estados físicos da matéria e separação de misturas

1. Estados físicos da matéria e separação de misturas Química Por Cláudia Augusto

2. Estados físicos Por Cláudia Augusto

3. Estados físicos da matéria e suas características. Podemos encontrar ao nosso redor a matéria em três estados físicos interconversíveis: sólido , líquido e gasoso . Toda matéria é formada por pequenas partículas, e seu estado físico depende do maior ou menos espaço entre elas, ou seja da maior ou menor agregação delas. Por isso, os estados físicos podem ser chamados de estados ou fases de agregação . Cada um dos estados, possui características diferentes (volume, densidade, forma, etc.), mas podem ser alteradas pela variação da temperatura (aquecimento ou resfriamento) ou também de pressão. Por Cláudia Augusto

4. Quando uma substância muda de estado, ela apenas sofre mudança em suas características macroscópicas (volume, forma, etc.) e microscópica (arranjo de partículas), mas sua composição não é alterada. Observação: »A água em estado gasoso (vapor), não é visível. A “fumacinha” ou “nuvem” que vemos, é na realidade o vapor que, ao entrar em contato com o ar (mais frio), já voltou ao estado líquido (sofreu condensação). Por Cláudia Augusto

5. Características macroscópicas dos estados físicos Estado Sólido Líquido Gasoso Características forma própria; volume fixo; dificilmente sofre compressão; difícil ser atravessado; não se move espontaneamente adquire forma do recipiente que o contém; volume fixo; dificilmente sofre compressão; pode ser atravessado com facilidade; pode escorrer tem a forma do recipiente; as partículas se movimentam espontaneamente e ocupam todo o volume do recipiente; sofre compressão e expansão facilmente; é atravessado com grande facilidade Por Cláudia Augusto

6. Mudanças de estado físico O estado físico ou estado de agregação da matéria pode ser alterado por variações de temperatura ou pressão. Cada mudança de estado recebe um nome: Por Cláudia Augusto

7. Diagrama de mudança de estado físico Ao aquecermos uma amostra de um sistema constituído por um único tipo de partícula , isto é, uma substância pura , como a água no estado sólido (gelo), e anotarmos as temperaturas nas quais ocorrem as mudanças de estado, ao nível do mar, obteremos um gráfico, em que: T1= início da fusão T3= início da ebulição T2= fim da fusão T4= fim da ebulição Por Cláudia Augusto

8. Diagramas como esse, que apresentam dois patamares durante as mudanças de estado (fusão e ebulição) indicando que a temperatura neles permanece constante, caracterizam o comportamento de uma substância pura ou simplesmente substância , durante o aquecimento. Por Cláudia Augusto

9. Se, partindo do estado sólido, repetíssemos o mesmo procedimento para um sistema formado por água e açúcar dissolvido (mistura) obteríamos o próximo gráfico, em que: ∆TF= variação da temperatura durante a fusão. ∆TE= variação da temperatura durante a ebulição. Por Cláudia Augusto

10. O gráfico do aquecimento do sistema água + açúcar dissolvido, diferentemente do gráfico de aquecimento da água, não apresenta patamares, isto é, durante as mudanças de estado a temperatura não permanece constante, pois a composição da mistura varia durante a mudança de estado. Por Cláudia Augusto

11. Concluindo ... Se compararmos os gráficos, podemos observar que a TF e a TE são constantes para a água (única partícula, ou seja, substância pura); enquanto que para a água e o açúcar dissolvidos (mais de uma partícula, ou seja, mistura) não apresentam uma temperatura constante. Generalizando: O gráfico de mudança de qualquer substância pura apresenta sempre dois patamares . O gráfico de mudança de estado de misturas geralmente não apresenta patamares Por Cláudia Augusto

12. Algumas exceções de diagramas ... Por Cláudia Augusto

13. MISTURAS EUTÉTICAS Essas misturas comportam-se como uma substância pura durante a fusão, isto é, apresentam TF constante. Por isso tem um patamar durante a fusão. Observação: » A temperatura de fusão um eutético é inferior às temperaturas de fusão de cada um dos componentes da mistura Por Cláudia Augusto

14. MISTURAS AZEOTRÓPICAS Essas misturas comportam-se como uma substância pura durante a ebulição, isto é, apresentam TE constante. Por isso possui um patamar durante a ebulição. Por Cláudia Augusto

15. TF (ºC) TE (ºC) D (g/cm³) Água (H 2 O) 100,0 1,0 Álcool comum (C 2 H 6 O) -117,0 78,0 0,78 Mercúrio (Hg) -38,8 356,6 13,64 Ferro (Fe) 1535,0 2750,0 7,87 Além da TF e da TE, é preciso saber a densidade também, para identificar uma substância. A tabela abaixo apresenta os valores de TF, TE e a densidade (medida a 4ºC) de algumas substâncias: Por Cláudia Augusto

16. Separação de misturas Por Cláudia Augusto

17. Misturas Heterogêneas Atração magnética Neste processo, um dos componentes é atraído por um ímã. Dissolução fracionada Neste método, apenas um dos componentes da mistura dissolve-se em um líquido. Ex: Sal e areia misturados. Adiciona-se água. O sal fica dissolvido na água, e a areia vai para o fundo do recipiente SÓLIDO + SÓLIDO Por Cláudia Augusto

18. DECANTAÇÃO Nesse processo, o sólido, sendo mais denso, sedimenta-se, ou seja, deposita-se no fundo do recipiente, se separando assim da fase líquida, que pode ser transferida. Filtração Nesse outro processo, quando a mistura é despejada sobre o filtro, o sólido não dissolvido fica retido e a fase líquida passa livremente. SÓLIDO NÃO DISSOLVIDO EM LÍQUIDO Observação: » A filtração que envolve mistura de gás e sólido pode ser feita mediante o uso de aspirador de pó. Por Cláudia Augusto

19. Líquidos imiscíveis A separação dos líquidos imiscíveis é feita utilizando-se um tipo especial de funil, chamado funil de bromo . O líquido mais denso fica na parte inferior do funil e é escoado, controlando-se a abertura da torneira. Por Cláudia Augusto

20. Misturas Homogêneas Evaporação A mistura é deixada em repouso ou é aquecida até que o líquido (componente mais volátil) evapore. Esse processo apresenta um inconveniente: a perda do componente líquido Cristalização fracionada Diferentes substâncias sólidas se dissolvem em quantidades diferentes em um mesmo volume de determinado líquido (solvente) a uma dada temperatura. Ao evaporarmos uma parte do solvente, a substância sólida menos solúvel cristaliza-se antes das outras, separando-se da mistura. SÓLIDO DISSOLVIDO EM LÍQUIDO Por Cláudia Augusto Observação: »A cristalização fracionada não ocorre somente em misturas de sólidos dissolvidos em líquidos. Ela pode ocorrer em misturas líquidas de sólidos fundidos. À medida que a mistura se esfria, lentamente, os sólidos cristalizam-se, separando-se um do outro.

21. DESTILAÇÃO SIMPLES É utilizada para separar cada uma das substâncias presentes em misturas homogêneas de sólidos dissolvidos em líquidos. DESTILAÇÃO FRACIONADA É utilizada para separar líquidos imiscíveis entre si, cujas temperaturas de ebulição (TE) não sejam muito próximas. Durante o aquecimento da mistura, é separado primeiro o líquido de menor TE, depois o líquido comTE intermediária, e assim sucessivamente até o líquido com maior TE. Por Cláudia Augusto