2014 - Misturas e Processos de Separação de Misturas

Mistura– são duas ou mais substâncias agrupadas, onde a composição é variável e suas propriedades também.
Exemplo de misturas: sangue, leite, ar, madeira, granito, água com açúcar.
Algumas misturas são tão importantes que têm nome próprio. São exemplos:
- gasolina – mistura de hidrocarbonetos, que são substâncias formadas por hidrogênio e carbono.
- ar atmosférico – mistura de 78% de nitrogênio, 21% de oxigênio, 1% de argônio e mais outros gases, como o gás carbônico.
- álcool hidratado – mistura de 96% de álcool etílico mais 4% de água.
Sistema – é uma parte do universo que se deseja observar, analisar. Por exemplo: um tubo de ensaio com água, um pedaço de ferro, uma mistura de água e gasolina, etc.
Fases – é o aspecto visual uniforme.
As misturas podem conter uma ou mais fases.
Mistura Homogênea – é formada por apenas uma fase. Não se consegue diferencias a substância.
Exemplos:
- água + sal
- água + álcool etílico
- água + acetona
- água + açúcar

Mistura Heterogênea – é formada por duas ou mais fases. As substâncias podem ser diferenciadas a olho nu ou pelo microscópio.
Exemplos:
- água + óleo
- granito
- água + enxofre
- água + areia + óleo
Os sistemas monofásicos são as misturas homogêneas.
Os sistemas polifásicos são as misturas heterogêneas.
Os sistemas homogêneos, quando formados por duas ou mais substâncias miscíveis (que se misturam) umas nas outras chamamos de soluções.
São exemplos de soluções: água salgada, vinagre, álcool hidratado.
Os sistemas heterogêneos podem ser formados por uma única substância, porém em várias fases de agregação (estados físicos).
Exemplo: água
- líquida
- sólida (gelo)
- vapor

SEPARAÇÃO DE MISTURAS

Os componentes das misturas podem ser separados. Há algumas técnicas para realizar a separação de misturas. O tipo de separação depende do tipo de mistura.
Alguns dos métodos de separação de mistura são: catação, levigação, dissolução ou flotação, peneiração, separação magnética, dissolução fracionada, decantação e sedimentação, centrifugação, filtração, evaporação, destilação simples e fracionada e fusão fracionada.
Separação de Sólidos
Para separar sólidos podemos utilizar o método da catação, levigação, flotação ou dissolução, peneiração, separação magnética, ventilação e dissolução fracionada.
- CATAÇÃO – consiste basicamente em recolher com as mãos ou uma pinça um dos componentes da mistura.
Exemplo: separar feijão das impurezas antes de cozinhá-los.
- LEVIGAÇÃO – separa substâncias mais densas das menos densas usando água corrente.
Exemplo: processo usado por garimpeiros para separar ouro (mais denso) da areia (menos densa).
- DISSOLUÇÃO OU FLOCULAÇÃO – consiste em dissolver a mistura em solvente com densidade intermediária entre as densidades dos componentes das misturas.
Exemplo: serragem + areia
Adiciona-se água na mistura. A areia fica no fundo e a serragem flutua na água.
- PENEIRAÇÃO – separa sólidos maiores de sólidos menores ou ainda sólidos em suspensão em líquidos.
Exemplo: os pedreiros usam esta técnica para separar a areia mais fina de pedrinhas; para separar a polpa de uma fruta das suas sementes, como o maracujá.
Este processo também é chamado de tamização.

- SEPARAÇÃO MAGNÉTICA – usado quando um dos componentes da mistura é um material magnético. Com um ímã ou eletroímã, o material é retirado.
Exemplo: limalha de ferro + enxofre; areia + ferro

- VENTILAÇÃO – usado para separar dois componentes sólidos com densidades diferentes. É aplicado um jato de ar sobre a mistura.
Exemplo: separar o amendoim torrado da sua casca já solta; arroz + palha.
- DISSOLUÇÃO FRACIONADA - consiste em separar dois componentes sólidos utilizando um líquido que dissolva apenas um deles.
Exemplo: sal + areia
Dissolve-se o sal em água. A areia não se dissolve na água. Pode-se filtrar a mistura separando a areia, que fica retida no filtro da água salgada. Pode-se evaporar a água, separando a água do sal.

Separação de Sólidos e Líquidos

Para separar misturas de sólidos e líquidos podemos utilizar o método da decantação e sedimentação, centrifugação, filtração e evaporação.

- SEDIMENTAÇÃO – consiste em deixar a mistura em repouso até o sólido se depositar no fundo do recipiente.
Exemplo: água + areia

 - DECANTAÇÃO – é a remoção da parte líquida, virando cuidadosamente o recipiente. Pode-se utilizar um funil de decantação para remover um dos componentes da mistura.
Exemplo: água + óleo; água + areia

- CENTRIFUGAÇÃO – é o processo de aceleração da sedimentação. Utiliza-se um aparelho chamado centrífuga ou centrifugador, que pode ser elétrico ou manual.
Exemplo: Para separar a água com barro.

     

- FILTRAÇÃO – processo mecânico que serve para separar mistura sólida dispersa com um líquido ou gás. Utiliza-se uma superfície porosa (filtro) para reter o sólido e deixar passar o líquido. O filtro usado é um papel-filtro.

O papel-filtro dobrado é usado quando o produto que mais interessa é o líquido. A filtração é mais lenta.
O papel-filtro pregueado produz uma filtração mais rápida e é utilizada quando a parte que mais interessa é a sólida.
Exemplo: água + areia

- EVAPORAÇÃO – consiste em evaporar o líquido que está misturado com um sólido.
Exemplo: água + sal de cozinha (cloreto de sódio).
Nas salinas, obtém-se o sal de cozinha por este processo. Na realidade, as evaporações resultam em sal grosso, que se for purificado torna-se o sal refinado (sal de cozinha), que é uma mistura de cloreto de sódio e outras substâncias que são adicionadas pela indústria.

Separação de Misturas Homogêneas
Para separar os componentes das substâncias de misturas homogêneas usamos os métodos chamados de fracionamento, que se baseiam na constância da temperatura nas mudanças de estados físicos. São eles: destilação e fusão.
- DESTILAÇÃO – consiste em separar líquidos e sólidos com pontos de ebulição diferentes. Os líquidos devem ser miscíveis entre si.
Exemplo: água + álcool etílico; água + sal de cozinha
O ponto de ebulição da água é 100°C e o ponto de ebulição do álcool etílico é 78°C. Se aquecermos esta mistura, o álcool ferve primeiro. No condensador, o vapor do álcool é resfriado e transformado em álcool líquido, passando para outro recipiente, que pode ser um frasco coletor, um erlenmeyer ou um copo de béquer. E a água permanece no recipiente anterior, separando-se assim do álcool.
Para essa técnica, usa-se o aparelho chamado destilador, que é um conjunto de vidrarias do laboratório químico. Utiliza-se: termômetro, balão de destilação, haste metálica ou suporte, bico de Bunsen, condensador, mangueiras, agarradores e frasco coletor.
Este método é a chamada Destilação Simples.
Nas indústrias, principalmente de petróleo, usa-se a destilação fracionada para separar misturas de dois ou mais líquidos. As torres de separação de petróleo fazem a sua divisão produzindo gasolina, óleo diesel, gás natural, querosene, piche.
As substâncias devem conter pontos de ebulição diferentes, mas com valores próximos uns aos outros.

- FUSÃO FRACIONADA – separa componentes de misturas homogêneas de vários sólidos. Derrete-se a substância sólida até o seu ponto de fusão, separando-se das demais substâncias.
Exemplo: mistura sólida entre estanho e chumbo.
O estanho funde-se a 231°C e o chumbo, a 327°C. Então, funde-se primeiramente o estanho.

2014 - Acidos, bases, sais e óxidos

FUNÇÃO DA QUÍMICA INORGÂNICA

Algumas substâncias químicas com propriedades semelhantes foram agrupadas em funções químicas.
Função Química – conjunto de compostos com propriedades químicas semelhantes.
As substâncias inorgânicas se dividem em quatro grandes grupos que são conhecidos como as funções da química inorgânica. São elas: ácidos, bases, óxidos e sais.

ÁCIDOS

 Ácido é toda substância que em água produz o cátion H+. 
Quando um ácido entra em contato com a água, ele se ioniza e libera H+. 

As principais características dos ácidos são:
- sabor azedo (em  geral tóxicos e corrosivos);
- conduzem eletricidade em solução aquosa (em água);
- mudam a cor de certas substâncias (indicadores ácido-base, que são substâncias orgânicas);
- reagem com base formando sal e água.
Utilidade
- Ácido sulfúrico (H₂SO₄) – produto químico mais utilizado na indústria, por isso o consumo de ácido sulfúrico mede o desenvolvimento industrial de um país. É corrosivo e muito solúvel em água. É usado em baterias de automóveis, na produção de fertilizantes, compostos orgânicos, na limpeza de metais e ligas metálicas (aço).
- Ácido clorídrico (HCl) – é um dos componentes do suco gástrico do nosso estômago. O HCl puro é um gás muito corrosivo e tóxico. O HCl em solução aquosa é sufocante e corrosivo. É usado na limpeza de pisos e paredes de pedra ou azulejo. O ácido muriático é o ácido clorídrico impuro.
- Ácido fluorídrico (HF) – é utilizado para a produção de alumínio, corrosão de vidros (em automóveis), decoração em objetos de vidro. É altamente corrosivo para a pele.
- Ácido nítrico (HNO₃) – ácido tóxico e corrosivo. Utilizado na produção de fertilizantes e de compostos orgânicos.
Classificação
A) PRESENÇA DE OXIGÊNIO
- ácidos sem oxigênio – hidrácidos
Exemplos: HCl, HBr
- ácidos com oxigênios – oxiácidos
Exemplos: H₂SO₄, HNO₃
B) NÚMERO DE  H⁺  IONIZÁVEIS
- monoácido – produz 1 H⁺ 
Exemplos: HCl, HNO₃
- diácido – produz 2 H⁺ 
Exemplos: H₂SO₄,H₂CO₃
- triácido – produz 3 H⁺ 
Exemplos: H₃PO₄, H₃BO₃
- tetrácidos – 4H⁺
Exemplos: H₄SiO₄
C) FORÇA ÁCIDA (GRAU DE IONIZAÇÃO):
- Hidrácidos:
Fortes: HCl, HBr
Moderado: HF
Fraco: os demais hidrácidos
- Oxiácidos:
Sendo a fórmula genérica: H_aEO_b, onde:
H = hidrogênio
E = elemento químico
O = oxigênio
a = número de H
b = número de O
Se b-a:
3 ou 2 = ácido forte
1 = ácido moderado
0 = ácido fraco
Exemplos:
HNO₃ →  3-1=2  → ácido forte
H₃PO₄ → 4-3=1 → ácido moderado
H₃BO₃ → 3-3=0 → ácido fraco
Nomenclatura

 BASES

Base é toda substância que em água produz o ânion OH- (hidroxila). Quando uma base entra em contato com água, ela se dissocia e libera OH-.
As principais características das bases são:
- sabor adstringente (sabor igual ao da banana verde que parece que “prende” a língua);
- conduzem eletricidade em solução aquosa (em água);
- mudam a cor de certas substâncias, os chamados indicadores ácido-base;
-reagem com ácidos formando sal e água.
Utilidade
- Hidróxido de sódio (NaOH) – conhecida também como soda cáustica. É tóxico e corrosivo. Usado para desentupir pias. É muito usado na indústria química para preparar sabão e outros compostos orgânicos.
- Hidróxido de Magnésio (Mg(OH)₂) – usado como antiácido estomacal. É também chamado de leite de magnésia.
- Hidróxido de cálcio – (Ca(OH)₂) – chamado de cal hidratada, cal apagada ou cal extinta. Usada na construção civil para preparar argamassa e usado em pinturas. O hidróxido de cálcio em água é chamado de leite de cal ou água de cal.
- Hidróxido de amônio (NH₄OH) em solução aquosa é conhecido como amoníaco ou amônia. Usado em limpeza doméstica, saponificações de gorduras e óleos. É tóxico e irritante aos olhos.
Classificação
A) Número de OH_- dissociadas:
- Monobase – possui uma OH^-
Exemplo: NaOH, NH₄OH
- Dibase- possui dois OH^-
Exemplos: Mg(OH)₂, Fe(OH)₂
- Tribase – possui três OH^-
Exemplos: Al(OH)₃, Fe(OH)₃
- Tetrabase – possui quatro OH^-
Exemplos: Pb(OH)₄, Sn(OH)₄
B) Força Básica/Grau de Dissociação:
- Base Forte – tem grau de dissociação de quase 100%. São as bases dos metais alcalinos e alcalinos terrosos.
Exemplos: NaOH, KOH, Ca(OH)₂
Exceção: Mg(OH)₂ que é uma base fraca.
- Base Fraca – tem grau de dissociação inferior a 5%. São as demais bases, incluindo o Mg(OH)₂ e NH₄OH.
C) Solubilidade em Água:
- Solúveis: bases dos metais alcalinos e o NH₄OH.
Exemplos: KOH, NaOH, LiOH, NH₄OH.
- Pouco solúveis: bases dos metais alcalinos terrosos.
Exemplos: Ba(OH)₂, Ca(OH)₂, Mg(OH)₂.
- Insolúveis: demais bases.
Exemplos: Fe(OH)₂, Al(OH)₃, Sn(OH)₂

ÓXIDOS

Óxido é toda substância formada por oxigênio e mais outro elemento. Formam compostos binários, ou seja, só possuem dois elementos na sua fórmula química.

Exemplos: Na₂O, MgO, Al₂O₃, FeO.

Identificam-se os óxidos como composto binário sendo o oxigênio o elemento mais eletronegativo e do lado direito da fórmula. Portanto, não existe um óxido com flúor.

Utilidade

- Óxido de cálcio (CaO) – sólido branco usado na construção civil para fabricar cimento, tijolo, cerâmicas. Age como fungicida e bactericida. Na agricultura, para corrigir a acidez do solo.. pode ser chamado de cal viva ou cal virgem.

- Dióxido de carbono (CO₂) – é o gás carbônico obtido como subproduto de várias reações industriais. Usado em refrigerantes e quando sólido é conhecido como gelo-seco. Participa da fotossíntese das plantas.

- Óxido de hidrogênio (H₂O) – é a água. Óxido mais importante do planeta. Toda a forma de vida na Terra está associada a este óxido.

- Óxido de zinco (ZnO) – é um pó branco (alvaiade) usado em pinturas do rosto de palhaços. Usado também como protetor solar.

- Peróxido de Hidrogênio (H₂O₂) – chamada de água oxigenada, é um peróxido que se decompõe rapidamente. É usado como bactericida e para branqueamento de cabelos, fibras e papel.

Classificação:
A) Óxidos Básicos: reagem com água para formar bases ou reagem com ácidos formando sal e água.
Exemplos:
Na₂O  + H₂O  →  2NaOH
2Na₂O  + 2HCl  →  2NaCl  + H₂O
São sólidos iônicos. Metais alcalinos e alcalinos terrosos reagem com a água.
B) Óxidos Ácidos: reagem com água para formar ácido ou reagem com base formando sal e água.
Exemplos:
SO₃ + H₂O  →  H₂SO₄
SO₃ + 2 NaOH  →  Na₂SO₄ + H₂O 
São formados por oxigênio e não-metais ou metais com NOX elevado.
C) Óxidos Anfóteros: comportam-se como óxidos básicos e também como óxidos ácidos. Só reagem com ácido forte ou base forte.
Exemplos:
ZnO  + HCl  →  ZnCl₂  +  H₂O 
ZnO  +  2NaOH  →  Na₂ZnO₂  +   H₂O 
São, em geral, sólidos iônicos, insolúveis em água.
Podem ser formados por: Zn, Pb, Sn, As, Sb.
D) Óxidos neutros: não reagem com água, nem com ácido e nem com base.
Exemplos: CO, N₂O, NO.
São gases e moleculares, formados por não-metais.
E) Peróxidos: reagem com água ou com ácido diluído formando água oxigenada (H2O2).
Exemplos:
Na₂O₂  + 2H₂O  →  2NaOH  + H₂O₂
Na₂O₂  + H₂SO₄  → Na₂SO₄ + H₂O₂
Na₂O₂ – peróxido de sódio
H₂O₂ – peróxido de hidrogênio
Nomenclatura
Pode-se usar, ainda a nomenclatura que indica o número de átomo de oxigênios e o número de átomos do elemento. Usa-se esta forma para dar nome aos óxidos ácidos.
Exemplos:
CO – monóxido de carbono
CO₂ – dióxido de carbono
SO₃ – trióxido de enxofre
N₂O₃ – trióxido de dinitrogênio

SAIS

Sal é toda substância que em água produz um cátion diferente do H⁺ e um ânion diferente do OH^-.
Os sais são formados a partir da reação de um ácido com uma base, que é a reação de neutralização, formando também água.
Exemplos:
HCl  +  NaOH  →  NaCl  + H₂O

                                            ácido     base          sal       água

As principais características são:
- conduzem eletricidade quando estão na fase líquida (fundidos) ou em solução aquosa, porque nestes casos há elétrons livres;
- geralmente são sólidos à temperatura e pressão ambiente (25°C e 1atm).

Utilidade

- Cloreto de sódio (NaCl) – é obtido da água do mar e utilizado na alimentação como sal de cozinha e na conservação de carnes. Na indústria, é usado para a produção de soda cáustica e gás cloro.

- Carbonato de sódio (Na₂CO₃) – também chamado de soda ou barrilha. Usado para a fabricação de vidro, sabão, corantes e no tratamento de água de piscina.

- Carbonato de cálcio (CaCO₃) – na natureza, é encontrado na forma de mármore, calcário e calcita. Forma as estalactites e as estalagmites das cavernas. Usado na produção de cimento e de cal virgem (Cao). Reduz a acidez do solo.

- Hipoclorito de sódio (NaOCl) – usado como anti-séptico e alvejante (clareamento de roupas).

Nomenclatura

O nome do sal é formado a partir do nome do ácido que o originou:

Assim:

ÁCIDO	SAL
ÍDRICO	ETO
ICO	ATO
OSO	ITO

Nome do Sal:
Nome do ânion do ácido de origem + eto/ato/ito + de + nome do cátion da base de origem
Exemplo:

HCl               +             NaOH               →            NaCl             +             H₂O
ácido clorídrico        hidróxido de sódio            cloreto de sódio                  água

7.5 Indicadores Ácido-Base e pH

Os indicadores ácido-base são substâncias orgânicas que ao entrar em contato com um ácido ficam com uma cor e ao entrar em contato com uma base ficam com outra cor. Assim, para saber se uma substância é ácido ou base, podemos utilizar um indicador orgânico para identificar a função química.
São exemplos de indicadores ácido-base: fenolftaleína, alaranjado de metila, papel tornassol, azul de bromotimol.
Alguns indicadores naturais também podem ser utilizados, como o repolho roxo e a flor hortência e o hibisco.

Veja a coloração que os principais indicadores podem adquirir ao entrar em contato com um ácido ou uma base:

INDICADOR	ÁCIDO	BASE	NEUTRO
FENOLFTALEÍNA	INCOLOR	ROSA	INCOLOR
TORNASSOL	ROSA	AZUL	-

Para os outros indicadores:
- Repolho roxo, em meio aquoso, fica vermelho em contato com ácido, verde em contato com base e vermelho quando neutro.
- Alaranjado de metila fica vermelho em contato com ácido, amarelo-laranja em base e quando neutro;
- O azul de bromotimol fica amarelo em ácido, e azul em base e quando neutro;
- A flor hortência fica azul em meio ácido e rosa em base;
- O hibisco ou mimo-de-vênus, que possui a cor rosa, fica vermelho-alaranjado em contato com ácido e verde em meio básico.

Alguns indicadores ácido-base são tão eficientes que indicam até mesmo o grau de acidez ou alcalinidade (basicidade) das substâncias. Este grau é chamado do pH (produto hidrogeniônico) que mede a quantidade do cátion H+ das soluções.
Existe uma escala de acidez e alcalinidade que vai de zero a quatorze. O maior número indica solução básica (alcalina) e o menor número indica uma solução ácida. Se o valor de pH for sete, ou seja, a metade, então a solução não é nem ácida e nem básica, ela é neutra.
Quanto mais a solução se aproxima de zero, mais ácida ela é. Quanto mais a solução se aproxima do quatorze, mais básica ela é.

Escala de pH

|_______________|_______________|
0                             7                           14
ácido         neutro         base

Na prática, o pH pode ser medido com indicadores ácido-base e também através de aparelhos que medem a condutividade elétrica das soluções.
Os indicadores mudam de cor em diferentes valores de pH. Para essa mudança de cor damos o nome de viragem e para o valor do pH damos o nome de ponto de viragem.

Ácido de Arrhenius – é toda substância que em água produz um cátion H+.
Base de Arrhenius – é toda a substância que em água produz um ânion OH-.

1º Ano - Ligações químicas

Ligações químicas

1º Ano - Ligações Químicas - Salman Khan