Prof. Rafael Coutinho
Separação de misturas - 2ª Parte
2.2) Filtração
* A filtração é uma técnica bastante utilizada para separar uma fase sólida de outra líquida ou gasosa.
* Nesse processo, quando a mistura é despejada sobre o filtro, o sólido não-dissolvido fica retido a fase líquida passa livremente
Aspectos Complementares
Temos dois tipos de Filtração: Filtração simples e Filtração a vácuo.
Vamos começar pela Filtração Simples.
A “Filtração simples”
* A Filtração simples consiste em despejar a mistura sobre uma superfície porosa apropriada: o filtro.
* O filtro permite que a fase líquida o atravesse, mas retém a fase sólida, propiciando uma separação de ambas.
* O princípio de funcionamento do filtro pode ser comparado, simplificadamente, ao funcionamento das peneiras. (Nesse caso, um pedreiro peneira a areia para separar as pedrinhas, os gravetos e os grãos maiores de areia dos grãos mais finos, que serão usados para fazer a mistura com cimento e água).
* Os orifícios existentes na peneira usada pelo pedreiro são de um tamanho tal que permite aos grãos menores passarem, mas retêm as pedrinhas, os gravetos e os grãos maiores.
* O papel de filtro, bastante empregado em laboratórios, é elaborado com fibras de papel entrelaçadas de modo que os orifícios entre elas (invisíveis a olho nu) atuem como os orifícios de uma peneira.
* As partículas formadoras da água são tão pequenas que passam por dentro desses orifícios. Já as partículas de areia, maiores que eles, são retidas pelo papel.
OBS: Uma filtração é realizada ao coar um cafezinho. As partículas do pó de café que não se dissolvem na água ficam retidas no filtro, enquanto que a água (solvente) e as partículas de café que se dissolvem na água (soluto) passam através dele.
* A filtração também permite separar misturas heterogêneas sólido/gás.
* É o caso dos aspiradores de pó, nos quais um filtro de pano e/ou papel separa a poeira (sólida) do ar com o qual ela foi aspirada.
A “Filtração a vácuo”
* Num laboratório, é comum haver misturas heterogêneas sólido/líquido cuja filtração é muito demorada.
* Um exemplo caseiro é o da mistura de farinha e água, que demora muito mais para ser filtrada que uma mistura de água e areia.
* Para acelerar a filtração, foi desenvolvido o processo de filtração a vácuo.
* Nele, o papel de filtro é ajustado à superfície de um funil apropriado, o funil de Buchner, que é conectado à boca de um frasco especial, o kitassato.
* O dispositivo denominado trompa d´água (ou trompa de vácuo) é ligado ao kitassato.
* Dentro da trompa, passa água corrente.
* Essa água corrente “arrasta” ar consigo.
* Isso remove um pouco de ar de dentro do kitassato e faz a pressão interna ficar menor que a pressão atmosférica.
* Consequentemente, a pressão atmosférica força a fase líquida da mistura a passar mais rapidamente pelo papel de filtro.
3ª Situação) LÍQUIDOS IMISCÍVEIS
* Não um nome técnico, específico para designar a separação de líquidos imiscíveis, os quais compõem, por sua vez, uma mistura heterogênea.
* A separação de dois sólidos, por exemplo, poderia ocorrer por dissolução fracionada. Nesta situação em que nós iremos estudar, falaremos apenas dos equipamentos que serão utilizados para separar dois 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.
Sintetizando as ideias
* Nos laboratórios, é utilizado o funil (ampola) de separação (decantação/de bromo) para separar líquidos de densidades diferentes.
* Após a separação espontânea, abre-se a torneira e escoa-se apenas o líquido mais denso.
1ª Situação) SÓLIDO DISSOLVIDO EM LÍQUIDO
1.1) Destilação Simples
* É utilizada para separar cada uma das substâncias presentes em misturas homogêneas envolvendo sólidos dissolvidos em líquidos.
* O princípio do processo consiste em aquecer a mistura até a ebulição.
* Com isso, o componente líquido separa-se do sistema sob a forma de vapor, que a seguir é resfriado, condensando-se, e o líquido é recolhido em outro recipiente.
* Visando a prova do ENEM, poderíamos dizer que a Destilação Simples é a técnica empregada para se obter água pura a partir da água do mar.
* Para separar a mistura de água e sal, e recuperar também a água, emprega-se a destilação simples.
* A mistura é aquecida e a água entra em ebulição, mas o sal não.
* O vapor de água passa pelo interior do condensador, que é refrigerado por água corrente.
* Graças a isso, esse vapor condensa-se.
* A água líquida, isenta de sal, é recolhida num recipiente.
* Ao final, restará sal sólido em outro frasco.
* O líquido purificado que é recolhido no processo de destilação recebe o nome de destilado (nesse caso, trata-se de água destilada).
1.2) Destilação Fracionada
* A Destilação Fracionada é muito utilizada, principalmente em indústrias petroquímicas, na separação dos diferentes derivados do petróleo.
* Nesse caso, as colunas de fracionamento são divididas em bandejas ou pratos.
* A destilação fracionada é um aprimoramento da destilação simples, na qual uma coluna de vidro cheia de obstáculos (bolinhas ou cacos de vidro) é colocada entre o condensador e o balão no qual a mistura é aquecida.
* Os obstáculos permitem que o componente de menor ponto de ebulição, aquele que ferve com mais facilidade, chegue mais rapidamente ao condensador e destile primeiro.
* Assim que ele destilar totalmente, destilará o próximo componente líquido da mistura (em ordem de pontos de ebulição), que é recolhido em outro frasco. E assim por diante.
* Os componentes do petróleo são separados por meio da destilação fracionada, realizada em grandes colunas de aço, nas refinarias.
Algumas observações
* Essa técnica também é empregada para separar os gases componentes do ar atmosférico.
* O ar é resfriado até atingir o estado líquido e, a seguir, passa por destilação fracionada.
Observações importantíssimas
* Caro estudante, existem duas situações em que a Destilação Fracionada não funciona, a saber: Mistura Azeotrópica e Misturas de líquidos com pontos de ebulição próximos.
Mistura Azeotrópica
* Os vapores são destilados com a mesma composição da mistura.
* A mistura azeotrópica álcool + água, por exemplo, é destilada a 78,1º C com a mesma composição original, 96% álcool e 4% água.
Misturas de líquidos com pontos de ebulição próximos
* Neste caso, a coluna de fracionamento não é suficiente para separar os vapores dos líquidos.
* Por isso, deverá ocorrer a destilação da própria mistura, sem que haja a separação de seus componentes.
