O átomo é uma unidade fundamental, primária que constitui a matéria. O que queremos dizer é que toda matéria é constituída por átomos. Os átomos são diferenciados uns dos outros pelo seu número atômico (que você deve lembrar que corresponde ao número de prótons que ele possui).
Elementos químicos, aqueles que encontramos na tabela periódica, representam átomos de mesmo número atômico. Assim, todo e qualquer átomo que apresentar, por exemplo, oito prótons e conseqüentemente possui número atômico Z=8, será um átomo do elemento oxigênio.
Você também sabe que os átomos se combinam, se ligam entre si formando o que chamamos de moléculas. Perceba que uma molécula pode, a princípio, ser formada pela "combinação" de qualquer número de átomos de qualquer elemento químico.
Substâncias químicas
Os átomos ligados, ou seja, as moléculas, representam o que chamamos de substância química, cada uma identificada por uma fórmula química.
Isso posto, podemos perceber algumas coisas:
O2 - é a fórmula da substância oxigênio, composta por dois átomos, ambos do elemento oxigênio.
CO2 - é a fórmula da substância dióxido de carbono, composta por três átomos, sendo dois do elemento oxigênio e um do elemento carbono.
C6H6 - é a fórmula da substância benzeno, composta por 12 átomos, sendo seis do elemento carbono e seis do elemento hidrogênio.
Uma substância é classificada como simples quando sua molécula é formada por um único tipo de elemento, independentemente do número de átomos que possui. Substâncias cujas moléculas são formadas por dois ou mais elementos químicos são chamadas de compostas. Retomando o exemplo, teremos:
O2 - Substância simples
CO, CO2, NaCl, H2O - Substâncias compostas
Substâncias puras
Substâncias são consideradas puras quando em uma amostra só encontramos moléculas daquela substância, sem nenhuma outra presente.
Por exemplo: na água destilada encontramos única e exclusivamente moléculas da substância água (H2O). Mesmo a água sendo uma molécula triatômica e composta (possui os elementos H e O), essa amostra é de uma substância pura.
Misturas
Misturas, como sabemos, são constituídas por mais de uma substância. O ar atmosférico, a água do mar, e até água mineral são misturas. Em nosso dia a dia lidamos muito mais com misturas do que com substâncias puras, mesmo que nem saibamos que algumas o são.
Misturas homogêneas
São aquelas cujos componentes não conseguimos distinguir. Ela é perfeitamente uniforme, portanto monofásica.
Exemplos: 1) ar atmosférico - 2) água do mar
Misturas heterogêneas
São aquelas formadas por mais de uma fase. Nelas conseguimos distinguir mais de um componente.
Exemplos: 1) Água e óleo - 2) ar e poeira.
Identificando misturas homogêneas e heterogêneas
Misturas heterogêneas são facilmente identificáveis já que, na maioria das vezes, visualmente reconhecemos mais de uma fase. Mas e nas misturas homogêneas? Como podemos saber se uma amostra é pura ou uma mistura?
A resposta para isso é a curva de aquecimento.
Curva de aquecimento é o gráfico que mostra a variação de temperatura de uma amostra quando aquecida ou resfriada, incluindo-se as mudanças de estado físico.
Substância Pura
Separação de Misturas
Os processos de separação não alteram a composição das substâncias que formam uma dada mistura. Eles servem para separar materiais sólidos, líquidos e gasosos. No caso da separação de materiais sólidos de uma mistura heterogênea (que ocorre em fases distintas) utiliza-se, por exemplo, a catação, a separação magnética e a dissolução fracionada, entre outros.
Diferentes processos
A catação consiste na separação de materiais por simples operação manual. Por exemplo, o processo de catar feijão impróprio em meio a feijões de boa qualidade.
A separação magnética é, basicamente, um método baseado na utilização da força de atração que um ímã exerce sobre certos metais (principalmente materiais ferrosos), a fim de separá-los dos demais. Uma mistura de limalha de ferro com pó de enxofre, um pó amarelo, pode ser separada com o emprego de um ímã.
Para ocorrer um outro método de separação de misturas, a dissolução fracionada, deve-se dissolver um dos componentes sólidos em um solvente, geralmente água. A partir dessa dissolução, o material que foi dissolvido na água pode ser separado dos demais sólidos por uma filtração simples.
A filtração simples, assim como a decantação e a centrifugação, é um processo para separar sólidos de líquidos. No caso da filtração, o sólido é separado por meio de papéis de filtro. A preparação do café e o filtro de água são dois exemplos do uso da filtração:
Fonte: www.mundofisico.joinville.udesc.br/index.php/
A decantação consiste na separação dos objetos sólidos, utilizando-se, para tanto, a própria diferença de densidade dos materiais presentes no líquido.
Já a centrifugação é uma maneira de acelerar o processo de decantação, utilizando-se uma centrífuga. Na centrifugação, a decantação é acelerada devido à rotação, que, por inércia, faz com que os sólidos procurem o fundo do recipiente:
Fonte: http://www.ufmt.br/bionet/conteudos/01.09.04/centrif.htm
A separação de misturas homogêneas (única fase) requer métodos diferenciados, pois todos os métodos apresentados até aqui não dão conta de separar, em uma fase única, materiais misturados (soluções). Essas misturas podem ser compostas de componentes líquidos, gasosos e até mesmo sólidos.
Na separação dos componentes das misturas homogêneas sólido-líquidas, deve-se separar os componentes por meio dos diferentes pontos de ebulição (PE) dos materiais, pois os sólidos encontram-se dissolvidos no líquido, o que impede que a filtração consiga separá-los. Nesses casos, é comum adotar como método de separação a evaporação ou a destilação simples.
Na evaporação, a mistura deve ser aquecida (naturalmente ou não) até o líquido (componente com menor temperatura de ebulição) sofrer a mudança de estado físico, ou seja, de líquido passar a ser gás. Esse processo apresenta um problema, que é o desprendimento do líquido para a atmosfera. A produção de sal de cozinha (NaCl) é baseada nesse processo: o sal é colhido por meio da evaporação da água do mar ou de lagos com água salgada. O vento e o sol evaporam a água, deixando somente o sal.
A destilação simples é um processo que permite separar um líquido de um sólido ou de outro líquido, desde que a diferença na temperatura de ebulição (TE) dos componentes seja maior do que 80o C. É um método largamente utilizado, principalmente em laboratórios:
Fonte: www2.fc.unesp.br/lvq/animations.htm
Na destilação simples, o componente líquido contido no recipiente entra em ebulição ao sofrer aquecimento (quando se tratar de solução de sólido com líquido) e acaba passando para o condensador. Uma vez nesse recipiente, ele entra em contato com a superfície fria da câmara do instrumento e retorna ao estado líquido, passando, assim, para outro recipiente, na extremidade do condensador. Ao final, o sólido (ou líquido de TE alta) e o líquido ficam separados, em recipientes diferentes.
Agora, para soluções compostas por materiais com temperaturas de ebulição próximas, a destilação simples não é um método eficaz. Nesse casos, o processo mais indicado é a destilação fracionada:
Fonte: www2.fc.unesp.br/lvq/animations.htm/font>
A destilação fracionada é um método de separação de líquidos presentes em misturas homogêneas ou heterogêneas. Consiste em elevar a temperatura até a ebulição do líquido que apresente valor mais baixo para essa propriedade. As substâncias (componentes) com baixo ponto de ebulição conseguem contornar os "obstáculos" da torre e chegar ao topo da coluna.
Substâncias com pontos de ebulição mais altos não conseguem chegar ao topo, acumulando-se nos diversos níveis da torre, até que a temperatura do sistema alcance a temperatura de ebulição dessas substâncias, de forma que, assim, elas possam ser separadas, cada uma, na sua respectiva temperatura de ebulição. Quanto mais próximos forem os pontos de ebulição dos líquidos, menor o grau de pureza das frações destiladas.
A destilação fracionada é usada na obtenção das diversas frações do petróleo, para a obtenção de água destilada, de aguardentes, etc.
Porém, existem casos de misturas homogêneas de líquidos que não podem ser separadas por destilação fracionada, pois se comportam como se fossem substâncias puras. Essas misturas são denominadas misturas azeotrópicas. A mistura de água e álcool é um exemplo de mistura com essa natureza. Nesse caso, utilizam-se processos químicos para a obtenção do álcool anidrido ou álcool absoluto (álcool puro).
Para misturas gasosas, o procedimento inicial é liquefazer os componentes, para só depois realizar uma destilação fracionada. Uma aplicação desse processo consiste na separação dos componentes do ar atmosférico.
A separação dos materiais de uma mistura é um processo largamente empregado em diferentes setores industriais. A separação dos componentes também é imprescindível nos centros de pesquisa, pois estes se baseiam na obtenção dos materiais para realizar seus estudos.
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