UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA

Faculdade de Ciências Integradas do Pontal

Curso: Engenharia de Produção

Turma: A

Alunos: Lucas Degrande

Mateus Alexandre da Costa Silva

Suênia Martins Carneiro

Experimento nº: 02

Separação dos componentes de uma mistura

Prof. Dr. Luis Rogério Dinelli

Disciplina: Química Geral Experimental.

Ituiutaba-MG

01/09/2011

Introdução

A maioria dos materiais não é feito nem de elementos puros e nem de componentes puros. Eles são misturas de substâncias, onde o elemento é uma substância simples, como por exemplo, o sódio, o cloro, o hidrogênio, etc. O elemento não pode ser separado ou decomposto em substância mais simples. Já os compostos são constituídos de dois ou mais elementos combinados, tornando-se substâncias mais complexas do que os elementos. O sal de cozinha que é composto pelos elementos sódio e cloro, a água composta por hidrogênio e oxigênio, são exemplos de compostos. Eles podem ser decompostos (separados) em seus elementos constituintes representados por fórmulas químicas, e os elementos por símbolo.

A mistura consiste em duas ou mais substâncias misturadas. Algumas podem ser identificadas visualmente e outras requerem o uso de lupas ou microscópios. A mistura pode ser homogênea quando apresenta apenas uma fase ou heterogênea apresentando duas ou mais fases.

A mistura usada nesse experimento, o NaCl + Areia + Naftaleno é do tipo homogênea, chamada também de soluções podendo ser sólida, líquida ou gasosa. Os componentes de uma solução podem ser separados por processos físicos, ou seja, sem o uso de reações químicas. Essa técnica física de separação pode ser: por sublimação, onde um sólido é convertido ao estado gasoso, como a naftalina. Por evaporação, nesse processo o componente volátil é separado na forma de vapor quando a mistura é aquecida, como exemplo, a separação do NaCl da água. Por extração que é empregada para separar sólidos solúveis em água de sólidos insolúveis neste solvente. E por filtração o sólido é separado de um líquido através do uso de um material poroso como o filtro, como exemplo, a mistura: areia, água e NaCl usada nesse experimento.

Objetivo

O objetivo desse experimento é que o aluno possa compreender as diversas formas usadas pra separar os componentes de uma mistura, por métodos físicos de separação.

Parte experimental

  • Materiais utilizados no experimento

Reagentes Vidrarias e Equipamentos:

-Mistura contendo areia, NaCl e naftaleno;

-Cubos de gelo;

-1 Béquer de 100mL;

-1 Béquer de 50mL;

-1 Vidro de relógio ø = 8 cm;

-1 Vidro de relógio ø =10 cm;

- 1 Bastão de vidro;

-1 Proveta de 25 mL;

-1 Funil;

-1 Pisseta com água destilada;

-1 Pipeta conta-gotas;

-1 Espátula;

-1 Suporte universal;

-1 Argola com mufa;

-1 Tripé;

-1 Tela de amianto;

-1 Bico de bunsen;

- Papel filtro qualitativo;

-Balança analítica (0,001g);

-Estufa.

  • Métodos

O experimento iniciou-se com a pesagem de um béquer de 100ml (béquer 1), que estava devidamente limpo e seco. A balança usada nos procedimentos foi do tipo analítica com precisão de 0,001g. Anotou-se a massa desse béquer e em seguida tarou a balança, e com o auxílio de uma espátula transferiu aproximadamente 1,5g da mistura (naftaleno, sal de cozinha e areia) para o béquer 1 que estava no interior da balança e então ambas as massas foram anotadas e determinou-se a massa exata da mistura por subtração.

Em seguida essa mistura foi aquecida aproximadamente 10 minutos através da montagem: bico de bunsen, mais o tripé, a tela de amianto, o béquer contendo a mistura e sobre ele o vidro de relógio de 10 cm de diâmetro contendo cubos de gelo. Essa mistura foi aquecida até a formação de vapores no interior do béquer e um sólido foi formando na parte inferior do vidro de relógio, que foi colocada sobre o béquer. Desligou-se o bico de bunsen, esperou que o béquer se resfriasse, pesou um vidro de relógio com 8 cm de diâmetro com precisão de 0,001g e anotou-se a massa. Retirou-se a água proveniente do derretimento do gelo que estava sobre o vidro de relógio através de uma pipeta conta-gotas para evitar que não caísse no interior do béquer e depois descartou o restante dos cubos de gelo. Raspou-se com uma espátula todo o sólido que se formou no inferior do vidro de relógio e transferiu para o outro vidro de relógio de 8 cm de diâmetro, pesou e determinou-se a massa do naftaleno. Com o auxílio de um bastão de vidro removeu a mistura contida no béquer 1 e montou novamente o mesmo processo de aquecimento usado anteriormente, mas aqueceu-se por apenas 5 minutos. Como não foi observado o surgimento de vapor no interior do béquer e nem a formação de sólido na parte inferior do vidro de relógio, isso devido todo o naftaleno ter sido removido por sublimação, não foi necessário o aquecimento por mais 10 minutos. Em seguida descartou-se esse naftaleno que já havia sido pesado, em um recipiente indicado pelo técnico do laboratório.

Adicionou-se cerca de 10ml de água destilada no béquer 1 e agitou a mistura vigorosamente com o auxilio de um bastão de vidro por cerca de 5 minutos.

Pesou-se, um segundo béquer de 50ml e um papel de filtro, ambos com precisão de 0,001g e anotou-se as massas. Montou-se o sistema de filtração: o suporte universal mais a argola com mufa fixado a ele, mais o funil preso a essa argola contendo o papel filtro devidamente dobrado para filtrar a mistura, e o béquer 2 para armazenar o filtrado.

Filtrou a mistura contida no béquer 1 e utilizou um bastão de vidro para ajudar na transferência de todo o sólido. Após a remoção máxima da quantidade possível de sólido, adicionou 5 ml de água destilada para lavar o béquer e o bastão de vidro, transferiu também essa água para o funil de filtração e repetiu esse processo por mais uma vez, para certificar que todo o sólido fosse transferido para o funil.

Após a filtração ter ocorrido o papel filtro foi aberto sobre o vidro de relógio e levou a estufa a cerca de 120°C, por 20 minutos. Depois verificou-se o resíduo sólido estava completamente seco, caso não estivesse seria necessário ir a estufa por mais 10 minutos, após retornar-se a temperatura ambiente pesou e determinou a massa da areia por subtração.

Enquanto o resíduo sólido do papel filtro estava na estufa, evaporou-se toda a água do béquer 2 através da montagem experimental: usou-se o tripé mais a tela de amianto sobre o bico de bunsen para aquecer a água até que se evaporasse por completo, sempre diminuindo a chama para evitar que a solução se espirrasse para fora do béquer. Após a evaporação total, manteve-se o aquecimento em chama branda por mais 5 minutos, certificando se o resíduo sólido estava completamente seco. Após o béquer 2 resfriar-se pesou e determinou a massa do NaCl por subtração.

Resultados e Discussão

  1. Rendimento = n

n = M.ex / M. t * 100% , em que M.ex é a massa final do experimento e M.t é a massa do início do experimento

n = 1,581/1,517 * 100%

n = 104,21%

  1. Areia + NaCl + Naftaleno = Massa Total

0,602g + 0,844g + 0,135g = 1,581g

Percentagem dos componentes da mistura:

Areia = 39,68%

NaCl = 55,63%

Naftaleno = 8,89%

  1. Composto Químico é a interação entre dois ou mais átomos ligados entre si, ou seja, formado por dois ou mais elementos.

Com essa introdução sobre composto químico, entende – se que nenhum método de separação descritos no roteiro pode ser empregado.

  1. O procedimento de separação empregado é a extração, onde a água quente extrai as substâncias solúveis, deixando as insolúveis, dando assim o gosto e o aroma característico do chá.

  2. A massa do experimento final foi maior que a do experimento inicial, isso se deve pelo ganho de massa através de um composto como a água que pode ter se unido a areia ou ao NaCl, por não estarem totalmente secos.

  3. Houve diferença entra as massas de naftaleno pesadas, o que foi comprovado pelos resultados obtidos por cada uma das formas de determinar a massa. Por subtração a massa de naftaleno foi igual a 0,202g e por pesagem direta 0,135g, assim definindo que o processo por pesagem direta é muito mais confiável, pois você consegue observar a perda que houve por parte do composto, diferente pelo meio da subtração, onde não tem certeza o quanto de massa foi perdido pelo composto.

  4. Areia = 5,921 g

Naftaleno= 1,564 g

NaCl = 3,642 g

Mistura total do experimento no início = 11,562 g

Mistura total do experimento ao final = 11,127 g

Rendimento = 96,23%

Percentagem dos componentes da mistura:

Areia = 51,21%

Naftaleno = 13,52%

NaCl = 31,49%

  1. Rendimento menor que 100%, podem ser explicados por erros de cálculo e perda de parte de alguma substância durante os processos de separação.

Rendimento maior que 100% podem ser explicados por erros de cálculo também e ganho de massa por outro tipo de elemento que foi aderido em outro composto durante os processos de separação, como exemplo a água no experimento realizado.

  1. Dados concedidos pelo professor:

Areia = 40%

NaCl = 30%

Naftaleno = 30%

Depois do experimento realizado:

Areia = 39,68%

NaCl = 55,63%

Naftaleno = 8,89%

A quantidade percentual de areia está praticamente de acordo com os dados fornecidos pelo professor, já a quantidade de NaCl está mais elevada, o que comprova ganho de massa através de outro composto, a água, o NaCl não estava totalmente seco ao final do processo, e a do Naftaleno está muito mais baixa, o que demonstra perda de grande parte desse composto durante o processo de separação da mistura.

Conclusão

O experimento proporcionou a eficácia dos métodos de separação empregados, com alguns erros em relação às massas iniciais de areia, NaCl e naftaleno, utilizados no experimento. As perdas e ganhos de massa dos componentes da mistura são devido ao manuseio de tais, quando o procedimento era realizado várias vezes.

Utilizando algumas propriedades fundamentais como a dissolução, filtração, evaporação, sublimação e extração, foi possível chegar ao ponto de separação de alguns componentes da mistura, como o naftaleno e areia, água e NaCl.

Foi possível observar com esse experimento que o percentual de areia se manteve praticamente inalterado, já a de NaCl mais elevado, pode ser explicado com o ganho de massa pela água junto a esse componente, onde o mesmo não estava bem seco, além disso podemos dizer que o NaCl é o grande responsável pela mistura se mostrar com rendimento maior que 100% (104,21%), já o naftaleno demonstrou grande perda de massa durante o processo de separação, isso comprovado por percepção, com o cheiro forte no laboratório e por meio da pesagem direta, onde se verificou apenas 8,89% desse componente ao final do experimento.

Referências Bibliográficas

HEIN, Morris; ARENA, Susan. Fundamentos de Química Geral. 9ª Edição Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1998. 597 p.

ATKINS, P., LORETTA, J. Princípios de Química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. 3. ed. - Porto Alegre: Bookman, 2006.

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KOTZ, J. C., TREICHEL Jr., P., Química Geral e Reações Químicas. 5ª ed., São Paulo: Thomson Learning, 2006. v.01.

RUSSEL, J.B. Química Geral. 2. ed. –São Paulo: Pearson Makron Books, 1994. v.1.

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