Vimos anteriormente algumas propriedades gerais da matéria, como por exemplo a massa e o volume. Existem outras propriedades como por exemplo a solubilidade.
 

    1- Teoria das Soluções

 
       Quando duas ou mais substâncias são misturadas, diversas situações são possíveis:

1. As forças de interação dos componentes puros são alteradas, surgindo um novo balanço de forças que inclui interações entre todos os componentes. Neste caso, o sistema adquire uma distribuição homogênea de todos os compostos que o formam. Esta mistura é denominada então de mistura homogênea, possuindo uma única fase;
2. Os componentes da mistura mantêm as forças de interação que possuíam quando puros, não ocorrendo interação entre os diversos componentes a nível molecular. Neste caso, o sistema possui heterogeneidades na sua composição. Esta mistura é denominada então de mistura heterogênea e possui diversas fases;
3. Finalmente, existem sistemas intermediários entre o homogêneo e o heterogêneo: os colóides. Os colóides ocorrem quando existe uma fase de dimensões muito pequenas (as quais não podem ser vistas a olho nu) dispersa uniformemente sobre outra de forma estável.

        As misturas homogêneas são também conhecidas como soluções. Nestes sistemas é importante destacar que:
    a)   - um ou mais componentes (soluto) são dissolvidos em outro que possui maior quantidade (solvente),
    b)  - a quantidade máxima possível de um soluto na solução é definida com sendo a sua solubilidade no solvente,
    c)  - tanto o solvente quanto o(s) soluto(s) podem apresentar-se nos três estados físicos,
    d)  - sendo que a solução geralmente permanece no estado do solvente.

Portanto, podem ser verificadas soluções gasosas, líquidas ou sólidas. Na tabela abaixo, as diversas situações possíveis para uma solução são apresentadas.

    2- Solubilidade

        O grau de solubilidade de uma substância em um dado solvente pode ser expresso de vários modos e é em geral função da temperatura. Um método comum consiste em dizer o número de gramas de uma dada substância que se dissolvem em 100 g de solvente a uma dada temperatura. A 25 ºC, cerca de 40 g de nitrato de potássio (KNO₃) dissolvem-se em 100 g de água. A 100 ºC, a solubilidade deste sólido é consideravelmente maior, cerca de 240g/100g de água.
 

  Exemplo:

        Sendo a solubilidade do cloreto de sódio, NaCl, igual a 36g/100 g de água a 25 ºC, calcule a massa de NaCl que é dissolvida em 120 g de água nesta temperatura.

 Conhecendo a solubilidade do NaCl em H₂O, podemos montar a seguinte relação de equivalência;

Desta relação proporcionalidade tiramos a seguinte relação :

    3- Separação de Misturas

        A separação de misturas em suas substâncias componentes é uma técnica essencial tanto nos laboratórios de pesquisas quanto na industria. Como vimos anteriormente as substâncias, na natureza, raramente ocorrem em um estado puro e em geral antes delas serem usadas são separadas nas diferentes substâncias componentes, que algumas vezes são denominadas de impurezas. Os químicos usam freqüentemente diferentes procedimentos na separação de misturas. Três deles são os mais comuns: a cristalização, a destilação e a cromatografia.
 
 

3.1 Cristalização

        O método de purificação via cristalização depende das mudanças na solubilidade de uma substância em função da temperatura. Suponha, por exemplo, que nós temos reservatório contendo 80 g de nitrato de potássio, KNO₃, 10 g de cloreto de potássio KCl, e nós queremos obter uma quantidade de nitrato de potássio pura. Primeiramente, dissolvemos a mistura de nitrato de potássio-cloreto de potássio em, por exemplo, 100 g de água a uma temperatura de 100 ºC. Se resfriamos lentamente esta solução, ela torna-se saturada com nitrato de potássio à 50 ºC e o nitrato de potássio começa a se cristalizar nesta solução. Se a solução é cristalizada a 0 ºC, 67 g de nitrato de potássio puro cristaliza; somente 13 g permanece na solução porque a sua solubilidade é 13 g em 100 g de água a 0 ºC. Sendo que a solubilidade do cloreto de potássio a esta temperatura é de 27 g por 100 g de água, todas 10 g de cloreto de potássio permanecerá na solução.
        Em seguida podemos separar o nitrato de potássio sólido a partir da solução por um processo de filtração, o qual é mostrado na figura abaixo. Neste processo de cristalização, percebe-se que o nitrato de potássio e o cloreto de sódio não são separados completamente, pois parte de ambos permanecerão ainda na solução. A cristalização é um processo de purificação relativamente eficiente, particularmente quando a quantidade de impurezas não é muito grande e a solubilidade não são muito pequenas.

        A destilação é um processo eficiente e conveniente para separar líquidos a partir de soluções de sólido-liquído. O método é baseado na diferença da volatilidade de das várias substâncias. Por exemplo, água pura pode ser obtida da água do mar em aparelhos do tipo mostrado na Fig. 1.6. Quando a água do mar é aquecida até próximo de 100 ºC, ela eventualmente começa a evaporar. Por outro lado o cloreto de sódio e os outros solutos não são voláteis a esta temperatura, isto é, eles não vaporizam. Em seguida o vapor de água começa a se condensar, ao passar pela tubulação do destilador (Fig.1.6). Então o vapor de água é esfriado e muda consequentemente para líquido. Este processo é conhecido como condensação. Em seguida a água pura escorre pela tubo até um reservatório de coleta. O sólido que permanece no recipiente, após toda a água ter sido removida, contém o cloreto de sódio com as outras substâncias contidas na água inicialmente.

        A destilação também é usada para separar a solução de dois ou mais líquidos. Neste caso a separação não será total até que os dois líquidos atinjam os seus respectivos pontos de ebulição. Veja abaixo a simulação sobre o funcionamento de um destilador.

3.3 Cromatografia
 

        O nome cromatografia é derivado da palavra grega chroma, "cor". Existem várias tipos de cromatografias, mas todas elas são baseadas no mesmo princípio. Umas das técnicas mais usuais faz-se uso do papel de cromatografia, o qual pode separar, em cores, as substâncias diferentes da solução observada. Em geral este papel contém uma tinta que permite que algumas substâncias mova-se mais ou menos rapidamente que outras. Em outras palavras podemos dizer que as diferentes substâncias têm diferentes taxas de mobilidade no papel cromatógrafo. A Fig. (1.7) mostra o processo de separação de diferentes substâncias.
        Este processo é eficiente na identificação das diferentes substâncias contidas em uma solução, mas não é muito usual separar grandes quantidades de substâncias em uma mistura. Nestes casos usa-se freqüentemente o processo de cromatografia líquido-colunas.

        No caso de gases e líquidos voláteis usa-se processo de cromatografia de coluna gasosa.

Fig. 1.7  Cromatografia

4.4  Decantação

            A decantação é um processo mecânico de separação de misturas heterogêneas de um sólido em um líquido ou dois líquidos imiscíveis entre si, como por exemplo areia em suspensão num vasilhame com água. Neste caso percebe-se, com o passar do tempo que a areia se deposita no fundo do reservatório. Em seguida, com um auxílio de um sifão, esgota-se ou drena-se a água do reservatório restando no mesmo apenas os grãos de areia.
          No caso de uma mistura sólido-líquido, o método mais utilizado para efetuar a separação é a filtração. Ou seja, faz-se passar a mistura por um meio filtrante, como papel poroso, um tecido ou uma porcelana porosa. O meio filtrante irá reter o sólido e permitir que o líquido escoe.
        Já para separar uma mistura heterogênea de líquidos imiscíveis, utiliza-se o processo de separação denominado decantação. Para tal, utiliza-se o funil de separação, também chamado pêra de decantação, como mostrado na figura abaixo. Após deixar o funil em repouso em um suporte apropriado, a fim de que haja a separação das fases do sistema, retira-se a tampa superior do funil e abre-se a torneira deixando escoar o líquido mais denso.

Electronic Address :  kcmundim@unb.br
Last Updated: Out/22/2000
Copyright 1997: Kleber C. Mundim. All rights reserved.
Register N^o  169.766 - Biblioteca Nacional - Ministério da Cultura
phone: 55 61 3307 2150