SUBSTÂNCIAS E MISTURAS
THALITA N*:25 JOYCE GUIMARÃES N*: 12, ANA BEATRIZ N*:03
Substâncias e Misturas
Uma substância é uma composição de apenas um tipo de moléculas ou átomos. A substância pode ser simples ou composta. Substância simples é aquela constituído por um único tipo de constituinte. Substância composta é aquela constituída por mais de um tipo de constituinte. Exemplo de substância composta: a água pura contendo somente H2O; o sal, contendo somente NaCl; exemplo de substância simples: o ferro, contendo somente átomo de ferro; o oxigênio, contendo só O2.
No conceito antigo, usava-se dizer Substância pura aquela substância que não continha nenhuma impureza ou outra substância. Mas, veja como é redundante este conceito. Toda substância tem que ser pura mesmo, se não passa a ser uma mistura.
O que é mistura?
A mistura consiste em duas ou mais substâncias misturadas. Ela pode ser identificada visualmente, como por exemplo o granito onde se observa grãos de quartzo branco, mica preta e feldspato rosa e outros minérios. Outras misturas como a água salgada, requer outros métodos de verificação para sabermos se são substâncias ou misturas. Um exemplo simples: pegue um copo de vidro transparente, encha-o com leite. Você verá apenas um líquido branco por completo e não conseguirá dizer se naquele líquido possui outras substâncias. Porém se você utilizar uma lupa ou um microscópio para observar uma gota daquele leite, verá algumas partículas brancas e constatará que ele é uma mistura, pois contém outras substâncias.
Mistura e Substâncias Puras
Um conjunto de átomos com as mesmas propriedades químicas constitui um elemento químico, as substâncias. Essas, por sua vez, se caracterizam por uma porção desses átomos. Substância pura é aquela formada exclusivamente por partículas (moléculas ou átomos) quimicamente iguais.
As substâncias puras podem ser simples ou compostas como, por exemplo, o gás nitrogênio (N2), que é uma substância pura simples, pois é formado apenas pelo elemento N. Já a água é uma substância pura composta, pois contém dois elementos em suas moléculas (H2 + O).
Outros exemplos: o gás ozônio é formado por 3 átomos de oxigênio (O3), portanto é uma substância pura simples. Como também o gás hélio, cujas moléculas contêm um único átomo de He.
É muito difícil encontrar substâncias puras livres na natureza. Em geral, elas são produzidas em laboratório, por processos de fracionamento de misturas ou métodos de purificação.
Misturas são formadas por duas ou mais substâncias e se classificam em homogênea ou heterogênea, dependendo da natureza homogênea é uma solução.
- O ar que respiramos é uma mistura homogênea de vários componentes, entre eles nitrogênio e oxigênio.
- A água do mar é uma mistura homogênea de sais minerais + H2O.
- O petróleo é uma mistura homogênea que pode ser fracionada (processo conhecido por destilação) e dar origem a vários produtos: gasolina, querosene, parafina, óleo, etc.
de seus constituintes, uma vez que toda mistura
Água+Óleo
- O óleo misturado à água constitui uma mistura heterogênea, observe que ela possui duas fases.
Substâncias puras e misturas
A determinação e a análise das propriedades específicas dos materiais do ambiente, são formas de se conseguir saber se uma determinada matéria é uma substância pura ou uma mistura.
Você pode separar, pequenas quantidades, de alguns materiais do meio ambiente, como sal de cozinha, fio de cobre, vinho, água salgada, água destilada e determinar algumas das propriedades específicas desses materiais, como por exemplo: densidade, ponto de fusão e ebulição. Os dados obtidos podem ser colocados em uma tabela
| Material | P.F (0C) | P.E (0C) | Densidade (g/ml) |
| amostra 1 - sal de cozinha
amostra 2 - sal de cozinha | 801
801 | 1 473
1473 | 2,16
2,16 |
| amostra 1 - fio de cobre
amostra 2- fio de cobre | 1 083
1 083 | 2 582
2 582 | 8,93
8,93 |
| amostra 1 - vinho
amostra 2 - vinho | - | - | 1,04
1,06 |
| amostra 1 - água salgada
amostra 2 - água salgada | -
- | -
- | 1,04
1,07 |
| amostra 1 - água destilada
amostra 2 - água destilada | 0
0 | 100
100 | 1,00
1,00 |
Analisando os resultados da tabela você notará que os valores dessas propriedades serão os mesmos, para qualquer quantidade que você utilizar, para o sal de cozinha, fio de cobre e água destilada..
A partir dessas determinações e análises em nível macroscópico, isto é, que se pode ver a olho nu e medir, você poderá classificá-las como substâncias puras e os outros materiais analisados que apresentavam variação de alguma das propriedades determinadas, são classificados como misturas. As misturas são formadas por duas ou mais substâncias puras e estas são chamadas de componentes da mistura.
As substâncias puras podem ser classificadas em:
Substâncias puras simples: que são formadas pela combinação de átomos de um único elemento químico, como por exemplo o gás hidrogênio formado por dois átomos de hidrogênio ligados entre si; o ozônio formado por três átomos de oxigênio.
Substâncias puras compostas: que são formadas pela combinação de átomos de dois ou mais elementos químicos diferentes, como por exemplo a água formada por dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio; ácido clorídrico (nome comercial ácido de muriático) formado por um átomo de hidrogênio e um átomo de cloro.
Uma outra característica importante das substâncias puras refere-se a sua composição, que é sempre fixa e definida, por exemplo, para se formar água é necessário a combinação de dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio
A água é formada na proporção de 2 gramas de hidrogênio para 16 gramas de oxigênio.
As misturas, não possuem composição fixa e definida, por exemplo, para obter uma mistura de água e sal pode-se colocar qualquer quantidade de água e qualquer quantidade de sal.
Uma das formas de diferenciação das substâncias puras e das misturas é através da temperatura, durante as mudanças de estado físico.
Você poderá analisar a água destilada, que é uma substância pura, a pressão ao nível do mar, a partir da temperatura de -5oC. Nesta temperatura a água destilada encontra-se no estado sólido. Se a água for aquecida continuamente, ao ser atingida a temperatura de 0oC, a água começará a passar para o estado líquido e a temperatura não sofrerá alteração até que a fusão se complete.
A mesma situação será verificada na mudança do estado líquido para o gasoso. Para a água destilada, a vaporização acontece a temperatura de 100oC.
Essas observações podem ser traduzidas em um gráfico, a linha horizontal que aparece no gráfico é chamada de patamar e indica a temperatura de fusão e a de vaporização da substância pura.
Para um mistura de água e sal, por exemplo, não se verifica o aparecimento do patamar, tanto na fusão como na ebulição, porque a temperatura não se mantém constante.
Misturas Homogêneas e Heterogêneas
A matéria encontrada na natureza, na sua grande maioria, é formada por duas ou mais substâncias puras, portanto são misturas.
Observe as misturas:
Nas misturas B, D, E observa-se uma superfície de separação entre os componentes que as formam e, por isso, recebem a denominação de misturas heterogêneas.
Nesse caso, as espécies químicas que formam a mistura são insolúveis entre si; no caso de dois líquidos, usa-se termo imiscíveis.
Nas misturas A e C não se percebe superfície de separação entre os componentes, a mistura apresenta o mesmo aspecto em toda sua extensão e recebem a denominação de misturas homogêneas. Nesse caso, as espécies químicas que formam a mistura são solúveis entre si; quando as substâncias solúveis entre si, são dois líquidos, usa-se o termo miscíveis entre si.
As misturas homogêneas são monofásicas ou unifäsicas ,isto é, possuem uma única fase e as heterogêneas polifásicas, isto é, possuem duas ou mais fases.
Recebe a denominação de fase cada porção uniforme de uma determinada matéria, com as mesmas características em toda sua extensão.
O granito, uma matéria heterogênea, constituído de três fases, isto é ,de três porções visualmente uniformes, a fase da mica (brilhante), a fase do quartzo (transparente) e a fase do feldspato.
Obtenção de substâncias puras a partir de misturas
Como os materiais encontrados na natureza, na sua maioria, são constituídos de misturas de substâncias puras, por isso, para obtê-las, é necessário separá-las.
Existem muitos processos para separação de misturas, mas o método a ser empregado depende das condições materiais para utilizá-lo e do tipo de mistura a ser separado.
Você já pensou em como separar algumas misturas que são encontradas no seu cotidiano?
Para isso é necessário, em primeiro lugar, observar se a mistura em questão é homogênea ou heterogênea, para em seguida escolher o processo mais adequado para separá-la.
Os processos mais utilizados para separação de misturas são:
1) Catação, Ventilação, Levigação, Peneiração, Separação Magnética e Flotação, usados na separação de misturas heterogêneas constituídas de dois componentes sólidos.
Catação: os grãos ou fragmentos de um dos componentes são catados com as mãos ou com uma pinça.
Ventilação: passa-se pela mistura uma corrente de ar e este arrasta o mais leve.
Levigação: passa-se pela mistura uma corrente de água e esta arrasta o mais leve.
Separação magnética: passa-se pela mistura um imã, se um dos componentes possuir propriedades magnéticas, será atraído pelo imã.
Peneiração: usada quando os grãos que formam os componentes tem tamanhos diferentes.
Flotação: é um processo de separação onde estão envolvidos os três estados da matéria - sólido, líquido e gasoso. As partículas sólidas desejadas acumulam-se nas bolhas gasosas introduzidas no líquido. As bolhas têm densidade menor que a da fase líquida e migram para superfície arrastando as partículas seletivamente aderidas. O produto não desejável é retirado pela parte inferior do recipiente.
2) Decantação: usado para separar os componentes de misturas heterogêneas, constituídas de um componente sólido e outro líquido ou de dois componentes líquidos, estes líquidos devem ser imiscíveis. Esse método consiste em deixar a mistura em repouso e o componente mais denso, sob a ação da força da gravidade, formará a fase inferior e o menos denso ocupará a fase superior. Quando a mistura a ser separada é constituída de dois líquidos imiscíveis, pode se utilizar um funil de vidro, conhecido como Funil de Decantação ou Funil de Bromo. A decantação é usada nas estações de tratamento de água, para precipitar os componentes sólidos que estão misturados com a água.
3) Centrifugação: é usado para acelerar a decantação da fase mais densa de uma mistura heterogênea constituída de um componente sólido e outro líquido. Esse método consiste em submeter a mistura a um movimento de rotação intenso de tal forma que o componente mais denso se deposite no fundo do recipiente.
A manteiga é separada do leite por centrifugação. Como o leite é mais denso que a manteiga, formará a fase inferior.
Nos laboratórios de análise clínica o sangue, que é uma mistura heterogênea, é submetido a centrifugação para separação dos seus componentes.
A centrifugação é utilizada na máquina de lavar roupa, na separação da água e do tecido que constitui a roupa.
4) Filtração: é usada para separação de misturas heterogêneas, constituídas de um componente sólido e outro líquido ou de um componente sólido e outro gasoso. A mistura deve passar através de um filtro, que é constituído de um material poroso, e as partículas de maior diâmetro ficam retidas no filtro. Para um material poder ser utilizado como filtro seus poros devem ter um diâmetro muitíssimo pequeno.
A filtração é o processo de separação utilizado no aspirador de pó. O ar e a poeira são aspirados, passam pelo filtro, que é chamado saco de poeira, as partículas sólidas da poeira ficam retidas no filtro e o ar sai.
5) Evaporação: é usado para separação de misturas homogêneas constituída de um componente sólido e o outro líquido. A evaporação é usada para separar misturas, quando apenas a fase sólida é de interesse.
O sal de cozinha é extraído da água do mar por evaporação. A água do mar é represada em grandes tanques, de pequena profundidade, construídos na areia, chamados de salinas. Sob a ação do sol e dos ventos a água do mar represada nas salinas sofre evaporação e o sal de cozinha e outros componentes sólidos vão se depositando no fundo dos tanques.
O sal grosso obtido nas salinas, além do uso doméstico, também é utilizado em países de inverno muito rigoroso, para derreter a neve, visto que o gelo cobre as ruas, estradas, pastagens. Isso ocorre porque ao dissolvermos uma substância em um líquido esta diminui o ponto de congelação do líquido.
6) Destilação simples: é usada para separar misturas homogêneas quando um dos componentes é sólido e o outro líquido. A destilação simples é utilizada quando há interesse como a esquematizada abaixo, até que o líquido entre em ebulição. Como o vapor do líquido é menos denso, sairá pela parte superior do balão de destilação chegando ao condensador, que é refrigerado com água, entra em contato com as paredes frias, se condensa, voltando novamente ao estado líquido. Em seguida, é recolhido em um recipiente adequado, e o sólido permanece no balão de destilação.
7) Destilação Fracionada: é usada na separação de misturas homogêneas quando os componentes da mistura são líquidos. A destilação fracionada é baseada nos diferentes pontos de ebulição dos componentes da mistura. A técnica e a aparelhagem utilizada na destilação fracionada é a mesma utilizada na destilação simples, apenas deve ser colocado um termômetro no balão de destilação, para que se possa saber o término da destilação do líquido de menor ponto de ebulição. O término da destilação do líquido de menor ponto de ebulição, ocorrerá quando a temperatura voltar a se elevar rapidamente.
A destilação fracionada é utilizada na separação dos componentes do petróleo. O petróleo é uma substância oleosa, menos densa que a água, formado por uma mistura de substâncias. O petróleo bruto é extraído do subsolo da crosta terrestre e pode estar misturado com água salgada, areia e argila. Por decantação separa-se a água salgada, por filtração a areia e a argila. Após este tratamento, o petróleo, é submetido a um fracionamento para separação de seus componentes, por destilação fracionada. As principais frações obtidas na destilação do petróleo são: fração gasosa, na qual se encontra o gás de cozinha; fração da gasolina e da benzina; fração do óleo diesel e óleos lubrificantes, e resíduos como a vaselina, asfalto e pixe.
A destilação fracionada também é utilizada na separação dos componentes de uma mistura gasosa. Primeiro, a mistura gasosa deve ser liquefeita através da diminuição da temperatura e aumento da pressão. Após a liquefação, submete-se a mistura a uma destilação fracionada: o gás de menor ponto de ebulição volta para o estado gasoso. Esse processo é utilizado para separação do oxigênio do ar atmosférico, que é constituído de aproximadamente 79% de nitrogênio e 20% de oxigênio e 1% de outros gases. No caso desta mistura o gás de menor ponto de ebulição é o nitrogênio.
Para produção de objetos, ornamentos, utensílios domésticos muitas vezes é necessário separar os componentes de um mistura para obtenção das substâncias puras, mas outras vezes é necessário fazermos misturas de substâncias para obtermos alguns materiais. Quando nessas misturas um dos componentes é um metal forma-se um liga metálica. As ligas metálicas apresentam características diferentes dos metais puros e por isso podem ser utilizadas com maior vantagem em relação ao metal puro. As ligas de cobre e cromo são usadas em resistências elétricas como a de chuveiro porque ocorre a diminuição da condutividade elétrica, em outras ligas ocorre o aumento da resistência mecânica, a resistência a corrosão, a ductibilidade etc.
| Liga metálica | Componentes | Característica | Uso |
| Latão | Cobre e Zinco | resistente à corrosão | navios, tubos |
| Bronze | Cobre e Estanho | resistente à corrosão | moedas, sinos |
| Aço | Ferro e carbono | resistente à corrosão | navios, utensílios domésticos |
| Aço inoxidável | Aço e Cromo | resistente à corrosão | talheres, utensílios domésticos |
| Aço -Níquel | Aço e Níquel | resistência mecânica | canhões, material de blindagem |
| Aço-Tungstênio | Aço e Tungstênio | alta dureza | brocas, pontas de caneta |
| Alnico | Aço, alumínio, níquel e cobalto | propriedades magnéticas | fabricação de imãs |
| Amálgama | Mercúrio, prata e estanho | restauração de dentes | |
| Ouro 18 quilates | Ouro e cobre | alta ductibilidade e maleabilidade | jóias |
| Prata de lei | Prata e cobre | aumento da dureza | utensílios domésticos,
ornamentos |
| Electron Liga de magnésio | Mg, alumínio, manganês, zinco | resistência mecânica e térmica | peças muito leves |
Reciclagem
A maioria dos materiais utilizados na produção de objetos e que após o uso são jogados no lixo, podem ser reaproveitados, e esse processo é conhecido como reciclagem.
A reciclagem é importante porque alguns materiais não são biodegradáveis, isto é, não são decompostos por microorganismos, causando grande poluição ambiental. Além disso, a grande maioria desses materiais é retirada de reservas minerais não renováveis, diminuindo assim os recursos naturais da Terra..
Grande parte do lixo doméstico pode ser reciclado. Quase todo lixo produzido pelos seres vivos, exceto o homem, sofre um reciclagem natural, são decompostos por microorganismos. Muitos materiais utilizados na produção de objetos, embalagem para produtos alimentícios e de consumo como: embalagem plástica, vidro, latas de óleo, cerveja, refrigerantes não se decompõe naturalmente ou levam muitos anos para que isso aconteça e nesses casos podem e devem ser reciclados. O maior problema da reciclagem é a separação dos materiais reaproveitáveis como papel, vidro, plástico e metais.
As indústrias também são responsáveis pela poluição ambiental e produtoras de lixo. Algumas indústrias estão desenvolvendo técnicas para reaproveitamento do seu lixo
Os plásticos não se decompõem facilmente, mas é difícil sua separação para reciclagem e a maior parte é queimada ou enterrada com o resto do lixo. Garrafas plásticas de bebidas derretem facilmente ao serem aquecidas e podem ser remodeladas produzindo outros produtos.
O papel é facilmente reciclável e esta deve ser estimulada porque para a produção de papel consome-se milhões de árvores, e, além disso, extensas áreas de mata nativa são desmatadas para o plantio de árvores usadas na fabricação do papel. As embalagem usadas para leite longa vida, creme de leite, leite condensado, extratos de tomate e outras, não podem ser recicladas, porque além de papelão, internamente existe uma película bem fina de alumínio e plástico, consequentemente, quando há uma mistura não é possível a reciclagem. Alguns desses materiais não recicláveis podem ser reutilizados.
O problema do lixo só será minimizado quando houver um redução na produção de lixo, através de campanhas educativas; reaproveitamento de materiais e reciclagem.
O que se descarta sem maior preocupação, todos os dias, em qualquer lugar, só não deixa a Terra soterrada de dejetos, graças as bactérias, fungos, leveduras e outros microorganismos. Esses se alimentam da matéria orgânica do lixo, transformando os compostos mais complexos em compostos mais simples que são devolvidos ao meio ambiente.
O tempo de decomposição depende do tipo de lixo e de outros fatores, como o calor e a umidade do solo que tornam a decomposição mais rápida, por outro lado, terrenos ácidos e águas limitam a capacidade de desenvolvimento dos microorganismos, tornando a biodegradação muito lenta. Os ácidos, as substâncias tóxicas e os metais pesados, como por exemplo, o chumbo, prejudicam os microorganismos, podendo até matá-los.
Tempo de decomposição de alguns materiais
Material Tempo de decomposição
| papel | 3 meses em lugar úmido, jornais podem permanecer por décadas sem sofrer decomposição. |
| palito | 6 meses em lugar úmido. |
| iltro de cigarro | de 1 a 2 anos, quando jogado no campo a decomposição é mais rápida, em torno de 4 meses; no asfalto é muito mais lenta. |
| chiclete | 5 anos |
| metais | em princípio, não são biodegradáveis. Uma lata de aço demora 10 anos se oxidar, já a lata de alumínio não se corrói nunca. |
| plásticos | mais de 100 anos, como o plástico existe apenas a um século, não é possível determinar seu grau de biodegradação. |
| vidro | não sofrerá biodegradação nunca. Por ser formado de areia, carbonato de sódio, cal e outras substâncias inorgânicas, os microorganismos não conseguem comê-lo. Um objeto de vidro demoraria 4 000 anos para se decompor pela erosão e ação de agentes químicos. |
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