Aspectos Macroscópios II

Aprenda sobre os Métodos de Separação de Misturas, Separação dos Componentes e Mistura Homogênea, Tratamento de Água e Tratamento de Esgoto.

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MÉTODOS DE SEPARAÇÃO DE MISTURAS

SEPARAÇÃO DOS COMPONENTES DE MISTURAS HETEROGÊNEAS

SÓLIDO – SÓLIDO

a) Catação: usando a mão ou uma pinça, separam-se os componentes sólidos. Exemplo: Separação de frutas podres das boas em cooperativas agrícolas. 

b) Ventilação: o sólido menos denso é separado por uma corrente de ar.

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c) Levigação: o sólido menos denso é separado por uma corrente de água. Exemplo: separar  areia e ouro: a areia é menos densa e por isso, é arrastada pela água corrente; o ouro, por ser mais denso, permanece no fundo.

d) Separação magnética: um dos sólidos é atraído por um ímã.

e) Peneiração: usada para separar sólidos constituintes de partículas de dimensões diferentes. São usadas peneiras que tenham malhas diferentes. Industrialmente, usam-se conjuntos de peneiras superpostas que separam as diferentes granulações.

f) Flotação: Usa-se a água ou outro líquido para separar sólidos de densidades diferentes, no qual o mais denso afunda e o menos denso flutua. Trata-se de uma técnica de separação muito usada na indústria de minerais, na remoção de tinta de papel e no tratamento de esgoto. 

SÓLIDO – LÍQUIDO

a) Decantação: a fase sólida, por ser mais densa, sedimenta-se, ou seja, deposita-se no fundo do recipiente. A decantação pode receber o nome de sedimentação para separação sólido – líquido.

b) Centrifugação: é uma maneira de acelerar o processo de decantação, utilizando um aparelho denominado centrifuga. Na centrífuga, devido ao movimento de rotação, as partículas de maior densidade, por inércia, são arremessadas para o fundo do tubo.

c) Filtração simples: a fase sólida é separada com o auxílio de papéis de filtro. A preparação do café e o filtro de água são dois exemplos do uso da filtração no dia a dia.  

LÍQUIDO – LÍQUIDO

Decantação: separam-se líquidos imiscíveis com densidades diferentes. Usa-se o funil de bromo ou funil de decantação. Num sistema formado por água e óleo, por exemplo, a água, por ser mais densa, localiza-se na parte inferior do funil e é escoada abrindo-se a torneira de modo controlado. A decantação pode ser feita de uma maneira mais rudimentar, utilizando-se um sifão (sifonação).  

GÁS – SÓLIDO

a) Decantação: a mistura passa através de obstáculos, em forma de ziguezague, onde as partículas sólidas perdem velocidade e se depositam. 

Industrialmente, esse processo é feito em equipamento denominado câmara de poeira. 

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b) Filtração: A mistura passa através de um filtro, onde o sólido fica retido. Esse processo é muito utilizado nas indústrias, principalmente para evitar o lançamento de partículas sólidas na atmosfera. A filtração é também usada nos aspiradores de pó, onde o sólido é retido (poeira) à medida que o ar é aspirado.

SEPARAÇÃO DOS COMPONENTES E MISTURA HOMOGÊNEA

SÓLIDO – SÓLIDO

a) Cristalização fracionada: todos os componentes da mistura são dissolvidos em um líquido que, em seguida, sofre evaporação provocando a cristalização separada de cada componente. A cristalização fracionada é usada, por exemplo, nas salinas para a obtenção de sais a partir da água do mar. 

b) Dissolução fracionada: um dos componentes sólidos da mistura é dissolvido em um líquido. Por exemplo, a mistura sal + areia. Colocando-se a mistura em um recipiente com água, o sal irá se dissolver e a areia se depositar no fundo do recipiente, podendo agora ser separados pelos seguintes processos: a filtração separa a areia (fase sólida) da água salgada (fase líquida) e com a evaporação da água obteremos o sal. 

c) Fusão fracionada: Serve para separar sólidos, tomando por base seus diferentes pontos de fusão. Exemplo: As ligas metálicas são formadas pela mistura de vários elementos. Como cada elemento tem um ponto de fusão diferente, quando a liga é aquecida cada um irá derreter e se separar em uma temperatura diferente (às  vezes são necessários processos mais complexos para  separar ligas metálicas).  Ligas metálicas mais comuns no cotidiano:

• Aço – constituído por Fe e C (Aço inoxidável, constituído por Fe, C, Cr e Ni).

• Ouro de Joias – constituído por Au (75% para o ouro 18K), Ag e/ou Cobre.

• Amálgama dental –  constituída por Hg, Ag e Sn.

• Latão – constituído por Cu e Zn.

d) Sublimação: é usada quando um dos sólidos, por aquecimento, se sublima (passa para vapor), e o outro permanece sólido. Exemplo: sal e iodo ou areia e iodo (o iodo se sublima por aquecimento). 

SÓLIDO – LÍQUIDO

Nas misturas homogêneas sólido-líquido (soluções), o componente sólido encontra-se totalmente dissolvido no líquido, o que impede a sua separação por filtração. A maneira mais comum de separar os componentes desse tipo de mistura está relacionada com as diferenças nos seus pontos de ebulição (PE). Isto pode ser feito de duas maneiras: 

a) Evaporação: a mistura é deixada em repouso ou é aquecida até que o líquido (componente mais volátil) sofra evaporação. Esse processo apresenta um inconveniente: a perda do componente líquido.

b) Destilação simples: a mistura é aquecida em uma aparelhagem apropriada, de tal maneira que o componente líquido inicialmente evapora e, a seguir, sofre condensação, sendo recolhido em outro frasco. 

LÍQUIDO – LÍQUIDO

Destilação fracionada: consiste no aquecimento (solução), cujos pontos de ebulição (PE) não sejam muito próximos. Os líquidos são separados na medida em que cada um dos seus pontos de ebulição é atingido. Inicialmente, é separado o líquido com menor PE; depois, com PE intermediário e assim sucessivamente até o líquido de maior PE. A aparelhagem usada é a mesma de uma destilação simples, com o acréscimo de uma coluna de fracionamento ou retificação.

Um dos tipos mais comuns de coluna de fracionamento apresenta no seu interior um grande número de bolinhas de vidro em cuja superfície ocorre condensação dos vapores do líquido menos volátil, ou seja, de maior ponto de ebulição, que voltam para o balão. Enquanto isso, os  vapores do líquido volátil atravessam a coluna e sofrem condenção fora dela, no próprio condensador, sendo recolhido no frasco. Só depois de todo o líquido mais volátil ter sido recolhido é que o líquido menos volátil passará por evaporação e condensação.

Esse processo é muito utilizado, principalmente em indústrias petroquímicas, na separação dos diferentes derivados do petróleo. Nesse  caso, as  colunas de  fracionamento são divididas em bandejas ou pratos. Esse processo também é muito utilizado na técnica de  bebidas alcoólicas (alambique).

GÁS – GÁS

a) Liquefação fracionada: a mistura de gases passa por um processo de liquefação e, posteriormente, pela destilação fracionada.

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Uma aplicação desse processo consiste na separação dos componentes do ar atmosférico: N2 e O2. Após a liquefação do ar, a mistura líquida é destilada e o primeiro componente a ser obtido é o N2, pois apresenta menor PE (-195,8°C); posteriormente, obtém-se o O2, que possui maior PE (-183°C).

b) Adsorção: Consiste na retenção superficial de gases. O carvão ativo tem a propriedade de reter, na sua superfície, substâncias no estado gasoso. Uma das principais aplicações da adsorção são as máscaras contra gases venenosos.

TRATAMENTO DE ÁGUA

A oxidação é o primeiro passo, quando os metais presentes na água, principalmente ferro e manganês, são oxidados através da injeção de substâncias como o cloro, tornando-os insolúveis. O que permitirá sua remoção nas próximas etapas. 

Na segunda etapa, de coagulação, é feita a remoção das partículas de sujeira através de uma mistura rápida de sulfato de alumínio ou cloreto férrico que irão aglomerar os resíduos formando flocos. Podemos, também, adicionar cal para melhorar o processo e manter o pH da água constante. Em seguida, na etapa de floculação, a água é movimentada para que os flocos se misturem ganhando peso e consistência. Com isso, na etapa de decanto irão se separar da água, ficando armazenados no fundo dos tanques. 

Então, a água passa por um processo de filtração para retirar as impurezas restantes. Geralmente utilizam-se filtros constituídos por camadas e cascalho que irão segurar as partículas restantes. Começa então o processo de desinfecção, quando a água já limpa recebe o cloro para eliminar germes que podem estar presentes e garantir que ela continue assim nas redes de distribuição e nos reservatórios. 

Em seguida, é necessária a correção do pH da água para evitar a corrosão da canalização das casas ou a incrustação. Na última etapa, tem-se a fluoretação o que reduz a incidência de cárie dentária na população. 

Esquema de uma estação de tratamento:  

TRATAMENTO DE ESGOTO

Geralmente a própria natureza possui a capacidade de decompor a matéria orgânica presente nos rios, lagos e no mar. No entanto, no caso dos efluentes essa matéria é em grande quantidade exigindo um tratamento mais eficaz em uma Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) que, basicamente, reproduz a ação da natureza de maneira mais rápida. 

Podemos separar o tratamento de esgoto domiciliar em 4 níveis básicos: nível preliminar, tratamento primário e tratamento secundário que tem quase a mesma função, e tratamento terciário ou pós-tratamento. Cada um deles têm, respectivamente, o objetivo de remover os sólidos suspensos (lixo, areia), remover os sólidos dissolvidos, a matéria orgânica, e os nutrientes e organismos patogênicos (causadores de doenças).

•  Nível preliminar: são utilizadas grades, peneiras ou caixas de areia para reter os resíduos maiores e impedir que haja danos as próximas unidades de tratamento, ou até mesmo, para facilitar o transporte do efluente.

• Tratamento primário: são sedimentados (decantação) os sólidos em suspensão que vão se acumulando no fundo do decantador formando o lodo primário que depois é retirado para dar continuidade ao processo. 

• Tratamento secundário: micro-organismos irão se alimentar da matéria orgânica convertendo-a em gás carbônico e água. 

• Tratamento terciário: também chamado de fase de  pós-tratamento: são removidos os poluentes específicos como os micronutrientes (nitrogênio, fósforo etc.) e patogênicos (bactérias, fungos). Isso quando se deseja que o efluente tenha qualidade superior, ou quando o tratamento não atingiu a qualidade desejada. 

Quando se trata de efluentes industriais, a própria empresa que faz o tratamento de esgoto exige que a indústria monitore a qualidade dos efluentes mandados para e estação. No caso de haver substâncias muito tóxicas ou que não podem ser removidas pelo tratamento oferecido pela ETE, a indústria é obrigada a construir a sua própria ETE para tratar seu próprio efluente.

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