Quase todo remédio que existe na farmácia passou por muita pesquisa antes de chegar até nós. No Brasil, um dos maiores centros de pesquisa de medicamentos é o Instituto Butantan, em São Paulo.
Lá, cientistas descobriram que o veneno de serpentes peçonhentas, como a jararaca e a cascavel, guarda moléculas que podem curar doenças. Essa molécula que faz efeito no corpo é chamada de princípio ativo.
Mas como algo tão perigoso vira remédio? Usando processos de separação de misturas. Eles permitem isolar o princípio ativo e jogar fora as partes tóxicas do veneno.
Um exemplo famoso é o captopril, remédio para pressão alta, criado a partir de uma substância do veneno da Bothrops jararaca. Esses processos também aparecem no tratamento de água e na produção de derivados do petróleo.
Exemplos
Exemplo do cotidiano: o captopril (remédio de pressão alta) só existe porque cientistas conseguiram separar, do veneno da jararaca, a molécula útil das substâncias tóxicas.
Onde a separação de misturas aparece na vida real
Situação
Para que serve
Indústria de remédios
Isolar o princípio ativo e eliminar o que é tóxico
Estação de tratamento de água
Deixar a água limpa e própria para beber
Refinaria de petróleo
Obter gasolina, diesel, gás de cozinha, plásticos
Cozinha de casa
Coar o café, peneirar o suco, escolher o feijão
2Por que separar os componentes das misturas?
Na natureza, quase tudo aparece na forma de mistura, e não de substância pura. Mistura é quando duas ou mais substâncias estão juntas.
Quando queremos apenas uma parte dessa mistura, precisamos separá-la. Isso vale para coisas simples, como coar o café, e para coisas complexas, como separar a gasolina do petróleo.
Outro exemplo são os óleos essenciais, extraídos de plantas como lavanda, alecrim e laranjeira. Eles são usados em perfumes, cosméticos e aromaterapia. O rendimento é baixo: para obter 100 mL de óleo de lavanda são necessários de 1 a 1,5 kg de flores!
Um sistema de dessalinização (retirar o sal da água do mar) abastece a ilha de Fernando de Noronha há mais de dez anos, transformando água salgada em água potável.
Exemplos
Exemplo: para fazer um café, a água quente passa pelo pó. O coador retém o pó e deixa passar a bebida. Isso é separar uma mistura.
Exemplo: em Fernando de Noronha, a água do mar é captada e passa por processos de separação (como a destilação) para virar água doce.
2.1Como escolher o processo certo
A escolha do processo depende, primeiro, do tipo de mistura.
Nas misturas heterogêneas, dá para ver as fases separadas (como água e areia). Por isso a separação é mais simples.
Nas misturas homogêneas, tudo está dissolvido e formando uma fase só (como água e sal). Aí é preciso usar técnicas mais elaboradas.
Também contam as propriedades das substâncias: densidade, ponto de fusão e de ebulição e solubilidade. E é preciso pensar em qual componente interessa, pois na maioria das vezes usamos mais de um processo combinado.
Exemplos
Passo a passo para escolher: 1) Olhe a mistura: dá para ver as fases? Se sim, é heterogênea → use processos mecânicos. 2) Se não dá para ver (fase única), é homogênea → use evaporação ou destilação. 3) Pergunte: qual componente eu quero guardar no final?
Os processos usados nas misturas heterogêneas são mecânicos. Isso quer dizer que nenhum componente precisa mudar de estado físico para ser separado.
Nada derrete, nada vira vapor: a gente apenas separa por tamanho, por densidade ou até com a mão.
Os quatro principais são: catação, peneiração, filtração e decantação.
Resumo dos processos para misturas heterogêneas
Processo
Separa o quê
Baseado em
Exemplo do dia a dia
Catação
Sólido + sólido
Escolha manual (visão e mãos)
Escolher feijão; separar recicláveis
Peneiração
Sólido + sólido
Tamanho das partículas
Peneirar areia; coar o bagaço do suco
Filtração
Sólido + líquido (ou sólido + gás)
Superfície porosa com malha fina
Coar café; filtro de barro; aspirador de pó
Decantação
Sólido + líquido ou líquido + líquido
Diferença de densidade
Água e areia; água e óleo; cisterna
3.1Catação
A catação é a separação feita com as mãos, escolhendo o que interessa e tirando as impurezas. Ela serve para misturas heterogêneas formadas por sólidos.
O exemplo clássico é escolher o feijão antes de cozinhar, retirando pedrinhas e folhas. Hoje, na indústria de alimentos, máquinas costumam fazer esse trabalho antes do empacotamento.
Mas a catação continua muito usada na coleta de materiais recicláveis. Nas cooperativas, trabalhadores separam à mão latinhas, garrafas PET, papelão, vidro e papéis.
Segundo o texto do livro, o Brasil produz mais de 78 milhões de toneladas de resíduos por ano, mas só cerca de 4% são descartados corretamente e reaproveitados. Separar o lixo em casa ajuda o meio ambiente e garante renda para muitas famílias.
Exemplos
Exemplo: numa cooperativa, o lixo reciclável chega à esteira, os trabalhadores catam cada tipo (plástico, vidro, papelão), depois o material é prensado e vendido para virar matéria-prima de novo.
3.2Peneiração
Na peneiração, a mistura passa por uma peneira e é separada pelo tamanho das partículas.
As partículas maiores ficam presas na malha e as menores passam pelos furinhos.
Por isso, a peneira certa depende do material: se os dois componentes tiverem o mesmo tamanho, a peneira não resolve nada.
Exemplos: peneirar o suco de laranja para tirar o bagaço e peneirar a areia na construção para tirar pedras e detritos, deixando-a boa para a argamassa e o reboco.
Exemplos
Exemplo resolvido: misturaram feijão-preto e feijão-branco no mesmo pote e tentaram separar com peneira. Não funcionou! Por quê? Passo 1: a peneira separa por tamanho. Passo 2: os dois feijões têm tamanho parecido. Passo 3: logo, os dois passam (ou os dois ficam retidos). Solução: usar a catação, separando por cor, com as mãos.
3.3Filtração
Na filtração, a mistura passa por uma superfície porosa (o filtro), que retém as partículas sólidas e deixa passar o líquido.
Os filtros têm malhas muito mais finas que as peneiras. Por isso conseguem reter partículas bem menores, até as que quase não enxergamos.
Nos filtros de barro, a peça que retém a sujeira chama-se vela. Nos purificadores, é comum o filtro de carvão ativado.
A filtração também funciona com gases: no aspirador de pó, o ar sujo é sugado, o filtro segura a poeira e o ar limpo sai. O mesmo acontece nos filtros das chaminés das fábricas.
Exemplos
Exemplo: no coador de café, o papel (ou o pano) é o filtro. O pó fica retido e a bebida líquida passa.
Exemplo resolvido: como separar uma mistura de um líquido com um sólido de partículas muito finas? Passo 1: partículas finas não ficam presas na peneira. Passo 2: a decantação demoraria e não pegaria tudo. Passo 3: o ideal é a filtração, pois a malha do filtro é bem fina.
Peneiração x Filtração
Característica
Peneiração
Filtração
Tamanho da malha
Furos maiores
Malha bem mais fina
Serve para
Sólido + sólido (grãos diferentes)
Sólido + líquido e sólido + gás
Exemplo
Peneirar areia
Coar café, filtro de barro, aspirador
3.4Decantação
Na decantação, deixamos a mistura em repouso. O componente mais denso afunda e se deposita no fundo do recipiente.
Exemplo: em um copo com água e areia, a areia afunda porque sua densidade é maior que a da água. Depois, é só virar o copo com cuidado e transferir a água limpa para outro recipiente.
A decantação separa sólidos de líquidos e também líquidos que não se misturam, como água e óleo (o óleo fica por cima, pois é menos denso).
Ela é usada para tirar impurezas do vinho antes de engarrafar e nas cisternas, onde a água da chuva é retirada de cima e a sujeira fica no fundo.
Exemplos
Exemplo passo a passo (água + areia): 1) Deixe o copo parado por alguns minutos. 2) A areia, mais densa, vai para o fundo. 3) Incline o copo devagar e despeje só a água em outro recipiente. 4) A areia fica no primeiro copo.
3.5Por dentro de uma estação de tratamento de água (ETA)
Na ETA, vários processos de separação de misturas heterogêneas são usados em sequência para deixar a água boa para beber.
Primeiro vem o gradeamento: grades funcionam como peneiras e seguram os resíduos sólidos grandes que chegam com a água.
Depois vem a decantação: adicionam-se substâncias que formam flocos de sujeira; esses flocos, mais densos, afundam no fundo dos tanques, e a água mais limpa é retirada por cima.
Em seguida, a filtração: a água passa por camadas de carvão ativado e areia, que retêm as impurezas menores que restaram. Por fim, adiciona-se cloro para matar micro-organismos e a água segue para o reservatório.
Exemplos
Exemplo resolvido: no esquema de uma ETA, o tanque A tem flocos afundando e o tanque B tem camadas de areia e carvão. Logo, em A ocorre decantação (separação pela densidade dos flocos) e em B ocorre filtração (retenção das partículas menores).
Exemplo: o gradeamento não aparece no esquema, mas deve ocorrer logo no começo, antes da bomba e da adição de substâncias, para remover os resíduos grandes.
Etapas do tratamento de água
Ordem
Etapa
O que acontece
1
Gradeamento
Grades retêm resíduos sólidos grandes (funcionam como peneira)
2
Floculação
Substâncias formam flocos com a sujeira em suspensão
3
Decantação
Os flocos, mais densos, afundam nos tanques
4
Filtração
Camadas de carvão ativado e areia retêm as impurezas menores
5
Cloração
Adição de cloro para eliminar micro-organismos
6
Reservatório
Água potável segue para as casas
4Separação de misturas homogêneas
Nas misturas homogêneas existe só uma fase: os componentes estão dissolvidos e não dá para enxergar a separação.
Por isso, os processos mecânicos não funcionam. Coar água com açúcar não adianta: o açúcar dissolvido passa junto com a água.
Aqui usamos processos que fazem um componente mudar de estado físico. Os dois principais são a evaporação e a destilação.
Exemplos
Exemplo resolvido: uma pessoa passou água com açúcar em um coador de pano. Por que não deu certo? Passo 1: a mistura é homogênea (o açúcar está dissolvido). Passo 2: o filtro só retém partículas sólidas visíveis em suspensão. Passo 3: como o açúcar está dissolvido, ele atravessa o filtro junto com a água. Solução: evaporação (se quero o açúcar) ou destilação simples (se quero a água).
4.1Evaporação
Na evaporação, deixamos o líquido virar vapor lentamente e ficamos com o sólido que estava dissolvido.
É o que acontece nas salinas: a água do mar fica em tanques grandes e rasos, o calor do Sol faz a água evaporar aos poucos e o sal de cozinha sobra no fundo.
Repare que a água evapora mesmo sem ferver, porque a evaporação acontece abaixo dos 100 °C (ponto de ebulição da água ao nível do mar).
O sal continua sólido durante todo o processo, pois seu ponto de ebulição é altíssimo: cerca de 1465 °C. A evaporação serve quando o componente que interessa é o soluto (o que estava dissolvido); o líquido se perde.
Exemplos
Exemplo: em Galinhos (RN), a água do mar é colocada em tanques rasos. O Sol evapora a água e o sal fica no fundo, pronto para ser recolhido.
Pontos de ebulição citados no capítulo
Substância
Ponto de ebulição
O que acontece na salina
Água
100 °C (ao nível do mar)
Evapora com o calor do Sol
Sal de cozinha
cerca de 1465 °C
Permanece sólido no fundo do tanque
4.2Destilação
E quando queremos guardar o líquido no final? Aí usamos a destilação.
A destilação se baseia na diferença entre os pontos de ebulição dos componentes. A mistura é aquecida até um dos componentes ferver e virar vapor.
Esse vapor é levado até o condensador, onde esfria e volta ao estado líquido. Depois ele é recolhido no frasco coletor.
Existem dois tipos: a destilação simples e a destilação fracionada.
Exemplos
Exemplo resolvido (água + sal no destilador): a) O sal fica no balão de destilação (parte A), pois não evapora. b) A água aparece no frasco coletor (parte C), depois de virar vapor e condensar. c) As mudanças de estado são: vaporização (líquido → gasoso) no balão e condensação (gasoso → líquido) no condensador. d) A água obtida é praticamente pura, pois o sal ficou para trás.
As três partes do destilador simples
Parte
Função
Balão de destilação
Onde a mistura é aquecida; o componente que não evapora fica aqui
Condensador
Resfria o vapor e faz ele voltar a ser líquido
Recipiente coletor
Recolhe o líquido que se formou depois da condensação
Destilação simples
A destilação simples separa uma mistura homogênea de sólido dissolvido em líquido, ou líquidos com pontos de ebulição muito diferentes.
O exemplo típico é a solução de água e sal. A água ferve a 100 °C e vira vapor; o sal, que só ferveria a 1465 °C, fica no balão.
O vapor de água passa pelo condensador, esfria, volta a ser líquido e cai no frasco coletor. No final, temos a água de um lado e o sal do outro — os dois aproveitados.
Exemplos
Passo a passo do destilador simples: 1) A mistura é aquecida no balão até um componente atingir o ponto de ebulição. 2) O vapor sobe e entra no condensador, onde esfria e volta ao estado líquido. 3) O líquido é recolhido no coletor, enquanto o outro componente fica no balão.
Destilação fracionada
A destilação fracionada é usada quando a mistura homogênea é formada por líquidos com pontos de ebulição próximos, como água e álcool.
Como os pontos de ebulição são parecidos, é preciso um equipamento mais complexo, com uma coluna de fracionamento.
Dentro dessa coluna, os componentes vaporizam e condensam várias vezes. Assim eles vão se separando em frações diferentes, em alturas diferentes da coluna.
Exemplos
Exemplo: o nitrogênio líquido é obtido do ar. Como o gás nitrogênio e o gás oxigênio viram líquidos com temperaturas próximas, a separação é feita por destilação fracionada.
Destilação simples x fracionada
Característica
Destilação simples
Destilação fracionada
Tipo de mistura
Sólido dissolvido em líquido (ou PEs muito diferentes)
Líquidos com pontos de ebulição próximos
Equipamento
Balão, condensador e coletor
Tem também a coluna de fracionamento
Exemplo
Água e sal
Água e álcool; petróleo; ar liquefeito
Por dentro de uma refinaria de petróleo
O petróleo é uma mistura com muitos componentes úteis. Para separá-los, a refinaria usa a destilação fracionada.
O petróleo bruto é aquecido numa fornalha e entra em enormes colunas de fracionamento. O vapor sobe pela coluna e vai esfriando.
Cada componente se condensa em uma altura diferente, de acordo com seu ponto de ebulição. Os de menor ponto de ebulição sobem mais alto (como o gás de cozinha) e os mais pesados ficam embaixo (como o betume, usado no asfalto).
Por isso não dá para usar destilação simples: os componentes do petróleo têm pontos de ebulição próximos e só a coluna de fracionamento consegue separá-los em frações.
Exemplos
Exemplo resolvido: por que a gasolina e o diesel não podem ser obtidos por destilação simples? Porque seus pontos de ebulição são próximos dos de outros componentes do petróleo. A destilação simples só funciona quando a diferença é grande; por isso é preciso a coluna de fracionamento.
Frações do petróleo na coluna de fracionamento
Faixa de temperatura
Fração obtida
Uso
menos de 25 °C
Gás liquefeito de petróleo (GLP)
Gás de cozinha
25–60 °C
Gasolina
Combustível de carros
60–180 °C
Nafta
Matéria-prima de plásticos
180–220 °C
Querosene
Combustível de aviões
220–250 °C
Diesel
Combustível de caminhões
250–300 °C
Óleo combustível
Navios e indústrias
300–350 °C
Óleo lubrificante
Lubrificar motores
acima de 350 °C
Betume
Asfalto das ruas
5Investigue! Separando misturas na prática
Nesta atividade, a turma simula, em grupos, o que acontece numa salina e numa estação de tratamento de água.
Os materiais são simples: copos, pratos, seringa, colher, água, carvão ativado, algodão, pedras, areia fina, areia grossa, terra, sal e uma garrafa PET cortada.
Na Parte I, o grupo mistura água, areia e sal e precisa obter só o sal. Na Parte II, mistura água e terra e precisa obter a água mais limpa possível.
Depois, o grupo discute quais processos usou, o que faria diferente e se a água obtida ficou potável. Atenção: mesmo filtrada, a água pode ter micro-organismos; só uma filtração não garante que ela seja segura para beber.
Exemplos
Parte I (água + areia + sal) — caminho possível: 1) Deixe em repouso: a areia decanta no fundo. 2) Transfira o líquido (água com sal dissolvido) para um prato — isso é decantação, e pode-se ainda filtrar com algodão para tirar grãos finos. 3) Deixe o prato ao sol: a água evapora e o sal fica no prato (evaporação).
Parte II (água + terra) — caminho possível: 1) Deixe a mistura descansar para a terra decantar. 2) Retire a água de cima com a seringa. 3) Monte um filtro na garrafa PET cortada, com camadas de algodão, carvão ativado, areia fina, areia grossa e pedras. 4) Passe a água pelo filtro. Resultado: água mais limpa, mas ainda não potável.
6Exercícios comentados (Agora é com você / Explore seus conhecimentos)
Aqui estão as ideias-chave para resolver as principais questões do capítulo. Sempre siga o mesmo raciocínio: identifique o tipo de mistura, veja qual propriedade diferencia os componentes (tamanho, densidade ou ponto de ebulição) e pense em qual componente você quer no final.
Muitas vezes é preciso combinar dois processos, um depois do outro.
Exemplos
Feijão-preto + feijão-branco: a peneira falha porque os grãos têm tamanhos parecidos. O correto é a catação, separando pela cor com as mãos.
Obter o sal da mistura água + areia + sal: primeiro decantação (a areia afunda e a água salgada é retirada), depois evaporação (a água evapora e o sal fica). Alternativa correta: decantação seguida de evaporação.
Equipamento com balão, condensador e frasco coletor: serve para separar água e sal, pois é uma mistura homogênea que exige destilação. Água e óleo, água e areia e água e farinha são heterogêneas e se separam por decantação ou filtração.
Nitrogênio do ar liquefeito: como nitrogênio e oxigênio têm pontos de ebulição próximos, usa-se destilação fracionada.
Funil (filtração) seguido do destilador: ideal para a mistura Água + Açúcar + Terra. Primeiro a filtração retira a terra; depois a destilação separa a água do açúcar dissolvido.
Mistura etanol + hidróxido de potássio + areia + azeite: X = filtração (ou decantação), que retira a areia sólida; Y = decantação, pois o azeite não se mistura e é menos denso, ficando por cima; Z = destilação simples, pois o hidróxido de potássio está dissolvido no etanol e este vira vapor e é recolhido.
Óleo essencial por arraste a vapor: o óleo vem junto com o vapor de água e é recolhido no frasco coletor. Como não é solúvel em água, depois basta separar os dois por decantação.
Água turva de rio: só filtrar não basta. A filtração tira a sujeira sólida, mas não elimina micro-organismos e substâncias dissolvidas; é preciso também decantar e desinfetar (cloro) ou ferver.
Guia rápido: qual processo usar?
Mistura
Tipo
Processo indicado
Feijão-preto + feijão-branco
Heterogênea (sólido + sólido)
Catação
Areia + pedras
Heterogênea (sólido + sólido)
Peneiração
Água + pó de café
Heterogênea (sólido + líquido, partículas finas)
Filtração
Água + areia
Heterogênea (densidades diferentes)
Decantação
Água + óleo
Heterogênea (dois líquidos)
Decantação
Água + sal (quero o sal)
Homogênea
Evaporação
Água + sal (quero a água)
Homogênea
Destilação simples
Água + álcool
Homogênea (PEs próximos)
Destilação fracionada
Petróleo
Homogênea (vários líquidos)
Destilação fracionada
7Neste capítulo, você estudou
Revise os pontos principais antes da prova:
• A catação, a peneiração, a filtração e a decantação separam componentes de misturas heterogêneas (processos mecânicos, sem mudança de estado físico).
• A evaporação e a destilação (simples e fracionada) separam componentes de misturas homogêneas e envolvem mudança de estado físico.
• Esses processos são usados no tratamento da água, na obtenção do sal de cozinha, no refino do petróleo e na produção de medicamentos.
• Propriedades como a densidade e o ponto de ebulição decidem qual processo é o mais adequado para cada mistura.
Selecione, verifique e veja a resposta quando quiser. Tudo fica salvo neste iPad.
Misturas, tipos de mistura e escolha do processo de separação
1Múltipla escolha
Uma mistura é formada por duas ou mais substâncias juntas. Quando conseguimos ver as diferentes partes da mistura, como na água com areia, dizemos que ela é heterogênea. Quando tudo fica com aspecto uniforme, de uma fase só, como na água com sal, dizemos que ela é homogênea. Assinale a alternativa que apresenta apenas misturas heterogêneas.
Resposta
Alternativa b) Água com óleo e suco de laranja com bagaço.
Resolução passo a passo
Primeiro, lembre da regra: uma mistura é heterogênea quando dá para ver mais de uma parte (mais de uma fase). É homogênea quando tudo parece uma coisa só.
Agora vamos testar cada alternativa. Em água com açúcar dissolvido e água do mar o açúcar e o sal somem dentro da água: são homogêneas. Então a letra a está errada.
Em água com óleo dá para ver o óleo boiando por cima. Em suco de laranja com bagaço dá para ver os pedacinhos do bagaço. As duas são heterogêneas, então a letra b está certa.
Na letra c, álcool com água e água com sal formam uma fase só (homogêneas). Na letra d, o ar puro é uma mistura de gases homogênea e o vinagre também é homogêneo. Por isso, a resposta é a letra b.
2Dissertativo
Explique, com suas palavras, por que separar os componentes de uma mistura homogênea costuma ser mais difícil do que separar os de uma mistura heterogênea. Cite um exemplo de cada tipo de mistura na sua resposta.
A sua resposta fica salva neste iPad.
Resposta
Porque na mistura homogênea os componentes estão totalmente misturados e invisíveis a olho nu, formando uma fase só, então é preciso usar processos que aproveitam propriedades como o ponto de ebulição (ex.: água com sal, separada por destilação ou evaporação). Já na heterogênea dá para ver as partes e usar métodos simples (ex.: água com areia, separada por filtração ou decantação).
Resolução passo a passo
Passo 1 – Pense no que você enxerga. Numa mistura heterogênea, como água com areia, você vê os grãos separados da água. Como as partes estão "soltas", basta usar uma peneira, um filtro ou deixar descansar.
Passo 2 – Agora pense na mistura homogênea, como água com sal. O sal se espalhou tanto na água que virou uma coisa só. Nenhum filtro consegue pegar o sal, porque ele passa junto com a água pelos furinhos.
Passo 3 – Por isso, para separar a mistura homogênea precisamos usar uma propriedade diferente dos materiais, como o ponto de ebulição (a temperatura em que o líquido vira vapor). Aquecendo a água salgada, a água evapora e o sal fica.
Passo 4 – Conclusão: separar mistura homogênea exige mais equipamento, energia e tempo. Por isso costuma ser mais difícil.
3Verdadeiro ou falso
Leia as afirmações sobre a escolha do processo de separação e escreva V para verdadeiro e F para falso.
Propriedades como a densidade e o ponto de ebulição ajudam a escolher o método de separação.
Em misturas heterogêneas sempre é preciso usar equipamentos de laboratório muito complexos.
Muitas vezes é necessário combinar mais de um processo para separar todos os componentes de uma mistura.
Saber qual componente interessa ao final do processo não influencia na escolha do método.
Resposta
V – F – V – F
Resolução passo a passo
1ª frase (V): antes de escolher o método, olhamos as propriedades dos materiais, como densidade (se afunda ou boia) e ponto de ebulição. É isso que indica o caminho.
2ª frase (F): em muitas misturas heterogêneas usamos coisas bem simples, como as mãos, uma peneira ou um coador. Exemplo: escolher o feijão antes de cozinhar.
3ª frase (V): às vezes um processo só não resolve. Para separar água, sal e areia precisamos de filtração e depois destilação.
4ª frase (F): saber o que interessa muda tudo. Se você quer o sal, pode evaporar a água; se quer a água limpa, precisa destilar para não perder o líquido.
4Dissertativo
No texto de abertura da unidade, cientistas isolam princípios ativos do veneno de serpentes para criar medicamentos, como o captopril. Por que os processos de separação de misturas são importantes nesse trabalho? Escreva sua resposta em até quatro linhas.
A sua resposta fica salva neste iPad.
Resposta
Porque o veneno da serpente é uma mistura de muitas substâncias, e só uma delas (o princípio ativo) serve como remédio. Os processos de separação permitem isolar essa substância, estudá-la e usá-la em dose certa e segura, sem as partes tóxicas.
Resolução passo a passo
Passo 1 – Entenda o material. O veneno não é uma substância só: ele é uma mistura com dezenas de substâncias diferentes.
Passo 2 – Só uma parte dessa mistura interessa: o princípio ativo, a substância que faz efeito no corpo e vira medicamento, como aconteceu com o captopril.
Passo 3 – Para estudar essa substância, os cientistas precisam dela pura. Se ela vier junto com as outras, não dá para saber qual delas curou nem qual faz mal.
Passo 4 – Por isso os processos de separação são essenciais: eles isolam o princípio ativo, garantindo um remédio seguro e na dose correta.
Catação
5Múltipla escolha
A catação é a separação feita com as mãos (ou com uma pinça) em misturas de sólidos diferentes. Qual das situações abaixo é um exemplo de catação?
Resposta
Alternativa b) Escolher grãos de arroz e retirar pedrinhas e cascas antes de cozinhar.
Resolução passo a passo
Passo 1 – Relembre a definição: catação é separar sólidos diferentes com a mão ou com uma pinça, um a um.
Passo 2 – Analise a letra a: o coador de pano é um filtro, separa o pó do café do líquido. Não é catação.
Passo 3 – Letra b: escolher o arroz com a mão, tirando pedrinhas e cascas, é exatamente pegar pedaço por pedaço. É catação. ✔
Passo 4 – Letra c é decantação (a sujeira mais densa afunda) e letra d é evaporação (a água vira vapor e o sal fica). Portanto, a resposta é b.
6Dissertativo
Em uma cooperativa de reciclagem, os trabalhadores separam manualmente plástico, papelão, vidro e latinhas que chegam pela esteira. Explique por que esse trabalho pode ser considerado uma catação e cite um benefício social desse tipo de cooperativa.
A sua resposta fica salva neste iPad.
Resposta
É catação porque os trabalhadores separam com as próprias mãos sólidos diferentes (plástico, papelão, vidro e latas) que estão misturados. Um benefício social é que a cooperativa gera renda e trabalho para muitas famílias, além de diminuir o lixo que vai para os aterros.
Resolução passo a passo
Passo 1 – Veja o que chega na esteira: vários materiais sólidos e diferentes, todos misturados. Isso é uma mistura heterogênea.
Passo 2 – Veja como eles separam: usando as mãos, pegando peça por peça e colocando cada uma em seu lugar. Essa separação manual de sólidos é a catação.
Passo 3 – Pense no lado social: a cooperativa dá emprego e renda aos catadores, valoriza esse trabalho e organiza o grupo.
Passo 4 – Pense no lado ambiental: o material separado volta para a indústria como matéria-prima, o que economiza recursos naturais e reduz o lixo nos aterros.
7Calcule
Segundo o texto sobre cooperativas, existem no país 1 153 cooperativas de resíduos sólidos registradas, e o Brasil tem infraestrutura para reciclar pelo menos 30% dos resíduos, mas apenas 4% são reaproveitados. Se uma cidade produz 200 toneladas de resíduos por mês, calcule: a) quantas toneladas poderiam ser recicladas se ela atingisse os 30%; b) quantas toneladas são reaproveitadas com o índice de 4%; c) qual é a diferença entre esses dois valores.
A sua resposta fica salva neste iPad.
Resposta
a) 60 toneladas; b) 8 toneladas; c) 52 toneladas de diferença.
Resolução passo a passo
Passo 1 – Descubra quanto vale 1% do total. Como a cidade produz 200 toneladas: 200 ÷ 100 = 2 toneladas para cada 1%.
Passo 2 – Item a: 30% = 30 × 2 = 60 toneladas. É o que a cidade poderia reciclar com a estrutura que existe.
Passo 3 – Item b: 4% = 4 × 2 = 8 toneladas. É o que realmente é reaproveitado hoje.
Passo 4 – Item c: 60 − 8 = 52 toneladas. Ou seja, todo mês 52 toneladas que poderiam virar material novo acabam virando lixo.
8Verdadeiro ou falso
Marque V ou
F)A catação só pode ser feita com misturas de sólidos.
Hoje, na indústria de alimentos, máquinas fazem grande parte da seleção de grãos.
A catação serve para separar sal dissolvido na água.
Separar o lixo reciclável em casa facilita o trabalho das cooperativas.
Resposta
V – V – F – V
Resolução passo a passo
1ª frase (V): a catação é feita com a mão ou pinça, então só funciona com sólidos que dá para pegar, como arroz e pedrinhas.
2ª frase (V): na indústria, máquinas modernas separam grãos por tamanho, cor e peso, fazendo o trabalho muito mais rápido.
3ª frase (F): o sal dissolvido some dentro da água. Ninguém consegue pegá-lo com a mão. Para isso usamos evaporação ou destilação.
4ª frase (V): quando a família já separa o reciclável do orgânico, o material chega mais limpo e a catação fica mais rápida e segura.
Peneiração
9Dissertativo
Na peneiração, os componentes de uma mistura são separados pelo tamanho das partículas. Um pedreiro passa uma mistura de areia e pedregulhos por uma peneira. O que acontece com cada parte da mistura? Explique.
A sua resposta fica salva neste iPad.
Resposta
A areia, formada por grãos pequenos, passa pelos furos da peneira e cai do outro lado. Os pedregulhos, que são maiores que os furos, ficam retidos na peneira. A separação acontece por causa da diferença de tamanho das partículas.
Resolução passo a passo
Passo 1 – Lembre do princípio: na peneiração o que separa os materiais é o tamanho das partículas, comparado ao tamanho dos furos da peneira.
Passo 2 – Compare os grãos de areia com os furos: a areia é bem mais fina, então ela atravessa e cai no chão ou na caixa embaixo.
Passo 3 – Compare os pedregulhos com os furos: eles são maiores e não cabem, por isso ficam parados em cima da tela.
Passo 4 – Resultado: no fim, o pedreiro tem areia fina de um lado e pedregulhos do outro, prontos para usar na obra.
10Múltipla escolha
Um estudante tentou separar, com uma peneira, uma mistura de açúcar refinado e sal fino, dois pós de grãos bem parecidos no tamanho. O resultado não deu certo. Qual é a melhor explicação para isso?
Resposta
Alternativa b) As partículas dos dois materiais têm tamanhos parecidos, então as duas passam pelos furos.
Resolução passo a passo
Passo 1 – A peneira só funciona quando um material é maior e o outro é menor que os furos.
Passo 2 – No caso do açúcar refinado e do sal fino, os dois são pós de grãos bem parecidos. Se um passa, o outro passa também.
Passo 3 – Por isso, no fim do teste, os dois pós caem juntos e continuam misturados. A letra b explica isso.
Passo 4 – As outras estão erradas: a peneira serve para sólidos (não líquidos), a densidade não é o que decide na peneiração e cor também não separa nada aqui.
11Dissertativo
Compare a peneiração e a filtração. Escreva uma semelhança e uma diferença entre os dois processos, citando um exemplo do dia a dia de cada um.
A sua resposta fica salva neste iPad.
Resposta
Semelhança: nos dois processos a mistura passa por furos, e o que é maior que os furos fica retido. Diferença: a peneiração separa sólidos de tamanhos diferentes e tem furos maiores (ex.: peneirar farinha de trigo); a filtração tem poros muito pequenos e separa sólidos de líquidos ou gases (ex.: coar café com filtro de papel).
Resolução passo a passo
Passo 1 – Procure o que é igual. Tanto na peneiração quanto na filtração existe uma barreira com furos: o que é menor passa, o que é maior fica.
Passo 2 – Procure o tamanho dos furos. Na peneira os furos são visíveis e maiores; no filtro são poros minúsculos, quase invisíveis.
Passo 3 – Procure o tipo de mistura. A peneiração separa sólido de sólido (areia e pedras, farinha e grumos). A filtração separa sólido de líquido (pó de café e café) ou sólido de gás (poeira e ar).
Passo 4 – Monte a resposta com um exemplo de cada: peneirar farinha e coar café.
Filtração
12Múltipla escolha
Na filtração, uma superfície cheia de poros bem pequenos retém as partículas sólidas e deixa o líquido passar. Qual das misturas abaixo NÃO pode ser separada por filtração com papel de filtro?
Resposta
Alternativa c) Água com sal dissolvido.
Resolução passo a passo
Passo 1 – O filtro retém partículas sólidas que estão soltas no líquido. Ele não separa aquilo que está dissolvido.
Passo 2 – Nas letras a, b e d (serragem, areia fina e pó de café), o sólido está apenas espalhado na água. Ele fica no papel e o líquido passa.
Passo 3 – Na letra c, o sal está dissolvido: ele formou uma mistura homogênea com a água e passa pelos poros junto com ela.
Passo 4 – Por isso, a mistura que NÃO pode ser separada por filtração é a da letra c. Para ela, usamos evaporação ou destilação.
13Dissertativo
Um aspirador de pó puxa o ar da sala e devolve o ar mais limpo. Dentro dele existe um filtro. Explique como esse equipamento mostra que a filtração também pode ser usada em misturas gasosas.
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Resposta
O aspirador puxa o ar da sala carregando poeira, pelos e fiapos. Esse ar passa por um filtro que retém as partículas sólidas e deixa o ar sair mais limpo. Isso mostra que a filtração separa sólidos também de misturas gasosas, e não só de líquidos.
Resolução passo a passo
Passo 1 – Identifique a mistura: dentro do aspirador entra ar + poeira. É uma mistura heterogênea de gás com pequenos sólidos.
Passo 2 – Veja o caminho: o ar sujo é forçado a passar pelo filtro do aparelho.
Passo 3 – Veja o que acontece nos poros: as partículas de poeira são maiores que os poros e ficam presas; as moléculas do ar passam.
Passo 4 – Conclusão: o aparelho devolve o ar limpo e guarda a sujeira. Isso prova que a filtração funciona em misturas gasosas, como acontece também nos filtros de ar-condicionado.
14Dissertativo
Nos filtros de barro existe uma peça chamada vela. Em muitos purificadores, usa-se carvão ativado. Responda: a) Qual é a função dessas peças? b) Por que é importante limpar ou trocar essas peças de tempos em tempos?
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Resposta
a) A vela e o carvão ativado funcionam como filtros: retêm as impurezas sólidas da água; o carvão ativado ainda segura substâncias que dão cheiro, gosto e cor à água. b) Porque a sujeira vai se acumulando nos poros. Se não limpar ou trocar, o filtro entope, a água passa mal filtrada e podem se acumular micro-organismos.
Resolução passo a passo
Passo 1 – Item a: a vela do filtro de barro é cheia de poros minúsculos. A água entra por eles e as partículas de sujeira ficam presas.
Passo 2 – O carvão ativado tem muitos furinhos também e é especial: além de segurar sujeira, ele prende substâncias que deixam a água com gosto, cheiro ou cor ruins.
Passo 3 – Item b: com o tempo, toda essa sujeira fica acumulada na superfície e dentro dos poros.
Passo 4 – Um filtro entupido deixa a água passar devagar ou sair suja, e a sujeira parada vira lugar para micro-organismos crescerem. Por isso a limpeza e a troca periódica são obrigatórias.
15Verdadeiro ou falso
Marque V ou F sobre a filtração.
Os furos de um filtro são maiores que os de uma peneira.
A filtração pode reter partículas muito pequenas presentes em líquidos.
Um coador de papel usado no café é um exemplo de filtro.
A filtração muda o estado físico da água para separá-la das impurezas.
Resposta
F – V – V – F
Resolução passo a passo
1ª frase (F): é o contrário. Os poros do filtro são menores que os furos de uma peneira, por isso ele segura partículas bem pequenas.
2ª frase (V): exatamente por ter poros minúsculos, o filtro retém partículas finas que estão no líquido, como areia fina e pó de café.
3ª frase (V): o coador de papel do café é um filtro: o líquido passa e o pó fica retido.
4ª frase (F): na filtração a água continua líquida do começo ao fim. Quem muda o estado físico é a evaporação e a destilação.
Decantação
16Múltipla escolha
Na decantação, o componente mais denso vai para o fundo do recipiente quando a mistura fica em repouso. Em um copo com água e areia deixado parado por alguns minutos, o que se observa e por quê?
Resposta
Alternativa b) A areia se deposita no fundo, porque é mais densa que a água.
Resolução passo a passo
Passo 1 – Lembre o que é densidade: é a relação entre a massa e o volume de um material. O mais denso afunda no menos denso.
Passo 2 – A areia é mais densa que a água. Por isso, quando o copo fica parado, os grãos descem devagar até o fundo.
Passo 3 – Esse é o processo chamado decantação: deixar a mistura em repouso para que o componente mais denso se deposite.
Passo 4 – As outras alternativas estão erradas: a areia não boia, não se dissolve na água e não evapora junto com ela. Resposta: letra b.
17Dissertativo
Em uma cisterna, a água da chuva é retirada pela parte de cima, enquanto a sujeira fica acumulada no fundo. Explique qual processo de separação está acontecendo e qual propriedade dos materiais torna isso possível.
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Resposta
Está acontecendo a decantação. A terra e a sujeira são mais densas que a água, por isso ficam no fundo da cisterna quando a água está parada. Assim, a água retirada da parte de cima sai mais limpa.
Resolução passo a passo
Passo 1 – Observe a situação: a água fica em repouso dentro da cisterna por bastante tempo.
Passo 2 – Com a mistura parada, as partículas de barro e poeira não ficam mais rodando na água e começam a descer.
Passo 3 – Elas descem porque são mais densas que a água. Essa separação pelo repouso chama-se decantação.
Passo 4 – Como a sujeira fica embaixo, a água de cima está mais limpa. Por isso a torneira ou a bomba pega a água da parte superior.
18Dissertativo
Um vazamento de óleo deixou uma mancha na superfície da água de um lago. Responda: a) Por que o óleo fica por cima da água? b) Que processo de separação poderia ser usado para retirar esse óleo da água? Justifique.
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Resposta
a) O óleo fica por cima porque é menos denso que a água e não se mistura com ela. b) Pode ser usada a decantação: como as duas fases ficam separadas (óleo em cima, água embaixo), dá para recolher o óleo da superfície com barreiras de contenção e bombas, ou, em laboratório, usar o funil de decantação.
Resolução passo a passo
Passo 1 – Item a: compare as densidades. O óleo tem densidade menor que a da água, então ele flutua.
Passo 2 – Além disso, óleo e água são líquidos que não se misturam. Eles formam duas camadas bem visíveis, ou seja, uma mistura heterogênea.
Passo 3 – Item b: sempre que os líquidos ficam em camadas separadas, o processo indicado é a decantação.
Passo 4 – No lago, usam-se boias de contenção para cercar a mancha e equipamentos que recolhem a camada de cima. No laboratório, o funil de decantação deixa sair primeiro a água (de baixo) e depois o óleo.
Estação de tratamento de água (ETA)
19Dissertativo
Em uma estação de tratamento de água (ETA), a água passa por várias etapas. Relacione corretamente cada etapa à sua função: I. Gradeamento II. Decantação III. Filtração ( ) Partículas pequenas de sujeira se depositam no fundo dos tanques. ( ) Grades funcionam como peneiras e retêm galhos, folhas e outros resíduos grandes. ( ) Camadas de areia e carvão ativado retêm as impurezas que ainda restam. Escreva a sequência correta e explique por que o gradeamento é a primeira etapa.
A sua resposta fica salva neste iPad.
Resposta
Sequência: II – I – III. O gradeamento é a primeira etapa porque retira os resíduos grandes (galhos, folhas, garrafas) logo na entrada, evitando que eles entupam ou danifiquem os equipamentos das etapas seguintes.
Resolução passo a passo
Passo 1 – Leia a primeira frase: partículas pequenas se depositam no fundo dos tanques. Isso é separação por densidade, com a água parada: é a decantação (II).
Passo 2 – Segunda frase: grades retêm galhos e folhas. As grades funcionam como peneiras gigantes: é o gradeamento (I).
Passo 3 – Terceira frase: camadas de areia e carvão retêm impurezas. Isso é a filtração (III).
Passo 4 – Sequência final: II, I, III. E o gradeamento vem primeiro porque é a limpeza "grossa": tirando o lixo grande no começo, os tanques e filtros não entopem e o tratamento funciona direito.
20Múltipla escolha
Na ETA, antes da decantação, são adicionadas substâncias que fazem a sujeira se juntar formando flocos. Qual é a vantagem de formar esses flocos?
Resposta
Alternativa a) Os flocos ficam maiores e mais densos, por isso vão mais rápido para o fundo do tanque.
Resolução passo a passo
Passo 1 – Antes, as partículas de sujeira eram minúsculas e ficavam boiando na água por muito tempo.
Passo 2 – As substâncias adicionadas fazem essas partículas grudarem umas nas outras, formando flocos maiores.
Passo 3 – Um floco grande e pesado tem mais dificuldade de ficar boiando: ele afunda mais rápido. Isso acelera a decantação.
Passo 4 – As outras alternativas estão erradas: os flocos não dissolvem a sujeira, não evaporam e não esquentam a água. Resposta: letra a.
21Dissertativo
Depois da filtração, a água da ETA recebe cloro antes de seguir para o reservatório. Essa etapa é um processo de separação de misturas? Explique sua resposta.
A sua resposta fica salva neste iPad.
Resposta
Não. A adição de cloro é uma etapa de desinfecção, não de separação. O cloro se dissolve na água e mata os micro-organismos que causam doenças; ele não retira componentes da mistura, apenas torna a água segura para beber.
Resolução passo a passo
Passo 1 – Lembre o que é um processo de separação: ele tira um componente de dentro da mistura, como a filtração tira a areia.
Passo 2 – Veja o que o cloro faz: ele é adicionado à água e se dissolve nela. Ou seja, ele entra na mistura em vez de tirar algo.
Passo 3 – A função dele é matar bactérias e outros micro-organismos que a filtração não conseguiu reter. Isso se chama desinfecção.
Passo 4 – Conclusão: é uma etapa de tratamento químico, importantíssima para a água ficar potável, mas não é separação de misturas.
22Dissertativo
Um menino filtrou a água turva de um rio com um filtro de papel e disse: “Pronto, agora a água está potável”. Você concorda com ele? Justifique, citando o que ainda pode existir na água mesmo depois da filtração.
A sua resposta fica salva neste iPad.
Resposta
Não concordo. O filtro de papel só retira a sujeira sólida visível, como terra, areia e folhas. A água ainda pode conter micro-organismos causadores de doenças, substâncias dissolvidas e produtos poluentes. Para ficar potável, ela precisa também ser tratada (fervida ou desinfetada com cloro).
Resolução passo a passo
Passo 1 – Veja o que o filtro faz: ele retém as partículas sólidas que não estão dissolvidas. A água fica transparente.
Passo 2 – Mas água limpa aos olhos não é a mesma coisa que água potável. Potável é a água segura para beber.
Passo 3 – Bactérias, vírus e protozoários são pequenos demais e passam pelo papel. Substâncias dissolvidas, como sais e agrotóxicos, também passam.
Passo 4 – Conclusão: depois de filtrar, é preciso ferver a água ou colocar cloro (desinfecção) para deixá-la segura. Só assim ela pode ser bebida.
Evaporação
23Múltipla escolha
Nas salinas, a água do mar é colocada em tanques grandes e rasos. Com o calor do Sol, a água passa para o estado gasoso e o sal fica no fundo. Esse processo se chama:
Resposta
Alternativa b) evaporação.
Resolução passo a passo
Passo 1 – Leia o que acontece: a água passa para o estado gasoso por causa do calor do Sol. Mudança de líquido para gás é evaporação.
Passo 2 – O sal não evapora, porque precisaria de uma temperatura altíssima. Por isso ele fica no fundo do tanque.
Passo 3 – Confira as outras opções: filtração usa poros, decantação usa repouso e densidade, catação usa as mãos. Nenhuma delas muda o estado físico.
Passo 4 – Portanto, o processo das salinas é a evaporação: letra b.
24Calcule
O ponto de ebulição da água é de 100 °C ao nível do mar e o do sal de cozinha é de cerca de 1 465 °C. a) Calcule a diferença entre esses dois valores. b) Explique por que, nas salinas, o sal continua sólido enquanto a água vira vapor.
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Resposta
a) 1 465 °C − 100 °C = 1 365 °C de diferença. b) Porque o Sol aquece a água até a temperatura em que ela evapora, mas essa temperatura é muito menor que a necessária para o sal ferver. Como o sal precisa de cerca de 1 465 °C, ele continua sólido no tanque.
Resolução passo a passo
Passo 1 – Item a: arme a subtração. 1 465 − 100 = 1 365 °C. É uma diferença enorme!
Passo 2 – Item b: entenda o que é ponto de ebulição: a temperatura em que um material passa de líquido para gás.
Passo 3 – Nas salinas, o Sol e o vento fazem a água evaporar aos poucos, em temperatura ambiente, bem longe dos 1 465 °C.
Passo 4 – Como nunca chega perto do ponto do sal, ele não vira vapor: fica depositado no fundo, formando os cristais que são recolhidos.
25Dissertativo
A evaporação é um bom processo quando queremos obter o sólido dissolvido, mas tem uma desvantagem. Que desvantagem é essa? Explique usando o exemplo da água salgada.
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Resposta
A desvantagem é que o líquido evaporado se perde para o ar. No caso da água salgada, ficamos com o sal, mas a água vira vapor e vai embora, ou seja, não conseguimos recuperar a água. Se quisermos os dois componentes, é preciso usar a destilação.
Resolução passo a passo
Passo 1 – Veja o que acontece na evaporação: o líquido vira vapor e se espalha pelo ar.
Passo 2 – Como ninguém recolhe esse vapor, ele não volta a ser líquido dentro do recipiente. Só sobra o sólido que estava dissolvido.
Passo 3 – No exemplo da água salgada, ganhamos o sal, mas perdemos toda a água — que muitas vezes é o componente mais valioso.
Passo 4 – Solução: usar a destilação, que esfria o vapor no condensador e recolhe a água líquida em outro frasco. Assim ficamos com os dois.
Destilação simples e destilação fracionada
26Dissertativo
A destilação separa os componentes de uma mistura usando a diferença entre seus pontos de ebulição. Sobre o esquema de um destilador simples (balão de destilação, condensador e frasco coletor), responda: a) O que acontece com a mistura dentro do balão de destilação? b) Qual é a função do condensador? c) Ao destilar água com sal, onde fica o sal ao final do processo?
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Resposta
a) A mistura é aquecida e o componente de menor ponto de ebulição (a água, por exemplo) entra em ebulição e vira vapor. b) O condensador resfria esse vapor, fazendo-o voltar ao estado líquido (condensação). c) O sal fica no fundo do balão de destilação, porque não evapora.
Resolução passo a passo
Passo 1 – Item a: no balão de destilação a mistura recebe calor. Quando chega ao ponto de ebulição do líquido, ele ferve e vira vapor, que sobe pelo tubo.
Passo 2 – Item b: o condensador é um tubo envolvido por água fria. O vapor passa por dentro, perde calor e volta a ser líquido. Esse líquido escorre para o frasco coletor.
Passo 3 – Item c: o sal tem ponto de ebulição altíssimo (cerca de 1 465 °C). No aquecimento comum ele nem chega perto disso.
Passo 4 – Resultado final: água pura no frasco coletor e sal sólido no fundo do balão. Os dois componentes foram recuperados.
27Múltipla escolha
Assinale a alternativa que apresenta uma mistura que deve ser separada por destilação fracionada.
Resposta
Alternativa b) Água e álcool, que têm pontos de ebulição próximos.
Resolução passo a passo
Passo 1 – Lembre: a destilação fracionada serve para separar líquidos misturados que têm pontos de ebulição próximos.
Passo 2 – A letra b fala justamente de dois líquidos (água e álcool) com pontos de ebulição perto um do outro. É o caso certo. ✔
Passo 3 – A letra a (água e areia) é mistura heterogênea: resolve-se com filtração ou decantação.
Passo 4 – A letra c (arroz e feijão) é catação e a letra d (água e pedras) é peneiração ou filtração. Resposta: letra b.
28Dissertativo
Durante a destilação de uma solução de água e açúcar, quais mudanças de estado físico acontecem? Cite-as na ordem em que ocorrem e diga em que parte do equipamento cada uma acontece.
A sua resposta fica salva neste iPad.
Resposta
Primeiro ocorre a vaporização (ebulição): no balão de destilação, a água passa de líquido para gás. Depois ocorre a condensação: no condensador, o vapor de água volta ao estado líquido e escorre para o frasco coletor. O açúcar não muda de estado e permanece no balão.
Resolução passo a passo
Passo 1 – Identifique o aquecimento. No balão de destilação, o calor faz a água atingir 100 °C e ferver.
Passo 2 – Nomeie a primeira mudança: de líquido para gás é a vaporização (aqui, por ebulição).
Passo 3 – Siga o vapor. Ele entra no condensador, que é resfriado por água fria, e perde calor.
Passo 4 – Nomeie a segunda mudança: de gás para líquido é a condensação. A água líquida cai no frasco coletor e o açúcar fica no balão, sem mudar de estado.
29Verdadeiro ou falso
Marque V ou F sobre a destilação.
A destilação simples é indicada para separar um sólido dissolvido em um líquido.
Na destilação fracionada é usada uma coluna de fracionamento.
Na destilação, o líquido evaporado é perdido para o ambiente.
A destilação é um processo usado na dessalinização da água do mar.
Resposta
V – V – F – V
Resolução passo a passo
1ª frase (V): a destilação simples é ideal para misturas homogêneas de sólido dissolvido em líquido, como água e sal.
2ª frase (V): na destilação fracionada usa-se a coluna de fracionamento, que ajuda a separar líquidos com pontos de ebulição parecidos.
3ª frase (F): é justamente o contrário da evaporação. O vapor passa pelo condensador, volta a ser líquido e é recolhido no frasco.
4ª frase (V): a destilação é uma das formas de dessalinizar a água do mar, separando a água pura do sal.
30Múltipla escolha
Para separar os componentes de uma mistura de água, sal e areia obtendo os três separados, um estudante deve escolher a sequência correta de processos. Qual é ela?
Resposta
Alternativa b) Filtração (para retirar a areia) e depois destilação (para separar a água do sal).
Resolução passo a passo
Passo 1 – Analise a mistura: a areia está apenas espalhada (parte heterogênea) e o sal está dissolvido (parte homogênea).
Passo 2 – Comece pelo mais fácil: a filtração retém a areia no papel e deixa passar a água salgada. Pronto, um componente já foi separado.
Passo 3 – Agora sobra a mistura homogênea de água e sal. A destilação separa os dois: a água evapora, condensa e é recolhida; o sal fica no balão.
Passo 4 – As outras opções não funcionam: catação e peneiração não pegam sal dissolvido, e a evaporação faria perder a água. Resposta: letra b.
Refinaria de petróleo, dessalinização e outras aplicações
31Dissertativo
Na coluna de fracionamento de uma refinaria, o petróleo aquecido se separa em várias frações. Observe as faixas de temperatura: GLP (abaixo de 25 °C), gasolina (25–60 °C), querosene (180–220 °C), diesel (220–250 °C) e betume (acima de 350 °C). Por que o GLP sai na parte mais alta da coluna e o betume na parte mais baixa?
A sua resposta fica salva neste iPad.
Resposta
Porque o GLP tem o menor ponto de ebulição (abaixo de 25 °C): ele vira gás com facilidade e sobe até o topo da coluna, que é a parte mais fria. Já o betume tem ponto de ebulição acima de 350 °C, quase não evapora e fica na parte de baixo, que é a mais quente.
Resolução passo a passo
Passo 1 – Entenda a coluna: ela é bem quente embaixo e vai ficando mais fria conforme sobe.
Passo 2 – O petróleo é aquecido e vira vapor. Esses vapores começam a subir pela coluna.
Passo 3 – Cada fração sobe até chegar a uma altura em que a temperatura é igual ao seu ponto de ebulição. Ali ela se condensa (vira líquido) e é recolhida.
Passo 4 – O GLP, que ferve abaixo de 25 °C, só condensa lá em cima, onde está bem frio. O betume, que precisa de mais de 350 °C, condensa logo embaixo, na parte quente. Por isso a ordem: gases leves no topo e produtos pesados no fundo.
32Múltipla escolha
Por que não é possível separar a gasolina e o óleo diesel do petróleo usando apenas a destilação simples?
Resposta
Alternativa b) Porque o petróleo tem muitos líquidos com pontos de ebulição próximos, e a destilação simples não consegue separá-los em frações.
Resolução passo a passo
Passo 1 – O petróleo é uma mistura homogênea com dezenas de substâncias líquidas diferentes.
Passo 2 – Muitas delas fervem em temperaturas próximas, como a gasolina (25–60 °C) e outras frações leves. Na destilação simples, elas evaporariam quase juntas e sairiam misturadas.
Passo 3 – Por isso usa-se a destilação fracionada, com a coluna de fracionamento, que separa cada faixa de temperatura em um andar diferente.
Passo 4 – As outras opções estão erradas: o petróleo é homogêneo, gasolina e diesel são líquidos e a destilação simples usa, sim, aquecimento. Resposta: letra b.
33Dissertativo
Em Fernando de Noronha, a água do mar é captada e passa por um sistema de dessalinização para abastecer a população. Explique o que é dessalinizar a água e diga por que esse processo é tão importante para ilhas e para o semiárido nordestino.
A sua resposta fica salva neste iPad.
Resposta
Dessalinizar é retirar o sal da água do mar (ou de água salobra), tornando-a própria para o consumo. Isso é importante para ilhas, como Fernando de Noronha, e para o semiárido nordestino porque nesses lugares há pouca água doce disponível: rios secam, chove pouco e a água dos poços costuma ser salobra. A dessalinização garante água potável à população.
Resolução passo a passo
Passo 1 – Entenda o problema: a água do mar é uma mistura homogênea de água com muito sal. Beber essa água faz mal ao corpo.
Passo 2 – Entenda o processo: dessalinização é separar a água do sal. Pode ser feita por destilação (aquecendo e condensando o vapor) ou por membranas que retêm o sal.
Passo 3 – Pense na ilha: em Fernando de Noronha não há rios grandes nem espaço para grandes reservatórios, mas há mar em volta. Então vale a pena tratar a água do mar.
Passo 4 – Pense no semiárido: chove pouco, os açudes secam e muitos poços têm água salobra. A dessalinização transforma essa água em água potável, o que melhora a saúde e a vida das famílias.
34Calcule
Para extrair 100 mL de óleo essencial de lavanda são necessários de 1 kg a 1,5 kg de flores. Um produtor quer obter 500 mL desse óleo. Calcule a quantidade mínima e a quantidade máxima de flores, em quilogramas, que ele precisará colher.
A sua resposta fica salva neste iPad.
Resposta
Quantidade mínima: 5 kg de flores. Quantidade máxima: 7,5 kg de flores.
Resolução passo a passo
Passo 1 – Descubra quantas vezes 100 mL cabem em 500 mL: 500 ÷ 100 = 5 vezes.
Passo 2 – Calcule o mínimo. Se 100 mL precisam de no mínimo 1 kg, então: 1 kg × 5 = 5 kg.
Passo 3 – Calcule o máximo. Se 100 mL podem precisar de até 1,5 kg, então: 1,5 kg × 5 = 7,5 kg.
Passo 4 – Resposta: o produtor precisará colher de 5 kg a 7,5 kg de flores de lavanda. Isso mostra como o óleo essencial é um produto concentrado e caro.
35Dissertativo
Os óleos essenciais são obtidos por destilação por arraste a vapor, em que o vapor de água carrega as substâncias cheirosas da planta. Sabendo que o óleo essencial não se dissolve na água, responda: a) Ao final do processo, o óleo estará no balão de destilação ou no frasco coletor? Justifique. b) Que processo pode ser usado para separar o óleo da água recolhida? Explique.
A sua resposta fica salva neste iPad.
Resposta
a) No frasco coletor. O vapor de água arrasta as substâncias do óleo essencial, os dois passam pelo condensador e voltam ao estado líquido juntos no frasco coletor. b) Pode ser usada a decantação, pois o óleo não se dissolve na água e é menos denso: ele forma uma camada por cima, e o funil de decantação (ou uma simples separação das camadas) retira cada líquido.
Resolução passo a passo
Passo 1 – Item a: acompanhe o caminho do vapor. O vapor de água atravessa a planta e carrega junto as substâncias cheirosas.
Passo 2 – Esse vapor entra no condensador, esfria e vira líquido. Por isso ele cai no frasco coletor, e não fica no balão. No balão sobra a planta usada e a água que não evaporou.
Passo 3 – Item b: no frasco há dois líquidos que não se misturam, formando uma mistura heterogênea com duas camadas.
Passo 4 – Sempre que dois líquidos formam camadas, usamos a decantação. Como o óleo essencial é menos denso, ele fica em cima e é recolhido; a água sai por baixo pelo funil de decantação.
36Dissertativo
Um cientista precisa separar todos os componentes de uma mistura formada por etanol (álcool), açúcar dissolvido no etanol, areia e azeite. Sabendo que o azeite não se mistura com o etanol e que a areia não se dissolve, descreva a ordem dos processos que ele deve usar (X, Y e Z) e explique cada escolha.
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Resposta
X – Filtração: retira a areia, que é sólida e não se dissolve. Y – Decantação (com funil de decantação): separa o azeite do etanol, pois são líquidos que não se misturam e formam duas camadas. Z – Destilação simples: separa o etanol do açúcar dissolvido, pois o etanol evapora, condensa e é recolhido, enquanto o açúcar fica no balão.
Resolução passo a passo
Passo 1 – Liste os componentes: etanol (líquido), açúcar dissolvido no etanol, areia (sólido insolúvel) e azeite (líquido que não se mistura com o etanol).
Passo 2 – Comece sempre pelo sólido que não está dissolvido. A filtração retém a areia no papel de filtro e deixa passar os líquidos. (Processo X)
Passo 3 – Agora restam dois líquidos em camadas. Como eles não se misturam, use a decantação no funil de decantação: abre-se a torneira e recolhe-se primeiro o líquido de baixo, depois o de cima. (Processo Y)
Passo 4 – Sobrou a mistura homogênea de etanol com açúcar. A destilação simples resolve: o etanol ferve, vira vapor, condensa e é recolhido puro; o açúcar, que não evapora, fica no balão. (Processo Z)
Passo 5 – No fim, o cientista terá os quatro componentes separados: areia, azeite, etanol e açúcar.
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Na natureza, quase tudo aparece como mistura, ou seja, duas ou mais substâncias juntas. Quando queremos só uma parte da mistura, precisamos separá-la.
Esses processos aparecem no dia a dia e na indústria: coar café, tratar a água, tirar o sal da água do mar (dessalinização) e separar gasolina e óleo diesel do petróleo.
Eles também servem para isolar o princípio ativo dos remédios, que é a substância que faz o medicamento funcionar.
Exemplo
O captopril, remédio para pressão alta, foi criado a partir de uma molécula encontrada no veneno da serpente jararaca.
2Como escolher o processo certo
Primeiro, veja o tipo de mistura. Na mistura heterogênea dá para enxergar as partes (fases) separadas, como água e areia. Na mistura homogênea tudo fica dissolvido numa fase só, como água e sal.
Depois, pense nas propriedades das substâncias: densidade, ponto de ebulição (temperatura em que o líquido vira vapor) e solubilidade.
Muitas vezes é preciso juntar mais de um processo para separar todos os componentes.
3Separação de misturas heterogêneas
São processos mecânicos: nenhum componente precisa mudar de estado físico. Os principais são catação, peneiração, filtração e decantação.
3.1Catação
Separação feita com as mãos (ou por máquinas), escolhendo o que interessa ou retirando as impurezas de uma mistura de sólidos.
Exemplo
Escolher o feijão tirando pedrinhas; separar latinhas, plástico e papelão nas cooperativas de reciclagem.
3.2Peneiração
Usa uma peneira para separar pelo tamanho das partículas. As maiores ficam presas na malha e as menores passam pelos furos.
Exemplo
O pedreiro peneira a areia para tirar pedras e detritos.
3.3Filtração
Usa um filtro, uma superfície cheia de furinhos muito menores que os da peneira. Ele segura as partículas sólidas e deixa o líquido (ou o ar) passar.
Exemplo
A vela do filtro de barro retém as impurezas da água; o aspirador de pó retém a poeira e deixa sair o ar limpo.
3.4Decantação
Baseia-se na diferença de densidade. Deixando a mistura em repouso, o material mais denso vai para o fundo e o menos denso fica em cima. Depois é só transferir a parte de cima para outro recipiente.
Exemplo
Água com areia: a areia afunda e a água limpa pode ser despejada em outro copo.
3.5Dentro de uma estação de tratamento de água (ETA)
A ETA usa vários processos em sequência para deixar a água boa para beber:
Gradeamento: grades funcionam como peneiras e seguram os resíduos sólidos maiores.
Decantação: a sujeira mais densa afunda nos tanques e a água mais limpa sai por cima.
Filtração: camadas de areia e carvão ativado retêm as partículas ainda menores. Depois, adiciona-se cloro para matar microrganismos.
4Separação de misturas homogêneas
Aqui os componentes estão dissolvidos, formando uma fase só. Por isso os processos envolvem mudança de estado físico de um dos componentes: evaporação e destilação.
4.1Evaporação
O líquido passa devagar para o estado gasoso e se perde, sobrando o sólido. Serve quando o que interessa é o sólido dissolvido.
Exemplo
Nas salinas, a água do mar fica em tanques rasos até o Sol evaporar a água; o sal, que ferve só a cerca de 1465 °C, permanece sólido no fundo.
4.2Destilação simples
Usada quando queremos recuperar o líquido. Baseia-se na diferença entre os pontos de ebulição.
A mistura é aquecida no balão de destilação; o líquido vira vapor, passa pelo condensador, esfria e volta a ser líquido, sendo recolhido no frasco coletor. O sólido fica no balão.
É indicada para sólido + líquido com pontos de ebulição bem diferentes, como água e sal.
Exemplo
Destilando água salgada: a água pura sai no frasco coletor e o sal fica no balão.
4.3Destilação fracionada
Usada para separar líquidos com pontos de ebulição próximos, como água e álcool. O equipamento tem uma coluna de fracionamento, onde os componentes evaporam e condensam várias vezes, separando-se em frações.
Exemplo
Na refinaria, o petróleo aquecido sobe pela coluna e origina GLP, gasolina, nafta, querosene, diesel, óleos e betume, cada um em uma altura/temperatura.
5Resumo final
Misturas heterogêneas: catação, peneiração, filtração e decantação (processos mecânicos).
Misturas homogêneas: evaporação e destilação (simples ou fracionada), que envolvem mudança de estado físico.
As propriedades que mais ajudam a escolher o método são a densidade e o ponto de ebulição.
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Exercícios
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Misturas, tipos de mistura e escolha do processo de separação
1Múltipla escolha
Uma mistura é formada por duas ou mais substâncias juntas. Quando conseguimos ver as diferentes partes da mistura, como na água com areia, dizemos que ela é heterogênea. Quando tudo fica com aspecto uniforme, de uma fase só, como na água com sal, dizemos que ela é homogênea. Assinale a alternativa que apresenta apenas misturas heterogêneas.
Resposta
Alternativa b) Água com óleo e suco de laranja com bagaço.
Resolução passo a passo
Primeiro, lembre da regra: uma mistura é heterogênea quando dá para ver mais de uma parte (mais de uma fase). É homogênea quando tudo parece uma coisa só.
Agora vamos testar cada alternativa. Em água com açúcar dissolvido e água do mar o açúcar e o sal somem dentro da água: são homogêneas. Então a letra a está errada.
Em água com óleo dá para ver o óleo boiando por cima. Em suco de laranja com bagaço dá para ver os pedacinhos do bagaço. As duas são heterogêneas, então a letra b está certa.
Na letra c, álcool com água e água com sal formam uma fase só (homogêneas). Na letra d, o ar puro é uma mistura de gases homogênea e o vinagre também é homogêneo. Por isso, a resposta é a letra b.
2Dissertativo
Explique, com suas palavras, por que separar os componentes de uma mistura homogênea costuma ser mais difícil do que separar os de uma mistura heterogênea. Cite um exemplo de cada tipo de mistura na sua resposta.
A sua resposta fica salva neste iPad.
Resposta
Porque na mistura homogênea os componentes estão totalmente misturados e invisíveis a olho nu, formando uma fase só, então é preciso usar processos que aproveitam propriedades como o ponto de ebulição (ex.: água com sal, separada por destilação ou evaporação). Já na heterogênea dá para ver as partes e usar métodos simples (ex.: água com areia, separada por filtração ou decantação).
Resolução passo a passo
Passo 1 – Pense no que você enxerga. Numa mistura heterogênea, como água com areia, você vê os grãos separados da água. Como as partes estão "soltas", basta usar uma peneira, um filtro ou deixar descansar.
Passo 2 – Agora pense na mistura homogênea, como água com sal. O sal se espalhou tanto na água que virou uma coisa só. Nenhum filtro consegue pegar o sal, porque ele passa junto com a água pelos furinhos.
Passo 3 – Por isso, para separar a mistura homogênea precisamos usar uma propriedade diferente dos materiais, como o ponto de ebulição (a temperatura em que o líquido vira vapor). Aquecendo a água salgada, a água evapora e o sal fica.
Passo 4 – Conclusão: separar mistura homogênea exige mais equipamento, energia e tempo. Por isso costuma ser mais difícil.
Catação
3Múltipla escolha
A catação é a separação feita com as mãos (ou com uma pinça) em misturas de sólidos diferentes. Qual das situações abaixo é um exemplo de catação?
Resposta
Alternativa b) Escolher grãos de arroz e retirar pedrinhas e cascas antes de cozinhar.
Resolução passo a passo
Passo 1 – Relembre a definição: catação é separar sólidos diferentes com a mão ou com uma pinça, um a um.
Passo 2 – Analise a letra a: o coador de pano é um filtro, separa o pó do café do líquido. Não é catação.
Passo 3 – Letra b: escolher o arroz com a mão, tirando pedrinhas e cascas, é exatamente pegar pedaço por pedaço. É catação. ✔
Passo 4 – Letra c é decantação (a sujeira mais densa afunda) e letra d é evaporação (a água vira vapor e o sal fica). Portanto, a resposta é b.
4Calcule
Segundo o texto sobre cooperativas, existem no país 1 153 cooperativas de resíduos sólidos registradas, e o Brasil tem infraestrutura para reciclar pelo menos 30% dos resíduos, mas apenas 4% são reaproveitados. Se uma cidade produz 200 toneladas de resíduos por mês, calcule: a) quantas toneladas poderiam ser recicladas se ela atingisse os 30%; b) quantas toneladas são reaproveitadas com o índice de 4%; c) qual é a diferença entre esses dois valores.
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Resposta
a) 60 toneladas; b) 8 toneladas; c) 52 toneladas de diferença.
Resolução passo a passo
Passo 1 – Descubra quanto vale 1% do total. Como a cidade produz 200 toneladas: 200 ÷ 100 = 2 toneladas para cada 1%.
Passo 2 – Item a: 30% = 30 × 2 = 60 toneladas. É o que a cidade poderia reciclar com a estrutura que existe.
Passo 3 – Item b: 4% = 4 × 2 = 8 toneladas. É o que realmente é reaproveitado hoje.
Passo 4 – Item c: 60 − 8 = 52 toneladas. Ou seja, todo mês 52 toneladas que poderiam virar material novo acabam virando lixo.
Peneiração
5Dissertativo
Na peneiração, os componentes de uma mistura são separados pelo tamanho das partículas. Um pedreiro passa uma mistura de areia e pedregulhos por uma peneira. O que acontece com cada parte da mistura? Explique.
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Resposta
A areia, formada por grãos pequenos, passa pelos furos da peneira e cai do outro lado. Os pedregulhos, que são maiores que os furos, ficam retidos na peneira. A separação acontece por causa da diferença de tamanho das partículas.
Resolução passo a passo
Passo 1 – Lembre do princípio: na peneiração o que separa os materiais é o tamanho das partículas, comparado ao tamanho dos furos da peneira.
Passo 2 – Compare os grãos de areia com os furos: a areia é bem mais fina, então ela atravessa e cai no chão ou na caixa embaixo.
Passo 3 – Compare os pedregulhos com os furos: eles são maiores e não cabem, por isso ficam parados em cima da tela.
Passo 4 – Resultado: no fim, o pedreiro tem areia fina de um lado e pedregulhos do outro, prontos para usar na obra.
6Múltipla escolha
Um estudante tentou separar, com uma peneira, uma mistura de açúcar refinado e sal fino, dois pós de grãos bem parecidos no tamanho. O resultado não deu certo. Qual é a melhor explicação para isso?
Resposta
Alternativa b) As partículas dos dois materiais têm tamanhos parecidos, então as duas passam pelos furos.
Resolução passo a passo
Passo 1 – A peneira só funciona quando um material é maior e o outro é menor que os furos.
Passo 2 – No caso do açúcar refinado e do sal fino, os dois são pós de grãos bem parecidos. Se um passa, o outro passa também.
Passo 3 – Por isso, no fim do teste, os dois pós caem juntos e continuam misturados. A letra b explica isso.
Passo 4 – As outras estão erradas: a peneira serve para sólidos (não líquidos), a densidade não é o que decide na peneiração e cor também não separa nada aqui.
Filtração
7Múltipla escolha
Na filtração, uma superfície cheia de poros bem pequenos retém as partículas sólidas e deixa o líquido passar. Qual das misturas abaixo NÃO pode ser separada por filtração com papel de filtro?
Resposta
Alternativa c) Água com sal dissolvido.
Resolução passo a passo
Passo 1 – O filtro retém partículas sólidas que estão soltas no líquido. Ele não separa aquilo que está dissolvido.
Passo 2 – Nas letras a, b e d (serragem, areia fina e pó de café), o sólido está apenas espalhado na água. Ele fica no papel e o líquido passa.
Passo 3 – Na letra c, o sal está dissolvido: ele formou uma mistura homogênea com a água e passa pelos poros junto com ela.
Passo 4 – Por isso, a mistura que NÃO pode ser separada por filtração é a da letra c. Para ela, usamos evaporação ou destilação.
8Dissertativo
Nos filtros de barro existe uma peça chamada vela. Em muitos purificadores, usa-se carvão ativado. Responda: a) Qual é a função dessas peças? b) Por que é importante limpar ou trocar essas peças de tempos em tempos?
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Resposta
a) A vela e o carvão ativado funcionam como filtros: retêm as impurezas sólidas da água; o carvão ativado ainda segura substâncias que dão cheiro, gosto e cor à água. b) Porque a sujeira vai se acumulando nos poros. Se não limpar ou trocar, o filtro entope, a água passa mal filtrada e podem se acumular micro-organismos.
Resolução passo a passo
Passo 1 – Item a: a vela do filtro de barro é cheia de poros minúsculos. A água entra por eles e as partículas de sujeira ficam presas.
Passo 2 – O carvão ativado tem muitos furinhos também e é especial: além de segurar sujeira, ele prende substâncias que deixam a água com gosto, cheiro ou cor ruins.
Passo 3 – Item b: com o tempo, toda essa sujeira fica acumulada na superfície e dentro dos poros.
Passo 4 – Um filtro entupido deixa a água passar devagar ou sair suja, e a sujeira parada vira lugar para micro-organismos crescerem. Por isso a limpeza e a troca periódica são obrigatórias.
Decantação
9Múltipla escolha
Na decantação, o componente mais denso vai para o fundo do recipiente quando a mistura fica em repouso. Em um copo com água e areia deixado parado por alguns minutos, o que se observa e por quê?
Resposta
Alternativa b) A areia se deposita no fundo, porque é mais densa que a água.
Resolução passo a passo
Passo 1 – Lembre o que é densidade: é a relação entre a massa e o volume de um material. O mais denso afunda no menos denso.
Passo 2 – A areia é mais densa que a água. Por isso, quando o copo fica parado, os grãos descem devagar até o fundo.
Passo 3 – Esse é o processo chamado decantação: deixar a mistura em repouso para que o componente mais denso se deposite.
Passo 4 – As outras alternativas estão erradas: a areia não boia, não se dissolve na água e não evapora junto com ela. Resposta: letra b.
10Dissertativo
Um vazamento de óleo deixou uma mancha na superfície da água de um lago. Responda: a) Por que o óleo fica por cima da água? b) Que processo de separação poderia ser usado para retirar esse óleo da água? Justifique.
A sua resposta fica salva neste iPad.
Resposta
a) O óleo fica por cima porque é menos denso que a água e não se mistura com ela. b) Pode ser usada a decantação: como as duas fases ficam separadas (óleo em cima, água embaixo), dá para recolher o óleo da superfície com barreiras de contenção e bombas, ou, em laboratório, usar o funil de decantação.
Resolução passo a passo
Passo 1 – Item a: compare as densidades. O óleo tem densidade menor que a da água, então ele flutua.
Passo 2 – Além disso, óleo e água são líquidos que não se misturam. Eles formam duas camadas bem visíveis, ou seja, uma mistura heterogênea.
Passo 3 – Item b: sempre que os líquidos ficam em camadas separadas, o processo indicado é a decantação.
Passo 4 – No lago, usam-se boias de contenção para cercar a mancha e equipamentos que recolhem a camada de cima. No laboratório, o funil de decantação deixa sair primeiro a água (de baixo) e depois o óleo.
Estação de tratamento de água (ETA)
11Dissertativo
Em uma estação de tratamento de água (ETA), a água passa por várias etapas. Relacione corretamente cada etapa à sua função: I. Gradeamento II. Decantação III. Filtração ( ) Partículas pequenas de sujeira se depositam no fundo dos tanques. ( ) Grades funcionam como peneiras e retêm galhos, folhas e outros resíduos grandes. ( ) Camadas de areia e carvão ativado retêm as impurezas que ainda restam. Escreva a sequência correta e explique por que o gradeamento é a primeira etapa.
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Resposta
Sequência: II – I – III. O gradeamento é a primeira etapa porque retira os resíduos grandes (galhos, folhas, garrafas) logo na entrada, evitando que eles entupam ou danifiquem os equipamentos das etapas seguintes.
Resolução passo a passo
Passo 1 – Leia a primeira frase: partículas pequenas se depositam no fundo dos tanques. Isso é separação por densidade, com a água parada: é a decantação (II).
Passo 2 – Segunda frase: grades retêm galhos e folhas. As grades funcionam como peneiras gigantes: é o gradeamento (I).
Passo 3 – Terceira frase: camadas de areia e carvão retêm impurezas. Isso é a filtração (III).
Passo 4 – Sequência final: II, I, III. E o gradeamento vem primeiro porque é a limpeza "grossa": tirando o lixo grande no começo, os tanques e filtros não entopem e o tratamento funciona direito.
12Múltipla escolha
Na ETA, antes da decantação, são adicionadas substâncias que fazem a sujeira se juntar formando flocos. Qual é a vantagem de formar esses flocos?
Resposta
Alternativa a) Os flocos ficam maiores e mais densos, por isso vão mais rápido para o fundo do tanque.
Resolução passo a passo
Passo 1 – Antes, as partículas de sujeira eram minúsculas e ficavam boiando na água por muito tempo.
Passo 2 – As substâncias adicionadas fazem essas partículas grudarem umas nas outras, formando flocos maiores.
Passo 3 – Um floco grande e pesado tem mais dificuldade de ficar boiando: ele afunda mais rápido. Isso acelera a decantação.
Passo 4 – As outras alternativas estão erradas: os flocos não dissolvem a sujeira, não evaporam e não esquentam a água. Resposta: letra a.
Evaporação
13Múltipla escolha
Nas salinas, a água do mar é colocada em tanques grandes e rasos. Com o calor do Sol, a água passa para o estado gasoso e o sal fica no fundo. Esse processo se chama:
Resposta
Alternativa b) evaporação.
Resolução passo a passo
Passo 1 – Leia o que acontece: a água passa para o estado gasoso por causa do calor do Sol. Mudança de líquido para gás é evaporação.
Passo 2 – O sal não evapora, porque precisaria de uma temperatura altíssima. Por isso ele fica no fundo do tanque.
Passo 3 – Confira as outras opções: filtração usa poros, decantação usa repouso e densidade, catação usa as mãos. Nenhuma delas muda o estado físico.
Passo 4 – Portanto, o processo das salinas é a evaporação: letra b.
14Calcule
O ponto de ebulição da água é de 100 °C ao nível do mar e o do sal de cozinha é de cerca de 1 465 °C. a) Calcule a diferença entre esses dois valores. b) Explique por que, nas salinas, o sal continua sólido enquanto a água vira vapor.
A sua resposta fica salva neste iPad.
Resposta
a) 1 465 °C − 100 °C = 1 365 °C de diferença. b) Porque o Sol aquece a água até a temperatura em que ela evapora, mas essa temperatura é muito menor que a necessária para o sal ferver. Como o sal precisa de cerca de 1 465 °C, ele continua sólido no tanque.
Resolução passo a passo
Passo 1 – Item a: arme a subtração. 1 465 − 100 = 1 365 °C. É uma diferença enorme!
Passo 2 – Item b: entenda o que é ponto de ebulição: a temperatura em que um material passa de líquido para gás.
Passo 3 – Nas salinas, o Sol e o vento fazem a água evaporar aos poucos, em temperatura ambiente, bem longe dos 1 465 °C.
Passo 4 – Como nunca chega perto do ponto do sal, ele não vira vapor: fica depositado no fundo, formando os cristais que são recolhidos.
Destilação simples e destilação fracionada
15Dissertativo
A destilação separa os componentes de uma mistura usando a diferença entre seus pontos de ebulição. Sobre o esquema de um destilador simples (balão de destilação, condensador e frasco coletor), responda: a) O que acontece com a mistura dentro do balão de destilação? b) Qual é a função do condensador? c) Ao destilar água com sal, onde fica o sal ao final do processo?
A sua resposta fica salva neste iPad.
Resposta
a) A mistura é aquecida e o componente de menor ponto de ebulição (a água, por exemplo) entra em ebulição e vira vapor. b) O condensador resfria esse vapor, fazendo-o voltar ao estado líquido (condensação). c) O sal fica no fundo do balão de destilação, porque não evapora.
Resolução passo a passo
Passo 1 – Item a: no balão de destilação a mistura recebe calor. Quando chega ao ponto de ebulição do líquido, ele ferve e vira vapor, que sobe pelo tubo.
Passo 2 – Item b: o condensador é um tubo envolvido por água fria. O vapor passa por dentro, perde calor e volta a ser líquido. Esse líquido escorre para o frasco coletor.
Passo 3 – Item c: o sal tem ponto de ebulição altíssimo (cerca de 1 465 °C). No aquecimento comum ele nem chega perto disso.
Passo 4 – Resultado final: água pura no frasco coletor e sal sólido no fundo do balão. Os dois componentes foram recuperados.
16Múltipla escolha
Para separar os componentes de uma mistura de água, sal e areia obtendo os três separados, um estudante deve escolher a sequência correta de processos. Qual é ela?
Resposta
Alternativa b) Filtração (para retirar a areia) e depois destilação (para separar a água do sal).
Resolução passo a passo
Passo 1 – Analise a mistura: a areia está apenas espalhada (parte heterogênea) e o sal está dissolvido (parte homogênea).
Passo 2 – Comece pelo mais fácil: a filtração retém a areia no papel e deixa passar a água salgada. Pronto, um componente já foi separado.
Passo 3 – Agora sobra a mistura homogênea de água e sal. A destilação separa os dois: a água evapora, condensa e é recolhida; o sal fica no balão.
Passo 4 – As outras opções não funcionam: catação e peneiração não pegam sal dissolvido, e a evaporação faria perder a água. Resposta: letra b.
Refinaria de petróleo, dessalinização e outras aplicações
17Múltipla escolha
Por que não é possível separar a gasolina e o óleo diesel do petróleo usando apenas a destilação simples?
Resposta
Alternativa b) Porque o petróleo tem muitos líquidos com pontos de ebulição próximos, e a destilação simples não consegue separá-los em frações.
Resolução passo a passo
Passo 1 – O petróleo é uma mistura homogênea com dezenas de substâncias líquidas diferentes.
Passo 2 – Muitas delas fervem em temperaturas próximas, como a gasolina (25–60 °C) e outras frações leves. Na destilação simples, elas evaporariam quase juntas e sairiam misturadas.
Passo 3 – Por isso usa-se a destilação fracionada, com a coluna de fracionamento, que separa cada faixa de temperatura em um andar diferente.
Passo 4 – As outras opções estão erradas: o petróleo é homogêneo, gasolina e diesel são líquidos e a destilação simples usa, sim, aquecimento. Resposta: letra b.
18Calcule
Para extrair 100 mL de óleo essencial de lavanda são necessários de 1 kg a 1,5 kg de flores. Um produtor quer obter 500 mL desse óleo. Calcule a quantidade mínima e a quantidade máxima de flores, em quilogramas, que ele precisará colher.
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Resposta
Quantidade mínima: 5 kg de flores. Quantidade máxima: 7,5 kg de flores.
Resolução passo a passo
Passo 1 – Descubra quantas vezes 100 mL cabem em 500 mL: 500 ÷ 100 = 5 vezes.
Passo 2 – Calcule o mínimo. Se 100 mL precisam de no mínimo 1 kg, então: 1 kg × 5 = 5 kg.
Passo 3 – Calcule o máximo. Se 100 mL podem precisar de até 1,5 kg, então: 1,5 kg × 5 = 7,5 kg.
Passo 4 – Resposta: o produtor precisará colher de 5 kg a 7,5 kg de flores de lavanda. Isso mostra como o óleo essencial é um produto concentrado e caro.
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