Curva de aquecimento - Identificando substâncias pelos tipos de mistura

Alguma vez você já encontrou algo sem identificação em sua geladeira ou armário da cozinha e ficou se perguntando o que seria aquilo? Nesse caso, provavelmente, você observou algumas propriedades até chegar a alguma conclusão. Por exemplo: um pote de vidro contendo uma substância branca, em pó, que você sacode e percebe que o pó é fino. Certamente você já se lembrou de açúcar ou sal.

Na química, nos valemos de certas propriedades das substâncias para identificá-las. Algumas propriedades, por mais simples que pareçam, podem excluir inúmeras possibilidades, embora não possam ser determinantes.

Propriedades e identidade das substâncias

Imagine que lhe entreguem um pequeno cilindro. Observando-o, você nota sua aparência metálica e cor prateada. Você não pode dizer com certeza de que se trata, mas pode excluir uma série de substâncias. Já sabe que o cilindro não pode ser de gelo, papel ou madeira (não são metálicos), ouro e cobre também não (não são prateados). Notou como dá para excluir uma infinidade de coisas?

Continuemos com o mesmo cilindro. Estamos em dúvida entre alumínio, prata, aço, níquel, entre outros. Podemos fazer o seguinte: obtendo a massa do cilindro com o auxílio de uma balança, e conseguindo seu volume, podemos determinar sua densidade. Essa propriedade já é bem mais específica. Consultamos uma tabela de densidade e podemos eventualmente chegar a uma resposta conclusiva. Quando o valor da densidade não é suficiente, podemos, por exemplo, aferir os pontos de fusão e de ebulição para melhorarmos a identificação.

Curva de aquecimento

Um levantamento de dados muito útil na química é a chamada curva de aquecimento. Pega-se uma amostra no estado sólido a uma determinada temperatura e submete-se a mesma a um aquecimento constante. A amostra sólida vai aquecendo até que começa a fundir. Transformada em líquido continua aquecendo até entrar em ebulição. Mesmo depois de transformada em gás, pode continuar sendo aquecida. Tomando nota das temperaturas de tempos em tempos, podemos construir o seguinte gráfico:

É importante notarmos dois patamares de temperatura: um corresponde ao ponto de fusão e o outro ao de ebulição. Lembre-se de que durante o processo de solidificação ou liquefação, assim como no de condensação ou vaporização, a temperatura permanece constante.

Outra coisa a ser lembrada: em temperaturas inferiores ao ponto de fusão a amostra é sólida; em temperatura entre o ponto de fusão e o de ebulição é líquida; em temperaturas acima do ponto de ebulição a amostra á gasosa. Exatamente no ponto de fusão coexistem as fases sólida e líquida e, exatamente no ponto de ebulição coexistem as fases líquida e gasosa.

Perceba que, se eu pedir a você um copo com água exatamente a 0^oC e você não dispuser de um termômetro, pode fazer o seguinte: coloque bastante gelo em um copo e complete com água. Após alguns instantes (para que o equilíbrio térmico seja atingido) se existir ao mesmo tempo água líquida e gelo, você saberá que a temperatura é exatamente o ponto de fusão, ou seja, 0°C!

Misturas

O levantamento da curva de aquecimento também nos dá outra informação importante. Ela nos diz se nossa amostra é uma substância pura ou uma mistura. Como? Pela análise dos patamares que se formam no PF (ponto de fusão) e PE (ponto de ebulição).

Se ambos - PF e PE - apresentarem temperatura constante, como no gráfico anterior, podemos afirmar que a amostra é uma substância pura. Se um deles ou os dois apresentarem variação, trata-se de uma mistura.

Classificando as misturas

Uma vez identificada que a amostra é uma mistura, analisando a curva de aquecimento podemos ainda classificá-la como simples, eutética ou azeotrópica. Quando a mistura apresenta variação nos dois patamares, PF e PE, a mistura é simples. Quando a variação é em apenas um patamar, ou seja, apenas o PE ou o PF variam, a classificação é a seguinte:

• PF constante - mistura eutética;

• PE constante - mistura azeotrópica.

O exemplo mais comum de mistura eutética é a solda utilizada em eletrônica (37% chumbo e 63% estanho) e o de mistura azeotrópica é a mistura água e álcool (4% água e 96% álcool - álcool 96 GL).

Como você viu, propriedades simples, como aspecto e cor, e uma simples curva de aquecimento podem ser muito úteis na identificação de uma substância.