Mistura - Mixture

Em química , uma mistura é um material composto de duas ou mais substâncias / substâncias químicas diferentes que não são combinadas quimicamente. Uma mistura é a combinação física de duas ou mais substâncias nas quais as identidades são retidas e são misturadas na forma de soluções , suspensões e colóides .

As misturas são um produto da mistura mecânica ou da mistura de substâncias químicas, como elementos e compostos , sem ligação química ou outra alteração química, de modo que cada substância ingrediente retém suas próprias propriedades químicas e composição. Apesar de não haver alterações químicas em seus constituintes, as propriedades físicas de uma mistura, como o ponto de fusão , podem diferir das dos componentes. Algumas misturas podem ser separadas em seus componentes por meios físicos (mecânicos ou térmicos). Os azeótropos são um tipo de mistura que geralmente apresenta dificuldades consideráveis ​​quanto aos processos de separação necessários para a obtenção de seus constituintes (processos físicos ou químicos ou, até mesmo, uma mistura deles).

Características das misturas

As misturas podem ser caracterizadas por serem separáveis ​​por meios mecânicos, por exemplo , purificação , destilação , eletrólise , cromatografia , calor , filtração , classificação gravitacional , centrifugação etc. As misturas podem ser homogêneas ou heterogêneas ' : uma mistura na qual os constituintes são distribuídos uniformemente é chamada de homogênea, como o sal na água, caso contrário, é chamado de heterogêneo, como a areia na água.

Um exemplo de mistura é o ar. O ar é uma mistura homogênea de substâncias gasosas nitrogênio, oxigênio e quantidades menores de outras substâncias. Sal, açúcar e substâncias se dissolvem na água para formar misturas homogêneas. Uma mistura homogênea na qual há um soluto e um solvente presentes também é uma solução. As misturas podem ter qualquer quantidade de ingredientes.

As misturas são diferentes dos compostos químicos porque:

• As substâncias em uma mistura podem ser separadas usando métodos físicos como filtração, congelamento e destilação.
• Há pouca ou nenhuma mudança de energia quando uma mistura se forma (veja Entalpia de mistura ).
• As misturas têm composições variáveis, enquanto os compostos têm uma fórmula fixa e definida.
• Quando misturadas, as substâncias individuais mantêm suas propriedades em uma mistura, ao passo que, se formarem um composto, suas propriedades podem mudar.

A tabela a seguir mostra as propriedades principais das três famílias de misturas e exemplos dos três tipos de mistura.

Misturas homogêneas e heterogêneas

Em química , se o volume de uma suspensão homogênea é dividido pela metade, a mesma quantidade de material é suspensa nas duas metades da substância. Um exemplo de mistura homogênea é o ar .

Na físico-química e na ciência dos materiais, isso se refere a substâncias e misturas que estão em uma única fase . Isso está em contraste com uma substância que é heterogênea .

Um diagrama que representa no nível microscópico as diferenças entre misturas homogêneas, misturas heterogêneas, compostos e elementos

Solução

Uma solução é um tipo especial de mistura homogênea em que a proporção de soluto para solvente permanece a mesma em toda a solução e as partículas não são visíveis a olho nu, mesmo se homogeneizadas com fontes múltiplas. Em soluções, os solutos não sedimentam após qualquer período de tempo e não podem ser removidos por métodos físicos, como um filtro ou centrífuga . Como uma mistura homogênea, uma solução possui uma fase (sólida, líquida ou gasosa), embora a fase do soluto e do solvente possam inicialmente ter sido diferentes (por exemplo, água salgada).

Gases

O ar pode ser descrito mais especificamente como uma solução gasosa (oxigênio e outros gases dissolvidos no componente principal, o nitrogênio). Uma vez que as interações entre as moléculas quase não desempenham nenhum papel, os gases diluídos formam soluções triviais. Em parte da literatura, eles nem mesmo são classificados como soluções. No gás, o espaço intermolecular é o maior - e a força de atração intermolecular é a menor. Alguns exemplos podem ser oxigênio, hidrogênio ou nitrogênio. O ar pode ser mais especificamente descrito como gases

Distinguir entre os tipos de mistura

Fazer uma distinção entre misturas homogêneas e heterogêneas é uma questão de escala de amostragem. Em uma escala grosseira, qualquer mistura pode ser considerada homogênea, se o artigo inteiro for contado como uma "amostra" dele. Em uma escala bastante fina, qualquer mistura pode ser considerada heterogênea, porque uma amostra pode ser tão pequena quanto uma única molécula. Em termos práticos, se a propriedade de interesse da mistura for a mesma, independentemente de qual amostra dela seja retirada para o exame utilizado, a mistura é homogênea.

A teoria de amostragem de Gy define quantitativamente a heterogeneidade de uma partícula como:

${\ displaystyle h_ {i} = {\ frac {(c_ {i} -c _ {\ text {batch}}) m_ {i}} {c _ {\ text {batch}} m _ {\ text {aver}}} },}$

onde , , , , e são respectivamente: a heterogeneidade da th partícula da população, a concentração em massa da propriedade de interesse no th partícula da população, a concentração em massa da propriedade de interesse na população, a massa de a ésima partícula na população e a massa média de uma partícula na população. ${\ displaystyle h_ {i}}$${\ displaystyle c_ {i}}$${\ displaystyle c _ {\ text {batch}}}$${\ displaystyle m_ {i}}$${\ displaystyle m _ {\ text {aver}}}$${\ displaystyle i}$${\ displaystyle i}$${\ displaystyle i}$

Durante a amostragem de misturas heterogêneas de partículas, a variância do erro de amostragem é geralmente diferente de zero.

Pierre Gy derivou, a partir do modelo de amostragem de Poisson, a seguinte fórmula para a variância do erro de amostragem na concentração de massa em uma amostra:

${\ displaystyle V = {\ frac {1} {(\ sum _ {i = 1} ^ {N} q_ {i} m_ {i}) ^ {2}}} \ sum _ {i = 1} ^ { N} q_ {i} (1-q_ {i}) m_ {i} ^ {2} \ left (a_ {i} - {\ frac {\ sum _ {j = 1} ^ {N} q_ {j} a_ {j} m_ {j}} {\ sum _ {j = 1} ^ {N} q_ {j} m_ {j}}} \ direita) ^ {2},}$

em que V é a variância do erro de amostragem, N é o número de partículas na população (antes de a amostra ser tomada), q _i é a probabilidade de incluir a i- ésima partícula da população na amostra (ou seja, a primeira- inclusão ordem probabilidade do i th da partícula), m _i é a massa do i th da partícula da população e um _i representa a concentração em massa da propriedade de interesse no i th partícula da população.    

A equação acima para a variância do erro de amostragem é uma aproximação baseada na linearização da concentração de massa em uma amostra.

Na teoria de Gy, amostragem correta é definida como um cenário de amostragem em que todas as partículas têm a mesma probabilidade de serem incluídas na amostra. Isso implica que q _i não depende mais de  i e pode, portanto, ser substituído pelo símbolo  q . A equação de Gy para a variância do erro de amostragem torna-se:  

${\ displaystyle V = {\ frac {1-q} {qM _ {\ text {batch}} ^ {2}}} \ sum _ {i = 1} ^ {N} m_ {i} ^ {2} \ left (a_ {i} -a _ {\ text {batch}} \ right) ^ {2},}$

onde um _lote é a concentração da propriedade de interesse na população da qual a amostra deve ser retirada e _lote M é a massa da população da qual a amostra deve ser retirada.

Homogeneização

Veja também

• Substância química
• Mistura (engenharia de processo)

Referências

• IUPAC , Compendium of Chemical Terminology , 2ª ed. (o "Livro do Ouro") (1997). Versão corrigida online: (2006–) " mistura ". doi : 10.1351 / goldbook.M03949