Dzielić:
Metody rozdzielania mieszanin homogenicznych i heterogenicznych
Poznaj metody rozdzielania mieszaniny jednorodne i niejednorodne Może być konieczne w przemyśle, w laboratoriach lub nawet w domu, stosowanie jednego lub więcej składników, które tworzą te mieszaniny. Aby móc rozdzielić mieszaniny, potrzebny jest jeden lub więcej procesów, dzięki którym możliwe jest przeniesienie ich do oryginalnych komponentów.
Odpowiednie metody oddzielania składników mieszaniny będą całkowicie zależały od fazy, w której się znajdują (z większym naciskiem na ten szczegół, jeśli mieszanina jest jednorodna), poziom jednorodności, jaki posiada, a nawet charakter związków, które formularz.
W przyrodzie istnieją dwa rodzaje mieszanin, które mogą powstać między dwiema lub więcej substancjami chemicznymi: jednorodne, w których składniki są równomiernie rozmieszczone; i niejednorodny, w którym składniki mieszaniny nie mają jednolitego rozkładu lub mają zlokalizowane regiony o różnych właściwościach.
Największa różnica między tymi mieszaninami polega na tym, że podczas gdy dwie próbki jednorodnego roztworu będą równe pod względem stężenia składników, dwie próbki niejednorodnej nie będą równe..
Niektóre złożone procesy, takie jak destylacja, frakcyjne zamrażanie i odparowywanie, pozwalają nam na zastosowanie bardziej skutecznych środków niż siły mechaniczne, aby uzyskać całkowite oddzielenie składników ze względu na ich temperaturę topnienia, temperaturę wrzenia i inne wewnętrzne właściwości każdego z zaangażowanych gatunków..
Indeks
- 1 Metody rozdzielania jednorodnych mieszanin
- 1.1 Destylacja
- 1.2 Chromatografia
- 1.3 Odparowanie
- 1.4 Opady
- 1.5 Rekrystalizacja
- 2 Metody rozdzielania mieszanin heterogenicznych
- 2.1 Suszenie
- 2.2 Ekstrakcja
- 2.3 Filtracja
- 3 referencje
Metody rozdzielania jednorodnych mieszanin
Metody rozdzielania stosowane do jednorodnych mieszanin są bardziej złożone niż te stosowane do rozdzielania heterogenicznych.
Dzieje się tak, ponieważ proste zastosowanie siły mechanicznej nie będzie wystarczające do oddzielenia cząstek, cieczy lub gazów związanych z inną cieczą lub gazem, dlatego należy wziąć pod uwagę inne indywidualne cechy, które można wykorzystać: rozpuszczalność, polarność i punkty wrzenia oraz zestalenie.
Destylacja
Destylacja jest metodą oczyszczania cieczy par excellence, która polega na oddzieleniu składników ciekłej mieszaniny przez selektywne gotowanie i kondensację.
Destylację można przeprowadzić w celu uzyskania całkowitego rozdzielenia składników lub uzyskania częściowego rozdzielenia, które zwiększa stężenie pewnego pożądanego składnika.
Ta technika wykorzystuje różnice w lotności między składnikami mieszaniny, aby doprowadzić temperaturę systemu do najniższego zakresu wrzenia między składnikami, oddzielając ten pierwszy składnik od mieszaniny, i tak dalej, aż do uzyskania pożądanego wyniku..
Istnieje wiele rodzajów destylacji, między innymi prosta destylacja, frakcja, para, próżnia i inne.
To ostatnie odbywa się, gdy związki mają bardzo wysokie temperatury wrzenia, więc korzystne jest zmniejszenie ciśnienia układu, tak aby punkt ten był łatwiejszy do osiągnięcia w niższych temperaturach.
Chromatografia
Chromatografia to technika stosowana w laboratoriach do rozdzielania mieszaniny. Mieszanina (lub „analit”) rozpuszcza się w płynie zwanym „fazą ruchomą”, który ma funkcję przenoszenia go przez strukturę o nazwie „faza stacjonarna”.
Ponieważ poszczególne związki mieszaniny przemieszczają się z różnymi prędkościami przez tę fazę stacjonarną, mieszanina jest oddzielana przez składniki podczas tego procesu, co umożliwia określenie proporcji każdego składnika mieszaniny (jeśli taka jest intencja) lub po prostu w celu oczyszczenia analitu.
Uzyskany chromatogram służy do interpretacji wyników lub rozwoju procesu rozdzielania, obserwując wykreślone w nim wzory, aby rozpoznać, które składniki zostały rozdzielone iw jakiej proporcji.
Sprzęt wykorzystywany w tym procesie nazywany jest chromatografem i istnieją techniki w gazach i cieczach, co oznacza, że można go wykonać w kolumnach lub w formie płaskiej..
Odparowanie
Odparowanie jest techniką odparowywania, która zachodzi na powierzchni cieczy, gdy przechodzi ona do fazy gazowej.
Proces ten polega na przyłożeniu energii do mieszaniny cieczy, która jest podgrzewana do temperatury wrzenia ekstrahowanej cieczy (zwykle wody), po czym możliwe jest oddzielenie tego składnika od mieszaniny.
Po uwolnieniu tego składnika z mieszaniny temperatura spadnie z powodu efektu zwanego chłodzeniem wyparnym.
Opady
Opady mają na celu utworzenie ciała stałego w roztworze; w rzeczywistości, gdy cząstki stałe tworzą się w ciekłym roztworze, są one nazywane „osadami”.
Wytrącanie można przeprowadzić dodając do próbki środki strącające, które sprzyjają tworzeniu się osadu na dnie roztworu. W innych przypadkach występuje to jako efekt uboczny reakcji chemicznej między dwoma związkami.
W przypadku ciał stałych następuje starzenie termiczne metali, które jest zabiegiem powodującym osadzanie się metastabilnych faz w stopie. Są to zanieczyszczenia, które utwardzają materiał i zapobiegają defektom w jego krystalicznej sieci.
Proces ten stosuje się głównie w produkcji pigmentów, w usuwaniu soli z wody, w uzdatnianiu wody iw niektórych nieorganicznych analizach jakościowych..
Rekrystalizacja
Rekrystalizacja jest techniką chemicznego oczyszczania, która pozwala na ekstrakcję niepożądanego składnika (który jest rozpuszczony w małej ilości) pożądanej substancji, zazwyczaj ciekłego roztworu..
Ta technika polega na rozpuszczeniu danej mieszaniny w rozpuszczalniku, który wytwarza nasycony roztwór. Roztwór ten pozostawia się do ochłodzenia, po czym rozpuszczalność związków w roztworze maleje.
Wreszcie pożądany związek będzie tworzył stałe kryształy, pozostawiając zanieczyszczenia w roztworze i może być ekstrahowany do wykorzystania w przyszłości.
Czystość krystalicznego osadu można zwiększyć, przepuszczając tę substancję ponownie i ponownie, usuwając coraz więcej zanieczyszczeń i zwiększając stężenie kryształów pożądanego związku.
Metody rozdzielania mieszanin heterogenicznych
Suszenie
Proces ten polega na przenoszeniu masy w celu usunięcia wody lub innego rozpuszczalnika z ciała stałego lub cieczy i stanowi wspólny proces w przemyśle przed przechowywaniem produktów do transportu lub sprzedaży.
Występuje głównie z wykorzystaniem źródła ciepła i strumienia powietrza lub ruchu mokrego ciała stałego, aby skutecznie oddzielić ciecz od niego.
Istnieje kilka metod suszenia, w tym:
- Suszenie przez kontakt pośredni, co odbywa się na przykład przez gorące ściany.
- Bezpośrednie suszenie powietrzem i konwekcją.
- Suszenie dielektryczne, które wykorzystuje częstotliwość radiową lub mikrofalę.
- Suszenie sublimacyjne, które powoduje sublimację rozpuszczalnika z zamrożonej fazy stałej.
- Suszenie nadkrytyczne, które wykorzystuje przegrzaną parę do zagotowania wody w środku.
Suszenie odbywa się nie tylko przez zastosowanie ciepła, ponieważ może ono również wystąpić przez kanały gorącego powietrza lub naturalnie przez transfer masy.
Ten ostatni przykład wyjaśnia, dlaczego wilgotne obiekty wysychają na słońcu bez konieczności doprowadzania ich do temperatury wrzenia wody.
Ekstrakcja
Ekstrakcja jest procesem, który polega na oddzieleniu substancji z danej fazy do innej, która może być typu ciało stałe-ciało stałe lub ciecz-ciecz.
Opiera się ona na właściwości mieszalności i / lub względnej rozpuszczalności, wykorzystując trzy substancje, które oddziałują w procesie: substancję rozpuszczoną, medium, w którym znajduje się substancja rozpuszczona (zazwyczaj woda) i rozpuszczalnik organiczny.
Aby przeprowadzić najpowszechniejszy rodzaj ekstrakcji - ekstrakcję ciecz-ciecz - mamy roztwór wodny, który należy oddzielić, w którym stosuje się rozpuszczalnik organiczny, który wychwytuje rozpuszczony związek w wodzie i przechwytuje, rozpuszczając go w tej nowej substancji i pozostawiając słabą wodę w substancji rozpuszczonej na końcu procesu.
W przypadku ekstrakcji ciało stałe-ciało stałe przeprowadza się to zwykle w oparciu o polarność analitu, przepuszczając polarny rozpuszczalnik, który wychwytuje najbardziej polarną substancję rozpuszczoną i usuwa go z niepolarnego, w ten sposób skutecznie oddzielając mieszaninę..
Filtracja
Reprezentuje prosty proces oddzielania ciał stałych od cieczy lub gazów. Filtracja to zestaw operacji mechanicznych, fizycznych lub biologicznych, które dodają medium filtracyjne między ciałem stałym a płynem.
Pozwala to na stworzenie przestrzeni, przez którą może przepływać tylko płyn (co będzie teraz nazywane filtrowaniem), podczas gdy ciała stałe zostaną uwięzione w medium, które zostanie użyte lub odrzucone, zgodnie z tym, czego chcą analitycy..
Filtracja jest operacją fizyczną i może być stosowana na wiele sposobów: stosowane są filtry powierzchniowe, które są stałymi ekranami, które zatrzymują cząstki stałe z pomocą lub bez pomocy bibuły filtracyjnej; lub filtr głębokości, który jest złożem materiału ziarnistego, który zatrzymuje cząstki podczas przechodzenia przez nie cieczy lub gazu.
Zaletą filtra powierzchniowego jest to, że pozwala na gromadzenie odpadów stałych w stanie nienaruszonym, ale filtr głębokości jest mniej podatny na zatykanie ze względu na większą powierzchnię, na której odpady są wychwytywane..
Referencje
- Wikipedia. (s.f.). Proces separacji. Źródło z wikipedia.org
- ThoughtCo. (s.f.). Różnica między mieszaninami heterogenicznymi i jednorodnymi. Pobrane z thinkco.com
- BBC (s.f.). Oddzielne mieszaniny. Pobrane z bbc.co.uk
- Lumen (s.f.). Metody rozdzielania mieszanin. Źródło z course.lumenlearning.com
- PDA (s.f.). Właściwości mieszanin heterogenicznych i mieszanin jednorodnych. Pobrane z fl-pda.org