МЕТОДИ ЗА ОТДЕЛЯНЕ НА ХОМОГЕННИ СМЕСИ - ХИМИЯ - 2025

В методите за разделяне на хомогенни смеси са тези, които, без използване на химически реакции, оставя се да се получат компонентите или разтворени вещества, които се интегрират една и съща фаза; тоест на течност, твърдо вещество или газ.

Такива хомогенни смеси се състоят от разтвори, в които разтворените частици са твърде малки, за да бъдат разграничени с просто око. Те са толкова малки, че няма филтри, достатъчно тесни или избирателни, за да ги задържат, докато разтворът минава през тях. Нито помагат за техниките им за разделяне като центрофугиране или намагнетизиране.

Илюстративен пример за това как хомогенните смеси могат да бъдат разделени на етапи. Източник: Габриел Боливар.

По-горе е пример за това как решенията се разделят на техните компоненти. Първоначалната смес (кафява), се разделя на два компонента, еднакво хомогенни (оранжево и лилаво). Накрая от двете получени смеси се получават разтворителят (бял) и четирите съответни двойки разтворители (червено-жълто и червено-синьо).

Сред методите или техниките за разделяне на разтвори имаме изпаряване, дестилация, хроматография и фракционна кристализация. В зависимост от сложността на сместа може да се наложи да се използва повече от един от тези методи, докато се наруши хомогенността.

Основните методи за разделяне на смесите

- Изпаряване

Изпаряването е най-простият метод за разделяне на хомогенни смеси от едно разтворимо вещество.

Най-простите хомогенни смеси са разтвори, в които се е разтворил единичен разтворител. Например, на изображението по-горе има оцветен разтвор, дължащ се на поглъщането и отразяването на видимата светлина с частиците от разтвореното му вещество.

Ако той е бил разклатен добре по време на приготвянето си, няма да има по-светли или по-тъмни региони от останалите; всички те са равни, еднакви. Тези цветни частици не могат да бъдат отделени от разтворителя по никакъв механичен метод, така че ще ви е необходима енергия под формата на топлина (червен триъгълник), за да постигнете това.

По този начин цветният разтвор се загрява под открито небе, за да се ускори и да позволи на разтворителя да се изпари от контейнера си. Докато това се случва, обемът, който разделя разтворените частици, намалява и следователно взаимодействията им се увеличават и бавно завършват да се утаяват.

Крайният резултат е, че цветният разтворител остава на дъното на контейнера и разтворителят напълно се изпарява.

Недостатъкът при изпаряване е, че вместо да се разделя разтворите, неговата цел е да премахне разтворителя, като го нагрее до точката на кипене. Останалото твърдо вещество може да се състои от повече от едно разтворимо вещество и затова са необходими други методи за разделяне, за да се дефинират в неговите изолирани компоненти.

- Дестилация

дестилация

Дестилацията е може би най-широко използваният метод за разделяне на хомогенни разтвори или смеси. Използването му се разпростира върху соли или разтопени метали, кондензирани газове, смеси от разтворители или органични екстракти. Разтвореното вещество е през повечето време течност, чиято точка на кипене се различава с няколко градуса от тази на разтворителя.

Когато разликата между такива точки на кипене е голяма (по-голяма от 70 ° C), се използва проста дестилация; а ако не, тогава се прави фракционна дестилация. И двете дестилации имат множество настройки или конструкции, както и различна методология за смеси от различно химично естество (летливи, реактивни, полярни, аполарни и др.).

При дестилацията се разтварят както разтворителят, така и разтворените вещества и това е една от основните им разлики по отношение на изпаряването.

Ротационното изпаряване обаче комбинира тези два аспекта: течно-твърда или течно-течна смес, като тази на разтворено и смесимо масло, се загрява до отстраняване на разтворителя, но това се събира в друг контейнер, докато твърдото вещество или маслото останат. в първоначалния контейнер.

Въздушна дестилация

Кондензираният въздух се подлага на криогенна фракционна дестилация за отстраняване на кислород, азот, аргон, неон и др. Въздухът, хомогенна газообразна смес, се превръща в течност, където азотът, бидейки мажоритарен компонент, теоретично действа като разтворител; и другите газове, също кондензирани като течни разтвори.

- Хроматография

Хроматографията, за разлика от други техники, не може да осигури дори отдалечени подобни добиви; тоест не е полезно за обработка на цяла смес, а само незначителна част от нея. Информацията, която предоставя, е аналитично изключително ценна, тъй като идентифицира и класифицира смеси въз основа на техния състав.

Хартиена или тънкослойна хроматография. Източник: Габриел Боливар.

Има различни видове хроматография, но най-простата, обяснена в колежи или предуниверситетски курсове, е тази на хартия, чийто принцип е същият като този, разработен върху тънък слой абсорбиращ материал (обикновено силикагел).

Изображението по-горе показва, че чаша, напълнена с вода или определен разтворител, се поставя върху хартия, която е маркирана с референтна линия с капки или точки от три избрани пигмента (оранжев, лилав и зелен). Чашата се държи затворена, така че налягането да е постоянно и да се насити с парите на разтворителя.

След това течността започва да се издига нагоре върху хартията и носи пигментите. Взаимодействията между пигмент и хартия не са еднакви: някои са по-силни, други са по-слаби. Колкото повече афинитет има пигментът към хартията, толкова по-малко ще се изкачва през хартията спрямо линията, която първоначално е била маркирана.

Например: червеният пигмент е този, който чувства по-малко афинитет към разтворителя, докато жълтото почти не се издига поради факта, че хартията го задържа повече. След това се казва, че разтворителят е подвижната фаза, а хартията - неподвижна.

- Фракционна кристализация

Илюстративен пример на фракционна кристализация. Източник: Габриел Боливар.

И за завършване има фракционната кристализация. Този метод може би може да бъде класифициран като хибриден, тъй като започва от хомогенна смес и стига до хетерогенен. Например, да предположим, че имате решение, в което се е разтворило зелено твърдо вещество (горно изображение).

Зелените частици са твърде малки, за да се разделят ръчно или механично. Установено е също така, че зеленото твърдо вещество е смес от два компонента, а не единично съединение от този цвят.

След това разтвор от него се загрява и се оставя да почине, докато изстине. Оказва се, че двата компонента, макар и тясно свързани помежду си, разтворимостта им в определен разтворител е малко по-различна; следователно едното от двете ще започне първо да кристализира, а след това и другото.

Синьо-зеленият компонент (в средата на изображението) пръв кристализира, докато жълтият компонент остава разтворен. Тъй като има синкавозелени кристали, те се филтрират горещо преди появата на жълтите кристали. След това, когато разтворителят се охлади малко повече, жълтият компонент кристализира и се извършва друга филтрация.

Препратки

1. Уитън, Дейвис, Пек и Стенли. (2008 г.). Химия (8-мо изд.). CENGAGE Обучение.
2. Челси Шуйлер. (2019). Хроматография, дестилация и филтрация: методи за отделяне на смеси. Изследване. Възстановено от: study.com
3. Фондация CK-12. (16 октомври 2019 г.). Методи за отделяне на смеси. Химия LibreTexts. Възстановено от: chem.libretexts.org
4. Добра наука. (2019). Разделяне на смеси. Възстановено от: goodscience.com.au
5. Кларк Джим. (2007 г.). Тънкослойна хроматография. Възстановено от: chemguide.co.uk