9 najpopularniejszych technik rozdzielania mieszanek

Wybór technik rozdzielania mieszanek opiera się na rodzaju mieszaniny i różnicy w właściwościach chemicznych składników mieszaniny (Uniwersytet Amrita i CDAC Mumbai, SF).

Większość materiałów w naszym środowisku to mieszaniny dwóch lub więcej składników. Mieszaniny są jednorodne lub niejednorodne. Jednorodne mieszaniny są jednorodne w kompozycji, przeciwnie, heterogeniczne mieszaniny nie są.

Powietrze jest jednorodną mieszaniną, a olej w wodzie jest mieszaniną heterogeniczną. Homogeniczne i niejednorodne mieszaniny można rozdzielić na ich składniki różnymi metodami fizycznymi.

W reakcji chemicznej ważne jest, aby wyizolować przedmiot (y) będące przedmiotem zainteresowania ze wszystkich innych materiałów, aby można je było dalej scharakteryzować.

Badania systemów biochemicznych, analiza środowiskowa, badania farmaceutyczne, te i wiele innych obszarów badawczych wymagają niezawodnych metod rozdzielania (mieszanki separujące, SF).

Mieszaniny występują w wielu formach i fazach. Większość z nich można oddzielić, a rodzaj metody separacji zależy od rodzaju mieszaniny.

Wspólne metody rozdzielania mieszanin

Filtracja

Filtracja to metoda stosowana do rozdzielania czystych substancji na mieszaniny składające się z cząstek, z których niektóre są wystarczająco duże, aby mogły być wychwytywane przez porowaty materiał.

Wielkość cząstek może się znacznie różnić w zależności od rodzaju mieszaniny. Na przykład strumień wody jest mieszaniną zawierającą naturalne organizmy biologiczne, takie jak bakterie, wirusy i pierwotniaki.

Niektóre filtry wody mogą filtrować bakterie, których długość jest rzędu 1 mikrona. Inne mieszaniny, takie jak gleba, mają stosunkowo duże rozmiary cząstek, które można filtrować przez coś takiego jak filtr do kawy.

Dekantacja

Gdy gęstości dwóch cieczy, które nie mieszają się ze sobą, muszą być rozdzielone, można zastosować tę metodę.

Lejek separacyjny pomaga zebrać oddzielnie ciecze do holowania. W przypadku ciał stałych lżejsze substancje stałe można oddzielić przez dekantację w środowisku wodnym, gdy obie substancje stałe nie są rozpuszczalne. Podczas wdmuchiwania powietrza, rozdzielanie można również przeprowadzić za pomocą bardzo lekkich i ciężkich mieszanin stałych.

Sublimacja

To fizyczna właściwość niektórych substancji przechodzi bezpośrednio ze stanu stałego do stanu gazowego bez pojawienia się stanu ciekłego.

Nie wszystkie substancje mają tę cechę. Jeśli składnik mieszaniny jest sublimowany, tę właściwość można wykorzystać do oddzielenia go od innych składników mieszaniny.

Jod (I ₂ ), naftalen (C ₁₀ H ₈, kule naftalenowe), chlorek amonu (NH ₄ Cl) i suchy lód (stały CO ₂ ) są substancjami sublimowanymi (TECHNIKI SEPARACJI FIZYCZNEJ, SF ).

Odparowanie

Parowanie to technika stosowana do oddzielania jednorodnych mieszanin, w których występuje jedna lub więcej rozpuszczonych substancji stałych.

Ta metoda usuwa składniki ciekłe składników stałych. Proces zazwyczaj obejmuje ogrzewanie mieszaniny, aż nie pozostanie więcej cieczy.

Przed użyciem tej metody mieszanina powinna zawierać tylko składnik ciekły, chyba że nie jest ważne izolowanie składników płynnych.

Dzieje się tak, ponieważ wszystkie składniki płynne z czasem wyparują. Ta metoda jest odpowiednia do oddzielania rozpuszczalnego ciała stałego od cieczy.

W wielu częściach świata sól kuchenna jest otrzymywana z odparowywania wody morskiej. Ciepło procesu pochodzi ze słońca (Fundacja CK-12, SF).

Prosta destylacja

Prosta destylacja to metoda stosowana do oddzielania składników mieszaniny zawierającej dwie mieszalne ciecze, które gotują się bez rozkładu i mają wystarczającą różnicę w punktach wrzenia.

Proces destylacji polega na podgrzaniu cieczy do jej punktów wrzenia i przeniesieniu par do zimnej części aparatu, a następnie kondensacji par i zebraniu skroplonej cieczy w pojemniku.

W tym procesie, gdy temperatura cieczy wzrasta, ciśnienie pary cieczy wzrasta. Gdy ciśnienie pary cieczy i ciśnienie atmosferyczne osiągną ten sam poziom, ciecz przechodzi do stanu pary.

Pary przechodzą przez ogrzewaną część urządzenia, aż wejdą w kontakt z zimną powierzchnią skraplacza chłodzonego wodą.

Gdy para chłodzi się, kondensuje i przechodzi przez skraplacz i jest gromadzona w odbiorniku przez adapter próżniowy.

Destylacja frakcyjna

Gdy różnica w punktach wrzenia jest blisko siebie i niewiele, przeprowadza się szczegółową destylację zwaną destylacją frakcyjną. Odbywa się to w kolumnie o nazwie kolumna frakcjonująca.

Kolumna frakcjonująca umożliwia kondensację różnych rozpuszczalników w różnych temperaturach i zawracanie frakcji mieszaniny do kolby.

Destylację ropy naftowej prowadzi się w kolumnie frakcjonującej w kilku składnikach w szerokim zakresie temperatur.

Różnice temperatur topnienia można również stosować w taki sam sposób jak temperaturę wrzenia w rozdzielaniu mieszanin.

Tworzą się góry lodowe, które są zestaloną świeżą wodą i są oparte na obniżeniu zjawiska temperatury zamarzania (Tutorvista.com, SF).

Chromatografia

Chromatografia to rodzina technik chemii analitycznej do rozdzielania mieszanin. Polega ona na przepuszczeniu próbki, mieszaniny zawierającej analit, do „fazy ruchomej”, często w strumieniu rozpuszczalnika, przez „fazę stacjonarną”.

Faza stacjonarna opóźnia przejście składników próbki. Kiedy komponenty przechodzą przez system z różnymi prędkościami, rozdzielają się w czasie, jako biegacze w maratonie.

Idealnie, każdy składnik ma charakterystyczny czas przejścia przez system. Nazywa się to „czasem retencji”.

Chromatograf pobiera mieszaninę chemiczną przenoszoną przez ciecz lub gaz i rozdziela ją na składniki w wyniku różnicowych rozkładów substancji rozpuszczonych podczas ich przepływu wokół stacjonarnej cieczy lub fazy stałej.

Różne techniki rozdzielania złożonych mieszanin opierają się na różnicowym powinowactwie substancji do gazowego lub płynnego ośrodka ruchomego i stacjonarnego ośrodka adsorbującego, przez który przechodzą. Takich jak papier, żelatyna lub żel z krzemianu magnezu (techniki rozdzielania, SF).

Wirowanie

Podczas wirowania ciecz wiruje tak szybko, że cząstki się rozdzielają. Różnice gęstości powodują, że cięższe cząstki opadają na dno, a jaśniejsze cząstki gromadzą się na górze.

Lekarze oddzielają próbki krwi do analizy (badania) za pomocą wirówki (Kindersley, 2007).

Separacja magnetyczna

Elektrolity i nieelektrolity, substancje magnetyczne i niemagnetyczne można oddzielić za pomocą tej techniki separacji, stosując pole elektryczne lub pole magnetyczne.