- Glavne metode odvajanja smjesa
- - Isparavanje
- - Destilacija
- Destilacija zraka
- - Kromatografija
- - Frakcijska kristalizacija
- Reference
Na metode odvajanja homogenih smjesa su oni koji, bez upotrebe kemijskih reakcija, dozvoljavaju da se dobije komponente ili otopljene tvari koje integriraju iste faze; to jest od tekućine, krute tvari ili plina.
Takve homogene mješavine sastoje se od otopina u kojima su čestice topljene tvari premale da bi se razlikovale golim okom. Toliko su mali da nema filtera koji su dovoljno uski ili selektivni da ih zadrže dok otopina prolazi kroz njih. Niti će pomoći tehnikama razdvajanja poput centrifugiranja ili magnetiziranja.
Ilustrativni primjer kako se homogene smjese mogu razdijeliti u fazama. Izvor: Gabriel Bolívar.
Gore je primjer kako se rješenja razdvajaju na njihove komponente. Početna smjesa (smeđa) je odvojena na dvije komponente, podjednako homogene (narančasta i ljubičasta). Konačno, iz dvije rezultirajuće smjese dobivaju se otapalo (bijelo) i četiri odgovarajuća para otapala (crveno-žuto i crveno-plavo).
Među metodama ili tehnikama za razdvajanje otopina imamo isparavanje, destilaciju, kromatografiju i frakcijsku kristalizaciju. Ovisno o složenosti smjese, možda će se trebati koristiti više od jedne od tih metoda dok se homogenost ne razbije.
Glavne metode odvajanja smjesa
- Isparavanje
Isparavanje je najjednostavnija metoda za odvajanje homogenih smjesa od jednog rastvora.
Najjednostavnije homogene smjese su otopine u kojima se otopilo jedno otapalo. Na primjer, na slici iznad nalazi se otopina u boji zbog apsorpcije i refleksije vidljive svjetlosti s česticama njezine otopine.
Ako se tijekom pripreme dobro protrese, neće postojati svjetlije ili tamnije regije od ostalih; svi su jednaki, jednolični. Ove raznobojne čestice se mehaničkim postupkom ne mogu odvojiti od otapala, pa će vam to trebati energija u obliku topline (crveni trokut).
Tako se obojena otopina zagrijava pod otvorenim nebom kako bi se ubrzalo i omogućilo otapalu da ispari iz spremnika. Kako se to događa, smanjuje se volumen koji razdvaja čestice rastvorenih tvari i stoga njihove interakcije povećavaju se i polako se završavaju.
Krajnji rezultat je da obojeni otopljeni ostatak ostane na dnu posude, a otapalo potpuno ispari.
Nedostatak isparavanja je taj što je, umjesto odvajanja rastvora, uklanjanje otapala zagrijavanjem do točke ključanja. Preostala kruta tvar može se sastojati od više rastvora i zbog toga su potrebne druge metode razdvajanja da bi se ona definirala u svojim izoliranim komponentama.
- Destilacija
Destilacija
Destilacija je možda najčešće korištena metoda odvajanja homogenih otopina ili smjesa. Njegova se upotreba odnosi na soli ili rastaljene metale, kondenzirane plinove, smjese otapala ili organske ekstrakte. Otapalo je većinom tekućina, čija se vrelište razlikuje za nekoliko stupnjeva od one otapala.
Kada je razlika između takvih vrelišta velika (veća od 70 ºC), koristi se jednostavna destilacija; a ako ne, onda se vrši frakcijska destilacija. Obje destilacije imaju višestruke postavke ili nacrte, kao i različitu metodologiju za smjese različite kemijske prirode (isparljive, reaktivne, polarne, apolarne itd.).
Pri destilaciji se otapa i otapalo i otapalo, a to je jedna od njihovih glavnih razlika s obzirom na isparavanje.
Međutim, rotacijsko isparavanje kombinira ova dva aspekta: smjesa tekućina-kruta tvar ili tekućina, poput otopljenog i miješanog ulja, zagrijava se dok se otapalo ne eliminira, ali ono se sakuplja u drugi spremnik dok ostaje čvrsto ili ulje. u početnom spremniku.
Destilacija zraka
Kondenzirani zrak podvrgava se kriogenoj frakcijskoj destilaciji radi uklanjanja kisika, dušika, argona, neona itd. Zrak, homogena plinovita smjesa, pretvara se u tekućinu u kojoj dušik, kao glavna komponenta, teoretski djeluje kao otapalo; a ostali plinovi, također kondenzirani, kao tekući rastvori.
- Kromatografija
Kromatografija, za razliku od drugih tehnika, ne može dati ni približno slične prinose; to jest, nije korisna za obradu cijele smjese, već samo njezin neznatan dio. Međutim, podaci koje pruža analitički su izuzetno vrijedni jer identificiraju i razvrstavaju smjese na temelju njihovog sastava.
Papirna ili tankoslojna kromatografija. Izvor: Gabriel Bolívar.
Postoje različite vrste kromatografije, ali najjednostavnija, ona koja se objašnjava na fakultetima ili pred-sveučilišnim tečajevima, je papir koji je princip isti kao onaj razvijen na tankom sloju upijajućeg materijala (obično silikagela).
Slika iznad pokazuje da se čaša, napunjena vodom ili nekim otapalom, stavlja na papir koji je označen referentnom linijom kapljicama ili točkicama tri odabrana pigmenta (narančasta, ljubičasta i zelena). Čaša se drži zatvorena tako da je tlak konstantan i zasićen je parama otapala.
Tada tekućina počne podizati papir i nosi pigmente. Interakcije pigment-papir nisu sve iste: neke su jače, neke slabije. Što više pigmenta ima papira prema papiru, manje će se uspinjati kroz papir u odnosu na liniju koja je bila prvobitno označena.
Na primjer: crveni pigment je onaj koji osjeća manji afinitet prema otapalu, dok žuti gotovo ne raste zbog činjenice da ga papir zadržava više. Otapalo se onda navodi kao pokretna faza, a papir stacionarna faza.
- Frakcijska kristalizacija
Ilustrativni primjer frakcijske kristalizacije. Izvor: Gabriel Bolívar.
I za kraj je frakcijska kristalizacija. Ova bi se metoda mogla klasificirati kao hibrid, budući da počinje od homogene smjese do heterogene. Na primjer, pretpostavimo da imate rješenje u kojem se otopila zelena krutina (gornja slika).
Zelene čestice su premale da bi se mogle ručno ili mehanički odvajati. Također je pronađeno da je zelena krutina smjesa dvije komponente, a ne pojedinačni spoj ove boje.
Zatim se otopina zagrijava i ostavi da počiva dok se ohladi. Ispada da su dvije komponente, iako usko povezane jedna s drugom, njihove topljivosti u određenom otapalu malo različite; zbog toga će jedno od njih početi kristalizirati prvo, a zatim i drugo.
Plavo-zelena komponenta (na sredini slike) prva je kristalizacija, dok žuta komponenta ostaje otopljena. Kako postoje plavkasto-zeleni kristali, filtriraju se vruće prije nego što se pojave žuti kristali. Kad se otapalo malo više ohladi, žuta komponenta se kristalizira i provodi se drugo filtriranje.
Reference
- Whitten, Davis, Peck i Stanley. (2008). Kemija (8. izd.). CENGAGE Učenje.
- Chelsea Schuyler. (2019). Kromatografija, destilacija i filtracija: metode razdvajanja smjesa. Studija. Oporavilo od: study.com
- Zaklada CK-12. (16. listopada 2019.). Metode za odvajanje smjesa. Kemija LibreTexts. Oporavak od: chem.libretexts.org
- Dobra znanost. (2019). Odvajanje smjesa. Oporavilo od: goodscience.com.au
- Clark Jim. (2007). Tankoslojna kromatografija. Oporavak od: chemguide.co.uk