СПОСОБЫ РАЗДЕЛЕНИЯ ОДНОРОДНЫХ СМЕСЕЙ - ХИМИЯ - 2025

Эти методы разделения однородных смесей являются все те , которые, без использования химических реакций, позволяют получить компоненты или растворенные вещества , которые объединяют ту же фазу; то есть жидкости, твердого тела или газа.

Такие однородные смеси состоят из растворов, в которых частицы растворенного вещества слишком малы, чтобы их можно было различить невооруженным глазом. Они настолько малы, что нет фильтров, узких или достаточно избирательных, чтобы удерживать их, пока раствор проходит через них. Никакой помощи в их методах разделения, таких как центрифугирование или намагничивание.

Наглядный пример того, как можно поэтапно разделять однородные смеси. Источник: Габриэль Боливар.

Выше показан пример того, как решения разделяются на составляющие. Исходная смесь (коричневая) разделяется на два компонента, одинаково однородных (оранжевый и фиолетовый). Наконец, из двух полученных смесей получают растворитель (белый) и четыре соответствующие пары растворенных веществ (красно-желтый и красно-синий).

Среди методов или приемов разделения растворов мы выделяем выпаривание, дистилляцию, хроматографию и фракционную кристаллизацию. В зависимости от сложности смеси, возможно, придется использовать более одного из этих методов, пока однородность не будет нарушена.

Основные методы разделения смесей

- испарение

Испарение - это самый простой метод разделения гомогенных смесей одного растворенного вещества.

Простейшие гомогенные смеси - это растворы, в которых растворено одно растворенное вещество. Например, на изображении выше показан окрашенный раствор из-за поглощения и отражения видимого света частицами его растворенного вещества.

Если при приготовлении его хорошо встряхнули, не будет более светлых или темных участков, чем другие; все они равны, однородны. Эти разноцветные частицы невозможно отделить от растворителя никаким механическим способом, поэтому для этого вам понадобится энергия в виде тепла (красный треугольник).

Таким образом, окрашенный раствор нагревается под открытым небом, чтобы ускориться и позволить растворителю испариться из контейнера. Когда это происходит, объем, разделяющий частицы растворенного вещества, уменьшается, и, следовательно, их взаимодействие увеличивается и постепенно оседает.

В результате окрашенное растворенное вещество остается на дне контейнера, а растворитель полностью испаряется.

Недостаток испарения заключается в том, что вместо разделения растворенных веществ его цель состоит в удалении растворителя путем его нагревания до точки кипения. Оставшееся твердое вещество может состоять более чем из одного растворенного вещества, и поэтому требуются другие методы разделения для определения его в отдельных компонентах.

- Дистилляция

дистилляция

Дистилляция, пожалуй, самый широко используемый метод разделения гомогенных растворов или смесей. Его использование распространяется на соли или расплавленные металлы, конденсированные газы, смеси растворителей или органические экстракты. Растворенное вещество в большинстве случаев представляет собой жидкость, точка кипения которой на несколько градусов отличается от температуры кипения растворителя.

Когда разница между такими температурами кипения велика (более 70 ºC), используется простая перегонка; а если нет, то производится фракционная перегонка. Обе дистилляции имеют несколько установок или конструкций, а также разную методологию для смесей различной химической природы (летучие, реактивные, полярные, аполярные и т. Д.).

При перегонке сохраняются и растворитель, и растворенные вещества, и это одно из их основных различий в отношении испарения.

Однако роторное испарение объединяет эти два аспекта: смесь жидкость-твердое вещество или жидкость-жидкость, например смесь растворенного и смешиваемого масла, нагревается до тех пор, пока не будет удален растворитель, но он собирается в другом контейнере, пока остается твердое вещество или масло. в исходном контейнере.

Дистилляция воздуха

Конденсированный воздух подвергается криогенной фракционной перегонке для удаления кислорода, азота, аргона, неона и т. Д. Воздух, гомогенная газовая смесь, превращается в жидкость, в которой азот, являясь основным компонентом, теоретически действует как растворитель; и другие газы, также конденсированные, в виде жидких растворенных веществ.

- Хроматография

Хроматография, в отличие от других методов, не может обеспечить даже отдаленно подобные выходы; то есть он пригоден не для обработки всей смеси, а только для незначительной ее части. Однако информация, которую он предоставляет, чрезвычайно ценна с аналитической точки зрения, поскольку позволяет определять и классифицировать смеси на основе их состава.

Бумажная или тонкослойная хроматография. Источник: Габриэль Боливар.

Существуют разные типы хроматографии, но самый простой, описанный в колледжах или на довузовских курсах, - это хроматография на бумаге, принцип которой такой же, как и хроматография на тонком слое абсорбирующего материала (обычно силикагеля).

На изображении выше показано, что химический стакан, наполненный водой или определенным растворителем, помещен на бумагу, отмеченную контрольной линией с каплями или точками трех выбранных пигментов (оранжевого, пурпурного и зеленого). Стакан держат закрытым, чтобы давление оставалось постоянным, и он был насыщен парами растворителя.

Затем жидкость начинает подниматься по бумаге и переносить пигменты. Не все взаимодействия пигмента и бумаги одинаковы: одни сильнее, другие слабее. Чем больше сродство пигмента к бумаге, тем меньше он будет подниматься по бумаге по сравнению с линией, которая была первоначально отмечена.

Например: красный пигмент - это тот пигмент, который испытывает меньшее сродство к растворителю, в то время как желтый почти не поднимается из-за того, что бумага удерживает его больше. В таком случае говорят, что растворитель является подвижной фазой, а бумага - неподвижной фазой.

- Фракционная кристаллизация

Наглядный пример фракционной кристаллизации. Источник: Габриэль Боливар.

И в завершение - фракционная кристаллизация. Этот метод, пожалуй, можно отнести к гибридным, поскольку он начинается с однородной смеси и заканчивается гетерогенной. Например, предположим, что у вас есть раствор, в котором растворилось твердое вещество зеленого цвета (верхнее изображение).

Зеленые частицы слишком малы, чтобы их можно было отделить вручную или механически. Также обнаружено, что зеленое твердое вещество представляет собой смесь двух компонентов, а не одно соединение этого цвета.

Затем его раствор нагревают и оставляют постоять, пока он остынет. Оказывается, что эти два компонента, хотя и тесно связаны друг с другом, их растворимость в определенном растворителе немного отличается; следовательно, сначала начнет кристаллизоваться один из двух, а затем другой.

Сине-зеленый компонент (в середине изображения) кристаллизируется первым, а желтый компонент остается растворенным. Поскольку есть голубовато-зеленые кристаллы, они фильтруются горячими до появления желтых кристаллов. Затем, когда растворитель немного остынет, желтый компонент кристаллизуется и проводится еще одна фильтрация.

Ссылки

1. Уиттен, Дэвис, Пек и Стэнли. (2008). Химия (8-е изд.). CENGAGE Обучение.
2. Челси Шайлер. (2019). Хроматография, дистилляция и фильтрация: методы разделения смесей. Учиться. Получено с: study.com
3. Фундамент СК-12. (16 октября 2019 г.). Способы разделения смесей. Химия LibreTexts. Получено с: chem.libretexts.org
4. Хорошая наука. (2019). Разделение смесей. Получено с: goodscience.com.au
5. Кларк Джим. (2007). Тонкослойная хроматография. Получено с: chemguide.co.uk