VIENDABĪGU MAISĪJUMU ATDALĪŠANAS METODES - ĶĪMIJA - 2025

Šīs metodes atdalīšanas viendabīgu maisījumu ir visas tās, kas, bez izmantojot ķīmisku reakciju, ļauj iegūt sastāvdaļas vai izšķīdu- šas vielas, kas integrē to pašu fāzi; tas ir, šķidrs, ciets vai gāze.

Šādi viendabīgi maisījumi sastāv no šķīdumiem, kuros izšķīdušās daļiņas ir pārāk mazas, lai tās varētu atšķirt ar neapbruņotu aci. Tie ir tik mazi, ka nav pietiekami šauru vai selektīvu filtru, lai tos noturētu, kamēr šķīdums iet caur tiem. Nepalīdz arī to atdalīšanas paņēmieniem, piemēram, centrifugēšanai vai magnetizēšanai.

Ilustratīvs piemērs tam, kā viendabīgus maisījumus var sadalīt pa posmiem. Avots: Gabriel Bolívar.

Iepriekš ir parādīts piemērs, kā risinājumi tiek sadalīti komponentos. Sākotnējais maisījums (brūns) tiek sadalīts divos vienādi viendabīgos komponentos (oranžā un purpursarkanā). Visbeidzot, no diviem iegūtajiem maisījumiem iegūst šķīdinātāju (baltu) un četrus attiecīgos šķīdināto pāru (sarkano dzelteno un sarkanzilo).

Starp metodēm vai paņēmieniem, kā atdalīt šķīdumus, ir iztvaicēšana, destilācija, hromatogrāfija un frakcionēta kristalizācija. Atkarībā no maisījuma sarežģītības var būt jāizmanto vairāk nekā viena no šīm metodēm, līdz viendabīgums tiek pārtraukts.

Galvenās maisījumu atdalīšanas metodes

- iztvaikošana

Iztvaikošana ir vienkāršākā metode, lai atdalītu viendabīga vienreizēja maisījuma maisījumus.

Vienkāršākie viendabīgie maisījumi ir šķīdumi, kuros izšķīdis viens izšķīdināts viela. Piemēram, augšējā attēlā ir redzams krāsains risinājums, pateicoties redzamās gaismas absorbcijai un atstarojumam ar tā izšķīdušās daļiņām.

Ja tā sagatavošanas laikā tas ir labi sakratīts, nebūs gaišāku vai tumšāku reģionu nekā citi; viņi visi ir vienādi, vienādi. Šīs krāsainās daļiņas nevar atdalīt no šķīdinātāja ar jebkādu mehānisku metodi, tāpēc, lai to panāktu, jums būs nepieciešama enerģija siltuma veidā (sarkans trīsstūris).

Tādējādi krāsaino šķīdumu silda zem klajas debess, lai paātrinātu un ļautu šķīdinātājam iztvaikot no tā trauka. Šādā gadījumā samazinās tilpums, kas atdala šķīstošās daļiņas, un tāpēc to mijiedarbība palielinās un lēnām beidz nostāties.

Rezultātā krāsainā izšķīdinātā viela paliek trauka apakšā un šķīdinātājs ir pilnībā iztvaikojis.

Iztvaikošanas trūkums ir tāds, ka tā vietā, lai atdalītu izšķīdušās vielas, tā mērķis ir likvidēt šķīdinātāju, sildot to līdz viršanas temperatūrai. Atlikušo cietvielu var sastāvēt no vairāk nekā vienas izšķīdinātas vielas, tāpēc, lai to definētu izolētajos komponentos, ir vajadzīgas citas atdalīšanas metodes.

- destilācija

Destilācija

Destilācija, iespējams, ir visplašāk izmantotā viendabīgo šķīdumu vai maisījumu atdalīšanas metode. To izmanto sāļiem vai izkausētiem metāliem, kondensētām gāzēm, šķīdinātāju maisījumiem vai organiskiem ekstraktiem. Šķīdinātā viela lielākoties ir šķidrums, kura viršanas temperatūra par vairākām grādiem atšķiras no šķīdinātāja.

Ja starpība starp šādiem viršanas punktiem ir liela (lielāka par 70 ° C), izmanto vienkāršu destilāciju; un ja nē, tad tiek veikta frakcionēta destilācija. Abām destilācijām ir vairāki iestatījumi vai modeļi, kā arī atšķirīga metodika dažādu ķīmisko īpašību maisījumiem (gaistoši, reaktīvi, polāri, apolāri utt.).

Destilācijā tiek saglabāts gan šķīdinātājs, gan izšķīdušās vielas, un tā ir viena no galvenajām atšķirībām attiecībā uz iztvaikošanu.

Tomēr rotācijas iztvaikošana apvieno šos divus aspektus: šķidru un cietu vai šķidru-šķidru maisījumu, piemēram, izšķīdušas un viegli sajaucamas eļļas maisījumu, uzkarsē, līdz šķīdinātājs tiek izvadīts, bet tas tiek savākts citā traukā, kamēr cietā vai eļļa paliek. sākotnējā traukā.

Gaisa destilācija

Kondensētais gaiss tiek pakļauts kriogēnai frakcionētai destilācijai, lai noņemtu skābekli, slāpekli, argonu, neonu utt. Gaiss, homogēns gāzveida maisījums, pārvēršas šķidrumā, kurā slāpeklis, kas ir lielākā sastāvdaļa, teorētiski darbojas kā šķīdinātājs; un pārējās gāzes, arī kondensētas kā šķidri izšķīdušas vielas.

- Hromatogrāfija

Hromatogrāfija, atšķirībā no citām metodēm, nevar nodrošināt pat attālināti līdzīgu ražu; tas ir, tas nav noderīgs visa maisījuma apstrādei, bet tikai nenozīmīga tā frakcija. Tomēr informācija, ko tā sniedz, ir analītiski ārkārtīgi vērtīga, jo tā identificē un klasificē maisījumus, pamatojoties uz to sastāvu.

Papīra vai plānslāņa hromatogrāfija. Avots: Gabriel Bolívar.

Ir dažādi hromatogrāfijas veidi, taču vienkāršākais, ko izskaidro koledžās vai pirmsuniversitātes kursos, ir papīrs, kura princips ir tāds pats kā princips, kas izstrādāts uz plāna absorbējoša materiāla (parasti silikagela) slāņa.

Augšējā attēlā redzams, ka vārglāze, kas piepildīta ar ūdeni vai noteiktu šķīdinātāju, ir novietota uz papīra, kas ir apzīmēts ar atsauces līniju ar trīs izvēlētu pigmentu (oranža, violeta un zaļa) pilieniem vai punktiem. Mērglāzi tur slēgtā stāvoklī, lai spiediens būtu nemainīgs un tas būtu piesātināts ar šķīdinātāja tvaikiem.

Pēc tam šķidrums sāk celties papīrā un pārnēsā pigmentus. Pigmenta un papīra mijiedarbība nav vienāda: daži ir stiprāki, citi - vājāki. Jo vairāk pigmenta ir afinitātei ar papīru, jo mazāk tas pacelsies cauri papīram attiecībā pret sākotnēji iezīmēto līniju.

Piemēram: sarkanais pigments izjūt mazāku afinitāti pret šķīdinātāju, savukārt dzeltenais gandrīz neaug, jo papīrs to vairāk saglabā. Tad tiek uzskatīts, ka šķīdinātājs ir kustīgā fāze, bet papīrs - stacionārā fāze.

- Frakcionēta kristalizācija

Frakcionētas kristalizācijas ilustratīvs piemērs. Avots: Gabriel Bolívar.

Un, lai pabeigtu, ir frakcionēta kristalizācija. Varbūt šo metodi varētu klasificēt kā hibrīdu, jo tā sākas no viendabīga maisījuma un beidzas ar neviendabīgu. Piemēram, pieņemsim, ka jums ir risinājums, kurā izšķīdusi zaļa cieta viela (augšējais attēls).

Zaļās daļiņas ir pārāk mazas, lai tās atdalītu manuāli vai mehāniski. Ir arī konstatēts, ka zaļā cietā viela ir divu sastāvdaļu maisījums, nevis viens šīs krāsas savienojums.

Pēc tam tā šķīdumu uzkarsē un atstāj atpūsties, kamēr tas atdziest. Izrādās, ka abi komponenti, kaut arī ir cieši saistīti viens ar otru, tomēr to šķīdība noteiktā šķīdinātājā nedaudz atšķiras; tāpēc viens no diviem sāks kristalizēties pirmais, bet pēc tam otrs.

Pirmais izkristalizējas zili zaļais komponents (attēla vidū), bet dzeltenais komponents paliek izšķīdis. Tā kā ir zilgani zaļi kristāli, tos pirms karsēšanas filtrē, pirms parādās dzeltenie kristāli. Pēc tam, kad šķīdinātājs mazliet atdziest, dzeltenā sastāvdaļa izkristalizējas un tiek veikta vēl viena filtrēšana.

Atsauces

1. Vaitens, Deiviss, Peks un Stenlijs. (2008). Ķīmija (8. izd.). CENGAGE mācīšanās.
2. Čelsija Šulers. (2019. gads). Hromatogrāfija, destilācija un filtrēšana: maisījumu atdalīšanas metodes. Pētījums. Atgūts no: study.com
3. CK-12 fonds. (2019. gada 16. oktobris). Maisījumu atdalīšanas metodes. Ķīmija LibreTexts. Atgūts no: chem.libretexts.org
4. Laba zinātne. (2019. gads). Maisījumu atdalīšana. Atgūts no: goodscience.com.au
5. Klarks Džims. (2007). Plānslāņa hromatogrāfija. Atgūts no: chemguide.co.uk