Методи за разделяне на хомогенни и хетерогенни смеси

Познаването на методите за разделяне на хомогенни и хетерогенни смеси може да е необходимо в промишлеността, в лабораториите или дори в дома, за да се използват един или повече от компонентите, които образуват такива смеси. За да могат да се разделят смесите, са необходими един или повече процеси, чрез които е възможно да бъдат отнесени към техните оригинални компоненти.

Адекватните методи за разделяне на компонентите на дадена смес ще зависят изцяло от фазата, в която се намира (с по-голям акцент върху тази подробност, ако сместа е хомогенна), нивото на хомогенност, което притежава и дори от природата на съединенията, които форма.

В природата съществуват два вида смеси, които могат да се образуват между две или повече химични вещества: хомогенни, в които компонентите са равномерно разпределени; и хетерогенни, при които компонентите на сместа не са в равномерно разпределение или имат локализирани региони с различни свойства.

Най-голямата разлика между тези смеси е, че докато две проби от хомогенен разтвор са равни по концентрация на компонента, две проби от хетерогенна няма да бъдат.

Някои сложни процеси - като дестилация, фракционно замразяване и изпаряване - ни позволяват да използваме по-ефективни средства от механичните сили за постигане на пълно разделяне на компонентите поради тяхната точка на топене, точка на кипене и други присъщи свойства на всеки от включените видове.,

Методи за разделяне на хомогенни смеси

Методите за разделяне, използвани за хомогенни смеси, са по-сложни от тези, използвани за разделяне на хетерогенните.

Това се случва, защото простото прилагане на механична сила не е достатъчно за отделяне на частици, течности или газове, свързани с друга течност или газ, така че трябва да се вземат предвид други индивидуални характеристики, които могат да бъдат използвани: разтворимост, полярност и точки на кипене и втвърдяване.

дестилация

Дестилацията е метод за пречистване на течности par excellence, който се основава на отделянето на компонентите на течната смес чрез селективно кипене и кондензация.

Може да се извърши дестилация, за да се постигне пълно разделяне на компонентите, или да се постигне частично разделяне, което увеличава концентрацията на някой желан компонент.

Тази техника използва предимствата на разликите в летливостта между компонентите на сместа, за да доведе температурата на системата до най-ниския интервал на кипене между компонентите, като отделя този първи компонент от сместа и т.н., докато се получи желания резултат.

Има много видове дестилация, сред които са проста дестилация, фракционна, с пара, вакуум и др.

Последното се извършва, когато съединенията имат много високи точки на кипене, така че е за предпочитане да се понижи налягането на системата, така че тази точка да бъде по-лесно достигната при по-ниски температури.

хроматография

Хроматографията е техника, използвана в лабораториите за разделяне на смес. Сместа (или "аналит") се разтваря във флуид, наречен "подвижна фаза", който има функцията да го носи през структура, която носи името "стационарна фаза".

Тъй като отделните съединения на сместа се движат с различни скорости през тази стационарна фаза, сместа се отделя чрез компоненти по време на този процес, което дава възможност да се определи делът на всеки компонент на сместа (ако това е намерението) или просто за пречистване на аналита.

Получената хроматограма се използва за интерпретиране на резултатите или за развитието на процеса на разделяне, като се наблюдават графиките в нея, за да се разбере кои компоненти са разделени и в каква пропорция.

Оборудването, използвано за този процес, се нарича хроматограф и има техники в газове и течности, което предполага, че може да се направи в колони или в равнинна форма.

изпаряване

Изпаряването е техника на изпаряване, която се появява на повърхността на течност при преминаването й в газовата фаза.

Този процес се основава на прилагането на енергия към смес от течности, която се нагрява до достигане на точката на кипене на течността, която ще се екстрахира (обикновено вода), след което е възможно този компонент да се отдели от сместа.

След като този компонент се освободи от сместа, той ще намали температурата поради ефект, наречен изпарително охлаждане.

утаяване

Утаяването има за цел образуването на твърдо вещество в разтвор; всъщност, когато се образуват твърди частици в течен разтвор, те се наричат ​​"утайка".

Утаяването може да се извърши чрез добавяне на утаители към пробата, които насърчават образуването на утайка на дъното на разтвора. В други случаи това се проявява като страничен ефект на химическа реакция между две съединения.

В случая на твърдите вещества има термично стареене на металите, което е обработка, която причинява отлагането на метастабилни фази в сплавта. Те представляват примеси, които втвърдяват материала и предотвратяват дефекти в неговата кристална решетка.

Този процес се използва главно в производството на пигменти, в отстраняването на сол от водата, при обработката на вода и в някои качествени неорганични анализи.

рекристализация

Рекристализация е техника за химично пречистване, която позволява нежеланият компонент (който се разтваря в малко количество) да бъде извлечен от желаното вещество, обикновено течен разтвор.

Тази техника се състои в разтваряне на въпросната смес в разтворител, който генерира наситен разтвор. Този разтвор се оставя да се охлади, след което разтворимостта на съединенията в разтвора ще намалее.

Накрая, желаното съединение ще образува твърди кристали, оставяйки след себе си примесите в разтвора и могат да бъдат екстрахирани за бъдеща употреба.

Чистотата на кристалната утайка може да бъде увеличена чрез преминаване на това вещество през процеса отново и отново, отстраняване на повече и повече примеси и увеличаване на концентрацията на кристалите на желаното съединение.

Методи за разделяне на хетерогенни смеси

сушене

Този процес включва прехвърляне на маса за отстраняване на вода или друг разтворител от твърдо или течно вещество и представлява общ процес в индустрията преди съхранение на продукти за транспортиране или продажба.

Това се случва най-вече с използването на топлинен източник и въздушен поток или движение на влажното твърдо вещество за ефективно отделяне на течността от него.

Съществуват няколко метода за сушене, сред които са:

- Изсушаване чрез индиректен контакт, което се извършва например чрез горещи стени.

- Директно изсушаване, въздух и конвекция.

- Диелектрично сушене, което използва радиочестота или микровълни.

- Сушене чрез замразяване, което води до сублимиране на разтворителя от замразена твърда фаза.

- Суперкритично сушене, което използва прегрята пара, за да кипне водата в средата.

Изсушаването се извършва не само чрез нагряване, тъй като то може да се осъществи и чрез проходи с горещ въздух или естествено чрез масов трансфер.

Този последен пример обяснява защо влажните обекти се сушат на слънце, без да се налага да ги довеждат до температурата на кипене на водата.

екстракция

Екстракцията е процес, който се състои в отделяне на вещество от дадена фаза към друга, като е възможно да бъде от твърдо-твърдо или течно-течно вещество.

Тя се основава на способността за смесване и / или относителна разтворимост, като се използват три вещества, които са направени да взаимодействат в процеса: разтвореното вещество, средата, в която се намира разтвореното вещество (обикновено вода) и органичен разтворител.

За да се извърши най-разпространеният вид екстракция, екстракцията течност-течност, имате воден разтвор, който е желателно да се раздели, за което се използва органичен разтворител, който улавя разтвореното във водата съединение и той улавя, разтваря го в това ново вещество и оставя бедната вода в разтвореното вещество в края на процеса.

В случай на твърдо-твърда екстракция, това обикновено се извършва на базата на полярността на аналита, чрез преминаване на полярен разтворител, който улавя най-полярното разтворено вещество и го отстранява от неполярния, ефективно отделяща сместа.

филтриране

Представлява прост процес на отделяне на твърди вещества от течности или газове. Филтрацията е набор от механични, физични или биологични операции, които добавят филтърна среда между твърдото вещество и течността.

Това позволява да се създаде пространство, през което може да премине само флуидът (който сега ще се нарича филтриране), докато твърдите частици ще бъдат хванати в средата, която ще се използва или изхвърля, според желанието на анализаторите.

Филтрацията е физическа операция и може да се използва по безброй начини: използват се повърхностни филтри, които са твърди екрани, които улавят твърди частици с или без помощта на филтърна хартия; или дълбок филтър, който е легло от гранулиран материал, който задържа частиците, докато течността или газът преминава през него.

Предимството на повърхностния филтър е, че позволява твърдите отпадъци да бъдат събрани непокътнати, но дълбочиният филтър е по-малко податлив на запушване поради по-голямата повърхностна площ, където се улавят отпадъците.