Metody separace homogenních a heterogenních směsí

Znát separační metody homogenní a heterogenní směsi V průmyslu, laboratořích nebo dokonce doma může být nezbytné použít jednu nebo více složek, které tyto směsi tvoří. Aby bylo možné oddělit směsi, je zapotřebí jeden nebo více procesů, kterými je možno je přenést do svých původních složek.

Vhodné metody pro separaci složek směsi budou zcela záviset na fázi, ve které se nachází (s větším důrazem na tento detail, pokud je směs homogenní), na úrovni homogenity, kterou má, a dokonce na povaze sloučenin, které mají formu.

V přírodě existují dva typy směsí, které mohou být vytvořeny mezi dvěma nebo více chemickými látkami: homogenní, ve kterých jsou složky rovnoměrně rozloženy; a heterogenní, ve kterých složky směsi nejsou v rovnoměrném rozložení, nebo mají lokalizované oblasti s různými vlastnostmi.

Největší rozdíl mezi těmito směsmi spočívá v tom, že zatímco dva vzorky homogenního roztoku budou ve své koncentraci složky stejné, dva vzorky heterogenního roztoku nebudou stejné..

Některé složité procesy, jako je destilace, frakční mražení a odpařování, nám umožňují používat účinnější prostředky než mechanické síly k dosažení úplného oddělení složek v důsledku jejich teploty tání, teploty varu a dalších vnitřních vlastností každého druhu..

Index

• 1 Metody separace homogenních směsí
  • 1.1 Destilace
  • 1.2 Chromatografie
  • 1.3 Odpařování
  • 1.4 Srážky
  • 1.5 Rekrystalizace
• 2 Metody separace heterogenních směsí
  • 2.1 Sušení
  • 2.2 Extrakce
  • 2.3 Filtrace
• 3 Odkazy

Metody separace homogenních směsí

Separační metody používané pro homogenní směsi jsou složitější než metody separace heterogenních.

To se děje proto, že jednoduchá aplikace mechanické síly nebude dostatečná k oddělení částic, kapalin nebo plynů spojených s jinou kapalinou nebo plynem, takže je třeba vzít v úvahu další individuální vlastnosti, které mohou být využity: rozpustnost, polarita a teploty varu a tuhnutí. 

Destilace

Destilace je způsob čištění kapalin par excellence, který je založen na separaci složek kapalné směsi selektivním varem a kondenzací.

Destilace může být provedena pro dosažení úplné separace složek nebo pro dosažení částečné separace, která zvyšuje koncentraci určité požadované složky.

Tato technika využívá rozdílů v těkavosti mezi složkami směsi, aby se teplota systému snížila na nejnižší rozmezí varu mezi složkami, přičemž se tato první složka oddělí od směsi a tak dále, dokud se nedosáhne požadovaného výsledku..

Existují četné druhy destilace, mezi něž patří jednoduchá destilace, frakční, parní, vakuová a další.

Ten se provádí, když sloučeniny mají velmi vysoké teploty varu, takže je výhodné snížit tlak systému tak, aby tento bod byl snazší dosáhnout při nižších teplotách..

Chromatografie

Chromatografie je technika používaná v laboratořích pro separaci směsi. Směs (nebo "analyt") se rozpouští v tekutině nazývané "mobilní fáze", která má funkci přenášet ji strukturou, která má název "stacionární fáze"..

Vzhledem k tomu, že jednotlivé sloučeniny směsi procházejí touto stacionární fází různými rychlostmi, je směs během tohoto procesu oddělena složkami, což umožňuje stanovit podíl každé složky směsi (pokud je to záměr) nebo jednoduše pro purifikaci analytu.

Získaný chromatogram se používá k interpretaci výsledků nebo vývoji separačního procesu, přičemž jsou pozorovány vzory, které jsou v něm zobrazeny, aby rozpoznaly, které složky byly odděleny a v jakém poměru..

Zařízení používané pro tento proces se nazývá chromatograf a existují techniky v plynech a kapalinách, což znamená, že může být prováděno ve sloupcích nebo v planární formě..

Odpařování

Odpařování je technika odpařování, ke které dochází na povrchu kapaliny při jejím průchodu do plynné fáze.

Tento proces je založen na aplikaci energie na směs kapalin, která se zahřívá na teplotu varu kapaliny, která má být extrahována (obvykle voda), po které je možné tuto složku oddělit od směsi..

Poté, co se tato složka uvolní ze směsi, dojde ke snížení teploty v důsledku působení odpařovacího chlazení.

Srážky

Účelem srážení je tvorba pevné látky v roztoku; ve skutečnosti, když jsou pevné částice tvořeny v kapalném roztoku, nazývají se "sraženina"..

Srážení může být provedeno přidáním precipitátů do vzorku, které podporují tvorbu sraženiny na dně roztoku. Jindy se to projevuje jako vedlejší účinek chemické reakce mezi dvěma sloučeninami.

V případě pevných látek dochází ke tepelnému stárnutí kovů, což je úprava, která způsobuje ukládání metastabilních fází ve slitině. Jedná se o nečistoty, které materiál vytvrzují a zabraňují defektům v jeho krystalické síti.

Tento proces se používá především při výrobě pigmentů, při odstraňování soli z vody, při úpravě vody a při některých anorganických kvalitativních analýzách..

Rekrystalizace

Rekrystalizace je chemická čistící technika, která umožňuje extrakci nežádoucí složky (která je rozpuštěna v malém množství) požadované látky, typicky kapalného roztoku..

Tato technika spočívá v rozpuštění předmětné směsi v rozpouštědle, které vytváří nasycený roztok. Tento roztok se nechá zchladnout a poté se sníží rozpustnost sloučenin v roztoku.

Nakonec bude požadovaná sloučenina tvořit tuhé krystaly, které zanechávají v roztoku nečistoty a mohou být extrahovány pro budoucí použití.

Čistota krystalické sraženiny může být zvýšena průchodem této látky procesem znovu a znovu, odstraněním více a více nečistot a zvýšením koncentrace krystalů požadované sloučeniny..

Metody separace heterogenních směsí

Sušení

Tento proces zahrnuje přenos hmoty za účelem odstranění vody nebo jiného rozpouštědla z pevné látky nebo kapaliny a představuje běžný proces v průmyslu před skladováním produktů pro dopravu nebo prodej..

To nastane většinou s použitím zdroje tepla a proudu vzduchu nebo pohybu mokré pevné látky účinně oddělit kapalinu od toho.

Existuje několik způsobů sušení, mezi něž patří:

- Sušení nepřímým kontaktem, který se provádí například horkými stěnami.

- Přímé sušení vzduchem a konvekcí.

- Dielektrické sušení, které využívá radiofrekvenční nebo mikrovlnnou energii.

- Lyofilizace, která způsobí sublimaci rozpouštědla ze zmrazené pevné fáze.

- Supercritical sušení, který používá přehřátou páru vařit vodu uprostřed.

Sušení se neprovádí pouze aplikací tepla, protože se může vyskytovat i při průchodu horkým vzduchem nebo přirozeně přenosem hmoty.

Tento poslední příklad vysvětluje, proč vlhké předměty suší na slunci, aniž by je musely přivádět na teplotu varu vody.

Extrakce

Extrakce je proces, který spočívá v oddělení látky z dané fáze do druhé, přičemž může být typu pevné látky nebo kapaliny nebo kapaliny..

Je založen na vlastnostech mísitelnosti a / nebo relativní rozpustnosti, přičemž se používají tři látky, které jsou připraveny k interakci v procesu: solut, médium, ve kterém se solut nachází (typicky voda) a organické rozpouštědlo..

Pro provádění nejběžnějšího typu extrakce, extrakce kapalina-kapalina, máme vodný roztok, který je žádoucí k separaci, pro který se používá organické rozpouštědlo, které zachycuje rozpuštěnou sloučeninu ve vodě a zachycuje, rozpouští v této nové látce a zanechává chudou vodu v solutu na konci procesu.

V případě extrakce tuhá látka-tuhá látka se obvykle provádí na základě polarity analytu, procházejícím polárním rozpouštědlem, které zachycuje nejvíce polární rozpuštěnou látku, a odstraňuje ji z nepolárního rozpouštědla, čímž se směs účinně odděluje..

Filtrace

Představuje jednoduchý proces separace pevných látek od kapalin nebo plynů. Filtrace je soubor mechanických, fyzikálních nebo biologických operací, které přidávají filtrační médium mezi pevnou látku a tekutinu.

To umožňuje vytvořit prostor, skrze který může projít pouze tekutina (která bude nyní označována jako filtrování), zatímco pevné látky budou zachyceny v médiu, které má být použito nebo vyřazeno, podle toho, co analytici chtějí..

Filtrace je fyzikální operace a může být použita v nesčetných způsobech: používají se povrchové filtry, což jsou pevné síta, která zachycují pevné částice s nebo bez pomoci filtračního papíru; nebo hloubkový filtr, což je lože z granulovaného materiálu, který zadržuje částice, zatímco kapalina nebo plyn jím prochází.

Výhodou povrchového filtru je to, že umožňuje, aby se pevný odpad shromažďoval neporušený, ale hloubkový filtr je méně náchylný k ucpávání v důsledku většího povrchu, kde je odpad zachycen..

Odkazy

1. Wikipedia. (s.f.). Separační proces. Zdroj: wikipedia.org
2. ThoughtCo. (s.f.). Rozdíl mezi heterogenními a homogenními směsmi. Zdroj: thinkco.com
3. BBC (s.f.). Separační směsi. Získáno z bbc.co.uk
4. Lumen (s.f.). Způsoby separace směsí. Získáno z kurzů.lumenlearning.com
5. PDA (s.f.). Vlastnosti heterogenních směsí a homogenních směsí. Zdroj: fl-pda.org