Metode de separare a amestecurilor omogene și heterogene

Cunoașterea metodelor de separare a amestecurilor omogene și eterogene poate fi necesară în industrie, în laboratoare sau chiar în casă, pentru utilizarea uneia sau mai multor componente care formează astfel de amestecuri. Pentru a putea separa amestecurile, sunt necesare unul sau mai multe procese prin care este posibil să le luăm la componentele originale.

Metodele adecvate pentru separarea componentelor unui amestec vor depinde în întregime de faza în care se află (cu un accent mai mare pe acest detaliu dacă amestecul este omogen), nivelul de omogenitate pe care îl posedă și chiar natura compușilor pe care le formular.

În natură există două tipuri de amestecuri care pot fi formate între două sau mai multe substanțe chimice: omogene, în care componentele sunt distribuite uniform; și cele eterogene, în care componentele amestecului nu sunt într-o distribuție uniformă sau au regiuni localizate cu proprietăți diferite.

Cea mai mare diferență dintre aceste amestecuri este aceea că, în timp ce două probe dintr-o soluție omogenă vor fi egale în concentrația lor componentă, două probe dintr-o eterogenă nu vor fi.

Unele procese complexe - cum ar fi distilarea, înghețarea fracționată și evaporarea - ne permit să folosim mijloace mai eficiente decât forțele mecanice pentru a obține o separare totală a componentelor datorită punctului lor de topire, punctului de fierbere și altor proprietăți intrinseci ale fiecărei specii implicate. .

Metode de separare a amestecurilor omogene

Metodele de separare utilizate pentru amestecurile omogene sunt mai complexe decât cele folosite pentru a separa cele eterogene.

Aceasta se întâmplă deoarece o aplicare simplă a forței mecanice nu va fi suficientă pentru a detașa particulele, lichidele sau gazele legate de alt lichid sau gaz, astfel încât ar trebui luate în considerare alte caracteristici individuale care pot fi exploatate: solubilitatea, polaritatea și punctul de fierbere și solidificare.

distilare

Distilarea este metoda de purificare a lichidelor prin excelență, care se bazează pe separarea componentelor unui amestec lichid prin fierbere selectivă și condensare.

Distilarea poate fi realizată pentru a obține o separare completă a componentelor sau pentru a obține o separare parțială care crește concentrația unor componente dorite.

Această tehnică profită de diferențele de volatilitate dintre componentele amestecului pentru a aduce temperatura sistemului la cel mai mic interval de fierbere între componente, separând această primă componentă de amestec și așa mai departe până la obținerea rezultatului dorit.

Există numeroase tipuri de distilare, printre care distilarea simplă, fracționată, prin abur, vid și altele.

Aceasta din urmă se face atunci când compușii au puncte de fierbere foarte ridicate, deci este preferabil să se reducă presiunea sistemului astfel încât acest punct să fie mai ușor de atins la temperaturi mai scăzute.

cromatografia

Cromatografia este o tehnică utilizată în laboratoare pentru separarea unui amestec. Amestecul (sau "analitul") se dizolvă într-un fluid numit "fază mobilă", care are rolul de a-l transporta printr-o structură care are numele de "fază staționară".

Deoarece compușii individuali ai amestecului se deplasează la viteze diferite prin această fază staționară, amestecul este separat de componente în timpul acestui proces, făcând posibilă determinarea proporției fiecărei componente a amestecului (dacă aceasta este intenția) sau pur și simplu pentru a purifica analitul.

Cromatograma obținută este utilizată pentru interpretarea rezultatelor sau pentru dezvoltarea procesului de separare, urmărind modelele reprezentate în el pentru a recunoaște care componente au fost separate și în ce proporție.

Echipamentul utilizat pentru acest proces este numit un cromatograf și există tehnici în gaze și lichide, ceea ce înseamnă că se poate face în coloane sau în formă plană.

evaporare

Evaporarea este o tehnică de vaporizare care apare pe suprafața unui lichid în timp ce trece în faza gazoasă.

Acest proces se bazează pe aplicarea energiei într-un amestec de lichide, care este încălzit până la atingerea punctului de fierbere al lichidului care va fi extras (de obicei apă), după care este posibilă separarea acestei componente din amestec.

După ce această componentă este eliberată din amestec, va scădea temperatura datorită unui efect numit răcire prin evaporare.

precipitare

Precipitarea urmărește formarea unui solid într-o soluție; în fapt, când se formează particule solide într-o soluție lichidă, ele sunt numite "precipitat".

Precipitarea poate fi efectuată prin adăugarea de precipitanți în probă, care promovează formarea de precipitat în fundul soluției. În alte momente acest lucru are loc ca efect secundar al reacției chimice dintre doi compuși.

În cazul solidelor, există îmbătrânirea termică a metalelor, ceea ce reprezintă un tratament care determină depunerea fazelor metastabile în interiorul unui aliaj. Acestea reprezintă impurități care întăresc materialul și previne defectele din zăcământul său de cristal.

Acest proces este utilizat în principal în producția de pigmenți, în îndepărtarea sarelor din apă, în tratarea apei și în unele analize calitative anorganice.

recristalizare

Recristalizarea este o tehnică de purificare chimică care permite extragerea unei componente nedorite (care este dizolvată într-o cantitate mică) dintr-o substanță dorită, de obicei o soluție lichidă.

Această tehnică constă în dizolvarea amestecului în cauză într-un solvent, care generează o soluție saturată. Această soluție este lăsată să se răcească, după care solubilitatea compușilor în soluție va scădea.

În final, compusul dorit va forma cristale solide, lăsând în urmă impuritățile din soluție și poate fi extras pentru utilizare ulterioară.

Puritatea precipitatului cristalin poate fi mărită prin trecerea acestei substanțe prin procedeul de mai multe ori, eliminând din ce în ce mai multe impurități și crescând concentrația cristalelor compusului dorit.

Metode de separare a amestecurilor heterogene

uscare

Acest proces implică transferul de masă pentru îndepărtarea apei sau a altui solvent dintr-un solid sau lichid și reprezintă un proces comun în industrie înainte de depozitarea produselor pentru transport sau vânzare.

Se întâmplă în cea mai mare parte cu utilizarea unei surse de căldură și a unui flux de aer sau a mișcării solidului umed pentru separarea efectivă a lichidului de acesta.

Există mai multe metode de uscare, dintre care:

- Uscarea prin contact indirect, care se face, de exemplu, prin pereți calzi.

- Uscarea directă, prin aer și convecție.

- Uscarea dielectrică, care utilizează radiofrecvență sau microunde.

- Liofilizarea, care face ca solventul să fie sublimat dintr-o fază solidă congelată.

- Uscarea supercritică, care utilizează abur supraîncălzit pentru a fierbe apa din mediu.

Uscarea nu se realizează numai prin aplicarea căldurii, deoarece poate apărea și prin trecerile cu aer cald sau prin transferul în masă.

Acest ultim exemplu explică de ce obiectele umede se usucă la soare, fără a trebui să le aducă până la temperatura de fierbere a apei.

extracție

Extracția este un proces care constă în separarea unei substanțe dintr-o fază dată în alta, fiind capabilă să fie de tipul solid-solid sau lichid-lichid.

Se bazează pe proprietatea miscibilității și / sau a solubilității relative, prin utilizarea a trei substanțe care se interacționează în proces: solutul, mediul în care se găsește substanța dizolvată (în mod obișnuit apa) și un solvent organic.

Pentru a realiza cel mai comun tip de extracție - i, extracția lichid-lichid - aveți o soluție apoasă care este dorită a fi separată, pentru care se utilizează un solvent organic care captează compusul dizolvat în apă și capturează, dizolvându-l în această nouă substanță și lăsând apa sărată în solută la sfârșitul procesului.

În cazul extracției solide solide, acest lucru se efectuează de obicei pe baza polarității analitului, prin trecerea unui solvent polar care captează cea mai polară substanță dizolvată și o îndepărtează din nepolar, separând efectiv amestecul.

filtrare

Reprezintă un proces simplu de separare a substanțelor solide de lichide sau gaze. Filtrarea este un set de operații mecanice, fizice sau biologice care adaugă un mediu de filtrare între solid și lichid.

Acest lucru permite crearea unui spațiu prin care poate trece doar fluidul (care se va numi acum filtrarea), în timp ce solidele vor fi prinse în mediul de utilizat sau aruncate, în funcție de dorința analiștilor.

Filtrarea este o operație fizică și poate fi utilizată într-o multitudine de moduri: se utilizează filtre de suprafață, care sunt ecrane solide care captează particule solide cu sau fără ajutorul hârtiei de filtru; sau un filtru de adâncime, care este un pat de material granular care reține particulele în timp ce lichidul sau gazul trece prin el.

Avantajul filtrului de suprafață este acela că permite colectarea deșeurilor solide intacte, dar filtrul de adâncime este mai puțin predispus la înfundarea datorită suprafeței mai mari, unde se captează deșeurile.