METODER FOR Å SEPARERE HOMOGENE BLANDINGER - KJEMI - 2025

De fremgangsmåter for separering av homogene blandinger er alle de som, uten å gjøre bruk av kjemiske reaksjoner, tillater erholdelse av komponenter eller oppløste stoffer som integrerer den samme fase; det vil si av en væske, et fast stoff eller en gass.

Slike homogene blandinger består av oppløsninger, hvor de oppløste partiklene er for små til å skille seg med det blotte øye. De er så små at det ikke er noen filtre smale eller selektive nok til å beholde dem mens løsningen går gjennom dem. Verken hjelp til deres separasjonsteknikker som sentrifugering eller magnetisering.

Illustrerende eksempel på hvordan homogene blandinger kan skilles i trinn. Kilde: Gabriel Bolívar.

Over er et eksempel på hvordan løsninger skiller seg ut i komponentene sine. Den opprinnelige blandingen (brun) skilles i to komponenter, like homogene (oransje og lilla). Til slutt oppnås fra de to resulterende blandinger oppløsningsmidlet (hvitt) og de fire respektive par av oppløste stoffer (rødgul og rødblå).

Blant metodene eller teknikkene for å separere løsninger har vi fordampning, destillasjon, kromatografi og fraksjonert krystallisering. Avhengig av kompleksiteten til blandingen, kan det hende at mer enn en av disse metodene må brukes til homogeniteten er ødelagt.

De viktigste metodene for separasjon av blandinger

- Fordamping

Fordampning er den enkleste metoden for å skille homogene blandinger av et enkelt oppløst stoff.

De enkleste homogene blandinger er løsninger hvor en enkelt oppløst løsning har oppløst. For eksempel, på bildet over er det en farget løsning på grunn av absorpsjon og refleksjon av synlig lys med partiklene i det løste stoffet.

Hvis det er blitt rystet godt under forberedelsen, vil det ikke være lysere eller mørkere regioner enn andre; de er alle like, ensartede. Disse fargerike partiklene kan ikke skilles fra løsningsmidlet ved noen mekanisk metode, så du trenger energi i form av varme (rød trekant) for å oppnå dette.

Dermed blir den fargede løsningen oppvarmet under åpen himmel for å øke hastigheten og la løsningsmidlet fordampe ut av beholderen. Når dette skjer, reduseres volumet som skiller de faste stoffpartiklene, og derfor øker interaksjonen deres og langsomt ender med å sette seg.

Sluttresultatet er at det fargede løsemiddelet forblir i bunnen av beholderen og løsningsmidlet har fordampet fullstendig.

Ulempen med fordampning er at det, i stedet for å skille løsemidler, er å eliminere løsningsmidlet ved å varme det opp til kokepunktet. Det gjenværende faste stoffet kan være sammensatt av mer enn ett løst stoff, og det er derfor nødvendig med andre separasjonsmetoder for å definere det i dets isolerte komponenter.

- Destillasjon

destillasjon

Destillasjon er kanskje den mest brukte metoden for å separere homogene oppløsninger eller blandinger. Bruken strekker seg til salter eller smeltede metaller, kondenserte gasser, løsningsmiddelblandinger eller organiske ekstrakter. Oppløsningen er mest av tiden en væske, hvis kokepunkt avviker flere grader fra løsningsmidlets.

Når forskjellen mellom slike kokepunkter er stor (større enn 70 ºC), brukes enkel destillasjon; og hvis ikke, blir en brøkdestillasjon utført. Begge destillasjonene har flere oppsett eller design, så vel som en annen metodikk for blandinger av forskjellig kjemisk art (flyktig, reaktiv, polar, apolar, etc.).

Ved destillasjon bevares både løsningsmidlet og oppløste stoffer, og dette er en av deres viktigste forskjeller med hensyn til fordampning.

Imidlertid kombinerer rotasjonsfordamping disse to aspektene: en flytende-fast eller flytende-væske-blanding, så som den av en oppløst og blandbar olje, blir oppvarmet til løsningsmidlet er eliminert, men dette blir samlet i en annen beholder mens det faste eller oljen blir igjen. i den første beholderen.

Luftdestillasjon

Den kondenserte luften blir utsatt for kryogen fraksjonsdestillasjon for å fjerne oksygen, nitrogen, argon, neon, etc. Air, en homogen gassformig blanding, blir til en væske der nitrogen, som er hovedkomponenten, teoretisk sett fungerer som et løsningsmiddel; og de andre gassene, også kondensert, som flytende løsemidler.

- Kromatografi

Kromatografi, i motsetning til andre teknikker, kan ikke gi selv eksternt like utbytte; det vil si at det ikke er nyttig å behandle en hel blanding, men bare en ubetydelig brøkdel av den. Informasjonen den gir er imidlertid analytisk ekstremt verdifull, ettersom den identifiserer og klassifiserer blandinger basert på deres sammensetning.

Kromatografi i papir eller tynt lag. Kilde: Gabriel Bolívar.

Det er forskjellige typer kromatografi, men den enkleste, den som er forklart på høyskoler eller kurs før universitetet, er den av papir, hvis prinsipp er det samme som utviklet på et tynt lag med absorberende materiale (ofte silikagel).

Bildet over viser at et begerglass, fylt med vann eller et bestemt løsningsmiddel, er plassert på et papir som er merket med en referanselinje med dråper eller prikker av tre utvalgte pigmenter (oransje, lilla og grønn). Beholderen holdes lukket slik at trykket er konstant og mettet med løsemiddeldampene.

Deretter begynner væsken å stige opp papiret og bærer pigmentene. Interaksjoner med pigmentpapir er ikke alle de samme: noen er sterkere, andre er svakere. Jo mer affinitet pigmentet har for papiret, jo mindre vil det stige gjennom papiret i forhold til linjen som opprinnelig var merket.

For eksempel: det røde pigmentet er det som føles mindre affinitet for løsningsmidlet, mens det gule knapt stiger på grunn av at papiret beholder det mer. Oppløsningsmidlet sies da å være den mobile fasen, og papiret den stasjonære fasen.

- Fraksjonell krystallisering

Illustrerende eksempel på fraksjonert krystallisering. Kilde: Gabriel Bolívar.

Og for å fullføre er det fraksjonert krystallisering. Denne metoden kan kanskje klassifiseres som en hybrid, siden den starter fra en homogen blanding for å ende opp med en heterogen. Anta for eksempel at du har en løsning der et grønt faststoff har løst seg (toppbilde).

De grønne partiklene er for små til å skille manuelt eller mekanisk. Det er også funnet at det grønne faste stoffet er en blanding av to komponenter og ikke en eneste forbindelse med denne fargen.

Deretter oppvarmes en løsning derav og får hvile mens den avkjøles. Det viser seg at de to komponentene, selv om de er nært knyttet til hverandre, deres løseligheter i et visst løsningsmiddel er litt forskjellige; derfor vil en av de to begynne å krystallisere først og deretter den andre.

Den blågrønne komponenten (i midten av bildet) er den første som krystalliserer, mens den gule komponenten forblir oppløst. Siden det er blågrønne krystaller, filtreres de varme før de gule krystallene vises. Når løsningsmidlet avkjøles litt mer, krystalliserer den gule komponenten, og en annen filtrering blir utført.

referanser

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kjemi (8. utg.). CENGAGE Læring.
2. Chelsea Schuyler. (2019). Kromatografi, destillasjon og filtrering: Metoder for å separere blandinger. Studere. Gjenopprettet fra: study.com
3. Stiftelsen CK-12. (16. oktober 2019). Metoder for å skille blandinger. Kjemi LibreTexts. Gjenopprettet fra: chem.libretexts.org
4. God vitenskap. (2019). Separasjon av blandinger. Gjenopprettet fra: godscience.com.au
5. Clark Jim. (2007). Tynnsjiktskromatografi. Gjenopprettet fra: chemguide.co.uk