- Seosten erottamisen päämenetelmät
- - Haihtuminen
- - Tislaus
- Ilmaslaus
- - Kromatografia
- - Jakeellinen kiteytys
- Viitteet
Menetelmät erottaminen homogeenisia seoksia ovat kaikki ne, jotka, ilman että kemiallisten reaktioiden avulla, jolloin saatiin komponenttien tai liuenneita aineita, jotka integroivat sama vaihe; se on nestemäistä, kiinteää tai kaasua.
Tällaiset homogeeniset seokset koostuvat liuoksista, joissa liuenneet hiukkaset ovat liian pieniä erottaakseen paljaalla silmällä. Ne ovat niin pieniä, ettei suodattimia ole tarpeeksi kapeita tai selektiivisiä pitämään niitä kiinni, kun liuos kulkee niiden läpi. Kumpikaan ei auta niiden erotustekniikoissa, kuten sentrifugointi tai magnetointi.
Havainnollinen esimerkki siitä, kuinka homogeeniset seokset voidaan erottaa vaiheittain. Lähde: Gabriel Bolívar.
Yllä on esimerkki ratkaisujen jakautumisesta komponentteihinsa. Alkuperäinen seos (ruskea) erotetaan kahteen komponenttiin, tasalaatuisiksi (oranssi ja violetti). Lopuksi kahdesta tuloksena olevasta seoksesta saadaan liuotin (valkoinen) ja neljä vastaavaa liuenneparia (punainen-keltainen ja punainen-sininen).
Menetelmistä tai tekniikoista liuosten erottamiseksi meillä on haihdutus, tislaus, kromatografia ja fraktiokiteytys. Seoksen monimutkaisuudesta riippuen voidaan joutua käyttämään useampaa kuin yhtä näistä menetelmistä, kunnes homogeenisuus on murtunut.
Seosten erottamisen päämenetelmät
- Haihtuminen
Haihduttaminen on yksinkertaisin tapa erottaa yhden liuenneen aineen homogeeniset seokset.
Yksinkertaisimmat homogeeniset seokset ovat liuoksia, joissa yksi liuennut aine on liuennut. Esimerkiksi yllä olevassa kuvassa on värillinen ratkaisu, joka johtuu näkyvän valon absorboitumisesta ja heijastamisesta sen liuenneiden hiukkasten kanssa.
Jos sitä on ravisteltu hyvin valmistuksen aikana, alueita ei tule olemaan muita vaaleampia tai tummempia; he ovat kaikki tasa-arvoisia, yhdenmukaisia. Näitä värikkäitä hiukkasia ei voida erottaa liuottimesta millään mekaanisella menetelmällä, joten tämän saavuttamiseksi tarvitset energiaa lämmön muodossa (punainen kolmio).
Siten värillinen liuos kuumennetaan avoimen taivaan alla nopeuttaakseen ja antaa liuottimen haihtua ulos astiastaan. Kun näin tapahtuu, liuenneita hiukkasia erottava tilavuus pienenee, ja siksi niiden vuorovaikutus kasvaa ja lopulta laskeutuu hitaasti.
Lopputulos on, että värillinen liuennut aine jää säiliön pohjalle ja liuotin on haihtunut kokonaan.
Haitta haihduttamisessa on, että liukoisten aineiden erottamisen sijaan sen tarkoituksena on eliminoida liuotin kuumentamalla se kiehumispisteeseen. Jäljelle jäävä kiinteä aine voi koostua useammasta kuin yhdestä liuenneesta aineesta, ja siksi sen määrittämiseksi eristetyissä komponenteissa tarvitaan muita erotusmenetelmiä.
- Tislaus
Tislaus
Tislaus on kenties yleisimmin käytetty menetelmä homogeenisten liuosten tai seosten erottamiseen. Sen käyttö kattaa suolat tai sulametallit, kondensoituneet kaasut, liuotinseokset tai orgaaniset uutteet. Liuotettu aine on suurimmaksi osaksi neste, jonka kiehumispiste eroaa useilla asteilla liuottimen kiehumispisteestä.
Kun tällaisten kiehumispisteiden välinen ero on suuri (yli 70 ºC), käytetään yksinkertaista tislausta; ja jos ei, niin suoritetaan fraktiotislaus. Molemmilla tislauksilla on useita asetuksia tai rakenteita, samoin kuin erilainen menetelmä erilaisille kemiallisille seoksille (haihtuvat, reaktiiviset, polaariset, apolaariset jne.).
Tislauksessa sekä liuotin että liuenneet aineet säilyvät, ja tämä on yksi niiden tärkeimmistä eroista haihtumisen suhteen.
Pyörivällä haihduttamisella kuitenkin yhdistyvät nämä kaksi näkökohtaa: nestemäistä-kiinteää tai nestemäistä-seosta, kuten liuenneen ja sekoittuvan öljyn seosta, kuumennetaan, kunnes liuotin on poistunut, mutta tämä kerätään toiseen astiaan, kun kiinteää ainetta tai öljyä on jäljellä. alkuperäisessä astiassa.
Ilmaslaus
Kondensoituneelle ilmalle suoritetaan kryogeeninen jakotislaus hapen, typen, argonin, neonin jne. Poistamiseksi. Ilma, homogeeninen kaasumainen seos, muuttuu nesteeksi, jossa typpi, joka on suurin komponentti, toimii teoreettisesti liuottimena; ja muut kaasut, myös kondensoituneet nestemäisiksi liuenneiksi aineiksi.
- Kromatografia
Kromatografia, toisin kuin muut tekniikat, ei voi antaa edes etäisesti samanlaisia saantoja; ts. se ei ole hyödyllinen koko seoksen prosessoinnissa, mutta vain merkityksettömän osan siitä. Sen tarjoama tieto on kuitenkin analyyttisesti erittäin arvokasta, koska se tunnistaa ja luokittelee seokset niiden koostumuksen perusteella.
Paperi- tai ohutkerroskromatografia. Lähde: Gabriel Bolívar.
Kromatografiatyyppejä on erityyppisiä, mutta yksinkertaisin, korkeakouluissa tai yliopistojen edeltävissä kursseissa selostettu, on paperi, jonka periaate on sama kuin kehitetty ohuelle kerrokselle imukykyistä materiaalia (yleensä silikageeli).
Yllä oleva kuva osoittaa, että dekantterilasi, joka on täytetty vedellä tai tietyllä liuottimella, asetetaan paperille, joka on merkitty vertailulinjalla kolmen valitun pigmentin (oranssi, violetti ja vihreä) tippoilla tai pisteillä. Dekantterilasi pidetään kiinni niin, että paine on vakio ja se on kyllästetty liuotinhöyryillä.
Sitten neste alkaa nousta paperia ylöspäin ja kantaa pigmenttejä. Pigmentti-paperin vuorovaikutukset eivät ole kaikki samoja: toiset ovat vahvempia, toiset heikompia. Mitä enemmän affiniteettia pigmentillä on paperia kohtaan, sitä vähemmän se nousee paperin läpi suhteessa alun perin merkittyyn viivaan.
Esimerkiksi: punainen pigmentti tuntee vähemmän affiniteettia liuotinta kohtaan, kun taas keltainen tuskin nousee johtuen siitä, että paperi pitää sitä enemmän. Liuottimen sanotaan sitten olevan liikkuva faasi ja paperin kiinteä faasi.
- Jakeellinen kiteytys
Havainnollinen esimerkki fraktioidusta kiteytyksestä. Lähde: Gabriel Bolívar.
Ja lopuksi on fraktioitu kiteytys. Tämä menetelmä voitaisiin ehkä luokitella hybridiä, koska se alkaa homogeenisesta seoksesta lopulta heterogeeniseen. Oletetaan esimerkiksi, että sinulla on ratkaisu, johon vihreä kiinteä aine on liuennut (yläkuva).
Vihreät hiukkaset ovat liian pieniä erottaakseen manuaalisesti tai mekaanisesti. On myös havaittu, että vihreä kiinteä aine on sekoitus kahdesta komponentista eikä ainoasta tämän värin yhdisteestä.
Sitten sen liuos lämmitetään ja annetaan levätä, kun se jäähtyy. Osoittautuu, että vaikka nämä kaksi komponenttia ovat läheisesti toisiinsa liittyviä, niiden liukoisuudet tiettyyn liuottimeen ovat hiukan erilaisia; siksi toinen kahdesta alkaa kiteytyä ensin ja sitten toinen.
Sinivihreä komponentti (kuvan keskellä) kiteytyy ensimmäisenä, kun taas keltainen komponentti pysyy liuenneena. Koska siellä on sinertäviä kiteitä, ne suodatetaan kuumana ennen keltaisten kiteiden ilmestymistä. Sitten, kun liuotin jäähtyy hieman enemmän, keltainen komponentti kiteytyy ja suoritetaan uusi suodatus.
Viitteet
- Whitten, Davis, Peck ja Stanley. (2008). Kemia (8. painos). CENGAGE -oppiminen.
- Chelsea Schuyler. (2019). Kromatografia, tislaus ja suodatus: Seosten erotusmenetelmät. Tutkimus. Palautettu osoitteesta study.com
- CK-12-säätiö. (16. lokakuuta 2019). Menetelmät seosten erottamiseksi. Kemia LibreTexts. Palautettu osoitteesta: chem.libretexts.org
- Hyvä tiede. (2019). Seosten erottaminen. Palautettu osoitteesta: goodscience.com.au
- Clark Jim. (2007). Ohutkerroskromatografia. Palautettu: kemguide.co.uk