A folyadék ...
Az elválasztási folyamatok fizikai folyamatok, az anyagok kémiai összetétele az elválasztás során nem változik. A keverék egyes tiszta anyagai így elválaszthatók anélkül, hogy ezeket a tiszta anyagokat megváltoztatnák. Ezen elválasztási módszerek közül néhányat ebben a fejezetben mutatunk be.
Az ülepítés alatt finom, oldhatatlan szilárd részecskék folyadékba süllyedését értjük.
Példa:
Ha körülbelül egy teáskanál kerti talajt kever el egy pohár vízben, megfigyelheti, hogy a barnás keverék nagyobb részecskéi gyorsan a földre süllyednek. Ha hagyja a keveréket egy napig állni, akkor a legkönnyebb részecskék is leülepednek (ülepednek) az üvegfenéken. A fenti folyadék tiszta.
A dekantálás egy oldhatatlan szilárd anyag vagy folyadék tetején lévő folyadék leöntése.
Példák:
- A szószban lévő zsír nagy része kis készséggel leönthető (dekantálható).
- A kávét le lehet önteni (dekantálhatjuk) a kávézaccról.
- A víz nagy része elválasztható a homoktól.
Ezekből a példákból már látható, hogy a dekantálás nem túl pontos elválasztási módszer.
a. Normál szűrés.
A folyadékot szűréssel lehet elválasztani a benne oldhatatlan szilárd anyagtól.
A keverék szűréséhez öntse át a keveréket egy szitán vagy szűrőpapíron.
A szűrőpapír összecsukása:
A nagyon apró részecskékből álló folyadék könnyen átfolyik a szűrőpórus pórusain. A keletkező folyadékot szűrletnek nevezzük. Az oldhatatlan szilárd anyag részecskékből áll, amelyek nagyobbak, mint a szűrőpórus pórusai. A szilárd anyag a szűrőpapírban marad, ezt a szilárd anyagot csapadéknak nevezzük.
Példa:
b. Szűrés csökkentett nyomáson.
Bár a normál szűrés lehetővé teszi a folyadék és a benne oldhatatlan szilárd anyag heterogén keverékének elválasztását, két fő hátránya van:
- a szűrés viszonylag lassú
- a teljes elválasztás szinte lehetetlen, némi folyadék még mindig tapad a csapadékhoz.
Az ilyen szűrés csökkentett nyomáson sokkal gyorsabb, és a csökkentett nyomás miatt a csapadékon keresztül levegőt szívnak be, és ezáltal megszárítják.
Példa:
Víz-homok keverék szűrése.
A csökkentett nyomást vízsugár-szivattyúval érik el. A vízsugár-szivattyúban egy finom vízsugár húzza magával a levegő részecskéit. Ha a vízsugaras szivattyút a szívópalackhoz csatlakoztatja, a szívó palackból levegő részecskék szívódnak be. Ez vákuumot hoz létre a cumisüvegben:
- Ha még mindig van folyadék a Büchner tölcsérben, a nyomás kiegyenlítése érdekében a szívópalackba nagyon gyorsan beszívják: A csökkentett nyomáson történő szűrés sokkal gyorsabb, mint a normál szűrés.
- Ha csak kevés folyadék van a Büchner tölcsérben, a környezetből származó levegőt a csapadékon és a szűrőpapíron keresztül szívják a szívópalackba. Ez megszárítja a csapadékot.
Ha nagyon finom eloszlású, oldhatatlan szilárd anyagot szeretne szűrni egy folyadékból, a normál szűrés használhatatlan, mivel a szűrés rendkívül lassú, és a szűrőpórus pórusai gyakran eltömődnek.
A csökkentett nyomáson történő szűrés itt sem segít, mivel a szűrő pórusai eltömődnek és a szűrőpapír elszakadhat, ami lehetetlenné teszi a szűrést.
Ilyen esetben a centrifugálás segíthet. Ehhez speciális eszközre, centrifugára van szükség. A centrifuga főleg egy tengelyből áll, amelyhez vastag falú kémcsöveket lehet csatlakoztatni két mozgatható oldalkarhoz.
Példa:
Víz és kerti talaj keverékének centrifugálása.
Ha csatlakoztatja a készüléket, a tengely nagyon gyorsan forog, akár 6000 fordulat/perc. A centrifugális erő a kémcsöveket vízszintes helyzetbe hozza a mozgatható oldalkarokon. A centrifugális erő miatt a folyadék sem folyik. A centrifugális erő szilárdan nyomja a szilárd részecskéket a kémcső aljához. Mivel ez nagy nyomáson történik, a szilárd részecskék centrifugálás után még mindig az aljához tapadnak.
Miután kiengedte a kémcsöveket a tartóból, a folyadékot dekantálhatjuk anélkül, hogy a szilárd részecskéket megragadnánk, mivel a szilárd részecskék nagyon szilárdan tapadnak a kémcső aljára.
Két folyadék, amely nem oldódik egymásban, elválasztható tölcsérben történő elválasztásával.
Ha a két folyadékot szorosan összekeveri, heterogén keverék keletkezik, amelyet emulziónak neveznek. Ha a keveréket elválasztótölcsérbe helyezi, a két folyadék elválik, és két fázist kap: Az alsó fázis mindig a legnagyobb sűrűségű folyadékot tartalmazza, a felső fázist mindig az alacsonyabb sűrűségű folyadék képezi. A csap kinyitásával elválaszthatja az alsó fázist a felső fázistól.
Példa:
Olaj és víz keveréke.
Az olaj sűrűsége alacsonyabb, mint a vízé, ezért képezi a felső fázist a választótölcsérben. A víz képezi az alsó fázist.
Az oldható szilárd anyag a folyadéktól homogén keverék (folyékony oldható szilárd anyag) elpárologtatásával választható el. Ezzel az eljárással azonban a folyadék elpárolog.
Példa:
A víz elpárolgása után a só fehér szilárd anyag marad.
Az extrakció az anyagok oldószeres kimosása.
Mindkettőt megteheti
- oldjon fel egy adott folyadékot egy másik folyadékból is
- Oldjon szilárd anyagokat folyadékokból vagy más szilárd anyagokból.
Ez a folyamat az egyes anyagok eltérő oldhatóságán alapul. Az extrakció elválasztótölcsérben végezhető.
Példák:
Kávé vagy tea készítése. A vízben oldódó anyagokat kivonják a kávéporból vagy a teából.
Víz-éteres extrakció a vízben gyengén oldódó anyag éterfázisba történő átalakítására, amelyben az anyag nagyon jól oldódik.
a) egyszerű desztilláció
Egyszerű desztillációval nagyon könnyen oldódó szilárd anyagokat lehet elválasztani egy oldószertől. Azoknál a folyadékoknál is lehetséges az elválasztás, amelyek forráspontja nagyon nagy.
Az első lépésben az anyagkeveréket lassan melegítjük. A legalacsonyabb forráspontú folyadék gőzként emelkedik fel először a desztillációs készülékben. A gőz a Liebig hűtőben kondenzálódik, majd Erlenmeyer-lombikba gyűjthető.
Példa:
Sóoldat elválasztása.
b) Töredékes desztilláció
Töredékes desztillációval több kölcsönösen oldódó folyadék elválasztható. Ehhez speciális üvegberendezésre van szükség, egy desztilláló készülékre, Vigreux oszlopra.
Az első lépésben az anyagkeveréket lassan melegítjük. A legalacsonyabb forráspontú folyadék gőzként emelkedik fel először a desztillációs készülékben. A Vigreux oszlop lehetővé teszi a hőmérséklet lassú, de egyenletes emelkedését. Ezek a finom hőmérséklet-különbségek lehetővé teszik a folyadékok szétválasztását is viszonylag kicsi forráspont-különbséggel. A gőz a Liebig hűtőben kondenzálódik, majd Erlenmeyer-lombikba gyűjthető.
Példa:
2.2.9. Kromatográf
A kromatográfiával nagyon összetett keverékeket lehet szétválasztani komponenseikre. Példa:
Festékkeverék elválasztása.
a. Kapilláris segítségével vigyen fel egy kis mennyiségű keveréket a kromatográfiás papírra, és hagyja megszáradni.
b. A kromatográfiás papírt ezután egy zárható üvegtartályba helyezzük, amely áramlást elősegítő anyagot (oldószerek keveréke) tartalmaz. Amikor az oldószer emelkedik, a különböző színezékeket különböző mértékben hordozzák. Minél kevesebb anyagot tart meg a kromatográfiás papír, annál tovább viszi tovább az áramlási anyag.
c. Amikor az oldószer eléri a felső határt, a kromatográfiát az üvegtartályból való eltávolítással és szárítással leállítjuk.
2.2.10 Elválasztás mágnes segítségével
A vas mágnes segítségével elválasztható más szilárd anyagtól vagy folyadéktól.
1. példa: Vaspor és finom homok elválasztása
2. példa: Vaspor és folyadék elválasztása
1. Hogyan lehet teljesen elválasztani a vaspor-só-homok keveréket?
megoldás
2. A vaspor-cukor-homok-víz keverék mely anyagai szétválaszthatók?
Szűrési modell segítségével indokolja válaszát.
megoldás
3. A folyékony levegő főleg oxigén (forráspont = -183 ° C), nitrogén (forráspont = -196 ° C) és argon (forráspont = -186 ° C) keveréke.
Hogyan lehet szétválasztani a tiszta anyagokra a folyékony levegőt, amely -200 ° C-ra hűlt le?
megoldás
4. Hogyan lehet teljesen elválasztani az olaj-víz-éter-homok-só keveréket?
megoldás