METODY ROZDZIELANIA MIESZANIN NIEJEDNORODNYCH - CHEMIA - 2025

Te sposoby rozdzielania mieszanin heterogenicznych, to te, które mają na celu rozdzielenia każdego ze składników lub etapów, bez konieczności przeprowadzania reakcji chemicznej. Zwykle składają się z technik mechanicznych, które wykorzystują różnice we właściwościach fizycznych takich elementów.

Mieszanka owoców, sera, oliwek i kawałków szynki wykazuje różnorodne właściwości fizyczne; jednak obiad opiera się na smakach i kolorach tych składników podczas oddzielania ich za pomocą wykałaczki. Inne mieszaniny będą koniecznie i logicznie wymagać bardziej selektywnych kryteriów i zasad przy ich rozdzielaniu.

Niejednorodną mieszaninę składającą się z więcej niż jednego składnika można rozdzielić kilkoma etapami lub metodami. Źródło: Gabriel Bolívar.

Załóżmy powyżej niejednorodną mieszaninę. Na pierwszy rzut oka widać, że choć jest to ta sama faza (geometryczna i bryła), to ma elementy o różnych kolorach i kształtach. Pierwsze sito, koloru pomarańczowego, pozwala na przejście gwiazdy, zachowując pozostałe figury. Podobnie dzieje się z drugim sitem i turkusowym ośmiokątem.

Sita rozdzielają się na podstawie kształtów i rozmiarów figur. Jednak inne techniki mogą opierać się na gęstościach, lotnościach, masach cząsteczkowych, oprócz innych właściwości fizycznych składników, aby móc je rozdzielić.

Główne metody rozdzielania mieszanin niejednorodnych

- Separacja magnetyczna

Na przykładzie mieszanki geometrycznej zastosowano sito, do którego można również zastosować sitko (np. W kuchni), sito lub sito. Jeśli wszystkie liczby są zbyt małe, aby mogły zostać zatrzymane przez sito, należy zastosować inną technikę separacji.

Zakładając, że pomarańczowa gwiazda ma właściwość bycia ferromagnetycznym, można by ją usunąć za pomocą magnesu.

Ta separacja magnetyczna była nauczana w szkołach poprzez mieszanie piasku, siarki lub trocin z wiórami żelaza. Mieszanka jest wizualnie niejednorodna: ciemnoszary kolor chipsów kontrastuje z otoczeniem. Jednak w miarę zbliżania się do magnesu wióry żelaza będą przemieszczać się w jego kierunku, aż zaczną migrować z piasku.

W ten sposób rozdziela się dwa składniki początkowej mieszaniny. Technika ta jest użyteczna tylko wtedy, gdy jeden ze składników jest ferromagnetyczny w temperaturze, w której zachodzi separacja.

- Sublimacja

Jeśli mieszanina geometryczna zawiera dość aromatyczną figurę lub ma znacznie wysoką prężność pary, można ją sublimować, stosując próżnię i podgrzewając. W ten sposób, na przykład, „stały i lotny” turkusowy ośmiokąt sublimuje; to znaczy, przejdzie ze stanu stałego w parę.

Najbardziej powszechnymi i reprezentatywnymi przykładami są niejednorodne mieszaniny z jodem. Podczas powolnego podgrzewania niektóre z czarnofioletowych kryształów sublimują w fioletowe opary. Zarówno separacja magnetyczna, jak i sublimacja są najmniej konwencjonalnymi metodami. Na poniższym obrazku widać proces sublimacji (suchy lód):

- Dekantacja

Osad można zastosować do dwóch rodzajów mieszanin niejednorodnych. Źródło: Gabriel Bolívar.

Gdyby w przykładzie mieszanki geometrycznej niektóre figury pozostały unieruchomione na pojemniku, to te, które zdołają się poruszać, zostałyby oddzielone. Nazywa się to dekantacją. Na górnym obrazku przedstawiono dwie wodne mieszaniny: ciecz-ciało stałe (A) i drugą ciecz-ciecz (B).

Mieszanina ciecz-ciało stałe

W pojemniku A mamy na dnie ciało stałe, mocno przylegające do powierzchni szkła (w przypadku zlewki). Jeżeli ma taką przyczepność, płyn można bez problemu przelać lub przelać do innego pojemnika. To samo można zrobić w przypadku, gdy wspomniana substancja stała jest bardzo gęsta i ostrożnie dekantację przeprowadza się w ten sam sposób.

Mieszanina ciecz-ciecz

Jednak w zbiorniku B czarny płyn, niemieszalny i gęstszy od wody, porusza się, jeśli mieszanina jest przechylona; dlatego jeśli spróbujemy go zdekantować jak poprzednio, czarny płyn również spłynie wraz z wodą. Następnie do rozwiązania tego problemu stosuje się rozdzielacz.

Ten lejek ma kształt gruszki, wydłużonego blatu lub zaplecza i wlewa się do niego mieszankę B. Przez wąską dyszę poniżej, czarny płyn jest dekantowany przez manewrowanie kranem tak, że powoli kapie. Następnie przez górne usta woda jest oddzielana, aby nie była zanieczyszczona resztkami czarnej cieczy.

- Filtracja

Jeśli nie można zdekantować mieszaniny ciecz-ciało stałe, co zdarza się w większości przypadków i przy codziennych pracach laboratoryjnych, stosuje się filtrację: najczęstszą metodę oddzielania mieszanin heterogenicznych. To jest mokra wersja przesiewania.

Wracając do mieszaniny A z poprzedniej sekcji, przypuśćmy, że czarne ciało stałe nie wykazuje dużego powinowactwa do szkła, więc nie przywiera do niego, a także pozostaje zawieszone z cząstkami o różnych rozmiarach. Bez względu na to, jak bardzo będziesz się starał dekantować, część tej nieznośnej substancji stałej zawsze trafia do naczynia odbiorczego.

W ten sposób zamiast dekantacji przeprowadza się filtrację. Sito wymieniono na bibułę filtracyjną z porami o różnej średnicy. Woda przejdzie przez ten papier, jednocześnie zatrzymując czarne ciało stałe.

Jeśli zamierzasz później pracować z ciałem stałym lub je analizować, wówczas filtracja zostanie wykonana za pomocą lejka Buchnera i kita, za pomocą którego zostanie zastosowana próżnia wewnątrz pojemnika odbiorczego. W ten sposób poprawia się skuteczność filtracji podczas suszenia (nie kalcynowania) ciała stałego na papierze. Poniższy obraz przedstawia proces filtracji:

- Wirowanie

Odwirować. Źródło: Matt Janicki przez Flickr

Istnieją mieszanki, które są jednorodne gołym okiem, ale w rzeczywistości są niejednorodne. Cząsteczki stałe są tak małe, że grawitacja nie przyciąga ich do dna, a bibuła filtracyjna również nie może ich zatrzymać.

W takich przypadkach stosuje się wirowanie, z którym dzięki przyspieszeniu cząstki doświadczają siły, która popycha je w kierunku dna; tak, jakby grawitacja wzrosła kilka razy. W rezultacie uzyskuje się mieszaninę dwufazową (podobną do B), z której można pobrać lub pipetować supernatant (górna część).

Wirowanie przebiega bez przerwy, gdy chcesz oddzielić osocze od próbek krwi lub od zawartości tłuszczu w mleku.

Bibliografia

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemia (8th ed.). CENGAGE Learning.
2. Dobra nauka. (2019). Separacja mieszanin. Odzyskany z: goodscience.com.au
3. Laboratorium internetowe (2012). Rozdzielanie mieszanin przy użyciu różnych technik. Odzyskany z: amrita.olabs.edu.in
4. Wikipedia. (2019). Proces separacji. Odzyskane z: en.wikipedia.org
5. Parnia Mohammadi i Roberto Dimaliwat. (2013). Oddzielanie mieszanin. Odzyskany z: teachengineering.org
6. Susana Morales Bernal. (sf). JEDNOSTKA 3: Czyste substancje i mieszaniny. Odzyskany z: classhistoria.com
7. Usługi edukacyjne w Australii. (2013). Rok 7, część 1: Mieszanie i oddzielanie. Odzyskany z: scienceweb.asta.edu.au