Kvapalina ide s ...
Separačné procesy sú fyzikálne procesy; chemické zloženie látok sa počas separácie nemení. Jednotlivé čisté látky v zmesi sa tak dajú oddeliť bez toho, aby sa tieto čisté látky menili. Niektoré z týchto separačných metód sú uvedené v tejto kapitole.
Sedimentáciou sa rozumie ponorenie jemných nerozpustných pevných častíc do kvapaliny.
Príklad:
Ak v pohári vody rozmiešate asi čajovú lyžičku záhradnej pôdy, môžete pozorovať, že väčšie častice v hnedastej zmesi rýchlo klesnú k zemi. Ak necháte zmes stáť jeden deň, na sklenenom dne sa usadia (usadia) aj tie najľahšie častice. Kvapalina uvedená vyššie je číra.
Dekantáciou je odlievanie kvapaliny, ktorá je na vrchu nerozpustnej pevnej látky alebo kvapaliny.
Príklady:
- Väčšinu tuku v omáčke je možné pri troche zručnosti vyliať (dekantovať).
- Kávu je možné zliať (dekantovať) z kávovej usadeniny.
- Väčšina vody sa dá oddeliť od piesku.
Z týchto príkladov je už zrejmé, že dekantácia nie je veľmi presnou separačnou metódou.
a. Normálna filtrácia.
Kvapalina sa môže oddeliť od pevnej látky, ktorá je v nej nerozpustná, filtráciou.
Ak chcete zmes prefiltrovať, vylejte ju cez sito alebo filtračný papier.
Skladanie filtračného papiera:
Kvapalina, ktorá sa skladá z veľmi malých častíc, ľahko preteká cez póry filtračného papiera. Kvapalina, ktorá vystupuje, sa nazýva filtrát. Nerozpustná tuhá látka pozostáva z častíc, ktoré sú väčšie ako póry filtračného papiera. Tuhá látka zostáva na filtračnom papieri; táto tuhá látka sa nazýva zrazenina.
Príklad:
b. Filtrácia za zníženého tlaku.
Aj keď normálna filtrácia umožňuje oddelenie heterogénnej zmesi kvapaliny a tuhej látky nerozpustnej v nej, má dve hlavné nevýhody:
- filtrácia je pomerne pomalá
- úplné oddelenie je takmer nemožné, určitá kvapalina stále prilieha k zrazenine.
Takáto filtrácia je oveľa rýchlejšia pri zníženom tlaku a vzduch je v dôsledku zníženého tlaku nasávaný cez zrazeninu a tým sušený.
Príklad:
Filtrácia zmesi vody a piesku.
Znížený tlak sa dosahuje pomocou vodného lúča. V čerpadle vodného lúča jemný vodný prúd tiahne so sebou častice vzduchu. Ak pripojíte čerpadlo na prúd vody k sacej fľaši, z nasávacej fľaše sa nasávajú vzduchové častice. Vo fľaši na kŕmenie tak vznikne vákuum:
- Pokiaľ je v Büchnerovom lieviku ešte kvapalina, je veľmi rýchlo nasávaná do sacej fľaše, aby sa vyrovnal tlak: Filtrácia pri zníženom tlaku je oveľa rýchlejšia ako pri bežnej filtrácii.
- Ak je v Büchnerovom lieviku len malé množstvo zvyškovej kvapaliny, cez sraženinu a filtračný papier sa do sacej fľaše nasáva vzduch z okolitého prostredia. Zrazenina sa tak vysuší.
Ak chcete odfiltrovať veľmi jemne rozdelenú nerozpustnú pevnú látku z kvapaliny, normálna filtrácia je nepoužiteľná, pretože filtrácia je extrémne pomalá a póry filtračného papiera sa často upchávajú.
Filtrácia za zníženého tlaku tiež nepomáha, pretože póry filtra sú upchaté a filtračný papier sa môže roztrhnúť, čo znemožňuje filtráciu.
V takom prípade môže pomôcť odstreďovanie. To si vyžaduje špeciálne zariadenie, odstredivku. Odstredivka sa skladá hlavne z osi, ku ktorej môžu byť hrubostenné skúmavky pripevnené k dvom pohyblivým bočným ramenám.
Príklad:
Odstreďovanie zmesi vody a záhradnej pôdy.
Ak pripojíte zariadenie, os sa otáča veľmi rýchlo, až 6 000 otáčok za minútu. Odstredivá sila uvádza skúmavky do vodorovnej polohy na pohyblivých bočných ramenách. Aj vďaka odstredivej sile tekutina netečie. Odstredivá sila pevne tlačí pevné častice na dno skúmavky. Pretože sa to deje pri vysokom tlaku, pevné častice po odstredení stále priľnú na dne.
Po uvoľnení skúmaviek z držiaka je možné kvapalinu dekantovať bez toho, aby ste do nej vzali nejaké pevné častice, pretože pevné častice veľmi pevne priľnú k spodnej časti skúmavky.
Dve kvapaliny, ktoré sú navzájom nerozpustné, je možné oddeliť ich oddelením v deliacom lieviku.
Ak zmiešate obe kvapaliny tesne pri sebe, vytvorí sa heterogénna zmes, ktorá sa nazýva emulzia. Ak dáte zmes do oddeľovacieho lievika, oddelia sa dve kvapaliny a vzniknú dve fázy: Spodná fáza vždy obsahuje kvapalinu s najväčšou hustotou, horná fáza je vždy tvorená kvapalinou s nižšou hustotou. Otvorením kohútika môžete oddeliť spodnú fázu od hornej.
Príklad:
Zmes oleja a vody.
Olej má nižšiu hustotu ako voda, a preto tvorí hornú fázu v oddeľovacom lieviku. Voda tvorí spodnú fázu.
Rozpustná pevná látka sa môže oddeliť od kvapaliny odparením homogénnej zmesi (rozpustná pevná látka v kvapaline). Týmto postupom sa však kvapalina odparením stráca.
Príklad:
Po odparení vody zostáva soľ vo forme bielej pevnej látky.
Extrakcia je vylúhovanie látok pomocou rozpúšťadla.
Môžete robiť oboje
- rozpustiť konkrétnu kvapalinu aj z inej kvapaliny
- Rozpustite rozpustné tuhé látky z kvapalín alebo z iných tuhých látok.
Tento proces je založený na rozdielnej rozpustnosti jednotlivých látok. Extrakcia sa môže uskutočniť v deliacom lieviku.
Príklady:
Príprava kávy alebo čaju. Vo vode rozpustné látky sa extrahujú z kávového prášku alebo čaju.
Vodno-éterová extrakcia na premenu látky, ktorá je ťažko rozpustná vo vode, na éterovú fázu, v ktorej je látka veľmi rozpustná.
a) jednoduchá destilácia
Jednoduchou destiláciou možno oddeliť veľmi ľahko rozpustné tuhé látky od rozpúšťadla. Oddelenie je možné aj pre kvapaliny s veľmi veľkými rozdielmi v bode varu.
V prvom kroku sa hmotná zmes pomaly zahrieva. Kvapalina s najnižším bodom varu ako prvá stúpa ako para v destilačnom prístroji. Para kondenzuje v Liebigovom chladiči a potom sa môže zachytávať v Erlenmeyerovej banke.
Príklad:
Oddelenie soľného roztoku.
b) Frakčná destilácia
Frakčná destilácia sa môže použiť na oddelenie niekoľkých vzájomne rozpustných kvapalín. Potrebujete na to špeciálne sklenené zariadenie, destilačné zariadenie s kolónou Vigreux.
V prvom kroku sa hmotná zmes pomaly zahrieva. Kvapalina s najnižším bodom varu ako prvá stúpa ako para v destilačnom prístroji. Kolóna Vigreux umožňuje, aby teplota stúpala pomaly, ale rovnomerne. Tieto jemné teplotné rozdiely umožňujú aj oddelenie kvapalín s relatívne malými rozdielmi teploty varu. Para kondenzuje v Liebigovom chladiči a potom sa môže zachytávať v Erlenmeyerovej banke.
Príklad:
2.2.9 Chromatograf
Chromatografiou je možné rozdeliť veľmi komplikované zmesi na ich zložky. Príklad:
Oddelenie zmesi farbív.
a. Pomocou kapiláry naneste malé množstvo zmesi na chromatografický papier a nechajte ho vysušiť.
b. Potom sa chromatografický papier umiestni do uzatvárateľnej sklenenej nádoby, ktorá obsahuje tekuté činidlo (zmes rozpúšťadiel). Keď stúpne rozpúšťadlo, rôzne farbivá sa prenášajú v rôznom rozsahu. Čím menej látky sa zachytí na chromatografickom papieri, tým ďalej sa s ňou vedie tekuté činidlo.
c. Keď rozpúšťadlo dosiahne hornú značku, chromatografia sa ukončí odstránením zo sklenenej nádoby a následným sušením.
2.2.10 Oddelenie pomocou magnetu
Železo je možné oddeliť od iných pevných látok alebo kvapalín pomocou magnetu.
Príklad 1: Oddelenie železného prášku a jemného piesku
Príklad 2: Oddelenie železného prášku a kvapaliny
1. Ako môžete úplne oddeliť zmes železa a prášku - soľ a piesok?
Riešenie
2. Ktoré látky zo zmesi železa, prášku, cukru, piesku a vody je možné oddeliť filtráciou?
Svoju odpoveď odôvodnite pomocou filtračného modelu.
Riešenie
3. Kvapalný vzduch je hlavne zmes kyslíka (teplota varu = -183 ° C), dusíka (teplota varu = -196 ° C) a argónu (teplota varu = -186 ° C).
Ako môžete separovať kvapalný vzduch, ktorý sa ochladil na -200 ° C, na jeho čisté látky?
Riešenie
4. Ako môžete úplne oddeliť zmes olej - voda - éter - piesok - soľ?
Riešenie