Lichidul merge cu ...
Procesele de separare sunt procese fizice; compoziția chimică a substanțelor nu se modifică în timpul separării. Substanțele individuale pure ale unui amestec pot fi astfel separate fără ca aceste substanțe pure să fie schimbate. Unele dintre aceste metode de separare sunt prezentate în acest capitol.
Sedimentarea este înțeleasă ca scufundarea particulelor solide fine, insolubile într-un lichid.
Exemplu:
Dacă amestecați aproximativ o linguriță de sol de grădină într-un pahar cu apă, puteți observa că particulele mai mari din amestecul maroniu se scufundă rapid la pământ. Dacă lăsați amestecul să stea o zi, chiar și cele mai ușoare particule se vor fi așezat (sedimentate) pe fundul sticlei. Lichidul de mai sus este limpede.
Decantarea este turnarea unui lichid care se află deasupra unui solid sau lichid insolubil.
Exemple:
- Cu puțină abilitate, cea mai mare parte a grăsimii dintr-un sos poate fi turnată (decantată).
- Cafeaua poate fi turnată (decantată) din zațul de cafea.
- Cea mai mare parte a apei poate fi separată de nisip.
Din aceste exemple se poate vedea deja că decantarea nu este o metodă de separare foarte precisă.
A. Filtrare normală.
Un lichid poate fi separat de un solid care este insolubil în el prin filtrare.
Pentru a filtra un amestec, turnați amestecul printr-o sită sau hârtie de filtru.
Plierea hârtiei de filtru:
Lichidul, care este format din particule foarte mici, curge ușor prin porii hârtiei de filtru. Lichidul care apare se numește filtrat. Solidul insolubil este format din particule care sunt mai mari decât porii hârtiei de filtru. Solidul rămâne în hârtia de filtru; acest solid se numește precipitat.
Exemplu:
b. Filtrare sub presiune redusă.
Deși filtrarea normală permite separarea unui amestec eterogen dintr-un lichid și un solid insolubil în acesta, are două dezavantaje majore:
- filtrarea este relativ lentă
- o separare completă este aproape imposibilă, unele lichide aderă încă la precipitat.
O astfel de filtrare este mult mai rapidă sub presiune redusă, iar aerul este aspirat prin precipitat datorită presiunii reduse și astfel uscat.
Exemplu:
Filtrarea unui amestec de apă-nisip.
Presiunea redusă este realizată de o pompă cu jet de apă. În pompa cu jet de apă, un jet fin de apă trage particule de aer cu ea. Dacă pompa cu jet de apă este conectată la sticla de aspirație, particulele de aer sunt aspirate din sticla de aspirație. Acest lucru creează un vid în biberon:
- Dacă mai există lichid în pâlnia Büchner, acesta este aspirat foarte rapid în sticla de aspirație pentru a egaliza presiunea: filtrarea sub presiune redusă este mult mai rapidă decât filtrarea normală.
- Dacă există doar puțin lichid rezidual în pâlnia Büchner, aerul din mediu este aspirat în sticla de aspirație prin precipitat și hârtie de filtru. Aceasta va usca precipitatul.
Dacă doriți să filtrați un solid foarte fin, insolubil dintr-un lichid, filtrarea normală este inutilizabilă, deoarece filtrarea este extrem de lentă și porii hârtiei de filtru se înfundă adesea.
Nici aici nu ajută filtrarea sub presiune redusă, deoarece porii filtrului se înfundă și hârtia de filtru se poate rupe, ceea ce face filtrarea imposibilă.
Într-un astfel de caz, centrifugarea poate ajuta. Acest lucru necesită un dispozitiv special, o centrifugă. O centrifugă constă în principal dintr-o axă pe care eprubetele cu pereți groși pot fi atașate la două brațe laterale mobile.
Exemplu:
Centrifugarea unui amestec de apă și sol de grădină.
Dacă conectați dispozitivul, axa se rotește foarte repede, până la 6000 de rotații pe minut. Forța centrifugă aduce eprubetele în orizontală pe brațele laterale mobile. Tot datorită forței centrifuge, lichidul nu curge. Forța centrifugă apasă ferm particulele solide pe fundul eprubetei. Deoarece acest lucru se întâmplă la presiune ridicată, particulele solide aderă încă la fund după centrifugare.
După ce slăbiți eprubetele de pe suport, lichidul poate fi decantat fără a lua particule solide cu el, deoarece particulele solide aderă foarte ferm la fundul eprubetei.
Două lichide care sunt insolubile între ele pot fi separate prin separarea lor într-o pâlnie de separare.
Dacă amestecați cele două lichide strâns între ele, se formează un amestec eterogen, cunoscut sub numele de emulsie. Dacă puneți amestecul într-o pâlnie separatoare, cele două lichide se separă și obțineți două faze: faza inferioară conține întotdeauna lichidul cu cea mai mare densitate, faza superioară este întotdeauna formată din lichidul cu densitatea mai mică. Deschizând robinetul puteți separa faza inferioară de faza superioară.
Exemplu:
Un amestec de ulei și apă.
Uleiul are o densitate mai mică decât apa și, prin urmare, formează faza superioară în pâlnia de separare. Apa formează faza inferioară.
Solidul solubil poate fi separat de lichid prin evaporarea unui amestec omogen (solid solubil într-un lichid). Cu toate acestea, cu această procedură lichidul se pierde prin evaporare.
Exemplu:
După evaporarea apei, sarea rămâne sub formă de solid alb.
Extracția este levigarea substanțelor cu ajutorul unui solvent.
Puteți face ambele
- dizolvați și un anumit lichid dintr-un alt lichid
- Se dizolvă solidele solubile din lichide sau din alte solide.
Acest proces se bazează pe solubilitatea diferită a substanțelor individuale. Extracția poate fi efectuată într-o pâlnie separatoare.
Exemple:
Pregătirea cafelei sau a ceaiului. Substanțele solubile în apă sunt extrase din pudra de cafea sau ceai.
O extracție de apă-eter pentru a transforma o substanță puțin solubilă în apă în faza eterică, în care substanța este foarte solubilă.
a) distilare simplă
Cu o distilare simplă, se pot separa solidele foarte ușor solubile de un solvent. Separarea este posibilă și pentru lichidele cu diferențe foarte mari în punctul de fierbere.
Într-o primă etapă, amestecul de materiale este încălzit încet. Lichidul cu cel mai scăzut punct de fierbere este primul care crește ca vapori în aparatul de distilare. Aburul se condensează în răcitorul Liebig și poate fi apoi colectat într-un balon Erlenmeyer.
Exemplu:
Separarea unei soluții saline.
b) Distilarea fracționată
O distilare fracționată poate fi utilizată pentru a separa mai multe lichide solubile reciproc. Pentru aceasta aveți nevoie de un aparat special de sticlă, un dispozitiv de distilare cu o coloană Vigreux.
Într-o primă etapă, amestecul de materiale este încălzit încet. Lichidul cu cel mai scăzut punct de fierbere este primul care crește ca vapori în aparatul de distilare. Coloana Vigreux permite ca temperatura să crească încet, dar constant. Aceste diferențe fine de temperatură permit, de asemenea, separarea lichidelor cu diferențe relativ mici de punct de fierbere. Aburul se condensează în răcitorul Liebig și poate fi apoi colectat într-un balon Erlenmeyer.
Exemplu:
2.2.9 Cromatograf
Cromatografia poate fi utilizată pentru a separa amestecurile foarte complicate în componentele lor. Exemplu:
Separarea unui amestec de coloranți.
A. Folosind un capilar, aplicați o cantitate mică de amestec pe hârtie cromatografică și lăsați-l să se usuce.
b. Hârtia de cromatografie este apoi plasată într-un recipient de sticlă închis care conține un agent de curgere (amestec de solvenți). Când solventul crește, diferiții coloranți sunt transportați de-a lungul diferitelor măsuri. Cu cât o substanță este mai puțin reținută de hârtia de cromatografie, cu atât este transportată mai departe de agentul de curgere.
c. Când eluantul a atins semnul superior, cromatografia se termină prin îndepărtarea acestuia din recipientul de sticlă și apoi uscare.
2.2.10 Separarea prin intermediul unui magnet
Fierul poate fi separat de alte solide sau lichide folosind un magnet.
Exemplul 1: Separarea pulberii de fier și a nisipului fin
Exemplul 2: Separarea pulberii de fier și a unui lichid
1. Cum puteți separa complet un amestec de pulbere de fier-sare-nisip?
soluţie
2. Ce substanțe dintr-un amestec de fier praf-zahăr-nisip-apă pot fi separate prin filtrare?
Justificați-vă răspunsul utilizând un model de filtrare.
soluţie
3. Aerul lichid este în principal un amestec de oxigen (temperatura de fierbere = -183 ° C), azot (temperatura de fierbere = -196 ° C) și argon (temperatura de fierbere = -186 ° C).
Cum puteți separa aerul lichid, care s-a răcit la -200 ° C, în substanțele sale pure?
soluţie
4. Cum puteți separa complet un amestec ulei-apă-eter-nisip-sare?
soluţie