METODY SEPARACE HETEROGENNÍCH SMĚSÍ - CHEMIE - 2025

Tyto metody separace heterogenních směsí, jsou ty, které se snaží oddělit každého z těchto prvků nebo fází bez nutnosti jakékoliv chemické reakce. Obvykle se skládají z mechanických technik, které využívají výhod rozdílů ve fyzikálních vlastnostech těchto složek.

Směs kousků ovoce, sýrů, oliv a šunky vykazuje různé fyzikální vlastnosti; při oddělování pomocí párátka se však večeře spoléhá na příchuť a barvy těchto složek. Jiné směsi budou nutně a logicky vyžadovat selektivnější kritéria a zásady, když se oddělí.

Heterogenní směs sestávající z více než jedné složky může být separována několika kroky nebo metodami. Zdroj: Gabriel Bolívar.

Předpokládejme heterogenní směs výše. Na první pohled je vidět, že ačkoli je to stejná fáze (geometrická a pevná), má složky různých barev a tvarů. První síto, oranžové barvy, umožňuje hvězdu projít skrz jiné postavy. Podobné se děje s druhým sítem a tyrkysovým osmiúhelníkem.

Síta se oddělují podle tvarů a velikostí postav. Jiné techniky však mohou být založeny na hustotách, těkavosti, molekulárních hmotách, kromě dalších fyzikálních vlastností složek, aby je mohly oddělit.

Hlavní metody separace heterogenních směsí

- Magnetická separace

V příkladu geometrické směsi bylo použito síto, pro které lze použít také sítko (například v kuchyních), síto nebo síto. Pokud jsou všechny hodnoty příliš malé na to, aby je síto uchovalo, měla by být použita jiná separační technika.

Za předpokladu, že oranžová hvězda měla vlastnost feromagnetické, mohla být odstraněna pomocí magnetu.

Tato magnetická separace byla na školách vyučována smícháním písku, síry nebo pilin se železnými hoblinami. Směs je vizuálně heterogenní: tmavě šedá barva čipů kontrastuje s jejich okolím. Když se však přiblíží k magnetu, železné hobliny se budou pohybovat směrem k němu, dokud se nevytáhnou z písku.

Tímto způsobem se oddělí dvě složky výchozí směsi. Tato technika je užitečná pouze tehdy, je-li jedna ze složek feromagnetická při teplotě, při které dochází k oddělení.

- Sublimace

Pokud je v geometrické směsi poměrně výrazná vůně nebo se značně vysokým tlakem par, lze ji sublimovat působením vakua a zahříváním. Tímto způsobem bude například „pevný a těkavý“ tyrkysový osmiúhelník sublimovat; to znamená, že půjde z pevné látky na páru.

Nejběžnějšími a nejreprezentativnějšími příklady jsou heterogenní směsi s jodem. Při pomalém zahřívání se některé černobílé krystaly sublimují na fialové páry. Magnetická separace i sublimace jsou nejméně běžně používanými metodami. Na následujícím obrázku vidíte proces sublimace (suchý led):

- Dekantace

Usazování lze použít pro dva typy heterogenních směsí. Zdroj: Gabriel Bolívar.

Pokud by v příkladu geometrické směsi zůstaly některé postavy upevněny na kontejneru, byly by oddělené ty, které se dokáží pohybovat. To se nazývá dekantace. Na horním obrázku jsou znázorněny dvě vodné směsi: kapalina-pevná látka (A) a další kapalina-kapalina (B).

Směs kapalina-pevná látka

V nádobě A máme na dně pevnou látku, pevně přilnou k povrchu skla (v případě kádinky). Pokud je jeho přilnavost taková, může být kapalina bez problémů nalita nebo dekantována do jiné nádoby. Totéž lze provést v případě, že uvedená pevná látka je velmi hustá a dekantace se pečlivě provádí stejným způsobem.

Směs kapalina-kapalina

V nádobě B se však černá kapalina, nemísitelná a hustší než voda, pohybuje, pokud je směs nakloněna; proto, pokud se pokusíme ji dekantovat jako dříve, černá tekutina bude spolu s vodou také odtékat. K vyřešení tohoto problému je potom použit oddělovací trychtýř.

Tento trychtýř má tvar hrušky, podlouhlého vršku nebo zákulisí a do něj se nalije směs B. Přes úzkou trysku pod ní se černá kapalina dekantuje manipulací se uzavíracím kohoutem, takže pomalu kape. Potom je přes horní ústa voda oddělena tak, aby nebyla znečištěna zbytky černé tekutiny.

- Filtrace

Pokud nelze směs kapalina-pevná látka dekantovat, jak se děje ve velké většině času a při každodenních laboratorních úlohách, použije se filtrace: nejběžnější metoda k oddělení heterogenních směsí. Toto je mokrá verze prosévání.

Když se vracíme ke směsi A z předchozí části, předpokládejme, že černá pevná látka nevykazuje velkou afinitu ke sklu, takže k ní nepřilne a zůstane také suspendována částicemi různých velikostí. Bez ohledu na to, jak těžké se pokusíte dekantovat, část této otravné pevné látky vždy půjde do přijímací nádoby.

Tudíž se místo dekantace provádí filtrace. Síto je vyměněno za filtrační papír s póry různých průměrů. Voda prochází tímto papírem a současně si zachovává černou pevnou látku.

Pokud máte v úmyslu pracovat s pevnou látkou později nebo ji analyzovat, pak se filtrace provede pomocí Buchnerovy nálevky a kitasátu, pomocí kterého bude uvnitř přijímací nádoby aplikováno vakuum. Tímto způsobem je zlepšen filtrační výkon při sušení (nikoli kalcinaci) pevné látky na papíře. Následující obrázek ukazuje proces filtrace:

- Odstředění

Odstředivka. Zdroj: Matt Janicki přes Flickr

Existují směsi, které jsou na první pohled homogenní, ale ve skutečnosti jsou heterogenní. Pevné částice jsou tak malé, že je gravitace nepřitahuje ke dnu a filtrační papír je také nemůže zadržet.

V těchto případech se používá odstřeďování, při kterém částice díky zrychlení zažívají sílu, která je tlačí směrem dolů; jako by se gravitace několikrát zvýšila. Výsledkem je, že se získá dvoufázová směs (podobná B), ze které lze supernatant (horní část) odebrat nebo pipetovat.

Centrifugace probíhá nepřetržitě, pokud chcete oddělit plazmu od vzorků krve nebo obsahu tuku v mléce.

Reference

1. Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). Chemie (8. ed.). CENGAGE Učení.
2. Dobrá věda. (2019). Separace směsí. Obnoveno z: goodscience.com.au
3. Online laboratoř (2012). Separace směsí pomocí různých technik. Obnoveno z: amrita.olabs.edu.in
4. Wikipedia. (2019). Proces separace. Obnoveno z: en.wikipedia.org
5. Parnia Mohammadi a Roberto Dimaliwat. (2013). Separační směsi. Obnoveno z: teachengineering.org
6. Susana Morales Bernal. (sf). JEDNOTKA 3: Čisté látky a směsi. Obnoveno z: classhistoria.com
7. Vzdělávací služby Austrálie. (2013). Rok 7, jednotka 1: Míchání a separace. Obnoveno z: scienceweb.asta.edu.au