METODY SEPARACE HOMOGENNÍCH SMĚSÍ - CHEMIE - 2026

Tyto metody separace homogenní směsi jsou ty, které, aniž by použil chemických reakcí, čímž se získají produkty komponenty nebo rozpuštěné látky, které integrují stejnou fázi; to znamená z kapaliny, pevné látky nebo plynu.

Takové homogenní směsi sestávají z roztoků, ve kterých jsou částice rozpuštěné látky příliš malé na to, aby je bylo možno rozlišit pouhým okem. Jsou tak malé, že neexistují dostatečně úzké nebo selektivní filtry, aby je udržely, dokud jim roztok projde. Nepomáhají ani jejich separační techniky, jako je odstřeďování nebo magnetizace.

Ilustrativní příklad toho, jak lze homogenní směsi rozdělit po etapách. Zdroj: Gabriel Bolívar.

Nahoře je příklad toho, jak se řešení dělí na jejich komponenty. Počáteční směs (hnědá) se rozdělí na dvě složky, stejně homogenní (oranžová a fialová). Nakonec se ze dvou výsledných směsí získá rozpouštědlo (bílá) a čtyři příslušné páry solutů (červeno-žlutá a červeno-modrá).

Mezi způsoby nebo techniky pro oddělování roztoků patří odpařování, destilace, chromatografie a frakční krystalizace. V závislosti na složitosti směsi může být nutné použít více než jednu z těchto metod, dokud není narušena homogenita.

Hlavní metody separace směsí

- Odpařování

Odpařování je nejjednodušší metoda k oddělení homogenních směsí jediné soluty.

Nejjednodušší homogenní směsi jsou roztoky, ve kterých se rozpustil jediný solut. Například na výše uvedeném obrázku je barevný roztok způsobený absorpcí a odrazem viditelného světla částicemi jeho rozpuštěné látky.

Pokud byl během přípravy dobře protřepán, nebudou existovat světlejší ani tmavší oblasti než ostatní; všichni jsou si rovni, jednotní. Tyto barevné částice nelze oddělit od rozpouštědla žádným mechanickým způsobem, takže k dosažení tohoto cíle budete potřebovat energii ve formě tepla (červený trojúhelník).

Barevný roztok se tedy zahřívá pod širým nebem, aby se urychlil a nechal rozpouštědlo odpařit se z jeho nádoby. Když se to stane, objem, který odděluje částice rozpuštěné látky, se snižuje, a proto se jejich interakce zvyšují a pomalu se usazují.

Konečným výsledkem je to, že zbarvená rozpustená látka zůstává na dně nádoby a rozpouštědlo se zcela odpaří.

Nevýhodou při odpařování je to, že cílem namísto oddělování solutů je odstranění rozpouštědla jeho zahřátím na bod varu. Zbývající pevná látka může být složena z více než jedné rozpuštěné látky, a proto jsou pro její definování ve svých izolovaných složkách nutné jiné separační metody.

- Destilace

Destilace

Destilace je snad nejrozšířenější metodou separace homogenních roztoků nebo směsí. Jeho použití se vztahuje na soli nebo roztavené kovy, kondenzované plyny, směsi rozpouštědel nebo organické extrakty. Solut je většinou kapalina, jejíž teplota varu se liší o několik stupňů od teploty rozpouštědla.

Pokud je rozdíl mezi těmito body varu vysoký (vyšší než 70 ° C), použije se jednoduchá destilace; a pokud ne, provede se frakční destilace. Obě destilace mají několik sestav nebo návrhů, jakož i odlišnou metodologii pro směsi různé chemické povahy (těkavé, reaktivní, polární, nepolární atd.).

Při destilaci jsou jak rozpouštědlo, tak rozpuštěné látky konzervovány, a to je jeden z jejich hlavních rozdílů, pokud jde o odpařování.

Rotační odpařování však kombinuje tyto dva aspekty: směs kapalina-pevná látka nebo kapalina-kapalina, jako je směs rozpuštěného a mísitelného oleje, se zahřívá, dokud se rozpouštědlo neodstraní, ale toto se shromažďuje v jiné nádobě, zatímco pevná látka nebo olej zůstává. v počátečním kontejneru.

Destilace vzduchem

Kondenzovaný vzduch je podroben kryogenní frakční destilaci, aby se odstranil kyslík, dusík, argon, neon atd. Vzduch, homogenní plynná směs, se promění v kapalinu, kde dusík, jako majoritní složka, teoreticky působí jako rozpouštědlo; a další plyny, také kondenzované, jako kapalné soluty.

- Chromatografie

Chromatografie, na rozdíl od jiných technik, nemůže poskytnout ani vzdáleně podobné výnosy; to znamená, že to není užitečné pro zpracování celé směsi, ale pouze její nevýznamná část. Informace, které poskytuje, jsou však analyticky nesmírně cenné, protože identifikují a klasifikují směsi na základě jejich složení.

Papírová nebo tenkovrstvá chromatografie. Zdroj: Gabriel Bolívar.

Existují různé typy chromatografie, ale nejjednodušší, ta, která je vysvětlena na vysokých školách nebo předuniverzitních kurzech, je papír, jehož princip je stejný jako ten, který byl vyvinut na tenké vrstvě absorpčního materiálu (obvykle na silikagelu).

Výše uvedený obrázek ukazuje, že kádinka naplněná vodou nebo určitým rozpouštědlem je umístěna na papír, který byl označen referenční čarou kapkami nebo tečkami tří vybraných pigmentů (oranžová, fialová a zelená). Kádinka se udržuje uzavřená, takže tlak je konstantní a je nasycen parami rozpouštědel.

Poté tekutina začne zvedat papír a nese pigmenty. Interakce pigmentového papíru nejsou všechny stejné: některé jsou silnější, jiné slabší. Čím větší má afinita pigment k papíru, tím méně bude stoupat papírem vzhledem k linii, která byla původně označena.

Například: červený pigment je ten, který pociťuje nejméně afinitu k rozpouštědlu, zatímco žlutý stěží stoupá, protože papír si ho udržuje více. Rozpouštědlo je pak považováno za mobilní fázi a papír je stacionární fáze.

- Frakční krystalizace

Ilustrativní příklad frakční krystalizace. Zdroj: Gabriel Bolívar.

A na závěr je frakční krystalizace. Tato metoda by mohla být klasifikována jako hybrid, protože začíná od homogenní směsi až po heterogenní. Předpokládejme například, že máte roztok, ve kterém se zelená pevná látka rozpustila (horní obrázek).

Zelené částice jsou příliš malé na to, aby se separovaly ručně nebo mechanicky. Zjistilo se také, že zelená pevná látka je směsí dvou složek a ne jediné sloučeniny této barvy.

Potom se jeho roztok zahřeje a nechá se odpočívat, zatímco se ochladí. Ukazuje se, že i když jsou tyto dvě složky navzájem úzce propojeny, jejich rozpustnost v určitém rozpouštědle se mírně liší; proto jedna z nich začne nejprve krystalizovat a potom druhá.

Modro-zelená složka (uprostřed obrázku) krystalizuje jako první, zatímco žlutá složka zůstává rozpuštěna. Protože tam jsou modrozelené krystaly, jsou filtrovány za horka, než se objeví žluté krystaly. Poté, co se rozpouštědlo trochu ochladí, krystalizuje žlutá složka a provede se další filtrace.

Reference

1. Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). Chemie (8. ed.). CENGAGE Učení.
2. Chelsea Schuyler. (2019). Chromatografie, destilace a filtrace: Metody oddělování směsí. Studie. Obnoveno z: study.com
3. Nadace CK-12. (16. října 2019). Metody pro oddělování směsí. Chemie LibreTexts. Obnoveno z: chem.libretexts.org
4. Dobrá věda. (2019). Separace směsí. Obnoveno z: goodscience.com.au
5. Clark Jim. (2007). Tenkovrstvá chromatografie. Obnoveno z: chemguide.co.uk