HETEROGÉN KEVERÉKEK ELVÁLASZTÁSÁNAK MÓDSZEREI - KÉMIA - 2026

A heterogén keverékek elválasztási módszerei azok, amelyek minden alkotóelemét vagy fázisát elválasztják kémiai reakció nélkül. Ezek általában olyan mechanikai technikákból állnak, amelyek kihasználják az ilyen alkotóelemek fizikai tulajdonságainak eltérését.

A gyümölcsök, sajt, olajbogyó és sonkadarabok keveréke különféle fizikai tulajdonságokkal rendelkezik; ugyanakkor az étkező ezen összetevők ízekre és színekre támaszkodik, amikor fogpiszkálóval elválasztják őket. Más keverékekhez szükségszerűen és logikusan szelektívebb kritériumok és alapelvek szükségesek elválasztásukkor.

Egynél több komponensből álló heterogén keverék több lépéssel vagy módszerrel elválasztható. Forrás: Gabriel Bolívar.

Tegyük fel a fenti heterogén keveréket. Első pillantásra láthatjuk, hogy bár ugyanaz a fázis (geometriai és szilárd), különböző színű és alakú alkotóelemeket tartalmaz. Az első, narancssárga színű szita lehetővé teszi, hogy a csillag áthaladjon rajta, miközben megtartja a többi figurát. Hasonló történik a második szitán és a türkiz nyolcszögnél.

A szita az alakok alakja és mérete alapján elkülönül. Más technikák azonban alapulhatnak a sűrűségen, illékonyságon, molekulatömegeken, az alkotóelemek egyéb fizikai tulajdonságain túl, hogy képesek legyenek azok elválasztására.

A heterogén keverékek elválasztásának fő módszerei

- Mágneses elválasztás

A geometriai keverék példájában szitát alkalmazunk, amelyhez szűrőt (például konyhában), szitát vagy szitát is használhatunk. Ha az összes ábra túl kicsi ahhoz, hogy megtartsa a szitán, akkor más elválasztási technikát kell alkalmazni.

Feltételezve, hogy a narancssárga csillagnak ferromágneses tulajdonsága van, akkor mágnes segítségével eltávolítható.

Ezt a mágneses elválasztást az iskolákban megtanították homok, kén vagy fűrészpor keverésével vasforgáccsal. A keverék vizuálisan heterogén: a forgácsok sötét szürkés színe ellentétben áll a környezetükkel. Mágnes megközelítésekor azonban a vasforgács felé mozog, amíg ki nem vándorolnak a homokból.

Ily módon a kiindulási keverék két összetevőjét elválasztják. Ez a technika csak akkor hasznos, ha az egyik alkotóelem ferromágneses abban a hőmérsékleten, amelyen az elválasztás megtörténik.

- Szublimáció

Ha van egy meglehetősen illatos alak a geometriai keverékben, vagy jelentősen magas gőznyomással, akkor azt vákuum és melegítés alkalmazásával szublimálhatjuk. Ilyen módon például a "szilárd és illékony" türkiz nyolcszög szublimál; vagyis szilárd anyagból gőzzé válik.

A leggyakoribb és reprezentatív példák a heterogén jódkeverékek. Lassú melegítés közben a fekete-lila kristályok egy része lila gőzökké szublimál. Mind a mágneses elválasztás, mind a szublimáció a legkevésbé alkalmazott módszer. A következő képen látható a szublimációs folyamat (szárazjég):

- Dekanálás

Az ülepedés kétféle heterogén keveréknél használható. Forrás: Gabriel Bolívar.

Ha a geometriai keverék példájában néhány ábra maradt rögzítve a tartályon, akkor azokat, amelyek mozogni tudnak, elválasztják. Ez az úgynevezett dekantálás. A felső képen két vizes keverék látható: folyadék-szilárd anyag (A) és egy másik folyadék-folyadék (B).

Folyékony-szilárd keverék

Az A tartályban van egy szilárd anyag alján, amely erősen tapad az üveg felületéhez (főzőpohár esetén). Ha a tapadása ilyen, akkor a folyadékot probléma nélkül egy másik tartályba öntheti vagy dekantálhatja. Ugyanezt lehet tenni abban az esetben, ha az említett szilárd anyag nagyon sűrű, és óvatosan a dekantálást ugyanúgy végzik.

Folyékony-folyékony keverék

A B tartályában azonban a fekete folyadék, nem elegyedő és sűrűbb, mint a víz, mozog, ha a keveréket megdöntik; ezért, ha megpróbáljuk dekantálni, mint korábban, a fekete folyadék szintén kifolyik a vízzel. Ezután elválasztó tölcsért használ a probléma megoldására.

Ennek a tölcsérnek körte, hosszúkás teteje vagy kulisszája van, és a B keveréket beleöntötték. Az alatta lévő keskeny fúvókán keresztül a fekete folyadékot egy zárócsappal manipulálva dekantálják, oly módon, hogy lassan csepegjen. Ezután a felső szájon át elválasztják a vizet, hogy ne szennyeződjenek a fekete folyadék maradékaival.

- Szűrés

Ha a folyékony-szilárd keveréket nem lehet dekantálni, mivel ez az idő nagy részében és a napi laboratóriumi feladatokban megtörténik, akkor szűrést alkalmaznak: a heterogenikus keverékek elválasztásának leggyakoribb módszerét. Ez a szitálás nedves változata.

Visszatérve az előző szakasz A keverékéhez, tegyük fel, hogy a fekete szilárd anyag nem mutat nagy affinitást az üveghez, tehát nem tapad hozzá, és különféle méretű részecskékkel is szuszpendálva marad. Nem számít, milyen keményen próbálja dekantálni, ennek a bosszantó szilárd anyagnak része mindig bekerül a fogadó edénybe.

Így a szűrést dekantálás helyett végezzük. A szitát cseréljük különféle átmérőjű pórusú szűrőpapírra. A víz áthalad ezen a papíron, miközben megtartja a fekete szilárd anyagot.

Ha később a szilárd anyaggal kíván dolgozni, vagy elemezni szeretné, akkor a szűrést Buchner-tölcsérrel és egy másik résszel végezzük, amellyel vákuumot alkalmazunk a fogadó tartály belsejében. Ily módon javul a szűrési teljesítmény, miközben a szilárd anyagot a papíron szárítjuk (nem kalcináljuk). A következő kép egy szűrési folyamatot mutat be:

- Centrifugálás

Centrifugában. Forrás: Matt Janicki a Flickr-en keresztül

Vannak olyan keverékek, amelyek szabad szemmel homogének, de valójában heterogének. A szilárd részecskék annyira kicsik, hogy a gravitáció nem húzza őket az aljára, és a szűrőpapír sem tudja őket megtartani.

Ezekben az esetekben centrifugálást alkalmaznak, amellyel a felgyorsulásnak köszönhetően a részecskék erőt tapasztalnak, amely az aljuk felé tolja őket; éppen úgy, mintha a gravitáció többször megnőtt. Ennek eredményeként egy kétfázisú keveréket kapunk (hasonlóan a B-hez), amelyből a felülúszót (a felső rész) ki lehet venni vagy pipettázni.

A centrifugálás folyamatosan megy végbe, ha el akarja választani a plazmát a vérmintáktól vagy a tej zsírtartalmától.

Irodalom

1. Whitten, Davis, Peck és Stanley. (2008). Kémia (8. kiadás). CENGAGE Tanulás.
2. Jó tudomány. (2019). A keverékek szétválasztása. Helyreállítva: goodscience.com.au
3. Online Lab. (2012). A keverékek elválasztása különféle technikákkal. Helyreállítva: amrita.olabs.edu.in
4. Wikipedia. (2019). Elkülönítési folyamat. Helyreállítva: en.wikipedia.org
5. Parnia Mohammadi és Roberto Dimaliwat. (2013). Keverékek elválasztása. Helyrehozva: Teahengineering.org
6. Susana Morales Bernal. (Sf). 3. EGYSÉG: Tiszta anyagok és keverékek. Helyreállítva: classhistoria.com
7. Oktatási szolgáltatások Ausztráliában. (2013). 7. év, 1. egység: Keverés és elválasztás. Helyreállítva: scienceweb.asta.edu.au