Рідина йде з ...
Процеси розділення - це фізичні процеси; хімічний склад речовин не змінюється під час поділу. Таким чином, окремі чисті речовини суміші можуть бути розділені без зміни цих чистих речовин. Деякі з цих методів розділення представлені в цій главі.
Під седиментацією розуміють занурення дрібних, нерозчинних твердих частинок у рідину.
Приклад:
Якщо розмішати близько чайної ложки садової землі в склянці води, ви зможете помітити, що більші частинки в коричневій суміші швидко опускаються на землю. Якщо ви дасте суміші постояти добу, навіть найлегші частинки осядуть (осідуть) на скляному дні. Рідина вище прозора.
Декантування - це виливання рідини, яка знаходиться поверх нерозчинної твердої речовини або нерозчинної рідини.
Приклади:
- Трохи вміння більшу частину жиру в соусі можна злити (злити).
- Каву можна злити (злити) з кавової гущі.
- Більшу частину води можна відокремити від піску.
З цих прикладів вже видно, що декантація не є дуже точним методом розділення.
a. Нормальна фільтрація.
Рідина може бути відокремлена від твердої речовини, яка не розчиняється в ній, фільтруванням.
Щоб фільтрувати суміш, вилийте суміш через сито або фільтрувальний папір.
Складання фільтрувального паперу:
Рідина, що складається з дуже дрібних частинок, легко протікає через пори фільтрувального паперу. Рідина, що виходить, називається фільтратом. Нерозчинна тверда речовина складається з частинок, більших за пори фільтрувального паперу. Тверде речовина залишається у фільтрувальному папері; це тверде речовина називається осадом.
Приклад:
b. Фільтрація при зниженому тиску.
Хоча нормальна фільтрація дозволяє відокремлювати неоднорідну суміш рідини і твердого речовини, нерозчинного в ній, вона має два основних недоліки:
- фільтрація відбувається порівняно повільно
- повне відокремлення майже неможливе, деяка рідина все одно прилипає до осаду.
Така фільтрація відбувається набагато швидше при зниженому тиску, і повітря всмоктується через осад завдяки зниженому тиску і тим самим сушиться.
Приклад:
Фільтрація водно-піщаної суміші.
Знижений тиск досягається водоструминним насосом. У насосі струменя води дрібний струмінь води тягне за собою частинки повітря. Якщо підключити водоструминний насос до всмоктувальної пляшки, частинки повітря засмоктуються із всмоктувальної пляшки. Це створює вакуум у пляшці для годування:
- Якщо в лійці Бюхнера все ще є рідина, вона дуже швидко всмоктується у всмоктувальну пляшку, щоб вирівняти тиск: фільтрація при зниженому тиску набагато швидша, ніж звичайна фільтрація.
- Якщо у воронці Бюхнера є лише трохи залишкової рідини, повітря з навколишнього середовища засмоктується у всмоктувальну пляшку через осад та фільтрувальний папір. Це висушить осад.
Якщо ви хочете відфільтрувати дуже дрібно розділену, нерозчинну тверду речовину з рідини, звичайна фільтрація непридатна, оскільки фільтрація надзвичайно повільна, а пори фільтрувального паперу часто забиваються.
Однак фільтрація при зниженому тиску і тут не допомагає, оскільки пори фільтра забиваються і фільтрувальний папір може порватися, що робить фільтрацію неможливою.
У такому випадку може допомогти центрифугування. Для цього потрібен спеціальний пристрій - центрифуга. Центрифуга в основному складається з осі, до якої товстостінні пробірки можуть бути прикріплені до двох рухомих бічних важелів.
Приклад:
Центрифугування суміші води та садової землі.
Якщо підключити пристрій, вісь обертається дуже швидко, до 6000 обертів на хвилину. Відцентрова сила підводить пробірки до горизонталі на рухомих бічних важелях. Також завдяки відцентровій силі рідина не стікає. Відцентрова сила міцно притискає тверді частинки до дна пробірки. Оскільки це відбувається при високому тиску, тверді частинки все одно будуть прилипати до дна після центрифугування.
Після звільнення пробірок від тримача, рідина може бути злита, не беручи з собою твердих частинок, оскільки тверді частинки дуже міцно прилипають до дна пробірки.
Дві рідини, нерозчинні одна в одній, можна розділити, розділивши їх у ділильній воронці.
Якщо змішати дві рідини впритул, утворюється неоднорідна суміш, яка відома як емульсія. Якщо ви поміщаєте суміш у ділильну лійку, дві рідини відокремлюються, і ви отримуєте дві фази: нижня фаза завжди містить рідину з найбільшою щільністю, верхня фаза завжди утворюється рідиною з нижчою щільністю. Відкривши кран, ви можете відокремити нижню фазу від верхньої.
Приклад:
Суміш олії та води.
Нафта має меншу щільність, ніж вода, і тому утворює верхню фазу в ділянці-лійці. Вода утворює нижню фазу.
Розчинна тверда речовина може бути відокремлена від рідини випаровуванням однорідної суміші (розчинна тверда речовина в рідині). Однак при цій процедурі рідина втрачається через випаровування.
Приклад:
Після випаровування води сіль залишається у вигляді твердої речовини білого кольору.
Екстракція - це вимивання речовин за допомогою розчинника.
Ви можете зробити і те, і інше
- розчиніть певну рідину також з іншої рідини
- Розчиніть розчинні тверді речовини з рідин або з інших твердих речовин.
Цей процес заснований на різній розчинності окремих речовин. Екстракцію можна проводити в ділянці-лійці.
Приклади:
Приготування кави або чаю. Водорозчинні речовини добувають із кавового порошку або чаю.
Водоефірна екстракція для перетворення речовини, яка важко розчиняється у воді, в ефірну фазу, в якій речовина дуже добре розчиняється.
а) проста перегонка
За допомогою простої дистиляції можна відокремити дуже легко розчинні тверді речовини від розчинника. Розділення також можливе для рідин з дуже великими перепадами температури кипіння.
На першому етапі суміш матеріалів повільно нагрівається. Рідина з найнижчою температурою кипіння першою піднімається у вигляді пари в дистиляційному апараті. Пара конденсується в охолоджувачі Лібіга і потім може збиратися в колбі Ерленмаєра.
Приклад:
Відокремлення сольового розчину.
б) Фракційна дистиляція
Фракційна дистиляція може бути використана для відокремлення кількох взаєморозчинних рідин. Для цього потрібен спеціальний скляний апарат, дистиляційний пристрій з колоною Вігро.
На першому етапі суміш матеріалів повільно нагрівається. Рідина з найнижчою температурою кипіння першою піднімається у вигляді пари в дистиляційному апараті. Колона Vigreux дозволяє підвищувати температуру повільно, але стабільно. Ці незначні різниці температур також дозволяють відокремлювати рідини з відносно невеликими різницями температури кипіння. Пара конденсується в охолоджувачі Лібіга і потім може збиратися в колбі Ерленмаєра.
Приклад:
2.2.9 Хроматограф
Хроматографія може бути використана для розділення дуже складних сумішей на їх компоненти. Приклад:
Поділ суміші барвників.
a. За допомогою капіляра нанесіть невелику кількість суміші на хроматографічний папір і дайте їй висохнути.
b. Потім хроматографічний папір поміщають у скляну ємність, що закривається, яка містить текучий агент (суміш розчинників). Коли розчинник піднімається, різні барвники переносяться по-різному. Чим менше речовини затримується на хроматографічному папері, тим далі воно переноситься потоком агента.
c. Коли розчинник досягає верхньої позначки, хроматографію припиняють, виймаючи його зі скляної ємності, а потім сушивши.
2.2.10 Розділення за допомогою магніту
Залізо можна відокремити від інших твердих речовин або рідин за допомогою магніту.
Приклад 1: Поділ порошку заліза та дрібного піску
Приклад 2: Поділ порошку заліза та рідини
1. Як можна повністю відокремити залізо-порошкоподібно-соляно-піщану суміш?
рішення
2. Які речовини суміші заліза порошок-цукор-пісок-вода можна розділити фільтруванням?
Обґрунтуйте свою відповідь за допомогою моделі фільтрації.
рішення
3. Рідке повітря - це переважно суміш кисню (температура кипіння = -183 ° C), азоту (температура кипіння = -196 ° C) та аргону (температура кипіння = -186 ° C).
Як можна розділити рідке повітря, яке охололо до -200 ° C, на чисті речовини?
рішення
4. Як можна повністю відокремити суміш олія-вода-ефір-пісок-сіль?
рішення