Основные способы разделения смесей гетерогенные

Способы разделения смесей

Для получения чистых веществ используют различные способы разделения смесей.

Способы разделения смесей
неоднородных (гетерогенных)	однородных (гомогенных)
— Отстаивание — Фильтрование — Действие магнитом — Центрифугирование	— Выпаривание. Кристаллизация. — Дистилляция (перегонка)

Процессы разделения смесей основаны на различных физических свойствах компонентов, образующих смесь.

Отстаивание

Отстаивание — это разделение неоднородной жидкой смеси на компоненты, путём её расслоения с течением времени под действием силы тяжести.

Отстаиванием можно разделить смесь нерастворимых в воде веществ, имеющих разную плотность.

Пример. Смесь из железных и древесных опилок можно разделить, если высыпать её в сосуд с водой (1), взболтать и дать отстояться. Железные опилки опустятся на дно сосуда, а древесные будут плавать на поверхности воды (2), и их вместе с водой можно будет слить в другой сосуд (3):

На этом же принципе основано разделение смесей малорастворимых друг в друге жидкостей.

Пример. Смеси бензина с водой, нефти с водой, растительного масла с водой быстро расслаиваются, поэтому их можно разделить с помощью делительной воронки:

Отстаиванием также можно разделить вещества, которые осаждаются в воде с различной скоростью.

Пример. Смесь из глины и песка можно разделить, если высыпать её в сосуд с водой (1), взболтать и дать отстояться. Песок оседает на дно значительно быстрее глины (2):

Этот способ используется для отделения песка от глины в керамическом производстве (производство глиняной посуды, красных кирпичей и др.).

Центрифугирование

Центрифугирование — это разделение неоднородных жидких смесей путём вращения.

Пример. Если компоненты неоднородной жидкой смеси очень малы, такие смеси разделяют центрифугированием. Такие смеси помещают в пробирки и вращают с большой скоростью в специальных аппаратах — центрифугах.

Перед центрифугированием частицы смеси распределены по объёму пробирки равномерно. После центрифугирования более лёгкие частицы всплывают наверх, а тяжёлые оседают на дно пробирки.

С помощью центрифугирования, к примеру, отделяют сливки от молока.

Фильтрование

Фильтрование — это разделение жидкой неоднородной смеси на компоненты, путём пропускания смеси через пористую поверхность. В роли пористой поверхности может выступать бумажная воронка, марля, сложенная в несколько слоёв, или любой другой пористый материал, способный задержать один или несколько компонентов смеси.

Фильтрованием можно разделить неоднородную смесь, состоящую из растворимых и нерастворимых в воде веществ.

Пример. Чтобы разделить смесь, состоящую из поваренной соли и песка, её можно высыпать в сосуд с водой, взболтать и затем эту смесь пропустить через фильтровальную бумагу. Песок остаётся на фильтровальной бумаге, а прозрачный раствор поваренной соли проходит через фильтр:

При необходимости, растворённую поваренную соль из воды можно выделить выпариванием.

Действие магнитом

С помощью магнита из неоднородной смеси выделяют вещества, способные к намагничиванию.

Пример. C помощью магнита можно разделить смесь, состоящую из порошков железа и серы:

Выпаривание. Кристаллизация

Выпаривание — это способ разделения жидких смесей путём испарения одного из компонентов. Скорость испарения можно регулировать с помощью температуры, давления и площади поверхности испарения.

Пример. Чтобы растворённую в воде поваренную соль выделить из раствора, последний выпаривают:

Вода испаряется, а в фарфоровой чашке остаётся поваренная соль. Иногда применяют упаривание, т. е. частичное испарение воды. В результате образуется более концентрированный раствор, при охлаждении которого растворённое вещество выделяется в виде кристаллов. Этот процесс получил название кристаллизации.

Дистилляция (перегонка)

Дистилляция (перегонка) — это способ разделения жидких однородных смесей путём испарения жидкости с последующим охлаждением и конденсацией её паров. Данный способ основан на различии в температурах кипения компонентов смеси.

Пример. При нагревании жидкой однородной смеси сначала закипает вещество с наиболее низкой температурой кипения. Образующиеся пары конденсируются при охлаждении в другом сосуде. Когда этого вещества уже не останется в смеси, температура начнёт повышаться, и со временем закипает другой жидкий компонент:

Таким способом получают, к примеру, дистиллированную воду.

Источник

Методы разделения гомогенных и гетерогенных смесей

Знать методы разделения гомогенных и гетерогенных смесей В промышленности, в лабораториях или даже дома может возникнуть необходимость использовать один или несколько компонентов, составляющих эти смеси. Чтобы иметь возможность разделять смеси, требуется один или несколько процессов, с помощью которых можно перенести их в исходные компоненты..

Адекватные методы разделения компонентов смеси будут полностью зависеть от фазы, в которой она находится (с большим упором на эту деталь, если смесь является однородной), уровня гомогенности, которым она обладает, и даже от природы соединений, которые форма.

В природе существует два типа смесей, которые могут образовываться между двумя или более химическими веществами: гомогенные, в которых компоненты равномерно распределены; и гетерогенные, в которых компоненты смеси не имеют равномерного распределения или имеют локализованные области с различными свойствами.

Самое большое различие между этими смесями состоит в том, что, хотя два образца гомогенного раствора будут одинаковыми по концентрации компонентов, два образца гетерогенного не будут одинаковыми..

Некоторые сложные процессы, такие как дистилляция, фракционное замораживание и испарение, позволяют нам использовать более эффективные средства, чем механические силы, для достижения полного разделения компонентов благодаря их температуре плавления, температуре кипения и другим внутренним свойствам каждого участвующего вида..

• 1 Методы разделения гомогенных смесей
  • 1.1 Дистилляция
  • 1.2 Хроматография
  • 1.3 Испарение
  • 1.4 Осадки
  • 1.5 Рекристаллизация
• 2 Методы разделения гетерогенных смесей
  • 2.1 Сушка
  • 2.2 Добыча
  • 2.3 Фильтрация
• 3 Ссылки

Методы разделения гомогенных смесей

Методы разделения, используемые для гомогенных смесей, являются более сложными, чем методы, используемые для разделения гетерогенных.

Это происходит потому, что простого приложения механической силы недостаточно для отделения частиц, жидкостей или газов, связанных с другой жидкостью или газом, поэтому следует учитывать и другие индивидуальные характеристики, которые можно использовать: растворимость, полярность и точки кипения, а также затвердевание.

дистилляция

Дистилляция — это метод очистки жидкостей, основанный на разделении компонентов жидкой смеси путем селективного кипячения и конденсации..

Дистилляция может быть выполнена для достижения полного разделения компонентов или для частичного разделения, которое увеличивает концентрацию некоторого желаемого компонента.

Этот метод использует преимущества различий в летучести между компонентами смеси, чтобы довести температуру системы до самого низкого диапазона кипения между компонентами, отделяя этот первый компонент от смеси и так далее, пока не будет достигнут желаемый результат..

Существуют многочисленные виды перегонки, среди которых простая перегонка, фракционная, паровая, вакуумная и др..

Последнее делается, когда соединения имеют очень высокие точки кипения, поэтому предпочтительно снизить давление в системе, чтобы эту точку было легче достичь при более низких температурах..

хроматография

Хроматография — это метод, используемый в лабораториях для разделения смеси. Смесь (или «аналит») растворяется в жидкости, называемой «подвижной фазой», которая выполняет функцию переноса ее через структуру с названием «стационарная фаза»..

Поскольку отдельные соединения смеси проходят с этой скоростью на разных скоростях через эту стационарную фазу, смесь разделяется компонентами во время этого процесса, что позволяет определить пропорцию каждого компонента смеси (если это является намерением) или просто очистить аналит.

Полученная хроматограмма используется для интерпретации результатов или развития процесса разделения, наблюдения за графиками, нанесенными на него, чтобы распознать, какие компоненты были отделены и в какой пропорции.

Оборудование, используемое для этого процесса, называется хроматографом, и существуют методы для газов и жидкостей, что подразумевает, что это может быть сделано в колонках или в плоской форме..

испарение

Испарение — это метод испарения, который происходит на поверхности жидкости, когда она переходит в газовую фазу..

Этот процесс основан на приложении энергии к смеси жидкостей, которая нагревается до температуры кипения экстрагируемой жидкости (обычно воды), после чего можно отделить этот компонент от смеси..

После того, как этот компонент высвобождается из смеси, температура снижается из-за эффекта, называемого испарительным охлаждением..

осадки

Осадки направлены на образование твердого вещества в растворе; на самом деле, когда твердые частицы образуются в жидком растворе, их называют «осадок».

Осаждение может быть осуществлено путем добавления к образцу осадителей, которые способствуют образованию осадка на дне раствора. В других случаях это происходит как побочный эффект химической реакции между двумя соединениями..

В случае твердых веществ происходит термическое старение металлов, которое представляет собой обработку, которая вызывает осаждение метастабильных фаз в сплаве. Они представляют собой примеси, которые затвердевают материал и предотвращают дефекты в его кристаллической сети.

Этот процесс используется в основном при производстве пигментов, при удалении соли из воды, при обработке воды и в некоторых неорганических качественных анализах..

перекристаллизация

Рекристаллизация — это метод химической очистки, который позволяет экстрагировать нежелательный компонент (который растворен в небольшом количестве) из желаемого вещества, обычно жидкого раствора..

Этот метод заключается в растворении рассматриваемой смеси в растворителе, который образует насыщенный раствор. Этому раствору дают остыть, после чего растворимость соединений в растворе будет уменьшаться..

Наконец, желаемое соединение будет образовывать твердые кристаллы, оставляя примеси в растворе и может быть извлечено для дальнейшего использования.

Чистоту кристаллического осадка можно повысить, пропуская это вещество через процесс снова и снова, удаляя все больше и больше примесей и увеличивая концентрацию кристаллов желаемого соединения..

Методы разделения гетерогенных смесей

сушка

Этот процесс включает перенос массы для удаления воды или другого растворителя из твердого вещества или жидкости и представляет собой распространенный процесс в промышленности перед хранением продуктов для транспортировки или продажи..

Это происходит главным образом с использованием источника тепла и воздушного потока или движения влажного твердого вещества для эффективного отделения жидкости от него..

Существует несколько способов сушки, среди которых:

— Сушка непрямым контактом, например, через горячие стены.

— Прямая сушка воздухом и конвекцией.

— Диэлектрическая сушка, в которой используется радиочастота или микроволновая печь.

— Сублимационная сушка, которая вызывает сублимацию растворителя из замороженной твердой фазы.

— Сверхкритическая сушка с использованием перегретого пара для кипячения воды в середине.

Сушка осуществляется не только под воздействием тепла, так как это также может происходить в каналах с горячим воздухом или естественным путем при массообмене..

Этот последний пример объясняет, почему влажные объекты высыхают на солнце без необходимости доводить их до температуры кипения воды..

добыча

Экстракция представляет собой процесс, который состоит из разделения вещества от данной фазы к другой, которое может быть типа твердое-твердое или жидкость-жидкость.

Он основан на свойстве смешиваемости и / или относительной растворимости, в котором используются три вещества, которые предназначены для взаимодействия в процессе: растворенное вещество, среда, в которой находится растворенное вещество (обычно вода) и органический растворитель.

Для проведения наиболее распространенного типа экстракции, то есть экстракции жидкость-жидкость, у нас есть водный раствор, который желательно отделить, для которого используется органический растворитель, который улавливает растворенное соединение в воде и захватывает, растворяя его в этом новом веществе и оставляя бедную воду в растворенном состоянии в конце процесса.

В случае твердотельной экстракции это обычно выполняется на основе полярности аналита, пропуская полярный растворитель, который улавливает наиболее полярный раствор и удаляет его из неполярного, таким образом, эффективно разделяя смесь..

фильтрация

Представляет собой простой процесс отделения твердых веществ от жидкостей или газов. Фильтрация — это набор механических, физических или биологических операций, которые добавляют фильтрующую среду между твердым телом и жидкостью..

Это позволяет создать пространство, через которое может проходить только жидкость (которая теперь будет называться фильтрацией), в то время как твердые частицы будут задерживаться в среде, которую будут использовать или выбрасывать, в соответствии с тем, что хотят аналитики..

Фильтрация является физической операцией и может использоваться множеством способов: используются поверхностные фильтры, которые представляют собой сплошные экраны, улавливающие твердые частицы с помощью или без использования фильтровальной бумаги; или глубинный фильтр, который представляет собой слой гранулированного материала, который удерживает частицы, когда жидкость или газ проходит через него.

Преимущество поверхностного фильтра состоит в том, что он позволяет собирать твердые отходы неповрежденными, но глубинный фильтр менее подвержен засорению из-за большей площади поверхности, где улавливаются отходы..

Источник