METODE DE SEPARARE A AMESTECURILOR OMOGENE - CHIMIE - 2025

Cele Metodele de separare ale amestecurilor omogene sunt toți cei care, fără a face uz de reacții chimice, permite obținerea componentelor sau solut , care se integrează în aceeași fază; adică dintr-un lichid, solid sau gaz.

Astfel de amestecuri omogene constau în soluții, în care particulele de solutie sunt prea mici pentru a fi distinse cu ochiul liber. Sunt atât de mici încât nu există filtre suficient de înguste sau de selective pentru a le reține în timp ce soluția trece prin ele. Nici de ajutor pentru tehnicile lor de separare, cum ar fi centrifugarea sau magnetizarea.

Exemplu ilustrativ al modului în care amestecurile omogene pot fi separate în etape. Sursa: Gabriel Bolívar.

Mai sus este un exemplu despre modul în care soluțiile se separă în componentele lor. Amestecul inițial (maro), este separat în două componente, la fel de omogene (portocaliu și violet). În cele din urmă, din cele două amestecuri rezultate, se obțin solventul (alb) și cele patru perechi de solute respective (roșu-galben și roșu-albastru).

Printre metodele sau tehnicile de separare a soluțiilor avem evaporarea, distilarea, cromatografia și cristalizarea fracționată. În funcție de complexitatea amestecului, poate fi nevoie de mai multe dintre aceste metode până la ruperea omogenității.

Principalele metode de separare a amestecurilor

- Evaporarea

Evaporarea este cea mai simplă metodă de separare a amestecurilor omogene ale unui singur solut.

Cele mai simple amestecuri omogene sunt soluții în care s-a dizolvat un singur solut. De exemplu, în imaginea de mai sus există o soluție colorată datorită absorbției și reflectării luminii vizibile cu particulele solutiei sale.

Dacă a fost agitat bine în timpul pregătirii sale, nu vor exista regiuni mai deschise sau mai întunecate decât altele; toți sunt egali, uniformi. Aceste particule colorate nu pot fi separate de solvent prin nicio metodă mecanică, așa că veți avea nevoie de energie sub formă de căldură (triunghi roșu) pentru a realiza acest lucru.

Astfel, soluția colorată este încălzită sub cerul liber pentru a accelera și a permite solventului să se evapore din recipientul său. Pe măsură ce se întâmplă acest lucru, volumul care separă particulele de solută scade și, prin urmare, interacțiunile lor cresc și încet încet se stabilesc.

Rezultatul final este că solutul colorat rămâne în partea de jos a recipientului și solventul s-a evaporat complet.

Dezavantajul cu evaporarea este că, mai degrabă decât separarea soluțiilor, obiectivul său este de a elimina solventul încălzindu-l până la punctul de fierbere. Solidul rămas poate fi compus din mai mult de un solut și, prin urmare, sunt necesare alte metode de separare pentru a-l defini în componentele sale izolate.

- Distilare

Distilare

Distilarea este poate cea mai utilizată metodă de separare a soluțiilor omogene sau a amestecurilor. Utilizarea sa se extinde la săruri sau metale topite, gaze condensate, amestecuri de solvenți sau extracte organice. Solutul este de cele mai multe ori un lichid, al cărui punct de fierbere diferă cu câteva grade de cel al solventului.

Atunci când diferența dintre astfel de puncte de fierbere este mare (mai mare de 70 ºC), se utilizează o distilare simplă; și dacă nu, atunci se face o distilare fracțională. Ambele distilări au multiple setări sau proiectări, precum și o metodologie diferită pentru amestecuri de natură chimică diferită (volatile, reactive, polare, apolare etc.).

În distilare, se păstrează atât solventul cât și solutele, iar aceasta este una dintre principalele lor diferențe în ceea ce privește evaporarea.

Cu toate acestea, evaporarea rotativă combină aceste două aspecte: un amestec lichid-solid sau lichid-lichid, cum este cel al unui ulei dizolvat și miscibil, este încălzit până când solventul este eliminat, dar acesta este colectat într-un alt recipient în timp ce solidul sau uleiul rămâne. în recipientul inițial.

Distilarea aerului

Aerul condensat este supus distilării fracționale criogenate pentru a îndepărta oxigenul, azotul, argonul, neonul etc. Aerul, un amestec gazos omogen, se transformă într-un lichid unde azotul, fiind componenta majoritară, acționează teoretic ca un solvent; și celelalte gaze, de asemenea condensate, sub formă de solutii lichide.

- Cromatografie

Cromatografia, spre deosebire de alte tehnici, nu poate oferi chiar și la distanță randamente similare; adică nu este util pentru procesarea unui întreg amestec, ci doar a unei fracțiuni nesemnificative din acesta. Cu toate acestea, informațiile pe care le furnizează sunt extrem de valoroase din punct de vedere analitic, deoarece identifică și clasifică amestecurile pe baza compoziției lor.

Hârtie sau cromatografie în strat subțire. Sursa: Gabriel Bolívar.

Există diferite tipuri de cromatografie, dar cel mai simplu, cel explicat în colegii sau cursuri preuniversitare, este cel al hârtiei, al cărui principiu este același ca cel dezvoltat pe un strat subțire de material absorbant (de obicei gel de silice).

Imaginea de mai sus arată că un pahar, umplut cu apă sau un anumit solvent, este plasat pe o hârtie care a fost marcată cu o linie de referință cu picături sau puncte de trei pigmenți selectați (portocaliu, violet și verde). Beakerul este ținut închis astfel încât presiunea să fie constantă și să fie saturat cu vaporii de solvent.

Apoi, lichidul începe să crească hârtia și poartă pigmenții. Interacțiunile pigment-hârtie nu sunt toate aceleași: unele sunt mai puternice, altele sunt mai slabe. Cu cât mai mult afinitate are pigmentul pentru hârtie, cu atât mai puțin va urca prin hârtie în raport cu linia care a fost marcată inițial.

De exemplu: pigmentul roșu este cel care simte mai puțină afinitate pentru solvent, în timp ce galbenul abia se ridică, deoarece hârtia îl păstrează mai mult. Apoi, solventul este faza mobilă, iar hârtia faza staționară.

- Cristalizare fracțională

Exemplu ilustrativ de cristalizare fracțională. Sursa: Gabriel Bolívar.

Și pentru a termina, există cristalizarea fracționată. Această metodă poate fi poate fi clasificată ca fiind un hibrid, deoarece pornește de la un amestec omogen până la sfârșitul cu unul eterogen. De exemplu, să presupunem că aveți o soluție în care s-a dizolvat un solid verde (imaginea de sus).

Particulele verzi sunt prea mici pentru a se separa manual sau mecanic. De asemenea, se constată că solidul verde este un amestec de două componente și nu un singur compus de această culoare.

Apoi, o soluție a acesteia este încălzită și lăsată să se odihnească în timp ce se răcește. Se dovedește că cele două componente, deși sunt strâns legate între ele, solubilitățile lor într-un anumit solvent sunt ușor diferite; prin urmare, unul dintre cei doi va începe să cristalizeze mai întâi și apoi celălalt.

Componenta albastru-verde (în mijlocul imaginii) este prima care cristalizează, în timp ce componenta galbenă rămâne dizolvată. Deoarece există cristale verzui albăstrui, acestea sunt filtrate fierbinte înainte de apariția cristalelor galbene. Apoi, pe măsură ce solventul se răcește un pic mai mult, componenta galbenă se cristalizează și se face o altă filtrare.

Referințe

1. Whitten, Davis, Peck și Stanley. (2008). Chimie (Ediția a VIII-a). CENGAGE Învățare.
2. Chelsea Schuyler. (2019). Cromatografie, distilare și filtrare: metode de separare a amestecurilor. Studiu. Recuperat din: studiu.com
3. Fundația CK-12. (16 octombrie 2019). Metode de separare a amestecurilor. Chimie LibreTexturi. Recuperat din: chem.libretexts.org
4. O bună știință. (2019). Separarea amestecurilor. Recuperat din: goodscience.com.au
5. Clark Jim. (2007). Cromatografia în strat subțire. Recuperat din: chemguide.co.uk