שיטות הפרדה של תערובות הומוגניות הן כל אלה, ללא עשיית שימוש של תגובות כימיות, מאפשרים להשיג את הרכיבים או מומסים המשלבים באותו שלב; כלומר של נוזל, מוצק או גז.
תערובות הומוגניות כאלה מורכבות מתמיסות, בהן חלקיקי המומסים קטנים מכדי שניתן יהיה להבחין בהם בעין בלתי מזוינת. הם כל כך קטנים שאין פילטרים צרים או בררניים מספיק כדי לשמור עליהם בזמן שהפתרון עובר דרכם. אף אחד לא עוזר לטכניקות ההפרדה שלהם כמו צנטריפוגה או מגנטציה.
דוגמא להמחשה כיצד ניתן להפריד בין תערובות הומוגניות בשלבים. מקור: גבריאל בוליבר.
למעלה דוגמא לאופן שבו הפתרונות נפרדים למרכיביהם. התערובת הראשונית (חומה) מופרדת לשני מרכיבים, הומוגניים לא פחות (כתום וסגול). לבסוף, משתי התערובות שהתקבלו, מתקבל הממס (לבן) וארבעת זוגות המומסים המתאימים (אדום-צהוב ואדום-כחול).
בין השיטות או הטכניקות להפרדת פתרונות יש לנו אידוי, זיקוק, כרומטוגרפיה והתגבשות שברים. תלוי במורכבות התערובת, יתכן ויהיה צורך להשתמש ביותר מאחת משיטות אלה עד לשבירת ההומוגניות.
השיטות העיקריות להפרדת תערובות
- אידוי
אידוי הוא השיטה הפשוטה ביותר להפרדת תערובות הומוגניות של מומס יחיד.
התערובות ההומוגניות הפשוטות ביותר הן פתרונות שבהם מומס יחיד מומס. לדוגמא, בתמונה למעלה יש פיתרון צבעוני עקב ספיגתו ושיקוף האור הנראה עם חלקיקי המומס שלו.
אם הוא ננער היטב במהלך הכנתו, לא יהיו אזורים בהירים או כהים יותר מאחרים; כולם שווים, אחידים. לא ניתן להפריד בין החלקיקים הצבעוניים לממסים בשיטה מכנית כלשהי, לכן תזדקק לאנרגיה בצורת חום (משולש אדום) כדי להשיג זאת.
לפיכך, הפתרון הצבעוני מחומם תחת כיפת השמיים כדי להאיץ ולאפשר להמיס להתאדות מהמיכל שלו. ככל שזה קורה, נפח המפריד בין חלקיקי המומס פוחת ולכן האינטראקציות שלהם גדלות ולאט לאט מסתיימות.
התוצאה הסופית היא שהמומס הצבעוני נשאר בתחתית המיכל והממס התאדה לחלוטין.
החיסרון באידוי הוא שבמקום להפריד מומסים, מטרתו לחסל את הממס על ידי חימוםו לנקודת הרתיחה שלו. המוצק שנותר יכול להיות מורכב ביותר ממומס אחד ולכן דרושות שיטות הפרדה אחרות להגדרתו במרכיביו המבודדים.
- זיקוק
זִקוּק
זיקוק הוא אולי השיטה הנפוצה ביותר להפרדת תמיסות או תערובות הומוגניות. השימוש בו נמשך למלחים או מתכות מותכות, גזים מרוכזים, תערובות ממס או תמציות אורגניות. המומס הוא רוב הזמן נוזל שנקודת הרתיחה שלו שונה בכמה מעלות מזו של הממס.
כאשר ההבדל בין נקודות רתיחה כאלה הוא גבוה (גדול מ- 70 מעלות צלזיוס), משתמשים בזיקוק פשוט; ואם לא, אז נעשה זיקוק שברירי. לשתי התזקיקות יש מערכים או עיצובים מרובים, כמו גם מתודולוגיה שונה לתערובות בעלות אופי כימי שונה (נדיף, תגובתי, קוטבי, אפולרי וכו ').
בזיקוק נשמרים גם הממס וגם המומסים, וזה אחד ההבדלים העיקריים שלהם ביחס לאידוי.
עם זאת, אידוי סיבובי משלב את שני ההיבטים הללו: תערובת נוזלית-מוצקה או נוזלית-נוזלית, כמו זו של שמן מומס ובלתי-מעורב, מחוממת עד לביטול הממס, אך זה נאסף בכלי אחר בזמן שהמוצק או השמן נשארים במיכל הראשוני.
זיקוק אוויר
האוויר המרוכז נתון לזיקוק שברירי קריוגני להסרת חמצן, חנקן, ארגון, ניאון וכו '. אוויר, תערובת גזי הומוגנית, הופך לנוזל בו החנקן, בהיותו מרכיב הרוב, משמש באופן תיאורטי כממס; והגזים האחרים, גם הם מרוכזים, כמומסים נוזליים.
- כרומטוגרפיה
כרומטוגרפיה, שלא כמו טכניקות אחרות, אינה יכולה לספק אפילו תשואות דומות מרחוק; כלומר, זה לא שימושי לעיבוד תערובת שלמה, אלא רק חלק קטן ממנו. עם זאת, המידע שהוא מספק הוא בעל ערך אנליטי במיוחד, מכיוון שהוא מזהה ומסווג תערובות על בסיס הרכבן.
כרומטוגרפיה של נייר או שכבה דקה. מקור: גבריאל בוליבר.
ישנם סוגים שונים של כרומטוגרפיה, אך הפשוטה ביותר, זו שהוסברה במכללות או בקורסים לפני האוניברסיטה, היא של נייר, שהעקרון שלו זהה לזה שפותח על שכבה דקה של חומר סופג (בדרך כלל סיליקה ג'ל).
בתמונה למעלה נראה כי כוס, מלאה במים או ממס מסוים, מונחת על נייר שסומן בקו התייחסות עם טיפות או נקודות של שלושה פיגמנטים נבחרים (כתום, סגול וירוק). הכוס נשמר סגור כך שהלחץ הוא קבוע והוא רווי באדי הממס.
ואז, הנוזל מתחיל להעלות את הנייר ונושא את הפיגמנטים. אינטראקציות נייר-פיגמנט אינן זהות: חלקן חזקות יותר, חלקן חלשות יותר. ככל שיש לפיגמנט יותר זיקה לנייר, כך הוא יעלה בנייר ביחס לקו שסומן בתחילה.
לדוגמא: הפיגמנט האדום הוא זה שמרגיש פחות זיקה לממיס, ואילו הצהוב כמעט ולא עולה כי הנייר שומר עליו יותר. לאחר מכן נאמר כי הממס הוא השלב הנייד, והנייר השלב הנייח.
- התגבשות שברירית
דוגמא להמחשה להתגבשות חלקית. מקור: גבריאל בוליבר.
ולסיום יש את ההתגבשות השברלית. אפשר אולי לסווג שיטה זו כהכלאה, מכיוון שהיא מתחילה מתערובת הומוגנית ומסתיימת בשיטה הטרוגנית. לדוגמה, נניח שיש לך פיתרון בו מוצק ירוק מוצק (תמונה עליונה).
החלקיקים הירוקים קטנים מכדי להפריד ידנית או מכנית. נמצא גם כי המוצק הירוק הוא תערובת של שני רכיבים ולא תרכובת יחידה בצבע זה.
לאחר מכן, פיתרון שלה מחומם ונשאר לנוח בזמן שהוא מתקרר. מסתבר ששני המרכיבים, למרות שהם קשורים זה לזה זה בזה, המסיסות שלהם בממס מסוים הם מעט שונים; לכן אחד מהשניים יתחיל להתגבש תחילה ואז השני.
המרכיב הכחול-ירוק (באמצע התמונה) הוא הראשון שמתגבש, ואילו הרכיב הצהוב נותר מומס. מכיוון שיש גבישים ירוקים-כחלחלים, הם מסוננים חם לפני הופעת הגבישים הצהובים. ואז, ככל שהממס מתקרר מעט יותר, המרכיב הצהוב מתגבש ונעשה סינון נוסף.
הפניות
- וויטן, דייויס, פק וסטנלי. (2008). כִּימִיָה (מהדורה 8). לימוד CENGAGE.
- צ'לסי שילר. (2019). כרומטוגרפיה, זיקוק וסינון: שיטות להפרדת תערובות. לימוד. התאושש מ: study.com
- קרן CK-12. (16 באוקטובר 2019). שיטות להפרדת תערובות. כימיה LibreTexts. התאושש מ: chem.libretexts.org
- מדע טוב. (2019). הפרדת תערובות. התאושש מ: godscience.com.au
- קלארק ג'ים. (2007). שכבה דקה של כרומטוגרפיה. התאושש מ: chemguide.co.uk