Διαχωρισμός μιγμάτων

Διαχωρισμός μιγμάτων

Πολλές από τις ουσίες που χρησιμοποιούμε καθημερινά ήταν στην πραγματικότητα μέρος ενός μείγματος. Κάποιος διαχώρισε κάπου αυτή την ουσία από το μείγμα για να μπορέσουμε να τη χρησιμοποιήσουμε. Αποδεικνύεται ότι πολλές ενώσεις και στοιχεία δεν βρίσκονται στη φύση στην καθαρή τους μορφή, αλλά βρίσκονται ως μέρη των μιγμάτων. Ο διαχωρισμός ουσιών από μείγματα αποτελεί σημαντικό μέρος της χημείας και της σύγχρονης βιομηχανίας.

Ορισμένοι σημαντικοί όροι χημείας χρησιμοποιούνται σε αυτήν την ενότητα, συμπεριλαμβανομένων μίγματα , αναστολές , και λύσεις . Μπορείτε να κάνετε κλικ στους συνδέσμους για να μάθετε περισσότερα για καθένα από αυτά.

Γιατί θέλουμε να διαχωρίσουμε τα μείγματα;

Μέχρι την Αρχαία Ιστορία, οι εργατικοί άνθρωποι έχουν χωρίσει μίγματα για να αποκτήσουν τις συγκεκριμένες ουσίες που χρειάζονται. Ένα παράδειγμα αυτού είναι η εξαγωγή μετάλλου από μεταλλεύματα για την κατασκευή εργαλείων και όπλων. Θα συζητήσουμε μερικά άλλα παραδείγματα διαχωρισμού παρακάτω.

Διαδικασίες διαχωρισμού

Ο τρόπος με τον οποίο διαχωρίζονται διαφορετικές ουσίες σε ένα μείγμα ονομάζεται διαδικασία. Υπάρχουν διάφορες διαδικασίες που χρησιμοποιούνται για το διαχωρισμό. Πολλά από αυτά είναι πολύ περίπλοκα και περιλαμβάνουν επικίνδυνες χημικές ουσίες ή υψηλές θερμοκρασίες. Πολλές σημαντικές βιομηχανίες στον κόσμο σήμερα βασίζονται σε διαδικασίες διαχωρισμού.

Διήθηση

Μία κοινή μέθοδος διαχωρισμού είναι η διήθηση. Τα φίλτρα χρησιμοποιούνται παντού. Τα χρησιμοποιούμε στα σπίτια μας για να φιλτράρουμε τη σκόνη και τα ακάρεα από τον αέρα που αναπνέουμε. Τα χρησιμοποιούμε για να φιλτράρουμε τις ακαθαρσίες από το νερό μας. Έχουμε ακόμη φίλτρα στο σώμα μας, όπως τα νεφρά μας που λειτουργούν ως φίλτρα για να βγάλουμε κακά πράγματα από το αίμα μας.

Η διαδικασία διήθησης χρησιμοποιείται γενικά για τον διαχωρισμό ενός μείγματος εναιωρήματος όπου μικρά στερεά σωματίδια αιωρούνται σε υγρό ή αέρα. Στην περίπτωση φιλτραρίσματος νερού, το νερό ωθείται μέσω χαρτιού που αποτελείται από πολύ λεπτό πλέγμα ινών. Το νερό που διέρχεται μέσω του φίλτρου ονομάζεται διήθημα. Τα σωματίδια που αφαιρούνται από το νερό από το φίλτρο ονομάζονται υπόλειμμα.

Διάγραμμα διήθησης που δείχνει υπόλειμμα και διήθημα
Απόσταξη

Μια άλλη κοινή διαδικασία διαχωρισμού ονομάζεται απόσταξη. Η απόσταξη χρησιμοποιεί βρασμό για διαχωρισμό μιγμάτων υγρών διαλυμάτων. Λαμβάνει υπόψη ότι διαφορετικές ουσίες στο μείγμα θα έχουν διαφορετικά σημεία βρασμού.

Για παράδειγμα, εάν θερμαίνετε αλμυρό νερό, το νερό στο διάλυμα θα βράσει πριν το αλάτι. Το νερό στη συνέχεια εξατμίζεται αφήνοντας το αλάτι πίσω. Εάν συλλεχθεί ο ατμός από το νερό, θα επανέλθει σε υγρό καθώς κρυώνει. Αυτό το κρύο νερό θα είναι καθαρό νερό χωρίς αλάτι.

Φυγοκεντρήστε

Σε ορισμένες περιπτώσεις, υπάρχουν μείγματα εναιωρήματος όπου τα στερεά σωματίδια είναι πολύ λεπτά για να διαχωριστούν με ένα φίλτρο. Σε αυτές τις περιπτώσεις, μερικές φορές χρησιμοποιείται φυγόκεντρος. Οι φυγοκεντρικές συσκευές είναι μηχανικές συσκευές που περιστρέφονται σε πολύ υψηλές ταχύτητες. Αυτές οι υψηλές ταχύτητες επιτρέπουν στα στερεά σωματίδια σε εναιωρήματα να καθιζάνουν πολύ γρήγορα. Για παράδειγμα, αντί να περιμένουμε την άμμο να κατακαθίσει αργά στον πυθμένα του νερού, μια φυγόκεντρος μπορεί να αναγκάσει την άμμο να ηρεμήσει σε λίγα δευτερόλεπτα.

Μερικά παραδείγματα του τρόπου χρήσης των φυγοκεντρητών περιλαμβάνουν το διαχωρισμό του αίματος στο πλάσμα και τα ερυθρά αιμοσφαίρια, τον διαχωρισμό της κρέμας από το γάλα και τον διαχωρισμό των ισοτόπων ουρανίου για πυρηνικούς σταθμούς.

Τα βαρύτερα σωματίδια κινούνται προς τα έξω
του κυλίνδρου καθώς περιστρέφεται η φυγόκεντρος
αφήνοντας το μείγμα να διαχωριστεί.

Άλλες διαδικασίες

Υπάρχουν πολλές άλλες διαδικασίες διαχωρισμού, όπως εξάχνωση, προσρόφηση, κρυστάλλωση και χρωματογραφία. Μερικές φορές χρειάζονται πολλά στάδια διαδικασιών για να φτάσουμε στο τελικό αποτέλεσμα. Ένα παράδειγμα αυτού είναι η επεξεργασία αργού πετρελαίου. Το αργό πετρέλαιο χρησιμοποιεί πολλά επίπεδα κλασματικής απόσταξης για να παράγει πολλά διαφορετικά προϊόντα, όπως βενζίνη, καύσιμο αεριωθούμενου, αέριο προπάνιο και πετρέλαιο θέρμανσης.

Ενδιαφέροντα γεγονότα για το διαχωρισμό των μιγμάτων
  • Για τον διαχωρισμό υγρών διαλυμάτων όπου οι ουσίες έχουν παρόμοια σημεία βρασμού, χρησιμοποιείται μια πιο περίπλοκη έκδοση της απόσταξης που ονομάζεται κλασματική απόσταξη.
  • Η βαφή χρησιμοποιεί τη διαδικασία διαχωρισμού της εξάτμισης. Το υγρό χρώμα είναι ένα μείγμα χρωστικής χρωστικής και ενός διαλύτη. Όταν ο διαλύτης στεγνώνει και εξατμίζεται, απομένει μόνο η χρωστική ουσία.
  • Η διαδικασία διαχωρισμού της οινοποίησης χρησιμοποιήθηκε στους αρχαίους πολιτισμούς για να διαχωριστεί το σιτάρι από το φλοιό. Θα ρίχνουν το μείγμα στον αέρα και ο άνεμος θα ανατινάξει το ελαφρύτερο φλοιό, αφήνοντας το βαρύτερο σιτάρι.
  • Οι φυγοκεντρικές συσκευές υψηλής ταχύτητας μπορούν να περιστρέφονται έως και 30.000 φορές το λεπτό.
  • Πολλές διαδικασίες διαχωρισμού συμβαίνουν συνεχώς στη φύση.