Am aflat că majoritatea substanțelor naturale nu sunt chimic pure. Pentru a obține componente individuale dintr-un amestec sunt utilizate diferite metode de separare. Separarea face posibilă studierea și utilizarea componentelor individuale ale unui amestec.


Amestecurile eterogene pot fi separate în constituenții lor respectivi prin metode fizice simple, cum ar fi alegerea manuală, cernerea, filtrarea pe care le folosim în viața noastră de zi cu zi. Uneori trebuie utilizate tehnici speciale pentru separarea componentelor unui amestec.

Cum putem separa un solvent de solutul său?

Activitatea 1: Cum putem obține compus colorat (colorant) din cerneală albastră/neagră?

Umpleți jumătate de pahar cu apă.

Puneți un pahar de ceas pe gura paharului

Puneți câteva picături de cerneală pe sticla ceasului.

Acum începeți să încălziți paharul. Nu vrem să încălzim cerneala direct. Veți vedea că evaporarea are loc din sticla ceasului.

Continuați să încălziți pe măsură ce evaporarea continuă și opriți încălzirea când nu mai vedeți nicio schimbare suplimentară pe geamul ceasului.

Observați cu atenție și înregistrați observațiile.

separare

Găsim că cerneala este un amestec de colorant în apă. Astfel, putem separa componenta volatilă (solventul) de soluția sa nevolatilă prin metoda evaporare.

Cum putem separa materialele insolubile de un lichid?

Activitatea 2: Cum putem separa smântâna de lapte?

Luați niște lapte cu smântână într-o eprubetă.

Centrifugați-l folosind o mașină de centrifugat timp de două minute. Dacă o mașină de centrifugare nu este disponibilă în școală, puteți face această activitate acasă folosind o mașină de spălat lapte, folosită în bucătărie.

Dacă aveți o lactate în apropiere, vizitați-o

și întrebați (i) cum separă smântâna de lapte și (ii) cum fac brânza (paneer) de lapte.

Uneori, particulele solide dintr-un lichid sunt foarte mici și trec printr-o hârtie de filtru. Pentru astfel de particule tehnica filtrării nu poate fi utilizată pentru separare. Astfel de amestecuri sunt separate prin centrifugare.

Principiul este că particulele mai dense sunt forțate spre fund și particulele mai ușoare rămân în partea de sus când sunt rotite rapid.

Aplicații

Utilizat în laboratoarele de diagnostic pentru teste de sânge și urină.

Se folosește în lactate și acasă pentru a separa untul de smântână.

Se folosește în mașinile de spălat pentru a scoate apa din hainele umede.

Cum putem separa un amestec de două lichide nemiscibile?

Activitatea 3: Să încercăm să separăm uleiul de kerosen de apă folosind o pâlnie separatoare.

Se toarnă amestecul de ulei de kerosen și apă într-o pâlnie separatoare

Lăsați-l să rămână nestingherit o vreme, astfel încât să se formeze straturi separate de ulei și apă.

Deschideți robinetul pâlniei de separare și turnați cu atenție stratul inferior de apă.

Închideți robinetul pâlniei de separare pe măsură ce uleiul ajunge la robinetul de oprire.

Aplicații

Pentru a separa amestecul de ulei și apă.

La extragerea fierului din minereul său, zgura mai ușoară este îndepărtată de sus prin această metodă pentru a lăsa fierul topit în partea inferioară a cuptorului.

Principiul pâlnie separatoare este că lichidele nemiscibile se separă în straturi, în funcție de densitatea lor.

Cum putem separa o componentă volatilă sublimabilă de o impuritate non-sublimabilă ?

Activitatea 4: Separarea unui amestec de sare și clorură de amoniu?

Am aflat în capitolul anterior că clorura de amoniu se schimbă direct din stare solidă în stare gazoasă la încălzire. Deci, pentru a separa astfel de amestecuri care conțin o componentă volatilă sublimabilă de o impuritate non-sublimabilă (sare în acest caz), sublimare se folosește procesul. Câteva exemple de solide sublime sunt clorura de amoniu, camforul, naftalina și antracenul.

Activitatea 5: Vopseaua cu cerneală neagră are o singură culoare?

Luați o fâșie subțire de hârtie de filtru.

Desenați o linie cu ajutorul unui creion, la aproximativ 3 cm deasupra marginii inferioare

Puneți o picătură mică de cerneală (solubilă în apă, adică dintr-un stilou sau stilou) în centrul liniei. Lasă-l să se usuce.

Coborâți hârtia de filtru într-un borcan/sticlă/pahar/eprubetă care conține apă, astfel încât picătura de cerneală de pe hârtie să fie chiar deasupra nivelului apei, așa cum se arată în figura 4 (b) și lăsați-o netulburată.

Urmăriți cu atenție, pe măsură ce apa se ridică pe hârtia de filtru. Înregistrați-vă observațiile.

Cerneala pe care o folosim are ca solvent apa, iar vopseaua este solubilă în ea. Pe măsură ce apa crește pe hârtia de filtru, ia împreună cu ea particulele de colorant. De obicei, un colorant este un amestec de două sau mai multe culori. Componenta colorată care este mai solubilă în apă, crește mai repede și în acest fel culorile se separă.

Acest proces de separare a componentelor unui amestec este cunoscut sub numele de cromatografie. Kroma în greacă înseamnă culoare. Această tehnică a fost folosită pentru prima dată pentru separarea culorilor, așa că acest nume a fost dat.

Cromatografia este tehnica utilizată pentru a separa acele substanțe dizolvate care se dizolvă în același solvent.

Odată cu progresul tehnologic, au fost dezvoltate tehnici mai noi de cromatografie. Veți studia cromatografia în clase superioare.


Aplicații

  • culori într-un colorant
  • pigmenți din culori naturale
  • medicamente din sânge

Cum putem separa un amestec de două lichide miscibile?

Activitatea 6: Să încercăm să separăm acetonă și apă de amestecul lor.

Luați amestecul într-un balon de distilare. Montați-l cu un termometru.

Aranjați aparatul așa cum se arată în Fig.5

Încălziți amestecul încet, urmărind atent termometrul.

Acetona se vaporizează, se condensează în condensator și poate fi colectată de la ieșirea condensatorului.

Apa este lăsată în urmă în balonul de distilare.

Această metodă se numește distilare. Se utilizează pentru separarea componentelor unui amestec care conține două lichide miscibile care fierb fără descompunere și au o diferență suficientă în punctele lor de fierbere.


Pentru a separa un amestec de două sau mai multe lichide miscibile pentru care diferența de puncte de fierbere este mai mică de 25 K, se folosește procesul de distilare fracționată, de exemplu, pentru separarea diferitelor gaze de aer, a fracțiilor diferite de produsele petroliere etc. Aparatul este similar cu cel pentru distilarea simplă, cu excepția faptului că este montată o coloană de fracționare între balonul de distilare și condensator.


O coloană de fracționare simplă este un tub ambalat cu margele de sticlă. Mărgelele asigură suprafața vaporilor să se răcească și să se condenseze în mod repetat, așa cum se arată în Fig.6.

Cum putem obține diferite gaze din aer?

Aerul este un amestec omogen și poate fi separat în componentele sale prin distilație fracțională. Diagrama de flux (Fig.7) prezintă etapele procesului.

Dacă dorim oxigen gazos din aer (Fig.8), trebuie să separăm toate celelalte gaze prezente în aer. Aerul este comprimat prin creșterea presiunii și apoi este răcit prin scăderea temperaturii pentru a obține aer lichid. Acest aer lichid este lăsat să se încălzească lent într-o coloană de distilare fracționată, unde gazele se separă la diferite înălțimi, în funcție de punctele lor de fierbere.

Cum putem obține sulfat de cupru pur dintr-o probă impură?

Activitatea 7:

Luați câteva (aproximativ 5 g) probă impură de sulfat de cupru într-un vas de porțelan.

Se dizolvă într-o cantitate minimă de apă.

Filtrează impuritățile.

Evaporați apa din soluția de sulfat de cupru pentru a obține o soluție saturată.

Acoperiți soluția cu o hârtie de filtru și lăsați-o netulburată la temperatura camerei pentru a se răci încet pentru o zi.

Veți obține cristale de sulfat de cupru în vasul de porțelan.

Acest proces se numește cristalizare.Metoda de cristalizare este utilizată pentru purificarea solidelor. De exemplu, sarea pe care o obținem din apa de mare poate avea multe impurități în ea. Pentru a elimina aceste impurități, se utilizează procesul de cristalizare.

Cristalizarea este un proces care separă un solid pur sub forma cristalelor sale de o soluție. Tehnica de cristalizare este mai bună decât simpla tehnică de evaporare ca -

  • unele solide se descompun sau unele, cum ar fi zahărul, se pot arde la încălzire până la uscare.
  • unele impurități pot rămâne dizolvate în soluție chiar și după filtrare. La evaporare acestea contaminează solidul.

Astfel, alegând una dintre metodele de mai sus în funcție de natura componentelor unui amestec, obținem o substanță pură. Odată cu progresele tehnologice au fost concepute multe alte metode de tehnici de separare.


În orașe, apa potabilă este furnizată de la instalațiile de apă. O diagramă a fluxului unei lucrări tipice de apă este prezentată în Fig.9.