Un proiect științific sărat

separați

"data-newsletterpromo_article-image =" https://static.scientificamerican.com/sciam/cache/file/CF54EB21-65FD-4978-9EEF80245C772996_source.jpg "data-newsletterpromo_article-button-text = butonul" Înscrieți-vă "data-newsletter -link = "https://www.scientificamerican.com/page/newsletter-sign-up/?origincode=2018_sciam_ArticlePromo_NewsletterSignUp" name = "articleBody" itemprop = "articleBody">

Concepte cheie
Chimie
Soluții
Miscibilitate
Polaritate
Solubilitate

Introducere
Probabil știți că unele lichide, cum ar fi uleiul și apa, nu se amestecă împreună. Dacă le turnați în același recipient, acestea vor forma straturi de lichid separate, unul peste altul. Alte lichide, de exemplu frecarea alcoolului și a apei, pot fi amestecate între ele. Dar știați că odată ce ambele lichide s-au amestecat, le puteți separa din nou în două straturi diferite? Cum poți face asta? Răspunsul te-ar putea surprinde - cu sare! În această activitate veți afla cum funcționează acest lucru.

fundal
Când două lichide pot fi amestecate împreună, acestea sunt „miscibile” - formează ceva numit o soluție omogenă, ceea ce înseamnă că nu mai puteți distinge cele două lichide. În schimb, atunci când nu pot fi amestecate, sunt „nemiscibile” - vor forma două straturi separate, numite o soluție eterogenă. Pentru a putea amesteca, moleculele ambelor lichide trebuie să se poată atrage reciproc. Moleculele care sunt polare (adică sarcina lor electrică este distribuită inegal, astfel încât au o latură mai pozitivă și o parte mai negativă) tind să formeze legături de hidrogen, în timp ce moleculele nepolare (care au un echilibru egal de sarcină) nu tind să formeze astfel de legături. Deoarece moleculele de apă sunt polare, orice lichid care nu are molecule polare - cum ar fi uleiul - este de obicei imiscibil cu apa.

Moleculele de alcool de frecare au o parte polară și nepolare, ceea ce înseamnă că sunt capabile să formeze legături de hidrogen cu apa și, prin urmare, să se amestece cu ea. Dar cum puteți rupe aceste legături pentru a separa ambele lichide odată amestecate? Trebuie să adăugați ceva amestecului care concurează cu alcoolul în legarea de moleculele de apă. O substanță care poate face acest lucru este sarea. Sarea este un compus ionic, adică este o substanță formată din molecule încărcate electric numite ioni. Când compușii ionici se dizolvă în apă, ionii individuali se separă și sunt înconjurați de molecule de apă - un proces numit solvație. Deoarece ionii de sare sunt încărcați, se dizolvă mult mai bine într-un solvent polar, care este, de asemenea, puțin mai încărcat decât un solvent nepolar. Din acest motiv, ionii de sare atrag moleculele de apă mult mai puternic decât moleculele de alcool, deoarece alcoolul este mai puțin polar decât apa. Acest lucru înseamnă că, atunci când există multă sare, toate moleculele de apă se vor lega de ionii de sare, lăsând niciunul să formeze legături de hidrogen cu moleculele de alcool. Ca urmare, alcoolul devine nemiscibil cu apa și începe să formeze un strat separat. Acest proces se numește „sărare” sau „separare de fază indusă de sare”.

Din punct de vedere istoric, această metodă a fost utilizată în procesul de fabricare a săpunului pentru a elimina ingredientele care nu ar trebui să fie în produsul final de săpun. Sararea este, de asemenea, utilizată în mod obișnuit în laboratoarele de biochimie pentru purificarea proteinelor, deoarece diferite molecule de proteine ​​devin imiscibile la diferite concentrații de soluții de sare. Chimiștii folosesc această tehnică pentru a extrage lichide dintr-o soluție, ceea ce veți face în această activitate: veți separa un amestec de alcool de frecare și apă folosind doar o linguriță de sare de masă.!


Materiale

  • Patru mini căni transparente (două uncii) cu capace
  • Marker permanent
  • Apă de la robinet
  • Alcool de frecare (70% alcool izopropilic)
  • Sare de masă
  • Set de linguri de măsurat
  • Zona de lucru care poate tolera scurgerile
  • Etanol sau acetonă (se găsește în magazinele de hardware) (opțional)
  • Înlocuitor de sare, cum ar fi clorură de potasiu sau sare Epsom (opțional)

Pregătirea

  • Cu eticheta de marcaj permanent, mini-cupe 1, 2, 3 și 4.
  • Adăugați o lingură și jumătate de apă în canele 1 și 3.
  • Adăugați o lingură și jumătate de alcool de frecare în ceștile 2 și 4.

Procedură

Observații și rezultate
Ar fi trebuit să vedeți că sarea s-a dizolvat cu ușurință în apă în ceașca 1. (După ce a agitat-o ​​s-a părut că dispare.) Amintiți-vă că acest lucru se întâmplă deoarece moleculele de sare ionică se leagă ușor de moleculele de apă polară. Sarea, totuși, nu s-a dizolvat la fel de ușor în alcoolul de frecare din ceașca 2. (Chiar și după ce ați agitat-o ​​veți putea vedea sarea.) Acest lucru se întâmplă deoarece moleculele de alcool sunt mai puțin polare decât apa, deci sarea ionii nu se leagă cu ei la fel de ușor.

Cu cerneala cu marker permanent ar fi trebuit să observați exact fenomenul opus. Cerneala nu se dizolvă bine în apă, dar se face ușor în alcool, oferindu-i acestuia din urmă mult mai multă culoare. Acest lucru se datorează faptului că alcoolul de frecare are, de asemenea, o porțiune a moleculei sale care nu are sarcini și este nepolar. Această porțiune este mai compatibilă cu moleculele nepolare, cum ar fi cerneala marker.

Când amestecați alcoolul de frecare cu apa, moleculele acestuia din urmă fac legături de hidrogen cu moleculele de apă. Alcoolul se dizolvă în apă pentru a forma o soluție omogenă, astfel încât nu mai puteți distinge alcoolul și apa. Dacă adăugați sare la amestec, sarea vrea să se dizolve în apă și concurează cu alcoolul pentru moleculele de apă. Deoarece există mai puține molecule de apă disponibile pentru a crea legături de hidrogen cu moleculele de alcool, alcoolul devine mai puțin solubil în amestecul apă - alcool, formând în cele din urmă un strat separat deasupra apei. Ambele straturi ar trebui să aibă o culoare diferită, cu apa în mare parte limpede, iar alcoolul mai colorat. Acest lucru se întâmplă deoarece cerneala marker este mai solubilă în alcoolul de frecare.

A curăța
Spălați toate amestecurile pe chiuvetă cu multă apă rece. Spălați-vă mâinile și curățați-vă zona de lucru.

Această activitate ți-a fost adusă în parteneriat cu Science Buddies