- Die Hauptmethoden zur Trennung von Gemischen
- - Verdunstung
- - Destillation
- Luftdestillation
- - Chromatographie
- - Bruchkristallisation
- Verweise
Die Verfahren zur Trennung homogener Gemische sind alle solche, die es ermöglichen, ohne chemische Reaktionen die Komponenten oder gelösten Stoffe zu erhalten, die dieselbe Phase integrieren; das heißt, von einer Flüssigkeit, einem Feststoff oder einem Gas.
Solche homogenen Gemische bestehen aus Lösungen, bei denen die gelösten Partikel zu klein sind, um mit bloßem Auge unterschieden zu werden. Sie sind so klein, dass es keine Filter gibt, die eng oder selektiv genug sind, um sie zurückzuhalten, während die Lösung durch sie hindurchgeht. Weder helfen für ihre Trenntechniken wie Zentrifugation oder Magnetisierung.
Ein anschauliches Beispiel dafür, wie homogene Gemische stufenweise getrennt werden können. Quelle: Gabriel Bolívar.
Oben sehen Sie ein Beispiel dafür, wie Lösungen in ihre Komponenten aufgeteilt werden. Die Ausgangsmischung (braun) wird in zwei gleich homogene Komponenten (orange und lila) getrennt. Schließlich werden aus den beiden resultierenden Gemischen das Lösungsmittel (weiß) und die vier jeweiligen Paare gelöster Stoffe (rot-gelb und rot-blau) erhalten.
Unter den Methoden oder Techniken zum Trennen von Lösungen haben wir Verdampfung, Destillation, Chromatographie und fraktionierte Kristallisation. Abhängig von der Komplexität der Mischung muss möglicherweise mehr als eine dieser Methoden angewendet werden, bis die Homogenität gebrochen ist.
Die Hauptmethoden zur Trennung von Gemischen
- Verdunstung
Verdampfung ist die einfachste Methode, um homogene Gemische eines einzelnen gelösten Stoffes zu trennen.
Die einfachsten homogenen Gemische sind Lösungen, bei denen sich ein einzelner gelöster Stoff gelöst hat. Zum Beispiel gibt es im obigen Bild eine farbige Lösung aufgrund der Absorption und Reflexion von sichtbarem Licht mit den Partikeln seines gelösten Stoffes.
Wenn es während seiner Herstellung gut geschüttelt wurde, gibt es keine helleren oder dunkleren Bereiche als andere; Sie sind alle gleich, einheitlich. Diese farbenfrohen Partikel können auf keine mechanische Weise vom Lösungsmittel getrennt werden. Daher benötigen Sie Energie in Form von Wärme (rotes Dreieck), um dies zu erreichen.
Somit wird die gefärbte Lösung unter freiem Himmel erhitzt, um zu beschleunigen und das Lösungsmittel aus seinem Behälter verdampfen zu lassen. Dabei nimmt das Volumen ab, das die gelösten Partikel trennt, und daher nehmen ihre Wechselwirkungen zu und setzen sich langsam ab.
Das Endergebnis ist, dass der gefärbte gelöste Stoff am Boden des Behälters verbleibt und das Lösungsmittel vollständig verdampft ist.
Der Nachteil beim Verdampfen besteht darin, dass das gelöste Lösungsmittel nicht abgetrennt, sondern durch Erhitzen auf seinen Siedepunkt entfernt wird. Der verbleibende Feststoff kann aus mehr als einem gelösten Stoff bestehen, und daher sind andere Trennmethoden erforderlich, um ihn in seinen isolierten Komponenten zu definieren.
- Destillation
Destillation
Die Destillation ist möglicherweise die am weitesten verbreitete Methode zur Trennung homogener Lösungen oder Gemische. Seine Verwendung erstreckt sich auf Salze oder geschmolzene Metalle, kondensierte Gase, Lösungsmittelgemische oder organische Extrakte. Der gelöste Stoff ist meistens eine Flüssigkeit, deren Siedepunkt sich um einige Grad von dem des Lösungsmittels unterscheidet.
Wenn der Unterschied zwischen solchen Siedepunkten hoch ist (größer als 70 ° C), wird eine einfache Destillation verwendet; und wenn nicht, wird eine fraktionierte Destillation durchgeführt. Beide Destillationen haben mehrere Aufbauten oder Designs sowie eine unterschiedliche Methodik für Gemische unterschiedlicher chemischer Natur (flüchtig, reaktiv, polar, unpolar usw.).
Bei der Destillation bleiben sowohl das Lösungsmittel als auch die gelösten Stoffe erhalten, und dies ist einer ihrer Hauptunterschiede in Bezug auf die Verdampfung.
Die Rotationsverdampfung kombiniert jedoch diese beiden Aspekte: Ein flüssig-festes oder flüssig-flüssiges Gemisch, wie das eines gelösten und mischbaren Öls, wird erhitzt, bis das Lösungsmittel entfernt ist, dies wird jedoch in einem anderen Behälter gesammelt, während der Feststoff oder das Öl verbleiben. im Ausgangsbehälter.
Luftdestillation
Die kondensierte Luft wird einer kryogenen fraktionierten Destillation unterzogen, um Sauerstoff, Stickstoff, Argon, Neon usw. zu entfernen. Luft, ein homogenes Gasgemisch, verwandelt sich in eine Flüssigkeit, in der Stickstoff als Hauptbestandteil theoretisch als Lösungsmittel wirkt. und die anderen ebenfalls kondensierten Gase als flüssige gelöste Stoffe.
- Chromatographie
Die Chromatographie kann im Gegensatz zu anderen Techniken nicht einmal annähernd ähnliche Ausbeuten liefern; das heißt, es ist nicht nützlich, um eine ganze Mischung zu verarbeiten, sondern nur einen unbedeutenden Teil davon. Die bereitgestellten Informationen sind jedoch analytisch äußerst wertvoll, da sie Gemische anhand ihrer Zusammensetzung identifizieren und klassifizieren.
Papier- oder Dünnschichtchromatographie. Quelle: Gabriel Bolívar.
Es gibt verschiedene Arten der Chromatographie, aber die einfachste, die in Colleges oder voruniversitären Kursen erklärt wird, ist die von Papier, dessen Prinzip das gleiche ist wie das, das auf einer dünnen Schicht absorbierenden Materials (üblicherweise Kieselgel) entwickelt wurde.
Das obige Bild zeigt, dass ein mit Wasser oder einem bestimmten Lösungsmittel gefülltes Becherglas auf ein Papier gestellt wird, das mit einer Referenzlinie mit Tropfen oder Punkten von drei ausgewählten Pigmenten (orange, lila und grün) markiert ist. Das Becherglas wird geschlossen gehalten, so dass der Druck konstant ist und es mit den Lösungsmitteldämpfen gesättigt ist.
Dann steigt die Flüssigkeit auf dem Papier auf und trägt die Pigmente. Pigment-Papier-Wechselwirkungen sind nicht alle gleich: Einige sind stärker, andere schwächer. Je mehr Affinität das Pigment zum Papier hat, desto weniger steigt es im Vergleich zu der ursprünglich markierten Linie durch das Papier.
Zum Beispiel: Das rote Pigment ist dasjenige, das eine geringere Affinität zum Lösungsmittel empfindet, während das gelbe kaum ansteigt, da das Papier es mehr zurückhält. Das Lösungsmittel soll dann die mobile Phase und das Papier die stationäre Phase sein.
- Bruchkristallisation
Illustratives Beispiel einer fraktionierten Kristallisation. Quelle: Gabriel Bolívar.
Und zum Schluss gibt es die fraktionierte Kristallisation. Diese Methode könnte möglicherweise als Hybrid klassifiziert werden, da sie von einer homogenen Mischung ausgeht und zu einer heterogenen führt. Angenommen, Sie haben eine Lösung, in der sich ein grüner Feststoff aufgelöst hat (oberes Bild).
Die grünen Partikel sind zu klein, um manuell oder mechanisch getrennt zu werden. Es wurde auch gefunden, dass der grüne Feststoff eine Mischung aus zwei Komponenten und keine einzige Verbindung dieser Farbe ist.
Dann wird eine Lösung davon erhitzt und ruhen gelassen, während sie abkühlt. Es stellt sich heraus, dass die beiden Komponenten, obwohl sie eng miteinander verwandt sind, ihre Löslichkeiten in einem bestimmten Lösungsmittel geringfügig unterscheiden; Daher beginnt einer der beiden zuerst zu kristallisieren und dann der andere.
Die blaugrüne Komponente (in der Mitte des Bildes) kristallisiert als erste, während die gelbe Komponente gelöst bleibt. Da es bläulich-grüne Kristalle gibt, werden sie heiß filtriert, bevor die gelben Kristalle erscheinen. Wenn das Lösungsmittel etwas mehr abkühlt, kristallisiert die gelbe Komponente und eine weitere Filtration wird durchgeführt.
Verweise
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- Gute Wissenschaft. (2019). Trennung von Gemischen. Wiederhergestellt von: goodscience.com.au
- Clark Jim. (2007). Dünnschichtchromatographie. Wiederhergestellt von: chemguide.co.uk