Cikkünkben megvizsgáljuk, melyek a tiszta anyagok és keverékek, a keverékek szétválasztásának módszerei. Mindannyian használjuk őket a mindennapi életben. Egyáltalán előfordulnak tiszta anyagok a természetben? És hogyan lehet megkülönböztetni őket a keverékektől?
Tiszta anyagok és keverékek: a keverékek szétválasztásának módjai
A tiszta anyagok olyan anyagok, amelyek csak bizonyos típusú részecskéket tartalmaznak. A tudósok úgy vélik, hogy gyakorlatilag nem léteznek a természetben, mivel mindegyik, bár elhanyagolható arányban, tartalmaz szennyeződéseket. Abszolút minden anyag vízben is oldódik. Még ha például egy ezüstgyűrűt merítenek is ebbe a folyadékba, ennek a fémnek az ionjai feloldódnak.
A tiszta anyagok jele az összetétel és a fizikai tulajdonságok állandósága. Kialakulásuk során az energia mennyisége megváltozik. Ráadásul növekedhet és csökkenhet is. Egy tiszta anyag csak kémiai reakcióval választható szét az egyes komponensekre. Például csak a desztillált víznek van jellemző forrás- és fagyáspontja ennek az anyagnak,íz és szag hiánya. Oxigénje és hidrogéne pedig csak elektrolízissel bontható le.
És miben különböznek aggregátumaik a tiszta anyagoktól? A kémia segít megválaszolni ezt a kérdést. A keverékek szétválasztásának módszerei fizikaiak, mivel nem változtatják meg az anyagok kémiai összetételét. A tiszta anyagoktól eltérően a keverékek összetétele és tulajdonságai változóak, és fizikai módszerekkel szétválaszthatók.
Mi az a keverék
A keverék egyedi anyagok gyűjteménye. Ilyen például a tengervíz. A desztillálttól eltérően keserű vagy sós ízű, magasabb hőmérsékleten forr, alacsonyabb hőmérsékleten fagy. Az anyagok keverékeinek elválasztási módszerei fizikaiak. Tehát a tengervízből bepárlással, majd kristályosítással tiszta só nyerhető.
Keverékek típusai
Ha cukrot ad a vízhez, egy idő után a részecskéi feloldódnak és láthatatlanná válnak. Ennek eredményeként szabad szemmel nem lehet megkülönböztetni őket. Az ilyen keverékeket homogénnek vagy homogénnek nevezzük. Levegő, benzin, húsleves, parfüm, édes és sós víz, valamint a réz és alumínium ötvözete is példa erre. Mint látható, a homogén keverékek különböző halmazállapotúak lehetnek, de a folyadékok a leggyakoribbak. Ezeket megoldásoknak is nevezik.
Heterogén vagy heterogén keverékekben az egyes anyagok részecskéi megkülönböztethetők. Jellemző példa erre a vas- és fareszelék, a homok és a konyhasó. A heterogén keverékeket szuszpenzióknak is nevezik. Közülük szuszpenziókat és emulziókat különböztetünk meg. Az előbbi folyadékból és szilárd anyagból áll. Tehát az emulzió víz és homok keveréke. Az emulzió két különböző sűrűségű folyadék kombinációja.
Léteznek heterogén keverékek speciális elnevezéssel. Így például a hab a hab, és az aeroszolok közé tartozik a köd, füst, dezodorok, légfrissítők, antisztatikus szerek.
A keverékek szétválasztásának módszerei
Természetesen sok keveréknek értékesebb tulajdonságai vannak, mint az azokat alkotó egyes anyagok. De még a mindennapi életben is vannak olyan helyzetek, amikor szét kell választani őket. Az iparban pedig egész iparágak épülnek erre a folyamatra. Például az olajból a feldolgozás eredményeként benzint, gázolajat, kerozint, fűtőolajat, napolajat és gépolajat, rakéta-üzemanyagot, acetilént és benzolt nyernek. Egyetértek, jövedelmezőbb ezeket a termékeket használni, mint az olajat esztelenül égetni.
Most nézzük meg, létezik-e olyan, hogy kémiai módszer a keverékek szétválasztására. Tegyük fel, hogy vizes sóoldatból tiszta anyagokat kell nyernünk. Ehhez a keveréket fel kell melegíteni. Ennek eredményeként a víz gőzzé alakul, és a só kristályosodik. De ugyanakkor nem alakul át egyik anyag a másikká. Ez azt jelenti, hogy ennek a folyamatnak az alapja a fizikai jelenségek.
A keverékek szétválasztásának módszerei az aggregáció állapotától, az oldódási képességtől, a forráspont-különbségtől, a sűrűségtől és az összetevők összetételétől függenek. Tekintsük mindegyiket részletesebben konkrétanpéldák.
Szűrés
Ez az elválasztási módszer folyadékot és oldhatatlan szilárd anyagot tartalmazó keverékekhez alkalmas. Például víz és folyami homok. Ezt a keveréket szűrőn kell átengedni. Ennek eredményeként a tiszta víz szabadon áthalad rajta, a homok pedig megmarad.
Elszámolás
A keverékek szétválasztásának egyes módszerei a gravitáció hatásán alapulnak. Így a szuszpenziók és emulziók tiszta anyagokká bonthatók. Ha növényi olaj kerül a vízbe, először fel kell rázni a keveréket. Ezután hagyja egy kicsit. Ennek eredményeként a víz az edény alján lesz, és az olaj filmréteg formájában fedi be.
Laboratóriumi körülmények között választótölcsért használnak az ülepítéshez. Munkája eredményeként a sűrűbb folyadék az edénybe kerül, míg a könnyű marad.
A letelepedést a folyamat alacsony sebessége jellemzi. A csapadék képződése bizonyos ideig tart. Ipari körülmények között ezt a módszert speciális szerkezetekben, úgynevezett ülepítő tartályokban hajtják végre.
Akció mágnessel
Ha a keverék fémet tartalmaz, akkor mágnes segítségével szétválasztható. Például külön vas- és fareszeléket. De vajon minden fém rendelkezik ezekkel a tulajdonságokkal? Egyáltalán nem. Ehhez a módszerhez csak ferromágneseket tartalmazó keverékek alkalmasak. A vason kívül ezek közé tartozik a nikkel, kob alt, gadolínium, terbium, diszprózium, holmium, erbium.
Desztilláció
Ez a címlatinból fordítva azt jelenti: "cseppek leeresztése". A desztilláció a keverékek szétválasztásának módszere az anyagok forráspontjának különbsége alapján. Így akár otthon is szétválasztható az alkohol és a víz. Az első anyag már 78 Celsius fokos hőmérsékleten elkezd elpárologni. A hideg felületet érintve az alkoholgőz lecsapódik, folyékony halmazállapotúvá válik.
Az iparban olajfinomító termékeket, aromás anyagokat, tiszta fémeket nyernek így.
Bepárlás és kristályosodás
Ezek az elválasztási módszerek folyékony oldatokhoz alkalmasak. Az összetételüket alkotó anyagok forráspontjukban különböznek. Így lehetséges só- vagy cukorkristályok kinyerése abból a vízből, amelyben feloldódnak. Ehhez az oldatokat felmelegítjük és telített állapotig bepároljuk. Ebben az esetben a kristályok lerakódnak. Ha tiszta vizet kell nyerni, akkor az oldatot felforraljuk, majd a gőzöket hidegebb felületen kondenzálják.
Gázelegyek szétválasztásának módszerei
A gázkeverékek szétválasztása laboratóriumi és ipari módszerekkel történik, mivel ez a folyamat speciális berendezéseket igényel. A természetes eredetű nyersanyag levegő, koksz, generátor, társult és földgáz, amely szénhidrogének keveréke.
A gáz halmazállapotú keverékek elválasztásának fizikai módszerei a következők:
- A páralecsapódás fokozatos folyamata keverék lehűtése, amely során komponensei kondenzálódnak. Ebben az esetben elsősorban a magas forráspontú anyagok, amelyeket szeparátorokban gyűjtenek össze, folyékony állapotba kerülnek. Ily módon a kokszolókemence-gázból hidrogént nyernek, és az ammóniát is leválasztják a keverék el nem reagált részéből.
- A felszívódás egyes anyagok mások általi felszívódását jelenti. Ennek a folyamatnak ellentétes komponensei vannak, amelyek között a reakció során egyensúly jön létre. Az előre és visszafelé irányuló folyamatok eltérő feltételeket igényelnek. Az első esetben a magas nyomás és az alacsony hőmérséklet kombinációja. Ezt a folyamatot szorpciónak nevezik. Ellenkező esetben az ellenkező feltételeket alkalmazzuk: alacsony nyomás magas hőmérsékleten.
- A membránleválasztás egy olyan módszer, amelyben a félig áteresztő válaszfalak tulajdonságait használják fel különböző anyagok molekuláinak szelektív átjutására.
- Refluxáció - a keverékek magas forráspontú részeinek kondenzációs folyamata a hűtés eredményeként. Ebben az esetben az egyes komponensek folyékony állapotába való átmenet hőmérséklete jelentősen eltérhet.
Kromatográfia
Ennek a módszernek a neve lefordítható így: "Színnel írok". Képzelje el, hogy tintát adnak a vízhez. Ha leengedi a szűrőpapír végét egy ilyen keverékbe, akkor az elkezd felszívódni. Ebben az esetben a víz gyorsabban szívódik fel, mint a tinta, ami ezen anyagok eltérő fokú szorpciójához kapcsolódik. A kromatográfia nemcsak a keverékek szétválasztására szolgáló módszer, hanem az anyagok olyan tulajdonságainak vizsgálatára is alkalmas, mint a diffúzió és az oldhatóság.
Szóval találkoztunkolyan fogalmakkal, mint a "tiszta anyagok" és a "keverékek". Az első olyan elemek vagy vegyületek, amelyek csak bizonyos típusú részecskékből állnak. Ilyen például a só, cukor, desztillált víz. A keverékek egyedi anyagok összessége. Számos módszert alkalmaznak ezek elkülönítésére. Elválasztásuk módja az összetevők fizikai tulajdonságaitól függ. A legfontosabbak az ülepítés, bepárlás, kristályosítás, szűrés, desztilláció, mágnesezés és kromatográfia.
