Преглед на процесите на одвојување и нивната примена во хемијата во помагала за учење на лексикони за студенти по хемија

Повеќето органски и неоргански супстанции се јавуваат природно како мешавини на супстанции. Во хемиската индустрија, исто така, почетните материјали и реакционите производи од синтезата на супстанциите се често контаминирани супстанции. Ова е причината зошто процесите за одделување на супстанциите се исклучително важни. Со слични процеси на раздвојување се среќаваме изненадувачки често во секојдневниот живот.
Раздвојувањето на мешавините на супстанциите се заснова на искористување на различните физички и хемиски својства на вклучените чисти супстанции.

Класни тестови - основни супстанции и мешавини на супстанции

# Мешање # мешавини # посебен # чист материјал # мешавина на супстанции # хомогена мешавина # хетерогена # хомогена # решение # легура # масажа # граница на фаза

Хомогени и хетерогени мешавини

# Мешање # мешавини # посебна # чиста супстанција # мешавина на супстанции

Водни раствори

# Раствор # растворувач # соли # масти # модел на честички # растворливост # цврсти материи # талог # заситен раствор

Филтер

Основен принцип: Одвојување на мешавини на супстанции од супстанции со различни агрегатни состојби поради различна големина на честички

Ако треба да се оддели течност од цврста материја што е нерастворлива во неа, се избира филтрација. Течноста, која се состои од многу мали честички, тече низ филтер-хартија или филтер-крпа без никакви проблеми (Слика 1). Обрнете внимание на големината на порите на користениот филтер-материјал. Она што останува е остатокот од филтерот кој се состои од поголеми честички.
Опишаната едноставна филтрација со употреба на филтер за хартија е неповолна по тоа што се одвива многу бавно и течноста секогаш се држи до остатоците од филтерот. Ова може да се подобри со работа со шишиња за хранење и инки од Бухнер.
Со употреба на вакуумска пумпа и како резултат на негативниот притисок, филтрацијата е многу побрза, а остатоците од филтерот се сушат од влечениот воздух.

Филтрацијата нуди понатамошни можности за раздвојување со помош на одредени Мембрани со многу мала големина на порите (молекуларен филтер). На пример, молекулите на водата или другите мали молекули се дозволени преку овие филтри, но нечистотиите (во некои случаи дури и растворливите соли) се задржуваат.
Области на примена за овој процес се, на пример, сол на сол на сол од морска вода за производство на вода за пиење, но исто така и прочистување на крвта на пациенти со оштетени бубрези со дијализа. Во производството на пиво без алкохол, алкохолот се одвојува преку мембрана.

Примери за примена на филтрација на течности:

Филтрирање сварено чај и кафе
Одвојување на цврста и течна во лабораторија или во технологија за добивање синтетизирана супстанција
Прочистување на ладно цедено маслиново масло со филтрација
Десалинирање на морска вода
Дијализа кај пациенти со бубрег

Примери за филтрирање на цврсти материи од гасови:

Честичките од саѓи се издвојуваат од издувните гасови на дизел моторите со филтри за честички за саѓи
Одвојување на полен и други цврсти честички од воздухот со помош на филтер за полен во системите за климатизација
Одвојување на прашина и ситна прашина со употреба на филтри за прашина во високотехнолошки лаборатории за производство на чип
Одвојување на прашина и воздух низ филтерот во правосмукалката

Нанесената стаклена шипка спречува растворот да се распрсне при едноставна филтрација.

Декантирање

Основен принцип: Одвојување на течност и цврста нерастворлива во неа поради различна густина.

Ако нерастворлива цврста состојба се смести под течност, така што ќе се формираат два слоја, течноста одозгора (супернатантот) може внимателно да се истури (слика 2). Сепак, смесата не може да се оддели целосно со декантирање, бидејќи дел од течноста секогаш се лепи на цврстата, а честопати и некои цврсти честички може да се детектираат во истурената течност.

Примери за примена:

На градилиштата, мешавините на вода и песок обично се одделуваат со преточување (истурање)
Истурање на талог од кафе или чај сварен во чашата или во тенџерето
Квалитетните вина се преточуваат пред да се конзумираат со цел да се оддели седиментот (бел камен) што може да биде присутен
Истурање на раствор преку ретко растворлив талог z. Б. Калциум карбонат во лабораторија

При декантирање, супернантен раствор се одделува од цврст талог или од течност со поголема густина.

седум

Основен принцип: Одвојување на цврсти материи поради различни големини на зрна

Раздвојувањето се одвива со истурање на смесата со супстанции врз едно или повеќе сита со дефинирана големина на дупките (Слика 3). Просејувањето обично се забрзува со тресење на ситото.

Примери за примена:

решетката во огништето или шпоретот се користи за одделување на гориво и пепел
Одредување на пропорциите на ситен песок и други компоненти во примерок од почва со просејување на примерокот со употреба на сито
Одвојување на чакал и песок и производство на соодветен градежен материјал со дефинирана големина на зрно
Просејување на седименти при археолошки истражувања за да се извлечат помали наоди

Просејувањето е во уметноста, на пр. Б. да се подготват почетните материјали на синтезите, од важност.

Центрифуга

Принцип на постапката: Раздвојување на немешани материи (претежно цврсти/течни) поради нивната различна густина и добиените центрифугални сили

Ако нерастворлива цврста материја е многу фино дистрибуирана во течност, одвојувањето со филтрација е често несоодветно. Ситно поделениот цврст материјал ќе ги запуши порите на филтер-хартија со мала брзина на филтрација. Во овој случај се користи центрифуга. Овој уред генерира центрифугални сили преку голем број вртежи, со кои цврстите честички се притискаат на дното на епруветите и на тој начин се одделуваат од течноста во епруветата (слика 4). По отстранувањето на епруветите, можете едноставно да ја преточите течноста.

Примери за примена:

Врти влажни алишта (одвојување на вода)
Брзајќи мед за да го одделите од саќето
Извлекување крем со одвојување на маснотии и обезмастено млеко во специјална опрема (сепаратори за слабеење)
Одвојување на компонентите на клеточната крв од крвната плазма во медицината
брзо одвојување на талог како што е сребрен хлорид од воден раствор

Центрифугалната сила во ротирачката центрифуга го прави раздвојувањето на цврстите течности и течностите многу поефикасно отколку со едноставното одведување, каде што дејствува само гравитацијата.

Депозит

Принцип на постапката: Одвојување на супстанции (често течности) кои не се растворливи едни во други поради различна густина

Ако две течности не се раствораат едни во други, се формираат две фази кога ќе се одделат. Долниот слој секогаш содржи течност со поголема густина, горниот слој течност со помала густина. Користејќи инка за раздвојување, ваквите мешавини на супстанции можат лесно да се одделат во лабораторија (слика 5).

Примери за примена:

Одвојување на остатоци од бензин/масло и вода со помош на соодветен сепаратор во миење автомобили
Одвојување на масни остатоци и вода од специјални сепаратори на маснотии во големи кујни
Одвојување на воден сос и маснотии во грави со помош на специјални тенџериња

Одвојување на две нерастворливи течности со употреба на инка за раздвојување

Екстракт

Основен принцип: Одвојување на мешавините на супстанции поради различната растворливост на содржаните чисти супстанции во растворувач

Екстракцијата ја користи различната растворливост на компонентите содржани во смесата во соодветен растворувач (Слика 6). Растворувачот (вода, алкохол или други органски растворувачи) треба да ја раствори едната компонента што е можно подобро, а другата што е можно послабо. Добиениот екстракт може да се користи директно или понатаму да се обработува, на пр. B. со враќање на растворувачот и одвојување на чистата супстанција содржана во екстрактот. Ова има предност што (често скапиот) растворувач може да се користи повторно.
На пример, растворливи цврсти материи можат да се извлечат од други цврсти течности или течности.

Примери за примена на екстракција на цврста течност:

Пиво или кафе (растворувачка вода)
Отстранување на шеќер од шеќерна репка (растворувачка вода)
Производство на екстракти од лековити растенија од билки за производство на лекови (растворувачи често алкохол)
Извлекување на мириси од делови од растенија (на пример, ливчиња од роза) со помош на маснотии без мирис (т.н. инфлатура)
Третман на остатоци од цедење што се појавуваат при производство на ладно цедено маслиново масло со растворувачи - ова исто така овозможува обновување на преостанатото масло
Кафе без кофеин со употреба на течен јаглерод диоксид под притисок

Од друга страна, со екстракција може да се оддели и мешавина од течни материи. Најчесто оваа постапка се нарекува во лабораторија „Протресете се“ назначен. За таа цел, во смесата се додава растворувач (екстракант), во кој компонента добро се раствора. Енергичното тресење ќе ја оддели саканата компонента од оригиналната мешавина со растворање во растворувачот. По формирањето на две фази, фазите можат да се одделат со помош на инка за одвојување.

Примери за примена на екстракција на течност-течност:

Одвојување на маснотии од емулзии, како што е млеко со употреба на органски растворувачи (на пример, бел дух)
Одвојување на течни мешавини кои се многу чувствителни на температура, на пр. B. во биотехнологијата
Одвојување на бензен, толуен и ксилен во петрохемиско производство на ароматични производи од пиролиза бензин

Извлекување на состојките од чајните лисја со попарување со топла вода

Дестилирај

Основен принцип: Одвојување на мешавините на течна супстанција поради различни притисоци на пареа или температури на вриење

За време на дестилацијата, различната нестабилност на чистите супстанции содржани во смесата се користи за одвојување. Овие мешавини се раствори (претежно мешавини на течни материи или мешавини на цврсти и течни материи). Кога се загрева во апарат за дестилација (слика 7), супстанцијата со пониска температура на вриење прво испарува, се кондензира на ладилникот и може да се собере во приемникот. Температурите на вриење на супстанциите во смесата треба да бидат релативно далеку, така што процесот може да се користи.

Апликација:

Одвојување на есенцијални масла (мириси) од растителни делови со дестилација на пареа
Одвојување на алкохол и вода за подготовка на високо-докажани пијалоци како виски и ракија
Десалинизација на морска вода во соодветни системи и екстракција на вода за пиење
Прочистување на производите од органска синтеза во лабораторија
Рециклирање на контаминирани растворувачи во индустријата

Фракционата дестилација е посебна варијанта. Се користи за одделување на супстанции чиишто точки на вриење се близу една до друга (приближно 5-10 ° C) од смесата. Тука пареата не само што се состои од супстанца со пониска точка на вриење, туку има и повеќе или помалку големи пропорции на супстанции со поголема точка на вриење во пареата, во зависност од разликата во точката на вриење.
За одвојување се користи колона поставена на горната колба за дестилација. Во ова пареата полека се лади и континуирано делумно се кондензира.
Зголемената пареа сега по можност ја зема супстанцијата со пониска точка на вриење со неа од кондензатот што тече надолу и, обратно, кондензатот ја мие супстанцијата со повисока врела од пареата. На овој начин, супстанцијата со помало вриење се акумулира сè повеќе во колоната и може да се дестилира чиста.

Со зголемување на температурата во колбата за дестилација, неколку супстанции (фракции) може да се дестилираат една по друга во серија точки на вриење.

Примери за примена:

Дестилација на сурова нафта и обновување на различните фракции на нафта за понатамошна обработка
фракционо дестилирање на течен воздух за екстракција на благородни гасови покрај азот и кислород