Aralashmalarni ajratishning fizik kimyoviy usullari Sof moddalar va aralashmalar

Mavzu: Dastlabki kimyoviy tushunchalar
Dars: Aralashmalarni ajratish va moddalarni tozalash usullari
“Aralashmalarning ajratish usullari” va “moddalarni tozalash usullari” o'rtasidagi farqni aniqlaymiz. Birinchi holda, aralashmaning barcha tarkibiy qismlarini sof shaklda olish muhimdir. Moddani tozalashda, odatda, toza aralashmalar olinmaydi.
Barqarorlik
Qum va loy aralashmasini qanday ajratish mumkin? Bu keramika ishlab chiqarishning bosqichlaridan biri (masalan, g'isht ishlab chiqarishda). Bunday aralashmani ajratish uchun quyish usuli qo'llaniladi. Aralash suvga joylashtiriladi va aralashtiriladi. Gil va qum suvda turli tezlikda joylashadilar. Shuning uchun qum loydan tezroq eriydi (1-rasm).
Shakl 1. Loy va qum aralashmasini cho'kindi bilan ajratish
O'rnatish usuli turli xil zichlikdagi suvda erimaydigan eritmalarning aralashmalarini ajratishda ham qo'llaniladi. Masalan, temir va yog'och talaş aralashmasini shu tarzda ajratish mumkin (yog'och talaş suvda suzadi, temir esa joylashadi).
O'simlik yog'i va suv aralashmasini quyish yo'li bilan ajratish mumkin, chunki moy suvda erimaydi va zichligi past bo'ladi (2-rasm). Shunday qilib, hal qilish orqali turli xil zichlikdagi bir-birida erimaydigan suyuqlik aralashmalarini ajratish mumkin.

Shakl 2. O'simlik yog'i va suv aralashmasini cho'kma bilan ajratish
Tuz va daryo qumining aralashmasini ajratish uchun siz cho'ktirish usulini ishlatishingiz mumkin (suv bilan aralashtirilganda tuz eriydi, qum eriydi), ammo qumni tuz eritmasidan boshqa usul bilan - filtrlash usuli bilan ajratib olish yanada ishonchli bo'ladi.
Ushbu aralashmani filtrlash qog'oz filtri va stakanga tushirilgan huni yordamida amalga oshirilishi mumkin. Filtr qog'ozida qum donalari qoladi va natriy xloridning aniq eritmasi filtrdan o'tadi. Bu holda daryo qumi cho'kindi bo'ladi, tuz eritmasi esa filtrdir (3-rasm).

Shakl 3. Daryo qumini tuz eritmasidan ajratish uchun filtrlash usulidan foydalanish
Filtrlash nafaqat filtr qog'ozi bilan, balki boshqa gözenekli yoki quyma materiallardan foydalangan holda ham amalga oshirilishi mumkin. Masalan, kremniy qumi quyma materiallarga, shisha jun va kuygan loy esa gözenekli materiallarga tegishli.
Ba'zi aralashmalarni "issiq filtrlash" usuli yordamida ajratish mumkin. Masalan, oltingugurt va temir kukunlari aralashmasi. Temir 1500 C dan yuqori haroratda eriydi, oltingugurt esa taxminan 120 S. Erigan oltingugurtni qizdirilgan shisha jun yordamida temir kukunidan ajratish mumkin.
Tuzni filtrdan bug'lanish orqali ajratib olish mumkin, ya'ni. aralashmani qizdiring va suv bug'lanadi, tuz chinni idishda qoladi. Ba'zida bug'lanishni, qisman bug'lanishni qo'llang. Natijada, ko'proq konsentratsiyalangan eritma hosil bo'ladi, soviganida eritilgan modda kristallar shaklida chiqariladi.
Agar aralashmada magnitlanishga qodir bo'lgan modda bo'lsa, magnit yordamida uni sof shaklda ajratib olish oson. Masalan, oltingugurt va temir kukunlari aralashmasini shu tarzda ajratish mumkin.
Xuddi shu aralashmani boshqa usul bilan ajratib olish mumkin, bu aralashmaning tarkibiy qismlarining suv bilan ivitilishini biladi. Temir suv bilan ho'llangan, ya'ni. suv temir yuzasiga tarqaladi. Oltingugurt suv bilan ho'llanmaydi. Agar siz oltingugurtning bir qismini suvga qo'ysangiz, u cho'kib ketadi, chunki oltingugurt zichligi suv zichligidan katta. Ammo oltingugurt kukuni paydo bo'ladi, chunki havo pufakchalari namlangan oltingugurt donalariga yopishadi va ularni sirtga surib qo'yadi. Aralashmani ajratish uchun uni suvga soling. Oltingugurt kukuni suzadi va temir cho'kadi (4-rasm).

Shakl 4. Oltingugurt va temir kukunlari aralashmasini flotatsiya bilan ajratish
Aralashmalarning namlanish xususiyatidagi farqga asoslanib aralashtirish usuli flotatsiya deb nomlanadi (frantsuzcha Flotter - suzish). Moddalarni ajratish va tozalashning yana bir necha usullarini ko'rib chiqing.
Aralashmani ajratishning eng qadimgi usullaridan biri distillash (yoki distillash). Ushbu usul yordamida turli xil qaynoq nuqtalarga ega bo'lgan qismlarni bir-biridan ajratish mumkin. Aynan shu tarzda distillangan suv olinadi. Nopokli suv bir idishda qaynatiladi. Olingan suv bug'i boshqa idishda allaqachon distillangan (toza) suv shaklida sovutilgandan so'ng kondensatsiyalanadi.

Shakl 5. distillangan suv olish
Xossalariga yaqin tarkibiy qismlarni xromatografiya usuli yordamida ajratish mumkin. Ushbu usul boshqa moddaning bir-biriga qo'shilib ketadigan moddalarni turli xil singdirishiga asoslangan.
Masalan, qizil siyohni tarkibiy qismlarga (suv va bo'yoq) xromatografiya yordamida ajratish mumkin.

Shakl 6. Qizil siyohni qog'oz xromatografiyasi bo'yicha ajratish
Kimyoviy laboratoriyalarda xromatografiya maxsus qurilmalar - xromatograflar yordamida amalga oshiriladi, ularning asosiy qismlari xromatografik kolon va detektordir.
Adsorbsiya kimyoda ma'lum moddalarni tozalash uchun keng qo'llaniladi. Bu bitta moddaning boshqa moddaning yuzasida to'planishi. Adsorbentlar, masalan, faollashtirilgan uglerodni o'z ichiga oladi.
Faollashtirilgan uglerod tabletkasini xiralashtirilgan suv bilan idishga tushirishga harakat qiling, aralashtiring, filtrlang va shunda filtrat rangsiz bo'lib qolganini ko'rasiz. Ko'mir atomlari molekulalarni jalb qiladi, bu holda bo'yoq.
Hozirgi vaqtda adsorbtsiya suv va havoni tozalash uchun keng qo'llaniladi. Masalan, suvni tozalash uchun filtrlarda adsorbent sifatida faollashtirilgan uglerod mavjud.

Sof moddalar va aralashmalar: aralashmalarni ajratish usullari

Toza moddalar - bu faqat ma'lum bir turdagi zarralarni o'z ichiga olgan moddalardir. Olimlarning fikriga ko'ra, tabiatda ular deyarli mavjud emas, chunki ularning hammasi kam miqdordagi aralashmalarga ega. Mutlaqo barcha moddalar suvda ham eriydi. Agar siz ushbu suyuqlikka, masalan, kumush uzukga botirsangiz ham, ushbu metalning ionlari eritmaga o'tadi.
Toza moddalarning belgisi tarkibiy va jismoniy xususiyatlarning doimiyligidir. Ularning shakllanishi jarayonida energiya miqdorining o'zgarishi sodir bo'ladi. Bundan tashqari, u ko'payishi va kamayishi mumkin. Sof moddalarni uning tarkibiy qismlariga ajratish faqat kimyoviy reaktsiya yordamida mumkin. Masalan, faqat distillangan suvda ushbu moddaning o'ziga xos qaynash va muzlash nuqtasi bor va ta'mi va hidi yo'q. Ammo uning kislorod va vodorodni faqat elektroliz yordamida parchalanishi mumkin.
Va ular umuman toza moddalardan qanday farq qiladi? Kimyo bu savolga javob berishga yordam beradi. Aralashmani ajratish usullari fizikdir, chunki ular moddalarning kimyoviy tarkibini o'zgartirishga olib kelmaydi. Sof moddalardan farqli o'laroq, aralashmalar beqaror tarkibga va xususiyatlarga ega va ularni fizik usul bilan ajratish mumkin.
Aralash nima?
Aralash - bu individual moddalarning birikmasi. Uning misoli dengiz suvidir. Ta'sirchidan farqli o'laroq, u achchiq yoki sho'r ta'mga ega, yuqori haroratda qaynatiladi va past haroratda muzlaydi. Moddalarning aralashmalarini ajratish usullari jismoniy hisoblanadi. Shunday qilib, sho'r suvdan siz bug'lanish va keyinchalik kristallanish orqali toza tuzni olishingiz mumkin.

Aralashmalarning turlari
Agar suvga shakar qo'shilsa, bir muncha vaqt o'tgach uning zarralari eriydi va ko'rinmas holga keladi. Natijada, ularni yalang'och ko'z bilan ajratib bo'lmaydi. Bunday aralashmalar bir hil yoki bir hil deb nomlanadi. Ularning namunalari, shuningdek, havo, benzin, bulon, parfyum, shirin va sho'r suv, mis va alyuminiy qotishmasi. Ko'rib turganingizdek, ular turli xil yig'ilish holatida bo'lishi mumkin, ammo suyuqliklar ko'pincha topiladi. Ular, shuningdek, echimlar deb ataladi.
Geterogen yoki heterojen aralashmalarda alohida moddalarning zarralarini ajratish mumkin. Temir va yog'och qoplamalari, qum va tuz ularning odatiy namunalaridir. Inhomogen aralashmalar süspansiyonlar deb ham ataladi. Ular orasida suspenziyalar va emulsiyalar ajralib turadi. Birinchisi suyuq va qattiq moddalarni o'z ichiga oladi. Shunday qilib, emulsiya suv va qum aralashmasidir. Emulsiya har xil zichlikka ega ikkita suyuqlikning birikmasidir.
Maxsus nomlarga ega bo'lgan heterojen aralashmalar mavjud. Shunday qilib, ko'pikka misol polistirol, aerozollar orasida tuman, tutun, deodorantlar, havo spreyi, antistatik vositalar mavjud.

Aralashmani ajratish usullari
Albatta, ko'plab aralashmalar tarkibini tashkil etadigan alohida individual moddalarga qaraganda ko'proq qimmatli xususiyatlarga ega. Ammo kundalik hayotda ham, ular bo'linishi kerak bo'lgan holatlar yuzaga keladi. Va sanoatda butun ishlab chiqarish ushbu jarayonga asoslanadi. Masalan, benzin, benzin moyi, kerosin, yoqilg'i moyi, dizel va dvigatel moyi, raketa yoqilg'isi, atsetilen va benzol uni qayta ishlash natijasida olinadi. Qabul qiling, bu mahsulotlarni o'ylamasdan yoqib yuborishdan ko'ra foydaliroq.
Keling, aralashmalarni ajratishning kimyoviy usullari kabi bir narsa borligini ko'rib chiqaylik. Aytaylik, tuzli suvli eritmadan toza moddalarni olishimiz kerak. Buning uchun aralashmani isitish kerak. Natijada suv bug'ga aylanadi va tuz kristallanadi. Ammo, shu bilan birga, ba'zi moddalar boshqalarga aylantirilmaydi. Bu shuni anglatadiki, bu jarayonning asosi jismoniy hodisalardir.
Aralashmani ajratish usullari yig'ish holatiga, eruvchanligiga, qaynash haroratidagi farqga, uning tarkibiy qismlarining zichligi va tuzilishiga bog'liq. Keling, ularning har birini aniq misollar bilan batafsil ko'rib chiqaylik.

Filtrlash
Ushbu ajratish usuli suyuqlik va undagi qattiq erimaydigan aralashmalar uchun javob beradi. Masalan, suv va daryo qumi. Ushbu aralashmani filtrdan o'tkazish kerak. Natijada toza suv u orqali bemalol o'tib ketadi va qum qoladi.
Qoplama
Aralashmani ajratishning ba'zi usullari tortishish ta'siriga asoslangan. Shunday qilib, suspenziyalar va emulsiyalar parchalanishi mumkin. Agar o'simlik yog'i suvga tushgan bo'lsa, avval bunday aralashmani silkitib qo'yish kerak. Keyin uni biroz vaqtga qoldiring. Natijada, suv tomirning pastki qismida bo'ladi va kino shaklida yog 'uni qoplaydi.
Laboratoriya sharoitida ular cho'kindi hosil qilish uchun ishlatiladi, uning ishlashi natijasida idishga zichroq suyuqlik quyiladi va yorug'lik qoladi.
O'rnatish jarayonning past darajasi bilan tavsiflanadi. Cho'kindi hosil bo'lishi uchun ma'lum vaqt talab etiladi. Sanoat sharoitida bu usul ko'chmanchilar deb nomlangan maxsus dizaynlarda amalga oshiriladi.
Magnit harakati
Agar aralashmaning tarkibida metall bo'lsa, uni magnit yordamida ajratish mumkin. Masalan, temir va yog'ochdan tayyorlangan alohida materiallar. Ammo barcha metallarning bunday xususiyatlari bormi? Umuman yo'q. Ushbu usul uchun faqat ferromagnitli aralashmalar mos keladi. Temirdan tashqari, bularga nikel, kobalt, gadolinium, terbiy, disbiyoz, holmium, erbium kiradi.

Distillash

Ushbu nom lotin tilidan tarjima qilinganida "tomchilab turish" degan ma'noni anglatadi. Distillash moddalarning qaynoq nuqtalaridagi farqlarga asoslangan aralashmalarni ajratish usullarini taqdim etadi. Shunday qilib, hatto uyda ham alkogol va suvni ajratish mumkin. Birinchi modda allaqachon 78 daraja haroratda bug'lana boshlaydi. Sovuq yuzaga tegib, alkogol bug'lari kondensatsiyalanadi va suyuq holatga aylanadi.
Sanoatda neftni qayta ishlash mahsulotlari, xushbo'y moddalar va sof metallar shu tarzda olinadi.

Bug'lanish va kristallanish

Aralashmalarning ushbu ajratish usullari suyuq eritmalar uchun javob beradi. Ularning tarkibini tashkil etadigan moddalar qaynash haroratida farq qiladi. Shunday qilib, tuz yoki shakar kristallari erigan suvdan olinishi mumkin. Buning uchun eritmalar isitiladi va to'yingan holatga keltiriladi. Bunday holda, kristallar to'planadi. Agar toza suv olish kerak bo'lsa, eritma qaynab turgan joyga keltiriladi, shundan keyin sovuq yuzada bug 'kondensatsiyalanadi.
Gaz aralashmalarini ajratish usullari
Gazli aralashmalar laboratoriya va sanoat usullari bilan ajratiladi, chunki bu jarayon uchun maxsus uskunalar kerak. Tabiiy kelib chiqadigan xom ashyo - bu uglevodorodlarning kombinatsiyasi bo'lgan havo, koks pechi, generator, qo'shma va tabiiy gaz.
Aralashmalarning gazsimon holatda bo'lishining fizik usullari quyidagilardan iborat.

• 
  Kondensatsiya - bu aralashmani asta-sekin sovutish jarayoni, uning davomida uning tarkibiy qismlari kondensatsiyalanadi. Bunday holda, birinchi navbatda, ajratgichlarda to'plangan yuqori qaynatilgan moddalar suyuq holatga o'tadi. Shu tarzda vodorod olinadi va aralashmaning ta'sirlanmagan qismidan ammiak ajralib chiqadi.
  
• 
  Sorbtsiya - bu ba'zi moddalarni boshqalar tomonidan singdirish. Ushbu jarayon qarama-qarshi qismlarga ega, ular orasida reaktsiya davomida muvozanat o'rnatiladi. To'g'ridan-to'g'ri va teskari jarayon uchun har xil sharoitlar zarur. Birinchi holda, bu yuqori bosim va past haroratning kombinatsiyasi. Bunday jarayon sorbsiya deb ataladi. Qarama-qarshi holatda, qarama-qarshi sharoitlar qo'llaniladi: yuqori haroratda past bosim.
  
• 
  Membranni ajratish - bu yarim moddali qismlarning xususiyati turli xil moddalarning molekulalarini tanlab o'tkazish uchun foydalaniladigan usul.
  
• 
  Reflyuks - bu aralashmalarning yuqori qaynab turgan qismlarini ularning sovishi natijasida kondensatsiyalanish jarayoni. Bunday holda, alohida tarkibiy qismlarning suyuq holatiga o'tish harorati katta darajada farq qilishi kerak.
  

Xromatografiya
Ushbu usulning nomi "rangli yozuv" deb tarjima qilinishi mumkin. Suvga siyoh qo'shilishini tasavvur qiling. Agar siz filtr qog'ozining uchini bunday aralashmaga tushirsangiz, u so'rila boshlaydi. Bunday holda, suv siyohga qaraganda tezroq so'riladi, bu esa ushbu moddalarning turli darajada so'rilish darajasi bilan bog'liq. Xromatografiya nafaqat aralashmalarni ajratish usuli, balki diffuziya va eruvchanlik kabi moddalarning xususiyatlarini o'rganish usulidir.
Shunday qilib, biz "toza moddalar" va "aralashmalar" kabi tushunchalar bilan tanishdik. Birinchisi, faqat ma'lum bir turdagi zarrachalardan tashkil topgan elementlar yoki birikmalar. Ularning misollari tuz, shakar, distillangan suv. Aralashmalar alohida moddalarning birikmasidir. Ularni ajratish uchun bir qator usullar qo'llaniladi. Ularni ajratish usuli uning tarkibiy qismlarining jismoniy xususiyatlariga bog'liq. Ularning asosiylari cho'kindi, bug'lanish, kristallanish, filtratsiya, distillash, magnit ta'sir va xromatografiya.