Mūsų straipsnyje apžvelgsime, kas yra grynos medžiagos ir mišiniai, mišinių atskyrimo metodus. Kiekvienas iš mūsų juos naudojame kasdieniame gyvenime. Ar gamtoje apskritai pasitaiko grynų medžiagų? O kaip juos atskirti nuo mišinių?
Grynos medžiagos ir mišiniai: mišinių atskyrimo būdai
Grynos medžiagos yra medžiagos, kuriose yra tik tam tikro tipo dalelių. Mokslininkai mano, kad gamtoje jų praktiškai nėra, nes visuose juose, nors ir nereikšmingomis proporcijomis, yra priemaišų. Absoliučiai visos medžiagos taip pat tirpsta vandenyje. Net jei, pavyzdžiui, sidabrinis žiedas yra panardintas į šį skystį, šio metalo jonai ištirps.
Grynų medžiagų požymis yra sudėties ir fizinių savybių pastovumas. Jų formavimosi procese keičiasi energijos kiekis. Be to, jis gali tiek didėti, tiek mažėti. Gryna medžiaga gali būti atskirta į atskirus komponentus tik cheminės reakcijos būdu. Pavyzdžiui, tik distiliuotas vanduo turi tipišką šios medžiagos virimo ir užšalimo temperatūrą,skonio ir kvapo trūkumas. O jo deguonis ir vandenilis gali būti skaidomi tik elektrolizės būdu.
O kuo jų agregatai skiriasi nuo grynų medžiagų? Chemija padės mums atsakyti į šį klausimą. Mišinių atskyrimo metodai yra fiziniai, nes jie nekeičia medžiagų cheminės sudėties. Skirtingai nuo grynų medžiagų, mišinių sudėtis ir savybės skiriasi, todėl juos galima atskirti fiziniais metodais.
Kas yra mišinys
Mišinys yra atskirų medžiagų rinkinys. Pavyzdys yra jūros vanduo. Skirtingai nei distiliuotas, jis yra kartaus arba sūraus skonio, verda aukštesnėje temperatūroje, o užšąla žemesnėje temperatūroje. Medžiagų mišinių atskyrimo metodai yra fiziniai. Taigi gryną druską iš jūros vandens galima gauti išgarinant ir vėliau kristalizuojant.
Mišinių tipai
Jei į vandenį įbersite cukraus, po kurio laiko jo dalelės ištirps ir taps nematomos. Dėl to jų negalima atskirti plika akimi. Tokie mišiniai vadinami vienalyčiais arba vienalyčiais. Oras, benzinas, sultinys, kvepalai, saldus ir sūrus vanduo bei vario ir aliuminio lydinys taip pat yra jų pavyzdžiai. Kaip matote, homogeniniai mišiniai gali būti skirtingos agregacijos būsenos, tačiau dažniausiai yra skysčiai. Jie taip pat vadinami sprendimais.
Heterogeniniuose arba nevienalyčiuose mišiniuose galima atskirti atskirų medžiagų daleles. Tipiški pavyzdžiai yra geležies ir medžio drožlės, smėlis ir valgomoji druska. Heterogeniniai mišiniai taip pat vadinami suspensijomis. Tarp jų išskiriamos suspensijos ir emulsijos. Pirmąjį sudaro skysta ir kieta medžiaga. Taigi, emulsija yra vandens ir smėlio mišinys. Emulsija yra dviejų skirtingo tankio skysčių derinys.
Yra nevienalyčių mišinių su specialiais pavadinimais. Taigi, putų pavyzdys yra putos, o aerozoliai yra rūkas, dūmai, dezodorantai, oro gaivikliai, antistatinės medžiagos.
Mišinių atskyrimo metodai
Žinoma, daugelis mišinių turi vertingesnių savybių nei atskiros juos sudarančios medžiagos. Tačiau net ir kasdieniame gyvenime pasitaiko situacijų, kai jas reikia atskirti. O pramonėje šiuo procesu remiasi ištisos pramonės šakos. Pavyzdžiui, iš naftos perdirbant gaunamas benzinas, gazolis, žibalas, mazutas, saulės energija ir mašinų alyva, raketų kuras, acetilenas ir benzenas. Sutikite, naudoti šiuos produktus yra naudingiau nei be proto deginti aliejų.
Dabar pažiūrėkime, ar yra toks dalykas kaip cheminiai mišinių atskyrimo metodai. Tarkime, kad turime gauti grynas medžiagas iš vandeninio druskos tirpalo. Norėdami tai padaryti, mišinys turi būti šildomas. Dėl to vanduo pavirs garais, o druska kristalizuosis. Tačiau tuo pačiu metu viena medžiaga nevirs kita. Tai reiškia, kad šio proceso pagrindas yra fiziniai reiškiniai.
Mišinių atskyrimo metodai priklauso nuo agregacijos būsenos, gebėjimo ištirpti, virimo temperatūros skirtumo, tankio ir komponentų sudėties. Panagrinėkime kiekvieną iš jų išsamiaupavyzdžiai.
Filtravimas
Šis atskyrimo metodas tinka mišiniams, kuriuose yra skysčio ir netirpios kietos medžiagos. Pavyzdžiui, vanduo ir upės smėlis. Šis mišinys turi būti praleistas per filtrą. Dėl to per jį laisvai tekės švarus vanduo, o smėlis išliks.
Atsiskaitymas
Kai kurie mišinių atskyrimo būdai yra pagrįsti gravitacijos poveikiu. Taigi suspensijos ir emulsijos gali būti suskaidytos į grynas medžiagas. Jei augalinis aliejus pateko į vandenį, mišinį pirmiausia reikia suplakti. Tada palikite kurį laiką. Dėl to vanduo bus indo apačioje, o aliejus jį padengs plėvelės pavidalu.
Laboratorinėmis sąlygomis nusodinimui naudojamas dalijamasis piltuvas. Dėl jo darbo tankesnis skystis nuteka į indą, o lengvas lieka.
Nusėdimui būdingas mažas proceso greitis. Nuosėdoms susidaryti reikia tam tikro laiko. Pramoninėmis sąlygomis šis metodas taikomas specialiose konstrukcijose, vadinamose sedimentacijos rezervuarais.
Veiksmas su magnetu
Jei mišinyje yra metalo, jį galima atskirti magnetu. Pavyzdžiui, atskirkite geležies ir medžio drožles. Bet ar visi metalai turi šias savybes? Visai ne. Šiam metodui tinka tik mišiniai, kuriuose yra feromagnetų. Be geležies, tai yra nikelis, kob altas, gadolinis, terbis, disprosis, holmis, erbis.
Distiliavimas
Tai yra pavadinimasišvertus iš lotynų kalbos reiškia „išleidžiantys lašus“. Distiliavimas – tai mišinių atskyrimo metodas, pagrįstas medžiagų virimo taškų skirtumu. Taigi net namuose alkoholis ir vanduo gali būti atskirti. Pirmoji medžiaga pradeda garuoti jau esant 78 laipsnių Celsijaus temperatūrai. Palietus š altą paviršių, alkoholio garai kondensuojasi ir virsta skysta būsena.
Pramonėje tokiu būdu gaunami naftos perdirbimo produktai, aromatinės medžiagos, gryni metalai.
Išgarinimas ir kristalizacija
Šie atskyrimo metodai tinka skystiems tirpalams. Medžiagos, sudarančios jų sudėtį, skiriasi savo virimo temperatūra. Taigi iš vandens, kuriame jie ištirpę, galima gauti druskos ar cukraus kristalus. Norėdami tai padaryti, tirpalai kaitinami ir išgarinami iki prisotintos būsenos. Šiuo atveju kristalai nusėda. Jei reikia gauti gryno vandens, tirpalas užvirinamas, po to garai kondensuojasi ant š altesnio paviršiaus.
Dujų mišinių atskyrimo metodai
Dujų mišiniai atskiriami laboratoriniais ir pramoniniais metodais, nes šiam procesui reikalinga speciali įranga. Natūralios kilmės žaliava yra oras, koksas, generatorius, susijusios ir gamtinės dujos, kurios yra angliavandenilių mišinys.
Fizikiniai dujinės būsenos mišinių atskyrimo metodai yra tokie:
- Kondensacija yra laipsniškas procesasmišinio aušinimas, kurio metu kondensuojasi jo komponentai. Šiuo atveju į skystą būseną pirmiausia patenka aukštos virimo temperatūros medžiagos, kurios surenkamos separatoriuose. Tokiu būdu iš kokso krosnies dujų gaunamas vandenilis, o amoniakas taip pat atskiriamas nuo nesureagavusios mišinio dalies.
- Sorbcija yra kai kurių medžiagų absorbcija kitų. Šis procesas turi priešingus komponentus, tarp kurių reakcijos metu susidaro pusiausvyra. Pirmyn ir atgal procesai reikalauja skirtingų sąlygų. Pirmuoju atveju tai aukšto slėgio ir žemos temperatūros derinys. Šis procesas vadinamas sorbcija. Kitu atveju naudojamos priešingos sąlygos: žemas slėgis aukštoje temperatūroje.
- Membranų atskyrimas – tai metodas, kai pusiau pralaidžių pertvarų savybė naudojama selektyviai praleisti įvairių medžiagų molekules.
- Refliuksavimas – aukštai verdančių mišinių dalių kondensacijos procesas dėl jų aušinimo. Tokiu atveju atskirų komponentų perėjimo į skystą būseną temperatūra turėtų labai skirtis.
Chromatografija
Šio metodo pavadinimas gali būti išverstas kaip „Rašau spalvomis“. Įsivaizduokite, kad į vandenį įpilama rašalo. Jei filtravimo popieriaus galą nuleisite į tokį mišinį, jis pradės absorbuotis. Tokiu atveju vanduo bus absorbuojamas greičiau nei rašalas, o tai susiję su skirtingu šių medžiagų sorbcijos laipsniu. Chromatografija yra ne tik mišinių atskyrimo, bet ir tokių medžiagų savybių kaip difuzija ir tirpumas tyrimo metodas.
Taigi mes susitikomesu tokiomis sąvokomis kaip „grynos medžiagos“ir „mišiniai“. Pirmieji yra elementai arba junginiai, susidedantys tik iš tam tikro tipo dalelių. Jų pavyzdžiai yra druska, cukrus, distiliuotas vanduo. Mišiniai yra atskirų medžiagų rinkinys. Jiems atskirti naudojami keli būdai. Jų atskyrimo būdas priklauso nuo jo sudedamųjų dalių fizinių savybių. Pagrindiniai yra nusodinimas, garinimas, kristalizacija, filtravimas, distiliavimas, įmagnetinimas ir chromatografija.
