و طرق فصل مخاليط متجانسة كلها تلك التي، دون الاستفادة من التفاعلات الكيميائية، والسماح للحصول على المكونات أو المواد المذابة التي تدمج المرحلة نفسها. أي سائل أو صلب أو غاز.
تتكون هذه المخاليط المتجانسة من محاليل تكون فيها الجزيئات الذائبة صغيرة جدًا بحيث لا يمكن تمييزها بالعين المجردة. إنها صغيرة جدًا بحيث لا توجد مرشحات ضيقة أو انتقائية بدرجة كافية للاحتفاظ بها أثناء مرور الحل من خلالها. لا تساعد في تقنيات الفصل مثل الطرد المركزي أو المغنطة.
مثال توضيحي لكيفية فصل الخلائط المتجانسة على مراحل. المصدر: غابرييل بوليفار.
أعلاه مثال على كيفية فصل الحلول إلى مكوناتها. يتم فصل الخليط الأولي (البني) إلى مكونين متساويين في التجانس (البرتقالي والأرجواني). أخيرًا ، من الخليط الناتج ، يتم الحصول على المذيب (الأبيض) والأربعة أزواج من المواد المذابة (الأحمر والأصفر والأحمر والأزرق).
من بين الطرق أو التقنيات لفصل المحاليل لدينا التبخر والتقطير واللوني والتبلور الجزئي. اعتمادًا على مدى تعقيد المزيج ، قد يلزم استخدام أكثر من طريقة من هذه الطرق حتى يتم كسر التجانس.
الطرق الرئيسية لفصل المخاليط
- التبخر
التبخر هو أبسط طريقة لفصل الخلائط المتجانسة لمذاب واحد.
أبسط المخاليط المتجانسة هي المحاليل التي يذوب فيها مادة مذابة واحدة. على سبيل المثال ، في الصورة أعلاه يوجد محلول ملون ناتج عن امتصاص وانعكاس الضوء المرئي بجزيئات المذاب.
إذا تم اهتزازها جيدًا أثناء تحضيرها ، فلن تكون هناك مناطق أفتح أو أغمق من غيرها ؛ كلهم متساوون وموحدون. لا يمكن فصل هذه الجسيمات الملونة عن المذيب بأي طريقة ميكانيكية ، لذلك ستحتاج إلى طاقة على شكل حرارة (مثلث أحمر) لتحقيق ذلك.
وبالتالي ، يتم تسخين المحلول الملون تحت السماء المفتوحة للإسراع والسماح للمذيب بالتبخر خارج الحاوية. عندما يحدث هذا ، يتناقص الحجم الذي يفصل بين الجسيمات المذابة ، وبالتالي تزداد تفاعلاتها وينتهي الأمر بالاستقرار ببطء.
والنتيجة النهائية هي أن المذاب الملون يبقى في قاع الوعاء والمذيب قد تبخر تمامًا.
عيب التبخر هو أنه بدلاً من فصل المواد المذابة ، فإن هدفه هو التخلص من المذيب عن طريق تسخينه إلى درجة غليانه. يمكن أن تتكون المادة الصلبة المتبقية من أكثر من مادة مذابة ، وبالتالي فإن طرق الفصل الأخرى مطلوبة لتعريفها في مكوناتها المعزولة.
- تقطير
التقطير
ربما يكون التقطير هو الطريقة الأكثر استخدامًا لفصل المحاليل أو المخاليط المتجانسة. يمتد استخدامه ليشمل الأملاح أو المعادن المنصهرة أو الغازات المكثفة أو مخاليط المذيبات أو المستخلصات العضوية. المذاب هو في معظم الأحيان سائل ، تختلف نقطة غليانه بعدة درجات عن تلك الموجودة في المذيب.
عندما يكون الفرق بين نقاط الغليان عالية (أكبر من 70 درجة مئوية) ، يتم استخدام التقطير البسيط ؛ وإذا لم يكن كذلك ، فسيتم إجراء التقطير الجزئي. كل من التقطير لهما إعدادات أو تصميمات متعددة ، بالإضافة إلى منهجية مختلفة للمخاليط ذات الطبيعة الكيميائية المختلفة (متطايرة ، تفاعلية ، قطبية ، قطبية ، إلخ).
في التقطير ، يتم حفظ كل من المذيب والمذاب ، وهذا أحد الاختلافات الرئيسية فيما يتعلق بالتبخر.
ومع ذلك ، فإن التبخر الدوراني يجمع بين هذين الجانبين: خليط سائل - صلب أو سائل - سائل ، مثل خليط الزيت المذاب والامتزاج ، يتم تسخينه حتى يتم التخلص من المذيب ، ولكن هذا يتم جمعه في حاوية أخرى بينما تبقى المادة الصلبة أو الزيت. في الحاوية الأولية.
تقطير الهواء
يتعرض الهواء المكثف للتقطير التجزيئي المبرد لإزالة الأكسجين والنيتروجين والأرجون والنيون ، إلخ. يتحول الهواء ، وهو خليط غازي متجانس ، إلى سائل حيث يعمل النيتروجين ، باعتباره مكون الأغلبية ، نظريًا كمذيب ؛ والغازات الأخرى ، المكثفة أيضًا ، كمواد سائلة.
- الكروماتوغرافيا
لا تستطيع الكروماتوغرافيا ، على عكس التقنيات الأخرى ، أن توفر حتى عوائد مماثلة عن بعد ؛ أي أنه ليس مفيدًا لمعالجة خليط كامل ، ولكن فقط جزء ضئيل منه. ومع ذلك ، فإن المعلومات التي توفرها هي قيمة للغاية من الناحية التحليلية ، لأنها تحدد وتصنف المخاليط بناءً على تكوينها.
ورقة أو كروماتوغرافيا طبقة رقيقة. المصدر: غابرييل بوليفار.
هناك أنواع مختلفة من الكروماتوغرافيا ، ولكن أبسطها ، وهو النوع الذي يتم شرحه في الكليات أو دورات ما قبل الجامعة ، هو الورق ، الذي يكون مبدأه هو نفسه الذي تم تطويره على طبقة رقيقة من مادة ماصة (عادة هلام السيليكا).
توضح الصورة أعلاه أن دورقًا مملوءًا بالماء أو مذيبًا معينًا يوضع على ورق تم تعليمه بخط مرجعي بقطرات أو نقاط من ثلاثة أصباغ محددة (برتقالي وأرجواني وأخضر). الدورق مغلق بحيث يكون الضغط ثابتا ومشبع بأبخرة المذيب.
ثم يبدأ السائل في الصعود إلى أعلى الورقة ويحمل الأصباغ. تفاعلات الورق الصبغي ليست كلها متشابهة: بعضها أقوى ، والبعض الآخر أضعف. كلما زاد تقارب الصباغ للورق ، قل تصاعده عبر الورق بالنسبة إلى الخط الذي تم تعليمه في البداية.
على سبيل المثال: الصباغ الأحمر هو الذي يشعر بتجاوب أقل مع المذيب ، في حين أن اللون الأصفر نادرًا ما يرتفع لأن الورق يحتفظ به أكثر. يقال بعد ذلك أن المذيب هو الطور المتحرك ، والورق هو الطور الثابت.
- التبلور الجزئي
مثال توضيحي للتبلور الجزئي. المصدر: غابرييل بوليفار.
وللانتهاء يوجد التبلور الجزئي. ربما يمكن تصنيف هذه الطريقة على أنها هجينة ، لأنها تبدأ من خليط متجانس لتنتهي بمزيج غير متجانس. على سبيل المثال ، افترض أن لديك محلولًا تتحلل فيه مادة صلبة خضراء (الصورة العلوية).
الجسيمات الخضراء صغيرة جدًا بحيث لا يمكن فصلها يدويًا أو ميكانيكيًا. وجد أيضًا أن المادة الصلبة الخضراء عبارة عن مزيج من عنصرين وليس مركبًا واحدًا من هذا اللون.
ثم يسخن المحلول ويترك للراحة بينما يبرد. اتضح أن المكونين ، على الرغم من ارتباطهما الوثيق ببعضهما البعض ، فإن قابليتهما للذوبان في مذيب معين تختلف قليلاً ؛ لذلك ، سيبدأ أحدهما في التبلور أولاً ثم الآخر.
المكون الأزرق والأخضر (في منتصف الصورة) هو أول مكون يتبلور ، بينما يظل المكون الأصفر مذابًا. نظرًا لوجود بلورات خضراء مزرقة ، يتم ترشيحها ساخنة قبل ظهور البلورات الصفراء. ثم ، عندما يبرد المذيب أكثر قليلاً ، يتبلور المكون الأصفر ويتم إجراء ترشيح آخر.
المراجع
- ويتن ، ديفيس ، بيك وستانلي. (2008). كيمياء (الطبعة الثامنة). سينجاج ليرنينج.
- تشيلسي شويلر. (2019). اللوني والتقطير والترشيح: طرق فصل المخاليط. دراسة. تم الاسترجاع من: study.com
- مؤسسة CK-12. (16 أكتوبر 2019). طرق فصل المخاليط. الكيمياء LibreTexts. تم الاسترجاع من: chem.libretexts.org
- علم جيد. (2019). فصل المخاليط. تم الاسترجاع من: Goodscience.com.au
- كلارك جيم. (2007). طبقة رقيقة اللوني. تم الاسترجاع من: chemguide.co.uk