ในบทความของเรา เราจะพิจารณาว่าสารบริสุทธิ์และสารผสมคืออะไร วิธีการแยกสารผสม เราแต่ละคนใช้พวกเขาในชีวิตประจำวัน สารบริสุทธิ์เกิดขึ้นในธรรมชาติหรือไม่? แล้วจะแยกจากของผสมได้อย่างไร
สารบริสุทธิ์และสารผสม: วิธีแยกสารผสม
สารบริสุทธิ์คือสารที่มีอนุภาคบางประเภทเท่านั้น นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าแทบไม่มีอยู่จริงในธรรมชาติ เนื่องจากสิ่งเหล่านี้ล้วนแต่มีสิ่งเจือปนในสัดส่วนเล็กน้อย สารทั้งหมดสามารถละลายได้ในน้ำอย่างแน่นอน ตัวอย่างเช่น แม้ว่าแหวนเงินจะแช่อยู่ในของเหลวนี้ ไอออนของโลหะนี้ก็จะกลายเป็นสารละลาย
สัญลักษณ์ของสารบริสุทธิ์คือความคงตัวขององค์ประกอบและคุณสมบัติทางกายภาพ ในกระบวนการก่อตัวจะมีการเปลี่ยนแปลงปริมาณพลังงาน นอกจากนี้ยังสามารถเพิ่มขึ้นและลดลงได้ สารบริสุทธิ์สามารถแยกออกเป็นส่วนประกอบแต่ละส่วนได้โดยปฏิกิริยาเคมีเท่านั้น ตัวอย่างเช่น น้ำกลั่นเท่านั้นที่มีจุดเดือดและจุดเยือกแข็งโดยทั่วไปสำหรับสารนี้ขาดรสชาติและกลิ่น และออกซิเจนและไฮโดรเจนของมันสามารถย่อยสลายได้ด้วยกระแสไฟฟ้าเท่านั้น
มวลรวมของมันแตกต่างจากสารบริสุทธิ์อย่างไร? เคมีจะช่วยเราตอบคำถามนี้ วิธีการแยกของผสมเป็นทางกายภาพ เนื่องจากไม่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในองค์ประกอบทางเคมีของสาร สารผสมต่างจากสารบริสุทธิ์ สารผสมมีองค์ประกอบและคุณสมบัติที่แปรผัน และสามารถแยกออกได้ด้วยวิธีการทางกายภาพ
ส่วนผสมคืออะไร
สารผสมคือชุดของสารแต่ละชนิด ตัวอย่างคือน้ำทะเล มีรสขมหรือเค็มแตกต่างจากแบบกลั่น เดือดที่อุณหภูมิสูงขึ้น และแช่แข็งที่อุณหภูมิต่ำกว่า วิธีการแยกของผสมของสารเป็นทางกายภาพ ดังนั้นเกลือบริสุทธิ์จึงสามารถหาได้จากน้ำทะเลโดยการระเหยและตกผลึกในภายหลัง
ประเภทของสารผสม
ถ้าคุณเติมน้ำตาลลงไปในน้ำ สักพักอนุภาคของน้ำตาลก็จะละลายและมองไม่เห็น ส่งผลให้ไม่สามารถแยกแยะได้ด้วยตาเปล่า สารผสมดังกล่าวเรียกว่าเป็นเนื้อเดียวกันหรือเป็นเนื้อเดียวกัน อากาศ น้ำมันเบนซิน น้ำซุป น้ำหอม น้ำหวานและเกลือ และโลหะผสมของทองแดงและอลูมิเนียมก็เป็นตัวอย่างของสิ่งเหล่านี้เช่นกัน อย่างที่คุณเห็น ของผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันสามารถอยู่ในสถานะการรวมตัวที่แตกต่างกัน แต่ของเหลวนั้นพบได้บ่อยที่สุด พวกเขาจะเรียกว่าวิธีแก้ปัญหา
ในของผสมที่ต่างกันหรือต่างกัน อนุภาคของสารแต่ละตัวสามารถแยกแยะได้ ตะไบเหล็กและไม้ ทรายและเกลือแกงเป็นตัวอย่างทั่วไป สารผสมที่ต่างกันจะเรียกว่าสารแขวนลอยในหมู่พวกเขามีสารแขวนลอยและอิมัลชันมีความโดดเด่น อดีตประกอบด้วยของเหลวและของแข็ง ดังนั้น อิมัลชันจึงเป็นส่วนผสมของน้ำและทราย อิมัลชันคือการรวมกันของของเหลวสองชนิดที่มีความหนาแน่นต่างกัน
มีการผสมชื่อพิเศษต่างกัน ตัวอย่างของโฟมก็คือโฟม และละอองลอย ได้แก่ หมอก ควัน สารระงับกลิ่นกาย น้ำหอมปรับอากาศ สารป้องกันไฟฟ้าสถิตย์
วิธีแยกของผสม
แน่นอนว่าสารผสมหลายชนิดมีคุณสมบัติที่มีค่ามากกว่าสารแต่ละตัวที่ประกอบขึ้นเป็นส่วนผสม แต่แม้กระทั่งในชีวิตประจำวันก็มีสถานการณ์ที่ต้องแยกจากกัน และในอุตสาหกรรม อุตสาหกรรมทั้งหมดขึ้นอยู่กับกระบวนการนี้ ตัวอย่างเช่นจากน้ำมันที่เกิดจากการแปรรูปน้ำมันเบนซินน้ำมันแก๊สน้ำมันก๊าดน้ำมันเชื้อเพลิงน้ำมันพลังงานแสงอาทิตย์และน้ำมันเครื่องเชื้อเพลิงจรวดอะเซทิลีนและเบนซิน เห็นด้วย การใช้ผลิตภัณฑ์เหล่านี้มีกำไรมากกว่าการเผาน้ำมันอย่างไม่ใส่ใจ
ตอนนี้เรามาดูกันว่ามีวิธีการทางเคมีสำหรับการแยกสารผสมหรือไม่ สมมติว่าเราจำเป็นต้องได้รับสารบริสุทธิ์จากสารละลายเกลือที่เป็นน้ำ ในการทำเช่นนี้ส่วนผสมจะต้องอุ่น เป็นผลให้น้ำกลายเป็นไอน้ำและเกลือจะตกผลึก แต่ในขณะเดียวกันก็จะไม่มีการแปรสภาพของสารหนึ่งไปเป็นอีกสารหนึ่ง ซึ่งหมายความว่าพื้นฐานของกระบวนการนี้คือปรากฏการณ์ทางกายภาพ
วิธีการแยกของผสมขึ้นอยู่กับสถานะของการรวมกลุ่ม ความสามารถในการละลาย ความแตกต่างของจุดเดือด ความหนาแน่น และองค์ประกอบของส่วนประกอบ ลองพิจารณาแต่ละรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับเฉพาะตัวอย่าง
กรอง
วิธีการแยกนี้เหมาะสำหรับของผสมที่ประกอบด้วยของเหลวและของแข็งที่ไม่ละลายน้ำ ตัวอย่างเช่น น้ำและทรายแม่น้ำ ส่วนผสมนี้ต้องผ่านตัวกรอง เป็นผลให้น้ำสะอาดไหลผ่านได้อย่างอิสระและทรายจะยังคงอยู่
การตกตะกอน
บางวิธีในการแยกสารผสมขึ้นอยู่กับการกระทำของแรงโน้มถ่วง ดังนั้นสารแขวนลอยและอิมัลชันจึงสามารถย่อยสลายเป็นสารบริสุทธิ์ได้ ถ้าน้ำมันพืชลงไปในน้ำ ต้องเขย่าส่วนผสมก่อน แล้วทิ้งไว้สักครู่ เป็นผลให้น้ำจะอยู่ที่ด้านล่างของภาชนะและน้ำมันจะปกคลุมในรูปแบบของฟิล์ม
ในห้องปฏิบัติการ จะใช้กรวยแยกสำหรับการตกตะกอน ผลจากการทำงาน ของเหลวที่มีความหนาแน่นมากขึ้นจะถูกระบายลงในภาชนะ แต่ของเหลวที่เบากว่ายังคงอยู่
การตกตะกอนมีลักษณะเป็นกระบวนการที่ความเร็วต่ำ ต้องใช้เวลาสักระยะหนึ่งกว่าจะเกิดการตกตะกอน ในสภาพอุตสาหกรรม วิธีนี้ดำเนินการในโครงสร้างพิเศษที่เรียกว่าถังตกตะกอน
การกระทำด้วยแม่เหล็ก
ถ้าส่วนผสมมีโลหะ ก็สามารถแยกออกโดยใช้แม่เหล็ก ตัวอย่างเช่น แยกตะไบเหล็กและตะไบไม้ แต่โลหะทั้งหมดมีคุณสมบัติเหล่านี้หรือไม่? ไม่เลย. สำหรับวิธีนี้ เฉพาะสารผสมที่มีเฟอร์โรแมกเนติกเท่านั้นที่เหมาะสม นอกจากธาตุเหล็กแล้ว ได้แก่ นิกเกิล โคบอลต์ แกโดลิเนียม เทอร์เบียม ดิสโพรเซียม โฮลเมียม เออร์เบียม
กลั่น
นี่คือชื่อเรื่องในแปลจากภาษาละตินแปลว่า "หยดน้ำ" การกลั่นเป็นวิธีการแยกสารผสมตามความแตกต่างของจุดเดือดของสาร ดังนั้นแม้ที่บ้านก็สามารถแยกแอลกอฮอล์และน้ำออกได้ สารตัวแรกเริ่มระเหยแล้วที่อุณหภูมิ 78 องศาเซลเซียส สัมผัสพื้นผิวเย็น ไอแอลกอฮอล์กลั่นตัวกลายเป็นของเหลว
ในทางอุตสาหกรรม ผลิตภัณฑ์กลั่นน้ำมัน สารอะโรมาติก โลหะบริสุทธิ์ ได้มาด้วยวิธีนี้
การระเหยและการตกผลึก
วิธีการแยกเหล่านี้เหมาะสำหรับสารละลายของเหลว สารที่ประกอบเป็นองค์ประกอบต่างกันที่จุดเดือด ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะได้รับผลึกเกลือหรือน้ำตาลจากน้ำที่ละลาย เมื่อต้องการทำเช่นนี้ สารละลายจะถูกทำให้ร้อนและระเหยเป็นสถานะอิ่มตัว ในกรณีนี้คริสตัลจะถูกฝากไว้ หากจำเป็นต้องได้รับน้ำบริสุทธิ์ สารละลายจะถูกนำไปต้ม ตามด้วยไอน้ำที่ควบแน่นบนพื้นผิวที่เย็นกว่า
วิธีแยกแก๊สผสม
ก๊าซผสมจะถูกแยกจากกันโดยวิธีทางห้องปฏิบัติการและทางอุตสาหกรรม เนื่องจากกระบวนการนี้ต้องใช้อุปกรณ์พิเศษ วัตถุดิบที่มาจากธรรมชาติ ได้แก่ อากาศ โค้ก เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ก๊าซที่เกี่ยวข้องและก๊าซธรรมชาติ ซึ่งเป็นส่วนผสมของไฮโดรคาร์บอน
วิธีการแยกของผสมในสถานะก๊าซมีดังต่อไปนี้
- การควบแน่นเป็นกระบวนการแบบค่อยเป็นค่อยไปทำให้ส่วนผสมเย็นลงในระหว่างที่มีการควบแน่นของส่วนประกอบ ในกรณีนี้ อย่างแรกเลย สารที่มีจุดเดือดสูงซึ่งถูกเก็บรวบรวมในตัวแยก จะผ่านเข้าสู่สถานะของเหลว ด้วยวิธีนี้ ไฮโดรเจนจะได้มาจากแก๊สในเตาอบโค้ก และแอมโมเนียก็ถูกแยกออกจากส่วนที่ไม่ทำปฏิกิริยาของส่วนผสมด้วย
- การดูดซับคือการดูดซึมของสารบางชนิด กระบวนการนี้มีองค์ประกอบที่ตรงกันข้าม ระหว่างที่สร้างสมดุลระหว่างปฏิกิริยา กระบวนการไปข้างหน้าและย้อนกลับต้องมีเงื่อนไขที่แตกต่างกัน ในกรณีแรกเป็นการผสมผสานระหว่างความกดอากาศสูงและอุณหภูมิต่ำ กระบวนการนี้เรียกว่าการดูดซับ มิฉะนั้นจะใช้เงื่อนไขตรงกันข้าม: แรงดันต่ำที่อุณหภูมิสูง
- การแยกเมมเบรนเป็นวิธีการที่ใช้คุณสมบัติของพาร์ติชั่นแบบกึ่งซึมผ่านได้ เพื่อคัดเลือกผ่านโมเลกุลของสารต่างๆ
- Refluxation - กระบวนการควบแน่นของส่วนผสมที่มีจุดเดือดสูงเนื่องจากการทำให้เย็นลง ในกรณีนี้ อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลวของส่วนประกอบแต่ละรายการควรแตกต่างกันอย่างมาก
โครมาโตกราฟี
ชื่อของวิธีนี้แปลว่า "ฉันเขียนด้วยสี" ลองนึกภาพว่าหมึกถูกเติมลงไปในน้ำ หากคุณลดส่วนท้ายของกระดาษกรองลงในส่วนผสมดังกล่าว กระดาษจะเริ่มดูดซึม ในกรณีนี้ น้ำจะถูกดูดซึมได้เร็วกว่าหมึก ซึ่งสัมพันธ์กับการดูดซับสารเหล่านี้ในระดับที่แตกต่างกัน โครมาโตกราฟีไม่ได้เป็นเพียงวิธีการแยกสารผสมเท่านั้น แต่ยังเป็นวิธีศึกษาคุณสมบัติของสารเช่นการแพร่และการละลาย
แล้วเจอกันด้วยแนวคิดเช่น "สารบริสุทธิ์" และ "สารผสม" ประการแรกคือองค์ประกอบหรือสารประกอบที่ประกอบด้วยอนุภาคบางประเภทเท่านั้น ตัวอย่าง ได้แก่ เกลือ น้ำตาล น้ำกลั่น สารผสมคือชุดของสารแต่ละชนิด มีหลายวิธีที่ใช้ในการแยกพวกเขา วิธีการแยกขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางกายภาพของส่วนประกอบ การตกตะกอน การระเหย การตกผลึก การกรอง การกลั่น การสะกดจิต และโครมาโตกราฟี
