- วิธีการหลักในการแยกสารผสม
- - การระเหย
- - การกลั่น
- การกลั่นอากาศ
- - โครมาโทกราฟี
- - การตกผลึกแบบเศษส่วน
- อ้างอิง
วิธีการแยกสารผสมเป็นเนื้อเดียวกันมีทั้งหมดเหล่านั้นโดยไม่ทำให้การใช้งานของปฏิกิริยาเคมีให้จะได้รับส่วนประกอบหรือสารที่บูรณาการขั้นตอนเดียวกัน; นั่นคือของเหลวของแข็งหรือก๊าซ
สารผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันดังกล่าวประกอบด้วยสารละลายซึ่งอนุภาคของตัวถูกละลายมีขนาดเล็กเกินไปที่จะแยกแยะได้ด้วยตาเปล่า มีขนาดเล็กมากจนไม่มีตัวกรองที่แคบหรือเลือกได้เพียงพอที่จะกักเก็บไว้ในขณะที่สารละลายไหลผ่าน ไม่ช่วยสำหรับเทคนิคการแยกเช่นการหมุนเหวี่ยงหรือการทำให้เป็นแม่เหล็ก
ตัวอย่างที่แสดงให้เห็นถึงวิธีการแยกส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันในแต่ละขั้นตอน ที่มา: Gabriel Bolívar
ด้านบนเป็นตัวอย่างวิธีการแยกโซลูชันออกเป็นส่วนประกอบ ส่วนผสมเริ่มต้น (สีน้ำตาล) ถูกแยกออกเป็นสองส่วนซึ่งเป็นเนื้อเดียวกัน (สีส้มและสีม่วง) ในที่สุดจากส่วนผสมที่ได้ทั้งสองจะได้ตัวทำละลาย (สีขาว) และตัวถูกละลายสี่คู่ตามลำดับ (แดง - เหลืองและแดง - น้ำเงิน)
ในบรรดาวิธีการหรือเทคนิคในการแยกสารละลายเรามีการระเหยการกลั่นโครมาโทกราฟีและการตกผลึกแบบเศษส่วน ขึ้นอยู่กับความซับซ้อนของการผสมอาจต้องใช้วิธีการเหล่านี้มากกว่าหนึ่งวิธีจนกว่าความเป็นเนื้อเดียวกันจะแตก
วิธีการหลักในการแยกสารผสม
- การระเหย
การระเหยเป็นวิธีที่ง่ายที่สุดในการแยกสารผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันของตัวถูกละลายเดี่ยว
ส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันที่ง่ายที่สุดคือสารละลายที่ตัวถูกละลายตัวเดียวละลาย ตัวอย่างเช่นในภาพด้านบนมีสารละลายสีเนื่องจากการดูดซับและการสะท้อนของแสงที่มองเห็นได้ด้วยอนุภาคของตัวถูกละลาย
หากได้รับการเขย่าอย่างดีในระหว่างการเตรียมการจะไม่มีบริเวณที่เบาหรือมืดกว่าบริเวณอื่น พวกเขาทั้งหมดเท่าเทียมกัน อนุภาคที่มีสีสันเหล่านี้ไม่สามารถแยกออกจากตัวทำละลายด้วยวิธีเชิงกลใด ๆ ดังนั้นคุณจะต้องใช้พลังงานในรูปของความร้อน (สามเหลี่ยมสีแดง) เพื่อให้บรรลุสิ่งนี้
ดังนั้นสารละลายสีจึงถูกให้ความร้อนภายใต้ท้องฟ้าเปิดเพื่อเร่งความเร็วและปล่อยให้ตัวทำละลายระเหยออกจากภาชนะ เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นปริมาตรที่แยกอนุภาคของตัวถูกละลายจะลดลงดังนั้นปฏิกิริยาของมันจึงเพิ่มขึ้นและค่อยๆตกตะกอน
ผลลัพธ์ที่ได้คือตัวถูกละลายสียังคงอยู่ที่ด้านล่างของภาชนะบรรจุและตัวทำละลายได้ระเหยไปจนหมด
ข้อเสียเปรียบในการระเหยคือแทนที่จะแยกตัวถูกละลายวัตถุประสงค์คือกำจัดตัวทำละลายโดยให้ความร้อนจนถึงจุดเดือด ของแข็งที่เหลือสามารถประกอบด้วยตัวถูกละลายได้มากกว่าหนึ่งตัวดังนั้นจึงต้องใช้วิธีการแยกอื่น ๆ เพื่อกำหนดในส่วนประกอบที่แยกได้
- การกลั่น
การกลั่น
การกลั่นอาจเป็นวิธีการที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการแยกสารละลายหรือสารผสมที่เป็นเนื้อเดียวกัน การใช้งานครอบคลุมถึงเกลือหรือโลหะหลอมเหลวก๊าซควบแน่นส่วนผสมของตัวทำละลายหรือสารสกัดอินทรีย์ ตัวถูกละลายส่วนใหญ่เป็นของเหลวซึ่งจุดเดือดซึ่งแตกต่างจากตัวทำละลายหลายองศา
เมื่อความแตกต่างระหว่างจุดเดือดดังกล่าวสูง (มากกว่า 70 ºC) จะใช้การกลั่นอย่างง่าย และถ้าไม่เช่นนั้นจะทำการกลั่นแบบเศษส่วน การกลั่นทั้งสองแบบมีการตั้งค่าหรือการออกแบบหลายแบบรวมถึงวิธีการที่แตกต่างกันสำหรับส่วนผสมที่มีลักษณะทางเคมีที่แตกต่างกัน (ระเหยปฏิกิริยาขั้วแอโพลาร์ ฯลฯ )
ในการกลั่นทั้งตัวทำละลายและตัวถูกละลายจะได้รับการอนุรักษ์ไว้และนี่คือหนึ่งในความแตกต่างที่สำคัญเกี่ยวกับการระเหย
อย่างไรก็ตามการระเหยแบบหมุนจะรวมสองลักษณะนี้เข้าด้วยกัน: ส่วนผสมของของเหลวกับของแข็งหรือของเหลวและของเหลวเช่นน้ำมันที่ละลายและผสมกันได้จะถูกให้ความร้อนจนกว่าตัวทำละลายจะถูกกำจัดออกไป แต่จะถูกรวบรวมไว้ในภาชนะอื่นในขณะที่ของแข็งหรือน้ำมันยังคงอยู่ ในคอนเทนเนอร์เริ่มต้น
การกลั่นอากาศ
อากาศที่ควบแน่นจะต้องผ่านการกลั่นแบบเศษส่วนด้วยความเย็นเพื่อกำจัดออกซิเจนไนโตรเจนอาร์กอนนีออน ฯลฯ อากาศซึ่งเป็นส่วนผสมของก๊าซที่เป็นเนื้อเดียวกันจะเปลี่ยนเป็นของเหลวโดยมีไนโตรเจนซึ่งเป็นส่วนประกอบส่วนใหญ่ในทางทฤษฎีทำหน้าที่เป็นตัวทำละลาย และก๊าซอื่น ๆ รวมตัวเป็นตัวละลายของเหลว
- โครมาโทกราฟี
โครมาโทกราฟีซึ่งแตกต่างจากเทคนิคอื่น ๆ ไม่สามารถให้ผลผลิตที่คล้ายคลึงกันจากระยะไกลได้ นั่นคือไม่มีประโยชน์สำหรับการแปรรูปส่วนผสมทั้งหมด แต่เป็นเพียงเศษเสี้ยวที่ไม่มีนัยสำคัญเท่านั้น อย่างไรก็ตามข้อมูลที่ให้ไว้นั้นมีค่าอย่างยิ่งในเชิงวิเคราะห์เนื่องจากระบุและจำแนกสารผสมตามองค์ประกอบ
กระดาษหรือชั้นบางโครมาโทกราฟี ที่มา: Gabriel Bolívar
โครมาโทกราฟีมีหลายประเภท แต่วิธีที่ง่ายที่สุดที่อธิบายในวิทยาลัยหรือหลักสูตรเตรียมอุดมศึกษาคือกระดาษซึ่งมีหลักการเหมือนกับที่พัฒนาบนชั้นบาง ๆ ของวัสดุดูดซับ (โดยทั่วไปคือซิลิกาเจล)
ภาพด้านบนแสดงให้เห็นว่าบีกเกอร์ที่เต็มไปด้วยน้ำหรือตัวทำละลายบางชนิดวางอยู่บนกระดาษที่มีเครื่องหมายอ้างอิงโดยหยดหรือจุดของเม็ดสีที่เลือกไว้สามสี (สีส้มสีม่วงและสีเขียว) บีกเกอร์ถูกปิดไว้เพื่อให้ความดันคงที่และอิ่มตัวด้วยไอระเหยของตัวทำละลาย
จากนั้นของเหลวจะเริ่มลอยขึ้นบนกระดาษและมีเม็ดสี ปฏิกิริยาระหว่างเม็ดสีกับกระดาษไม่เหมือนกันทั้งหมด: บางอันแข็งแกร่งกว่าบางอันอ่อนแอกว่า ยิ่งเม็ดสีมีความสัมพันธ์กับกระดาษมากเท่าใดเม็ดสีก็จะไหลผ่านกระดาษน้อยลงเมื่อเทียบกับเส้นที่ทำเครื่องหมายไว้ในตอนแรก
ตัวอย่างเช่นเม็ดสีแดงเป็นเม็ดสีที่ให้ความรู้สึกใกล้เคียงกับตัวทำละลายน้อยลงในขณะที่สีเหลืองแทบจะไม่เพิ่มขึ้นเนื่องจากกระดาษกักเก็บไว้มากกว่า จากนั้นตัวทำละลายจะกล่าวว่าเป็นเฟสเคลื่อนที่และกระดาษเป็นเฟสนิ่ง
- การตกผลึกแบบเศษส่วน
ตัวอย่างภาพประกอบของการตกผลึกแบบเศษส่วน ที่มา: Gabriel Bolívar
และเพื่อให้เสร็จสิ้นนั่นคือการตกผลึกแบบเศษส่วน วิธีนี้อาจจัดได้ว่าเป็นไฮบริดเนื่องจากเริ่มต้นจากส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันไปจนถึงส่วนผสมที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่นสมมติว่าคุณมีสารละลายที่ของแข็งสีเขียวละลาย (ภาพบนสุด)
อนุภาคสีเขียวมีขนาดเล็กเกินไปที่จะแยกด้วยตนเองหรือโดยกลไก นอกจากนี้ยังพบว่าของแข็งสีเขียวเป็นส่วนผสมของสององค์ประกอบและไม่ใช่สารประกอบเดียวของสีนี้
จากนั้นสารละลายดังกล่าวจะถูกทำให้ร้อนและทิ้งไว้ในขณะที่เย็นตัวลง ปรากฎว่าส่วนประกอบทั้งสองแม้ว่าจะมีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด แต่การละลายในตัวทำละลายบางชนิดนั้นแตกต่างกันเล็กน้อย ดังนั้นหนึ่งในสองจะเริ่มตกผลึกก่อนจากนั้นอีกอันหนึ่ง
ส่วนประกอบสีเขียวอมฟ้า (ตรงกลางภาพ) เป็นองค์ประกอบแรกที่ตกผลึกในขณะที่ส่วนประกอบสีเหลืองยังคงละลายอยู่ เนื่องจากมีผลึกสีเขียวอมฟ้าจึงถูกกรองให้ร้อนก่อนที่ผลึกสีเหลืองจะปรากฏขึ้น จากนั้นเมื่อตัวทำละลายเย็นลงอีกเล็กน้อยส่วนประกอบสีเหลืองก็จะตกผลึกและทำการกรองอีกครั้ง
อ้างอิง
- Whitten, Davis, Peck & Stanley (2008) เคมี (ฉบับที่ 8) CENGAGE การเรียนรู้
- Chelsea Schuyler (2019) โครมาโทกราฟีการกลั่นและการกรอง: วิธีการแยกสารผสม ศึกษา. ดึงมาจาก: study.com
- มูลนิธิ CK-12 (16 ตุลาคม 2562). วิธีการแยกสารผสม เคมี LibreTexts สืบค้นจาก: chem.libretexts.org
- วิทยาศาสตร์ดี. (2019) การแยกสารผสม ดึงมาจาก: goodscience.com.au
- คลาร์กจิม (2007) โครมาโทกราฟีแบบชั้นบาง สืบค้นจาก: chemguide.co.uk