12 μέθοδοι διαχωρισμού μιγμάτων

Οι μέθοδοι διαχωρισμού μιγμάτων είναι φυσικές τεχνικές που χρησιμοποιούνται για τον διαχωρισμό των συστατικών ενός μείγματος. Ένα μείγμα μπορεί να είναι ομοιογενές, όταν τα συστατικά του δεν είναι ορατά με γυμνό μάτι, ή ετερογενή, όταν οι διαφορές μεταξύ των συστατικών του είναι εμφανείς.

Η σημασία αυτών των μεθόδων είναι ότι μας επιτρέπουν να λαμβάνουμε καθαρές ουσίες από τα μείγματά τους, χωρίς να αλλάζουμε τη χημική τους δομή. Για παράδειγμα, για να ληφθεί θαλασσινό αλάτι, η εξάτμιση χρησιμοποιείται για την απομάκρυνση του νερού από το μείγμα.

Μέθοδος για διαχωρισμός	Ορισμός	Περίπου μείγμα	Παράδειγμα
Διήθηση	Διαχωρισμός συστατικών στερεά από ένα υγρό μείγμα	Ετερογενής	Φιλτράρισμα αλεσμένου καφέ από καφέ
Κοσκίνισμα	Διαχωρισμός μεγέθους σωματιδίων μέσω κόσκινου	Ετερογενής	Κοσκινίζοντας το αλεύρι για επιδόρπια
Καθίζηση	Απόθεση αιωρούμενων σωματιδίων σε μείγμα με τη δράση της βαρύτητας	Ετερογενής	Διαχείριση υδατικών λυμάτων
Απόχυση	Μεταφέρετε ένα υγρό από ένα παραλήπτη σε άλλο	Ετερογενής	Διαχωρισμός ιζημάτων από κρασί
Απόσταξη	Διαχωρισμός στοιχείων με διαφορετικά σημεία βρασμού	Ομοιογενής	Απόσταξη νερού για απομάκρυνση ακαθαρσιών
Εξάτμιση	Αφαίρεση διαλύτη ενός μείγματος	Ομοιογενής	Λήψη οργανικών εκχυλισμάτων διαλυμένων σε αλκοόλ
Μαγνήτιση	Διαχωρισμός στοιχείων από η μαγνητική του ιδιότητα	Ετερογενής	Λήψη σιδήρου σε μείγμα με άμμο
Χρωματογραφία	Διαχωρισμός των εξαρτημάτων από τη συγγένεια τους με μια κινητή φάση και μια σταθερή φάση	Ομοιογενής Ετερογενής	Διαχωρισμός φυτικών χρωστικών σε χαρτί
Φυγοκέντρηση	Διαχωρισμός με βάση τη φυγοκεντρική δύναμη	Ετερογενής	Διαχωρισμός των ερυθρών αιμοσφαιρίων από το πλάσμα του αίματος
Αποκρυστάλλωση	Προώθηση σχηματισμού κρυστάλλων	Ομοιογενής	Σχηματισμός κρυστάλλων ζάχαρης από μείγμα νερού-σακχάρου
Ηλεκτροφόρηση	Διαχωρισμός με βάση τη διαφορά στο ηλεκτρικό φορτίο	Ομοιογενής	Διαχωρισμός πρωτεϊνών
Εξάχνιση	Περάστε ένα στερεό σε ένα αέριο χωρίς να περάσετε από ένα υγρό	Ετερογενής	Διαχωρισμός ιωδίου άμμου

1. Διήθηση

Η διήθηση συνίσταται στη διέλευση ενός ετερογενούς μίγματος υγρού-στερεού μέσω ενός υλικού που συγκρατεί το στερεό και επιτρέπει στο υγρό να περάσει. Για παράδειγμα, χρησιμοποιούμε ένα φίλτρο για να διαχωρίσουμε το μείγμα αλεσμένου καφέ και υγρού καφέ.

Τα φίλτρα μπορούν να κατασκευαστούν από διαφορετικά υλικά, το κύριο χαρακτηριστικό των οποίων είναι ότι πρέπει να είναι πορώδη. Για παράδειγμα, ένα μείγμα πήξης γάλακτος περνά μέσα από ένα λεπτό πανί, διαχωρίζοντας τον ορό γάλακτος από το στερεό γάλακτος, έτσι παρασκευάζεται το τυρί.

2. Κοσκίνισμα

Το κοσκίνισμα είναι η μέθοδος διαχωρισμού των μειγμάτων με στερεά συστατικά διαφόρων μεγεθών, τα οποία περνούν μέσα από ένα σουρωτήρι ή κόσκινο.

Το κοσκίνισμα χρησιμοποιείται για την αφαίρεση κομματιών αλευριού και τη χρήση του καλύτερου αλευριού για το ψήσιμο. Χρησιμοποιείται επίσης στην κατασκευή, διαχωρίζοντας την ψιλή άμμο από τα βότσαλα.

3. Καθίζηση

Η καθίζηση είναι η μέθοδος που διαχωρίζει τα στερεά συστατικά ενός υγρού μείγματος από την επίδραση της βαρύτητας.

Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται σε εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων ή λυμάτων, επιτρέποντας την καθίζηση στερεών αποβλήτων, δηλαδή την πτώση προς τα κάτω.

4. Απόχυση

Αυτή η μέθοδος συνίσταται στη μεταφορά υγρού από ένα δοχείο σε άλλο. Εφαρμόζεται για διαχωρισμό ετερογενών μιγμάτων στερεού-υγρού, όπως νερό και άμμο, ή υγρό-υγρό που δεν αναμιγνύεται μεταξύ τους, όπως νερό και λάδι ή νερό και βενζίνη.

Στο εργαστήριο χημείας χρησιμοποιείται μια διαχωριστική χοάνη, η οποία διευκολύνει το διαχωρισμό των υγρών, επειδή έχει ένα στοπ στο κάτω μέρος.

Για παράδειγμα, η απόχυση χρησιμοποιείται για το διαχωρισμό του κόκκινου κρασιού από τα ιζήματα που καταλήγουν στο κάτω μέρος της φιάλης.

5. Απόσταξη

Η απόσταξη είναι η διαδικασία που διαχωρίζει τα συστατικά ενός υγρού μείγματος, με βάση τη διαφορά της θερμοκρασίας που περνά το καθένα στην αέρια κατάσταση. Ο εξοπλισμός για απόσταξη επιτρέπει την απόκτηση του αερίου και πάλι σε υγρή κατάσταση, μέσω συμπυκνωτών.

Για παράδειγμα, το νερό βράζει στους 100ºC ενώ το αλκοόλ βράζει στους 78.37ºC. Όταν ένα μείγμα αλκοόλ και νερού θερμαίνεται πάνω από 78 ° C, η αλκοόλη μετατρέπεται σε αέριο και ανεβαίνει, περνώντας τον συμπυκνωτή και τελικά στάζει σε ένα δοχείο συλλογής.

Τα αποστακτήρια είναι εργοστάσια όπου πραγματοποιούνται αποστάξεις μεγάλης κλίμακας, συνήθως για συγκέντρωση το επίπεδο αλκοόλης των ζυμωμένων φρούτων, για την παραγωγή λικέρ, οινοπνευματωδών ποτών, ρούμι, μεταξύ άλλων. Παλαιότερα, αυτή η διαδικασία πραγματοποιήθηκε σε χαλκό.

Η βενζίνη και άλλα παράγωγα πετρελαίου λαμβάνονται μέσω κλασματικής απόσταξης. Αυτή η διαδικασία πραγματοποιείται σε διυλιστήρια πετρελαίου.

6. Εξάτμιση

Η εξάτμιση είναι μια φυσική μέθοδος διαχωρισμού που βασίζεται στην εξάτμιση του υγρού όπου διαλύονται οι ουσίες. Χρησιμοποιείται κυρίως στη χημεία, όταν οι οργανικές ουσίες εξάγονται με διαλύτες όπως ακετόνη, αιθανόλη ή εξάνιο. Αυτά είναι υγρά με χαμηλά σημεία βρασμού, έτσι εξατμίζονται σε χαμηλές θερμοκρασίες.

7. Μαγνήτιση

Η μαγνητοποίηση είναι η μέθοδος διαχωρισμού ετερογενών μιγμάτων που βασίζεται σε παγίδες συστατικών που προσελκύονται από μαγνήτη.

Ορισμένα εργαστήρια έχουν σχεδιάσει πρωτεΐνες συνδεδεμένες με μαγνητικά σωματίδια, οι οποίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον διαχωρισμό τους χρησιμοποιώντας μαγνήτες.

8. Χρωματογραφία

Η χρωματογραφία είναι μια μέθοδος διαχωρισμού ομοιογενών ή ετερογενών μιγμάτων. Βασίζεται στη διαφορά στην ταχύτητα μιας ουσίας μεταξύ δύο φάσεων: μια κινητή φάση και μια σταθερή φάση. Η κινητή φάση κινείται σύροντας τα διάφορα συστατικά του μείγματος, τα οποία διαχωρίζονται καθώς συγκρούονται με τη σταθερή φάση.

Η σταθερή φάση μπορεί να είναι στερεή σαν χαρτί, γέλη όπως άγαρ ή υγρό όπως ακετονιτρίλιο. Η κινητή φάση μπορεί να είναι υγρή ή αέρια. Ανάλογα με αυτό, έχουμε χρωματογραφία λεπτής στιβάδας, υγρή χρωματογραφία και αέρια χρωματογραφία.

9. Φυγοκέντρηση

Η φυγοκέντρηση είναι μια μέθοδος διαχωρισμού ετερογενών υγρών μιγμάτων με βάση τη φυγοκεντρική δύναμη. Αυτή η δύναμη προέρχεται όταν ένα σώμα περιστρέφεται και τείνει να απομακρυνθεί από τον άξονα περιστροφής. Με αυτόν τον τρόπο διαχωρίζονται τα πυκνότερα συστατικά ενός μείγματος των λιγότερο πυκνών. Για παράδειγμα, τα κύτταρα αίματος διαχωρίζονται από το πλάσμα χρησιμοποιώντας φυγοκέντρηση.

Οι φυγοκεντρικές συσκευές είναι συσκευές που περιστρέφονται με υψηλή ταχύτητα, όπου τοποθετούνται τα προς διαχωρισμό δείγματα. Χρησιμοποιούνται ευρέως σε κλινικά και ερευνητικά εργαστήρια.

10. Αποκρυστάλλωση

Η κρυστάλλωση είναι μια μέθοδος διαχωρισμού ομοιογενών μιγμάτων ενός στερεού με ένα υγρό. Συνίσταται στην προώθηση του σχηματισμού κρυστάλλων με διατεταγμένες δομές. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί με διάφορους τρόπους: ψύξη ενός διαλύματος, εξάτμιση του διαλύτη ή προσθήκη ενός διαφορετικού διαλύτη.

Κρυστάλλωση παρατηρείται όταν ένα διάλυμα αλατιού είναι κορεσμένο σε βραστό νερό και στη συνέχεια αφήνεται να κρυώσει.

11. Ηλεκτροφόρηση

Η ηλεκτροφόρηση είναι η τεχνική διαχωρισμού που βασίζεται στο ηλεκτρικό φορτίο των ουσιών που υπάρχουν σε ένα μείγμα. Αποτελείται από την τοποθέτηση του μείγματος και τη διέλευση ενός ηλεκτρικού ρεύματος, με τέτοιο τρόπο ώστε οι φορτισμένες ουσίες θετική κίνηση προς τον αρνητικό πόλο, ενώ οι αρνητικά φορτισμένες ουσίες κινούνται προς τον πόλο θετικός.

Αυτή η τεχνική είναι απαραίτητη στην ανάλυση βιολογικών δειγμάτων και χρησιμοποιείται για το διαχωρισμό πρωτεϊνών και νουκλεϊκών οξέων, μεταξύ άλλων ενώσεων. Για παράδειγμα, οι λιποπρωτεΐνες στο πλάσμα του αίματος μπορούν να διαχωριστούν με ηλεκτροφόρηση, στη συνέχεια μετράται η περιεκτικότητά τους σε χοληστερόλη και αξιολογείται ο κίνδυνος καρδιαγγειακών παθήσεων.

12. Εξάχνιση

Εξάχνωση είναι το πέρασμα από ένα στερεό σε ένα αέριο χωρίς να περάσει από την υγρή κατάσταση. Η εξάχνωση χρησιμοποιείται για τον διαχωρισμό μιγμάτων οργανικών ενώσεων, όπου ορισμένες από τις ενώσεις μπορούν να εξαχνωθούν.

Για παράδειγμα, σε ένα μείγμα άμμου και ιωδίου, το ιώδιο μπορεί να διαχωριστεί θερμαίνοντάς το. Αυτό ανεβαίνει στην αέρια κατάσταση και όταν διέρχεται από μια κρύα επιφάνεια στερεοποιείται ξανά.

Δείτε επίσης:

• Ομοιογενή και ετερογενή μίγματα
• Παραδείγματα ομοιογενών μιγμάτων
• Στοιχεία, ενώσεις και μείγματα