PHƯƠNG PHÁP TÁCH HỖN HỢP ĐỒNG NHẤT - HÓA HỌC - 2024

Các phương pháp tách hỗn hợp đồng thể là tất cả các phương pháp mà không cần sử dụng các phản ứng hóa học, cho phép thu được các thành phần hoặc chất tan tích hợp cùng một pha; nghĩa là chất lỏng, rắn hoặc khí.

Hỗn hợp đồng nhất như vậy bao gồm các dung dịch, trong đó các hạt chất tan quá nhỏ để có thể phân biệt bằng mắt thường. Chúng rất nhỏ nên không có bộ lọc nào đủ hẹp hoặc đủ chọn lọc để giữ lại chúng trong khi dung dịch đi qua chúng. Không giúp gì cho các kỹ thuật tách của chúng như ly tâm hoặc từ hóa.

Ví dụ minh họa về cách các hỗn hợp đồng nhất có thể được phân tách theo từng giai đoạn. Nguồn: Gabriel Bolívar.

Trên đây là một ví dụ về cách các giải pháp phân tách thành các thành phần của chúng. Hỗn hợp ban đầu (màu nâu), được tách thành hai thành phần, đồng nhất như nhau (màu cam và màu tím). Cuối cùng, từ hai hỗn hợp thu được, dung môi (trắng) và bốn cặp chất tan tương ứng (đỏ-vàng và đỏ-xanh).

Trong số các phương pháp hay kỹ thuật tách dung dịch chúng ta có bay hơi, chưng cất, sắc ký và kết tinh phân đoạn. Tùy thuộc vào độ phức tạp của hỗn hợp, có thể phải sử dụng nhiều hơn một trong các phương pháp này cho đến khi tính đồng nhất bị phá vỡ.

Các phương pháp chính để tách hỗn hợp

- Bốc hơi

Làm bay hơi là phương pháp đơn giản nhất để tách các hỗn hợp đồng nhất của một chất tan duy nhất.

Các hỗn hợp đồng nhất đơn giản nhất là các dung dịch mà một chất tan duy nhất đã hòa tan. Ví dụ, trong hình trên có một dung dịch màu do sự hấp thụ và phản xạ của ánh sáng nhìn thấy với các hạt chất tan của nó.

Nếu nó được lắc kỹ trong quá trình chuẩn bị, sẽ không có vùng sáng hơn hoặc tối hơn những vùng khác; chúng đều bình đẳng, đồng nhất. Những hạt đầy màu sắc này không thể tách ra khỏi dung môi bằng bất kỳ phương pháp cơ học nào, vì vậy bạn sẽ cần năng lượng ở dạng nhiệt (tam giác đỏ) để đạt được điều này.

Do đó, dung dịch màu được đun nóng dưới bầu trời để tăng tốc độ và cho phép dung môi bay hơi ra khỏi bình chứa của nó. Khi điều này xảy ra, thể tích phân tách các hạt chất tan giảm và do đó tương tác của chúng tăng lên và từ từ kết thúc lắng xuống.

Kết quả cuối cùng là chất tan có màu vẫn còn ở đáy bình và dung môi đã bay hơi hết.

Hạn chế của bay hơi là, thay vì tách các chất tan, mục tiêu của nó là loại bỏ dung môi bằng cách đun nóng nó đến điểm sôi của nó. Chất rắn còn lại có thể bao gồm nhiều hơn một chất tan và do đó cần có các phương pháp tách khác để xác định nó trong các thành phần cô lập của nó.

- Chưng cất

Chưng cất

Chưng cất có lẽ là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất để tách các dung dịch hoặc hỗn hợp đồng nhất. Việc sử dụng nó mở rộng cho các muối hoặc kim loại nóng chảy, khí ngưng tụ, hỗn hợp dung môi hoặc chiết xuất hữu cơ. Chất tan hầu hết là chất lỏng, nhiệt độ sôi của nó khác vài độ so với nhiệt độ của dung môi.

Khi sự chênh lệch giữa các điểm sôi như vậy cao (lớn hơn 70 ºC), phương pháp chưng cất đơn giản được sử dụng; và nếu không, thì quá trình chưng cất phân đoạn được thực hiện. Cả hai quá trình chưng cất đều có nhiều cách thiết lập hoặc thiết kế, cũng như một phương pháp khác nhau cho các hỗn hợp có bản chất hóa học khác nhau (dễ bay hơi, phản ứng, phân cực, không phân cực, v.v.).

Trong quá trình chưng cất, cả dung môi và chất hòa tan đều được bảo toàn, và đây là một trong những điểm khác biệt chính của chúng đối với sự bay hơi.

Tuy nhiên, bay hơi quay kết hợp hai khía cạnh này: hỗn hợp lỏng-rắn hoặc lỏng-lỏng, chẳng hạn như hỗn hợp dầu hòa tan và trộn lẫn, được đun nóng cho đến khi dung môi được loại bỏ, nhưng hỗn hợp này được thu thập trong một thùng chứa khác trong khi chất rắn hoặc dầu vẫn còn. trong vùng chứa ban đầu.

Chưng cất không khí

Không khí ngưng tụ được chưng cất phân đoạn đông lạnh để loại bỏ oxy, nitơ, argon, neon, v.v. Không khí, một hỗn hợp khí đồng nhất, biến thành chất lỏng trong đó nitơ, là thành phần chủ yếu, về mặt lý thuyết hoạt động như một dung môi; và các chất khí khác, cũng ngưng tụ, dưới dạng chất tan lỏng.

- Sắc ký

Sắc ký, không giống như các kỹ thuật khác, không thể cung cấp sản lượng thậm chí từ xa tương tự; nghĩa là, nó không hữu ích để chế biến toàn bộ hỗn hợp mà chỉ là một phần nhỏ không đáng kể của nó. Tuy nhiên, thông tin mà nó cung cấp là cực kỳ có giá trị về mặt phân tích, vì nó xác định và phân loại các hỗn hợp dựa trên thành phần của chúng.

Giấy hoặc sắc ký lớp mỏng. Nguồn: Gabriel Bolívar.

Có nhiều loại sắc ký khác nhau, nhưng đơn giản nhất, được giải thích trong các khóa học cao đẳng hoặc dự bị đại học, là sắc ký của giấy, có nguyên lý giống như được phát triển trên một lớp mỏng của vật liệu hấp thụ (thường là silica gel).

Hình ảnh trên cho thấy một cốc chứa đầy nước hoặc một dung môi nhất định, được đặt trên một tờ giấy đã được đánh dấu bằng đường tham chiếu với các giọt hoặc chấm của ba sắc tố đã chọn (cam, tím và xanh lá cây). Cốc được đậy kín để áp suất không đổi và nó được bão hòa hơi dung môi.

Sau đó, chất lỏng bắt đầu dâng lên giấy và mang theo các sắc tố. Tương tác giữa sắc tố và giấy không giống nhau: một số mạnh hơn, một số yếu hơn. Sắc tố càng có ái lực với giấy, thì nó sẽ càng ít đi qua giấy so với dòng được đánh dấu ban đầu.

Ví dụ: sắc tố đỏ là sắc tố cảm thấy ít ái lực hơn với dung môi, trong khi màu vàng hầu như không tăng lên vì giấy giữ lại nhiều hơn. Dung môi sau đó được cho là pha động, và giấy là pha tĩnh.

- Kết tinh phân đoạn

Ví dụ minh họa về sự kết tinh phân đoạn. Nguồn: Gabriel Bolívar.

Và để kết thúc có sự kết tinh phân đoạn. Phương pháp này có lẽ có thể được phân loại là phương pháp lai, vì nó bắt đầu từ một hỗn hợp đồng nhất để kết thúc với một hỗn hợp không đồng nhất. Ví dụ, giả sử bạn có một dung dịch trong đó một chất rắn màu xanh lục đã hòa tan (hình trên cùng).

Các hạt xanh quá nhỏ để tách thủ công hoặc máy móc. Người ta cũng thấy rằng chất rắn màu xanh lục là hỗn hợp của hai thành phần chứ không phải một hợp chất duy nhất có màu này.

Sau đó, dung dịch của nó được đun nóng và để yên trong khi nguội. Nó chỉ ra rằng hai thành phần, mặc dù liên quan chặt chẽ với nhau, khả năng hòa tan của chúng trong một dung môi nhất định hơi khác nhau; do đó, một trong hai sẽ bắt đầu kết tinh trước và sau đó là kết tinh khác.

Thành phần xanh lam-xanh lá cây (ở giữa hình ảnh) là thành phần đầu tiên kết tinh, trong khi thành phần màu vàng vẫn bị hòa tan. Vì có các tinh thể màu xanh lục hơi xanh, chúng được lọc nóng trước khi các tinh thể màu vàng xuất hiện. Sau đó, khi dung môi nguội đi một chút, thành phần màu vàng kết tinh và quá trình lọc khác được thực hiện.

Người giới thiệu

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Hóa học (Xuất bản lần thứ 8). CENGAGE Học tập.
2. Chelsea Schuyler. (2019). Sắc ký, Chưng cất và Lọc: Phương pháp Tách hỗn hợp. Học. Phục hồi từ: study.com
3. Cơ sở CK-12. (Ngày 16 tháng 10 năm 2019). Các phương pháp để tách hỗn hợp. Hóa học LibreTexts. Được khôi phục từ: chem.libretexts.org
4. Khoa học tốt. (2019). Tách hỗn hợp. Khôi phục từ: goodscience.com.au
5. Clark Jim. (2007). Sắc ký lớp mỏng. Được khôi phục từ: chemguide.co.uk