אנו מסבירים מהן השיטות להפרדת תערובות ומגדירים כל אחת מהשיטות הללו בעזרת כמה דוגמאות פשוטות.
מהן שיטות הפרדת תערובת?
זה ידוע כשיטות של הפרדה של תערובות אושיטות הפרדת פאזותלהליכים הפיזיקליים השונים המאפשרים הפרדה של שניים או יותר מרכיבים של תערובת. המרכיבים של תַעֲרוֹבֶת הם שומרים על זהותם ותכונותיהם הכימיות לאחר ההפרדה.
כדי שהמנגנונים הללו יפעלו, הם חייבים להיות תערובות שבהן הרכיבים שומרים על זהותם, ולא היו תגובה כימית שמשנים לצמיתות את תכונותיהם או יוצרים חומרים חדשים.
על מנת ליישם שיטות הפרדה, מאפיינים כגון הנקודת רתיחה, ה צְפִיפוּת או שהגודל צריך להישמר במרכיבי התערובת.
במקום זאת, שיטות אלו פועלות בשתיהן תערובות הומוגניות כמו בתערובות הטרוגניות, כיוון שהן אינן כרוכות בשום שינוי בזהות הרכיבים, ובכך ניתן לשחזר פחות או יותר כפי שהיו לפני הערבוב. תלוי בשיטה מיושם, יושגו הרכיבים המקוריים עם טוהר גדול יותר או פחות.
ראה גם:מצבי צבירה של חומר
ניקיון
דנטציה היא שיטה המשמשת להפרדת נוזלים שאינם מתמוססים זה בזה (כגון מים ושמן) אומוצק בלתי מסיס באנוזל (כמו מים וחול).
היא מורכבת משימוש באמפולה או במשפך הפרדה, שבו נותנים לתערובת להתייצב עד שהמרכיב הצפוף ביותר מתיישב ויורד לתחתית. השסתום נפתח והוא יוצא החוצה, סוגרים אותו בזמן שהמרכיב הפחות צפוף יישאר בפנים. שיטה זו משמשת לעתים קרובות כצעד ראשון לקראת קבלת חומרים טהורים יותר.
עקוב:ניקיון
סִנוּן
סינון הוא שיטה שימושית להפרדת מוצקים בלתי מסיסים מנוזלים. הוא מורכב משימוש בפילטר (נייר סינון, אבני סינון וכו') המאפשר לנוזל לעבור בתווך נקבובי ושומר על היסודות המוצקים.
כך פועלים המסנניםמים של הבתים שלנו, או נייר הסינון שבו אנו מוזגים את הקפה המוצק לפני הוספת המים החמים. המים (המכילים את חלקיקי הקפה המשובחים ביותר) עוברים דרך הנייר, וחלקיקי הקפה הגסים יותר נשמרים בו.
עקוב:סִנוּן
הפרדה מגנטית
הפרדה מגנטית מורכבת מהפרדה של שלבים לפי הפוטנציאל המגנטי שלהם. חלק מהחומרים מגיבים ל שדה מגנטי ואחרים לא, ולפי הבדל זה א מַגנֵט או אלקטרומגנט לתערובת, המאפשר למשוך רכיב אחד ולשלם את השני (לדוגמה, שברי ברזל באדמה, כספית במים, חתיכות של מַתֶכֶת במים).
עקוב:הפרדה מגנטית
סִנוּן
הניפוי פועל באופן דומה לסינון, אך בין חומרים מוצקים בגדלים שונים (כגון חצץ וחול, מלח ופופקורן, או אורז וחלוקי נחל).
משתמשים ברשת או במסננת שהחורים שלה מאפשרים מעבר של השברים הקטנים יותר ושומרים על הגדולים יותר. בהתאם לחומר, ניתן להשתמש בו כשלב ראשון בהשגהחומרים טהורים או כשלב אחרון.
עקוב:סִנוּן
זִקוּק
הזיקוק מאפשר הפרדת נוזלים מסיסים זה מזה, אך עם נקודות רתיחה שונות (כגון מים ו כּוֹהֶל). ההבדל בין נקודות הרתיחה של הרכיבים שיופרדו בשיטה זו צריך להיות בערך 80 ºC.
ההליך כולל יציקת התערובת לתוך מיכל וחימום שלה על ידי שליטה על טֶמפֶּרָטוּרָה כך שרק הרכיב בעל הרתיחה הנמוכה יותר מתאדה, ומועבר דרך צינור (שנקרא עמוד זיקוק) למיכל אחר, הפעם בקירור. שם הוא יתעבה ויחזור לשלב המקורי שלו.
הנוזלים המתקבלים כך ידועים בשם תזקיקים (מים מזוקקים, אלכוהול מזוקק).
עקוב:זִקוּק
הִתגַבְּשׁוּת
התגבשות היא שיטה אידיאלית להפרדת מוצקים מומסים מנוזלים (מלח ממים, סוכר ומים). הוא מורכב מאיידוי הנוזל עד לקבלת גבישי המוצק המומס בתחתית המיכל. כך למשל משיגים מלח ים. תלוי במהירות של אידוי, הגבישים יהיו גדולים יותר או קטנים יותר.
עקוב:הִתגַבְּשׁוּת
ציפה
ציפה היא ההיפך מסילוק ומורכבת מלאפשר לשלב המוצק בצפיפות נמוכה יותר לצוף בנוזל ולאחר מכן להסיר אותו ידנית או דרך מסננת. הדוגמה המושלמת לכך היא הליך ניקוי בריכת השחייה.
כרומטוגרפיה
כרומטוגרפיה היא שיטה המשמשת להפרדת תערובות מורכבות שאינן מגיבות לשום שיטת הפרדה אחרת. הוא משתמש בקפילריות כעיקרון: תהליך המאפשר התקדמות של חומר דרך תווך ספציפי. שני השלבים של התערובת מזוהים אפוא כפאזה ניידת (זה שמתקדם) ופאזה נייחת (עליה היא מתקדמת).
פעולת הפרדה זו תלויה בזיקה של מרכיבי התערובת לשני השלבים, ולפי זיקה זו ההפרדה תהיה מהירה או איטית יותר. לדוגמה, כאשר נשפך קפה על מטלית, הקפה נע קדימה ותופס כמות גדולה של פני השטח.
נכון לעכשיו ישנן שיטות שונות של כרומטוגרפיה:
- כרומטוגרפיה של נייר. השלב הנייח מורכב מרצועת נייר סינון והפאזה הניידת מורכבת מממס המכיל את הדגימה להפרדה. הניחו כמה טיפות מהממס המכיל את הדגימה על קצה אחד של הנייר והמתינו עד שהנוזל יתקדם. לאחר מכן נותנים לו להתייבש, ואם לרכיבים השונים של הדוגמה יש צבעים שונים, ניתן יהיה לצפות במיקומים השונים שלהם על הנייר.
- שכבה דקה של כרומטוגרפיה. השלב הנייח מורכב מחומר סופג המוצמד לצלחת שיכולה להיות עשויה מזכוכית, אלומיניום או חומר אחר. הפאזה הניידת היא נוזל שישמש כחומר מוציא. ההליך מורכב מהנחת הדגימה על הצלחת ולאחר מכן טבילה של חלק ממנה במחלץ. הרכיבים יופרדו על ידי הבדל בזיקה בין חומר השטף לבין הרכיב המודבק לצלחת.
- כרומטוגרפיה של עמודות. השלב הנייח מורכב מחומר סופג מוצק שארוז בעמודת זכוכית (אם כי יש כיום עמודים מחומרים אחרים, למשל נירוסטה). הפאזה הניידת מורכבת ממפלט והפרדת מרכיבי הדגימה תלויה בזיקה שיש למרכיביו לשני השלבים. בדרך כלל, הבורר עובר דרך העמוד ליד כוח משיכה, למרות שפותחו שיטות מודרניות שבהן היא מונעת על ידי משאבות החלות לַחַץ.