In ons artikel zullen we bekijken wat zuivere stoffen en mengsels zijn, methoden voor het scheiden van mengsels. Ieder van ons gebruikt ze in het dagelijks leven. Komen zuivere stoffen überhaupt voor in de natuur? En hoe onderscheid je ze van mengsels?
Pure stoffen en mengsels: manieren om mengsels te scheiden
Pure stoffen zijn stoffen die deeltjes van slechts een bepaald type bevatten. Wetenschappers geloven dat ze praktisch niet in de natuur voorkomen, omdat ze allemaal, zij het in verwaarloosbare hoeveelheden, onzuiverheden bevatten. Absoluut alle stoffen zijn ook oplosbaar in water. Zelfs als bijvoorbeeld een zilveren ring in deze vloeistof wordt ondergedompeld, zullen de ionen van dit metaal in oplossing gaan.
Een teken van pure stoffen is de constantheid van samenstelling en fysieke eigenschappen. Tijdens hun vorming treedt een verandering in de hoeveelheid energie op. Bovendien kan het zowel toenemen als afnemen. Een zuivere stof kan alleen door een chemische reactie in zijn afzonderlijke componenten worden gescheiden. Zo heeft alleen gedestilleerd water een typisch kook- en vriespunt voor deze stof,gebrek aan smaak en geur. En zijn zuurstof en waterstof kunnen alleen worden afgebroken door elektrolyse.
En hoe verschillen hun aggregaten van zuivere stoffen? Chemie zal ons helpen deze vraag te beantwoorden. Methoden voor het scheiden van mengsels zijn fysisch, omdat ze niet leiden tot een verandering in de chemische samenstelling van stoffen. In tegenstelling tot zuivere stoffen hebben mengsels een variabele samenstelling en eigenschappen, en ze kunnen worden gescheiden door fysische methoden.
Wat is een mengsel
Een mengsel is een verzameling afzonderlijke stoffen. Een voorbeeld is zeewater. In tegenstelling tot gedistilleerd heeft het een bittere of zoute smaak, kookt het bij een hogere temperatuur en bevriest het bij een lagere temperatuur. Methoden voor het scheiden van mengsels van stoffen zijn fysiek. Zuiver zout kan dus worden verkregen uit zeewater door verdamping en daaropvolgende kristallisatie.
Soorten mengsels
Als je suiker aan water toevoegt, zullen de deeltjes na een tijdje oplossen en onzichtbaar worden. Hierdoor zijn ze niet met het blote oog te onderscheiden. Dergelijke mengsels worden homogeen of homogeen genoemd. Lucht, benzine, bouillon, parfum, zoet en zout water en een legering van koper en aluminium zijn daar ook voorbeelden van. Zoals u kunt zien, kunnen homogene mengsels zich in verschillende aggregatietoestanden bevinden, maar vloeistoffen komen het meest voor. Ze worden ook oplossingen genoemd.
In heterogene of heterogene mengsels kunnen deeltjes van afzonderlijke stoffen worden onderscheiden. IJzer- en houtvijlsel, zand en keukenzout zijn typische voorbeelden. Heterogene mengsels worden ook wel suspensies genoemd. Onder hen worden suspensies en emulsies onderscheiden. De eerste bestaat uit een vloeistof en een vaste stof. Een emulsie is dus een mengsel van water en zand. Een emulsie is een combinatie van twee vloeistoffen met verschillende dichtheden.
Er zijn heterogene mengsels met speciale namen. Een voorbeeld van schuim is dus schuim, en spuitbussen omvatten mist, rook, deodorants, luchtverfrissers, antistatische middelen.
Methoden voor het scheiden van mengsels
Natuurlijk hebben veel mengsels waardevollere eigenschappen dan de afzonderlijke afzonderlijke stoffen waaruit ze bestaan. Maar zelfs in het dagelijks leven zijn er situaties waarin ze gescheiden moeten worden. En in de industrie zijn hele industrieën op dit proces gebaseerd. Zo worden uit olie als resultaat van zijn verwerking benzine, gasolie, kerosine, stookolie, zonne-olie en machineolie, raketbrandstof, acetyleen en benzeen verkregen. Mee eens, het is winstgevender om deze producten te gebruiken dan gedachteloos olie te verbranden.
Laten we eens kijken of er zoiets bestaat als chemische methoden om mengsels te scheiden. Stel dat we zuivere stoffen moeten verkrijgen uit een waterige zoutoplossing. Om dit te doen, moet het mengsel worden verwarmd. Als gevolg hiervan zal het water in stoom veranderen en zal het zout kristalliseren. Maar tegelijkertijd zal er geen transformatie van de ene substantie in de andere plaatsvinden. Dit betekent dat de basis van dit proces fysieke verschijnselen zijn.
Methoden voor het scheiden van mengsels zijn afhankelijk van de aggregatietoestand, het vermogen om op te lossen, het verschil in kookpunt, dichtheid en samenstelling van de componenten. Laten we elk van hen in meer detail bekijken op specifiekevoorbeelden.
Filteren
Deze scheidingsmethode is geschikt voor mengsels die een vloeistof en een onoplosbare vaste stof bevatten. Bijvoorbeeld water en rivierzand. Dit mengsel moet door een filter worden geleid. Als gevolg hiervan kan schoon water er vrijelijk doorheen stromen en blijft het zand achter.
Beslechten
Sommige methoden voor het scheiden van mengsels zijn gebaseerd op de werking van de zwaartekracht. Zo kunnen suspensies en emulsies worden ontleed tot zuivere stoffen. Als er plantaardige olie in het water komt, moet het mengsel eerst worden geschud. Laat het dan even staan. Als gevolg hiervan zal het water op de bodem van het vat staan en zal de olie het bedekken in de vorm van een film.
In laboratoriumomstandigheden wordt een scheitrechter gebruikt voor het bezinken. Als resultaat van zijn werk wordt de dichtere vloeistof in het vat afgevoerd, terwijl de lichte blijft.
Bezinking wordt gekenmerkt door een lage snelheid van het proces. Het duurt een bepaalde tijd voordat het neerslag is gevormd. In industriële omstandigheden wordt deze methode uitgevoerd in speciale constructies die sedimentatietanks worden genoemd.
Actie met een magneet
Als het mengsel metaal bevat, kan het worden gescheiden met een magneet. Scheid bijvoorbeeld ijzer- en houtvijlsel. Maar hebben alle metalen deze eigenschappen? Helemaal niet. Voor deze methode zijn alleen mengsels met ferromagneten geschikt. Naast ijzer omvatten deze nikkel, kob alt, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium.
Distillatie
Dit is de titel invertaald uit het Latijn betekent "drainerende druppels." Destillatie is een methode om mengsels te scheiden op basis van het verschil in kookpunten van stoffen. Zo kunnen zelfs thuis alcohol en water worden gescheiden. De eerste stof begint al te verdampen bij een temperatuur van 78 graden Celsius. Bij aanraking met het koude oppervlak condenseert de alcoholdamp en verandert in een vloeibare toestand.
In de industrie worden op deze manier olieraffinageproducten, aromatische stoffen, zuivere metalen verkregen.
Verdamping en kristallisatie
Deze scheidingsmethoden zijn geschikt voor vloeibare oplossingen. De stoffen waaruit hun samenstelling bestaat, verschillen in hun kookpunt. Zo is het mogelijk om kristallen van zout of suiker te verkrijgen uit het water waarin ze zijn opgelost. Om dit te doen, worden de oplossingen verwarmd en ingedampt tot een verzadigde toestand. In dit geval worden de kristallen afgezet. Als het nodig is om zuiver water te verkrijgen, wordt de oplossing aan de kook gebracht, gevolgd door condensatie van de dampen op een kouder oppervlak.
Methoden voor het scheiden van gasmengsels
Gasmengsels worden gescheiden door laboratorium- en industriële methoden, aangezien dit proces speciale apparatuur vereist. De grondstof van natuurlijke oorsprong is lucht, cokes, generator, geassocieerd gas en aardgas, een combinatie van koolwaterstoffen.
Fysieke methoden voor het scheiden van mengsels in gasvormige toestand zijn als volgt:
- Condensatie is een proces van geleidelijkehet mengsel afkoelen, waarbij condensatie van de componenten optreedt. In dit geval gaan allereerst hoogkokende stoffen, die in afscheiders worden verzameld, in vloeibare toestand over. Op deze manier wordt waterstof verkregen uit cokesovengas en wordt ammoniak ook gescheiden van het niet-gereageerde deel van het mengsel.
- Sorptie is de opname van sommige stoffen door andere. Dit proces heeft tegengestelde componenten, waartussen tijdens de reactie een evenwicht ontstaat. De voorwaartse en achterwaartse processen vereisen verschillende voorwaarden. In het eerste geval is het een combinatie van hoge druk en lage temperatuur. Dit proces wordt sorptie genoemd. Anders worden de tegenovergestelde voorwaarden gebruikt: lage druk bij hoge temperatuur.
- Membraanscheiding is een methode waarbij de eigenschap van semi-permeabele scheidingswanden wordt gebruikt om selectief moleculen van verschillende stoffen door te laten.
- Reflux - het proces van condensatie van hoogkokende delen van mengsels als gevolg van hun koeling. In dit geval moet de overgangstemperatuur naar de vloeibare toestand van de afzonderlijke componenten aanzienlijk verschillen.
Chromatografie
De naam van deze methode kan worden vertaald als "Ik schrijf met kleur". Stel je voor dat er inkt aan het water wordt toegevoegd. Als u het uiteinde van het filtreerpapier in een dergelijk mengsel laat zakken, begint het te worden geabsorbeerd. In dit geval zal water sneller worden opgenomen dan inkt, wat gepaard gaat met een andere mate van sorptie van deze stoffen. Chromatografie is niet alleen een methode om mengsels te scheiden, maar ook een methode om eigenschappen van stoffen als diffusie en oplosbaarheid te bestuderen.
Dus we hebben elkaar ontmoetmet begrippen als "zuivere stoffen" en "mengsels". De eerste zijn elementen of verbindingen die alleen uit deeltjes van een bepaald type bestaan. Hun voorbeelden zijn zout, suiker, gedestilleerd water. Mengsels zijn een verzameling van afzonderlijke stoffen. Er worden een aantal methoden gebruikt om ze te scheiden. De manier waarop ze worden gescheiden, hangt af van de fysieke eigenschappen van de bestanddelen. De belangrijkste zijn bezinking, verdamping, kristallisatie, filtratie, destillatie, magnetisatie en chromatografie.
