METHODEN VOOR HET SCHEIDEN VAN HOMOGENE MENGSELS - CHEMIE - 2026

De scheidingsmethoden van homogene mengsels zijn alle methoden die, zonder gebruik te maken van chemische reacties, het mogelijk maken de componenten of opgeloste stoffen te verkrijgen die dezelfde fase integreren; dat wil zeggen van een vloeistof, vaste stof of gas.

Dergelijke homogene mengsels bestaan ​​uit oplossingen, waarin de opgeloste deeltjes te klein zijn om met het blote oog te onderscheiden. Ze zijn zo klein dat er geen filters zijn die smal of selectief genoeg zijn om ze vast te houden terwijl de oplossing erdoorheen gaat. Ze helpen ook niet voor hun scheidingstechnieken zoals centrifugeren of magnetiseren.

Illustratief voorbeeld van hoe homogene mengsels in fasen kunnen worden gescheiden. Bron: Gabriel Bolívar.

Hierboven ziet u een voorbeeld van hoe oplossingen uiteenvallen in hun componenten. Het oorspronkelijke mengsel (bruin) wordt gescheiden in twee componenten, even homogeen (oranje en paars). Ten slotte worden uit de twee resulterende mengsels het oplosmiddel (wit) en de vier respectievelijke paren opgeloste stoffen (rood-geel en rood-blauw) verkregen.

Tot de methoden of technieken voor het scheiden van oplossingen behoren verdamping, destillatie, chromatografie en gefractioneerde kristallisatie. Afhankelijk van de complexiteit van het mengsel, moet mogelijk meer dan een van deze methoden worden gebruikt totdat de homogeniteit is verbroken.

De belangrijkste methoden voor het scheiden van mengsels

- Verdamping

Verdamping is de eenvoudigste methode om homogene mengsels van een enkele opgeloste stof te scheiden.

De eenvoudigste homogene mengsels zijn oplossingen waarin een enkele opgeloste stof is opgelost. In de afbeelding hierboven is er bijvoorbeeld een gekleurde oplossing vanwege de absorptie en reflectie van zichtbaar licht met de deeltjes van de opgeloste stof.

Als het goed is geschud tijdens de bereiding, zullen er geen lichtere of donkerdere gebieden zijn dan andere; ze zijn allemaal gelijk, uniform. Deze kleurrijke deeltjes kunnen op geen enkele mechanische manier van het oplosmiddel worden gescheiden, dus je hebt energie nodig in de vorm van warmte (rode driehoek) om dit te bereiken.

Zo wordt de gekleurde oplossing verwarmd onder de blote hemel om te versnellen en het oplosmiddel uit de container te laten verdampen. Als dit gebeurt, neemt het volume dat de opgeloste deeltjes scheidt af en daarom nemen hun interacties toe en bezinken ze langzaam.

Het eindresultaat is dat de gekleurde opgeloste stof op de bodem van de container blijft en het oplosmiddel volledig is verdampt.

Het nadeel van verdamping is dat, in plaats van opgeloste stoffen te scheiden, het doel is het oplosmiddel te verwijderen door het tot het kookpunt te verwarmen. De resterende vaste stof kan uit meer dan één opgeloste stof zijn samengesteld en daarom zijn andere scheidingsmethoden vereist om deze in zijn geïsoleerde componenten te definiëren.

- Destillatie

Distillatie

Destillatie is misschien wel de meest gebruikte methode om homogene oplossingen of mengsels te scheiden. Het gebruik ervan strekt zich uit tot zouten of gesmolten metalen, gecondenseerde gassen, oplosmiddelmengsels of organische extracten. De opgeloste stof is meestal een vloeistof waarvan het kookpunt enkele graden verschilt van dat van het oplosmiddel.

Als het verschil tussen dergelijke kookpunten groot is (meer dan 70 ºC), wordt eenvoudige destillatie toegepast; en zo niet, dan wordt een gefractioneerde destillatie uitgevoerd. Beide distillaties hebben meerdere opstellingen of ontwerpen, evenals een verschillende methodologie voor mengsels van verschillende chemische aard (vluchtig, reactief, polair, apolair, etc.).

Bij destillatie blijven zowel het oplosmiddel als de opgeloste stoffen behouden, en dit is een van hun belangrijkste verschillen met betrekking tot verdamping.

Rotatieverdamping combineert echter deze twee aspecten: een vloeistof-vast of vloeistof-vloeistof mengsel, zoals dat van een opgeloste en mengbare olie, wordt verwarmd totdat het oplosmiddel is verwijderd, maar dit wordt opgevangen in een andere container terwijl de vaste stof of olie achterblijft. in de eerste container.

Luchtdestillatie

De gecondenseerde lucht wordt onderworpen aan cryogene gefractioneerde destillatie om zuurstof, stikstof, argon, neon, enz. Te verwijderen. Lucht, een homogeen gasmengsel, verandert in een vloeistof waarin stikstof, als hoofdcomponent, theoretisch als oplosmiddel fungeert; en de andere gassen, ook gecondenseerd, als vloeibare opgeloste stoffen.

- Chromatografie

Chromatografie kan, in tegenstelling tot andere technieken, zelfs op afstand geen vergelijkbare opbrengsten opleveren; dat wil zeggen, het is niet nuttig om een ​​heel mengsel te verwerken, maar slechts een onbeduidende fractie ervan. De informatie die het geeft, is echter analytisch buitengewoon waardevol, omdat het mengsels identificeert en classificeert op basis van hun samenstelling.

Papier- of dunnelaagchromatografie. Bron: Gabriel Bolívar.

Er zijn verschillende soorten chromatografie, maar de eenvoudigste, die uitgelegd wordt in hogescholen of pre-universitaire opleidingen, is die van papier, waarvan het principe hetzelfde is als dat ontwikkeld op een dunne laag van een absorberend materiaal (gewoonlijk silicagel).

De afbeelding hierboven laat zien dat een beker, gevuld met water of een bepaald oplosmiddel, op een papier wordt geplaatst dat is gemarkeerd met een referentielijn met druppels of stippen van drie geselecteerde pigmenten (oranje, paars en groen). De beker wordt gesloten gehouden zodat de druk constant is en verzadigd is met de oplosmiddeldampen.

Dan begint de vloeistof door het papier te stijgen en de pigmenten te dragen. Interacties tussen pigment en papier zijn niet allemaal hetzelfde: sommige zijn sterker, andere zwakker. Hoe meer affiniteit het pigment heeft voor het papier, hoe minder het door het papier zal stijgen ten opzichte van de aanvankelijk gemarkeerde lijn.

Bijvoorbeeld: het rode pigment is degene die minder affiniteit voelt met het oplosmiddel, terwijl het geel nauwelijks stijgt doordat het papier het meer vasthoudt. Van het oplosmiddel wordt dan gezegd dat het de mobiele fase is en het papier de stationaire fase.

- fractionele kristallisatie

Illustratief voorbeeld van gefractioneerde kristallisatie. Bron: Gabriel Bolívar.

En om te eindigen is er de fractionele kristallisatie. Deze methode zou misschien als een hybride kunnen worden geclassificeerd, aangezien het uitgaat van een homogeen mengsel om te eindigen met een heterogene. Stel dat u een oplossing heeft waarin een groene vaste stof is opgelost (bovenste afbeelding).

De groene deeltjes zijn te klein om handmatig of mechanisch te scheiden. Het is ook gebleken dat de groene vaste stof een mengsel is van twee componenten en niet een enkele verbinding van deze kleur.

Vervolgens wordt een oplossing daarvan verwarmd en laten rusten terwijl deze afkoelt. Het blijkt dat de twee componenten, hoewel ze nauw met elkaar verwant zijn, hun oplosbaarheid in een bepaald oplosmiddel enigszins verschillen; daarom zal een van de twee eerst beginnen te kristalliseren en dan de andere.

De blauwgroene component (in het midden van de afbeelding) kristalliseert als eerste, terwijl de gele component opgelost blijft. Omdat er blauwgroene kristallen zijn, worden ze heet gefilterd voordat de gele kristallen verschijnen. Vervolgens, naarmate het oplosmiddel wat meer afkoelt, kristalliseert de gele component en wordt er opnieuw gefiltreerd.

Referenties

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemie (8e ed.). CENGAGE Leren.
2. Chelsea Schuyler. (2019). Chromatografie, destillatie en filtratie: methoden voor het scheiden van mengsels. Studie. Hersteld van: study.com
3. Stichting CK-12. (16 oktober 2019). Methoden voor het scheiden van mengsels. Chemie LibreTexts. Hersteld van: chem.libretexts.org
4. Goede wetenschap. (2019). Scheiding van mengsels. Hersteld van: goodscience.com.au
5. Clark Jim. (2007). Dunnelaagchromatografie. Hersteld van: chemguide.co.uk