في مقالتنا سننظر في ماهية المواد والمخاليط النقية ، طرق فصل المخاليط. كل واحد منا يستخدمهم في الحياة اليومية. هل توجد مواد نقية في الطبيعة أصلاً؟ وكيف نميزها عن الخلطات؟
مواد وخلائط نقية: طرق لفصل المخاليط
المواد النقية هي مواد تحتوي على جزيئات من نوع معين فقط. يعتقد العلماء أنهم غير موجودين عمليًا في الطبيعة ، لأنهم جميعًا ، وإن بنسب ضئيلة ، تحتوي على شوائب. على الإطلاق جميع المواد قابلة للذوبان في الماء. حتى لو ، على سبيل المثال ، حلقة فضية مغمورة في هذا السائل ، فإن أيونات هذا المعدن ستدخل في المحلول.
علامة المواد النقية هي ثبات التركيب والخصائص الفيزيائية. في عملية تكوينها ، يحدث تغيير في كمية الطاقة. علاوة على ذلك ، يمكن أن تزيد وتنقص. لا يمكن فصل المادة النقية إلى مكوناتها الفردية إلا عن طريق تفاعل كيميائي. على سبيل المثال ، الماء المقطر فقط له نقطة غليان وتجميد نموذجية لهذه المادة ،قلة الذوق والرائحة. ويمكن أن يتحلل الأكسجين والهيدروجين فقط عن طريق التحليل الكهربائي.
وكيف تختلف مجاميعها عن المواد النقية؟ ستساعدنا الكيمياء في الإجابة على هذا السؤال. تعتبر طرق فصل المخاليط فيزيائية ، لأنها لا تؤدي إلى تغيير في التركيب الكيميائي للمواد. على عكس المواد النقية ، فإن المخاليط لها تكوين وخصائص متغيرة ، ويمكن فصلها بالطرق الفيزيائية.
ما هو الخليط
الخليط عبارة عن مجموعة من المواد الفردية. مثال على ذلك مياه البحر. على عكس المقطر ، له طعم مر أو مالح ، يغلي عند درجة حرارة أعلى ، ويتجمد عند درجة حرارة منخفضة. طرق فصل مخاليط المواد هي طرق فيزيائية. لذلك ، يمكن الحصول على الملح النقي من مياه البحر عن طريق التبخر والتبلور اللاحق.
أنواع المخاليط
إذا أضفت السكر إلى الماء ، بعد فترة تذوب جزيئاته وتصبح غير مرئية. نتيجة لذلك ، لا يمكن تمييزها بالعين المجردة. تسمى هذه المخاليط متجانسة أو متجانسة. ومن الأمثلة على ذلك الهواء ، والبنزين ، والمرق ، والعطور ، والماء الحلو والمالح ، وسبائك النحاس والألمنيوم. كما ترون ، يمكن أن تكون المخاليط المتجانسة في حالات مختلفة من التجميع ، لكن السوائل هي الأكثر شيوعًا. وتسمى أيضًا بالحلول.
في الخلائط غير المتجانسة أو غير المتجانسة ، يمكن تمييز جزيئات المواد الفردية. ومن الأمثلة النموذجية على برادة الحديد والخشب والرمل وملح المائدة. تسمى المخاليط غير المتجانسة أيضًا المعلقات.من بينها المعلقات والمستحلبات مميزة. الأول يتكون من سائل وصلب. إذن ، المستحلب عبارة عن خليط من الماء والرمل. المستحلب هو مزيج من سائلين بكثافة مختلفة.
هناك مخاليط غير متجانسة بأسماء خاصة. لذلك ، من الأمثلة على الرغوة الرغوة ، وتشمل الهباء الجوي الضباب والدخان ومزيلات العرق ومعطرات الهواء والعوامل المضادة للكهرباء الساكنة.
طرق فصل المخاليط
بالطبع ، العديد من الخلائط لها خصائص أكثر قيمة من المواد الفردية التي تتكون منها. ولكن حتى في الحياة اليومية هناك مواقف يحتاجون فيها إلى الانفصال. وفي الصناعة ، تعتمد الصناعات بأكملها على هذه العملية. على سبيل المثال ، من النفط نتيجة معالجته ، يتم الحصول على البنزين وزيت الغاز والكيروسين وزيت الوقود وزيت الطاقة الشمسية وزيت الماكينة ووقود الصواريخ والأسيتيلين والبنزين. موافق ، من المربح استخدام هذه المنتجات أكثر من حرق النفط بدون تفكير
الآن دعنا نرى ما إذا كان هناك شيء مثل الطرق الكيميائية لفصل المخاليط. لنفترض أننا بحاجة إلى الحصول على مواد نقية من محلول مائي من الملح. للقيام بذلك ، يجب تسخين الخليط. نتيجة لذلك ، سيتحول الماء إلى بخار ، وسيتبلور الملح. لكن في الوقت نفسه ، لن يكون هناك تحول من مادة إلى أخرى. وهذا يعني أن أساس هذه العملية هو الظواهر الفيزيائية.
تعتمد طرق فصل المخاليط على حالة التجميع والقدرة على الذوبان والاختلاف في درجة الغليان والكثافة وتكوين مكوناتها. دعونا نفكر في كل منهم بمزيد من التفصيل على وجه التحديدأمثلة.
التصفية
طريقة الفصل هذه مناسبة للمخاليط التي تحتوي على سائل ومادة صلبة غير قابلة للذوبان. على سبيل المثال ، الماء ورمل الأنهار. يجب تمرير هذا الخليط من خلال مرشح. ونتيجة لذلك ستمر المياه النقية من خلاله بحرية ويبقى الرمل.
تسوية
تعتمد بعض طرق فصل المخاليط على عمل الجاذبية. وبالتالي يمكن أن تتحلل المعلقات والمستحلبات إلى مواد نقية. إذا دخل الزيت النباتي في الماء ، فيجب أولاً رج الخليط. ثم اتركه لفترة. بالنتيجة سيكون الماء في قاع الوعاء وسيقوم الزيت بتغطيته على شكل غشاء.
في ظروف المختبر ، يتم استخدام قمع فصل للترسيب. نتيجة لعملها ، يتم تصريف السائل الأكثر كثافة في الوعاء ، بينما يبقى السائل الخفيف.
يتميز الاستقرار بسرعة منخفضة للعملية. يستغرق مقدارًا معينًا من الوقت حتى يتشكل الراسب. في الظروف الصناعية ، يتم تنفيذ هذه الطريقة في هياكل خاصة تسمى خزانات الترسيب.
عمل بمغناطيس
إذا كان الخليط يحتوي على معدن ، فيمكن فصله باستخدام مغناطيس. على سبيل المثال ، فصل برادة الحديد والخشب. لكن هل كل المعادن لها هذه الخصائص؟ مُطْلَقاً. لهذه الطريقة ، تكون المخاليط التي تحتوي على مغناطيسات حديدية مناسبة فقط. بالإضافة إلى الحديد ، تشمل هذه النيكل ، والكوبالت ، والجادولينيوم ، والتيربيوم ، والديسبروسيوم ، والهولميوم ، والإربيوم.
التقطير
هذا هو العنوان باللغةترجمت من اللاتينية تعني "قطرات استنزاف". التقطير هو طريقة لفصل المخاليط بناءً على الاختلاف في نقاط غليان المواد. وهكذا ، حتى في المنزل ، يمكن فصل الكحول عن الماء. تبدأ المادة الأولى في التبخر بالفعل عند درجة حرارة 78 درجة مئوية. عند لمس السطح البارد ، يتكثف بخار الكحول ويتحول إلى حالة سائلة.
في الصناعة ، يتم الحصول على منتجات تكرير النفط والمواد العطرية والمعادن النقية بهذه الطريقة.
التبخر والتبلور
طرق الفصل هذه مناسبة للحلول السائلة. تختلف المواد المكونة لتكوينها في درجة غليانها. وبالتالي ، يمكن الحصول على بلورات الملح أو السكر من الماء الذي تذوب فيه. للقيام بذلك ، يتم تسخين المحاليل وتبخيرها إلى حالة مشبعة. في هذه الحالة ، تترسب البلورات. إذا كان من الضروري الحصول على ماء نقي ، يتم إحضار المحلول إلى درجة الغليان ، متبوعًا بتكثيف الأبخرة على سطح أكثر برودة.
طرق فصل مخاليط الغاز
مخاليط الغاز مفصولة بالطرق المخبرية والصناعية ، لأن هذه العملية تتطلب معدات خاصة. المواد الخام ذات الأصل الطبيعي هي الهواء ، وفحم الكوك ، والمولدات ، والغاز الطبيعي المصاحب ، وهو مزيج من الهيدروكربونات.
الطرق الفيزيائية لفصل المخاليط في الحالة الغازية كالتالي:
- التكثيف هو عملية تدريجيةتبريد الخليط ، حيث يحدث تكثيف مكوناته. في هذه الحالة ، أولاً وقبل كل شيء ، تنتقل المواد عالية الغليان ، والتي يتم تجميعها في فواصل ، إلى الحالة السائلة. بهذه الطريقة ، يتم الحصول على الهيدروجين من غاز فرن الكوك ، ويتم أيضًا فصل الأمونيا عن الجزء غير المتفاعل من الخليط.
- الامتصاص هو امتصاص بعض المواد من قبل البعض الآخر. تحتوي هذه العملية على مكونات معاكسة ، يتم إنشاء التوازن بينها أثناء التفاعل. تتطلب العمليات الأمامية والعكسية شروطًا مختلفة. في الحالة الأولى ، هو مزيج من الضغط العالي ودرجة الحرارة المنخفضة. هذه العملية تسمى الامتصاص. خلاف ذلك ، يتم استخدام الشروط المعاكسة: ضغط منخفض عند درجة حرارة عالية.
- فصل الغشاء هو طريقة تستخدم فيها خاصية الأقسام شبه المنفذة لتمرير جزيئات المواد المختلفة بشكل انتقائي.
- Refluxation - عملية تكثيف الأجزاء عالية الغليان من المخاليط نتيجة تبريدها. في هذه الحالة ، يجب أن تختلف درجة حرارة الانتقال إلى الحالة السائلة للمكونات الفردية بشكل كبير.
اللوني
يمكن ترجمة اسم هذه الطريقة كـ "أنا أكتب بالألوان". تخيل أن الحبر يضاف إلى الماء. إذا قمت بتخفيض نهاية ورق الترشيح إلى مثل هذا الخليط ، فسيبدأ امتصاصه. في هذه الحالة ، سيتم امتصاص الماء بشكل أسرع من الحبر ، والذي يرتبط بدرجة مختلفة من امتصاص هذه المواد. الكروماتوغرافيا ليست فقط طريقة لفصل المخاليط ، ولكنها أيضًا طريقة لدراسة خصائص مواد مثل الانتشار والذوبان.
لذلك التقينابمفاهيم مثل "المواد النقية" و "المخاليط". الأول عبارة عن عناصر أو مركبات تتكون فقط من جزيئات من نوع معين. أمثلةهم الملح والسكر والماء المقطر. المخاليط عبارة عن مجموعة من المواد الفردية. يتم استخدام عدد من الطرق لفصلهم. تعتمد الطريقة التي يتم فصلها بها على الخصائص الفيزيائية لمكوناتها. أهمها الترسيب ، التبخر ، التبلور ، الترشيح ، التقطير ، المغنطة واللوني.
