روش های جداسازی مواد شیمیایی

اکثر مواد و ترکیباتی که در اطراف خود میبینیم مخلوطی از چند ماده خالص مختلف هستند و کمتر ترکیبی را می توان یافت که دارای خلوص صد درصدی باشد. جداسازی مواد شیمیایی موجود در یک ترکیب و یا مخلوط از اهمیت بالایی در شیمی و زندگی روزمره برخوردار است. به عنوان مثال آبی که هر روزه به راحتی آن را می نوشیم نتیجه فرآیندهای تصفیه است که بخش بزرگی از آن به جداسازی ترکیبات ناخواسته اختصاص دارد. انتخاب روش مناسب برای جداسازی مواد شیمیایی از یکدیگر به حالت فیزیکی محلول یا مخلوط مورد نظر و همچنین روابط شیمیایی بین اجزا بستگی دارد .

جداسازی جامدات از مایعات

برای این کار می توان از دو روش عمده فیلتراسیون و تبخیر بهره برد.

فیلتراسیون

روش فیلتراسیون بر اساس اختلاف در اندازه فیزیکی ذرات استوار است. در این روش یک فیلتر وجود دارد که اجازه عبور برخی ترکیبات را داده و اجازه عبور برخی دیگر را نمی دهد. از فیلتراسیون می توان برای جداسازی جامد – مایع ، جامد – جامد و … استفاده نمود.

به عنوان مثال ماسه در آب حل نمی شود و هیچگونه پیوند شیمیایی بین آنها به وجود ندارد ، از این رو با توجه به اختلافی که در اندازه ذرات وجود دارد برای جداسازی این دو ماده از روش فیلتراسیون استفاده می شود.

جداسازی با استفاده از فیلتراسیون

جداسازی مواد شیمیایی با استفاده از تبخیر

راه دیگر برای جداسازی مایعات از جامدات تبخیر است ، دمای جوش مایعات عموما پایین تر از جامدات است (البته به نوع جامد و مایع نیز بستگی دارد) ، از این رو با بالا رفتن دما مایع تبخیر شده و از مخلوط خارج می شود.

جداسازی مخلوطی از مایعات

جداسازی مایعات موجود در یک مخلوط را می توان بر اساس خواص آنها انجام داد. روشی که برای این کار مورد استفاده قرار می گیرد به حلالیت مایعات در یکدیگر و میزان امتزاج پذیری آنها بستگی دارد.

تقطیر جزئی : تقطیر جزئی برای جداسازی مایعات قابل امتزاج بر اساس نقطه جوش آنها انجام می شود.

تقطیر ساده : برای جداسازی دو حلال قابل امتزاج استفاده می شود.

جداسازی مواد شیمیایی با تقطیر ساده

جداسازی حلال از محلول با استفاده از تقطیر ساده

این روش را می توان برای جداسازی یک حلال از محلول استفاده کرد. به عنوان مثال آب را از محلول آب نمک با این روش جدا نمود. از آنجایی که آب دمای تبخیر بسیار پایین تری نسبت به نمک دارد ، می توان از این روش استفاده کرد. هنگامی که محلول حرارت داده می شود ، آب تبخیر شده و سپس خنک می شود تا کندانس شده و در یک ظرف جداگانه ذخیره می شود.

جداسازی مایعات را می توان به دو دسته تقسیم بندی نمود. 1- قابل امتزاج 2- غیر قابل امتزاج

مایعات غیر قابل امتزاج

مایعات غیر قابل امتزاج به مایعاتی اطلاق می شود که با یکدیگر مخلوط نمی شوند ، به عنوان مثال آب و روغن از این دسته اند. اگر این مخلوط را به شدت تکان بدهید ، این دو مایع در یکدیگر مخلوط می شوند اما این حالت پایدار نیست و پس از مدت کوتاهی اجزای آن از یکدیگر جدا می شوند. برای جدا نمودن این مایعات می توان از یک دکانتور (قیف جداکننده) استفاده نمود. در این روش، مایع دارای چگالی بالاتر که در ته دکانتور وجود دارد پس از باز شدن شیر از آن خارج می شود.

جداسازی مایعات غیرقابل امتزاج

مایعات امتزاج پذیر

مایعات امتزاج پذیر از آنجایی که در یکدیگر حل می شوند ، جداسازی دشواری دارند. اگر اختلاف دمای تبخیر این ترکیبات قابل توجه باشد می توان با استفاده از تقطیر جزئی انها را جدا نمود. به عنوان مثال نیتروژن و اکسیژن را می توان از طریق تقطیر جزئی هوای مایع به دست آورد.

مثال کاربردی تر در مورد این روش، جداسازی نفت خام است. نفت خام ترکیبی از هیدروکربن های مختلف است که اندازه و جرم مولکولی انها بسیار متفاوت هستند. نفت خام ابتدا برای پالایش به یک برج تقطیر فرستاده می شود که عموما در فشار اتمسفری کار میکند. با بالا رفتن دمای برج ، اجزای سبک تر زودتر تبخیر شده و به قسمت بالای برج می روند. بر همین اساس از بالای برج گازهای سبک و از قسمت های میانی آن ترکیبات سنگین تر مانند نفتا و بنزین خارج می شوند.

جداسازی با استفاده از تقطیر جزئی

جداسازی مواد شیمیایی با استفاده از کروماتوگرافی

کروماتوگرافی روشی است که برای جداسازی ترکیبات حل شده از یکدیگر مورد استفاده قرار می گیرند. این روش معمولا برای مواد رنگی حل شده مانند جوهر ، رنگ غذاها و رنگ های گیاهی استفاده می شود. اساس این روش بر سرعت متفاوت حرکت مواد در کاغذ کروماتوگرافی است.

سایر روش های جداسازی مواد شیمیایی

علاوه بر روش های ذکر شده روش های دیگری نیز برای جداسازی مواد شیمیایی وجود دارد ، به عنوان مثال برای جداسازی مایعات امتزاج پذیری که دمای جوش نزدیکی دارند و جدا نمودن آنها با استفاده از تقطیر امکان پذیر نیست ، از جداسازی با حلال استفاده می شود. در این روش یک مایع سوم به مخلوط افزوده می شود و با حل نمودن یکی از اجزا در خودش دو ماده ابتدایی را جدا می نماید. سپس ماده سوم و مایعی که در خود حل نموده است با استفاده از تقطیر از یکدیگر جدا می شوند.

استفاده از نیروی گریز از مرکز نیز روش دیگری است که برای جدا نمودن مواد دارای وزن های مختلف استفاده می شود. این کار معمولا با استفاده از سانتریفیوژ انجام می شود.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *