طرق الفصل الكيميائي

كتابة: رشا أبوالقاسم آخر تحديث: 17 نوفمبر 2020 , 18:52

طرق الفصل الكيميائي

الخليط هو ما تحصل عليه عندما تجمع بين مادتين بحيث لا يحدث أي تفاعل كيميائي بين المكونات ، ويمكنك فصلهما مرة أخرى ، في الخليط ، يحتفظ كل مكون بهويته الكيميائية الخاصة ، عادةً ما يجمع المزج الميكانيكي بين مكونات الخليط ، يمكن تصنيف انواع المخاليط على أنها إما متجانسة أو غير متجانسة.

يتكون الخليط من نوعين أو أكثر من المواد التي يمكن أن تكون موجودة بكميات متفاوتة ويمكن فصل المخاليط ماديًا باستخدام طرق تستخدم الخصائص الفيزيائية لفصل مكونات الخليط ، مثل التبخر والتقطير والترشيح والكروماتوغرافيا.

وتتضمن الأنشطة الأكثر أهمية – والتي تستغرق وقتًا طويلاً – في الكيمياء عزل ، وتنقية و فصل المركبات الكيميائية ،مثل التقطير ، التبلور ، الامتزاز ، إجراءات الغشاء ، الامتصاص والتعرية ، والأكسدة هي طرق الهندسة الكيميائية النموذجية للعزل والتنقية.

الاستخلاص

 يعتبر طرق الاستخلاص تقنية مفيدة لفصل المركبات مثل I2 و KMnO4 التي لها أقطاب مختلفة ، يتم معالجة المركبات المراد فصلها بمزيج من مذيب قطبي (مثل H2O) ومذيب غير قطبي (مثل CCl4) ،سوف يذوب I2 في CCl ، بينما يذوب KMnO4 في H2O. من خلال فصل هاتين المرحلتين والسماح للمذيبات بالتبخر ، يمكننا فصل I2 و KMnO4 بشكل نظيف.

في حالة وجود مركبًا مذابًا في سائل تريد إزالته ، على سبيل المثال ، كمية صغيرة من الملح مذابة في الزيت وتريد إزالتها ، يمكن استخدام تقنية الاستخلاص ،على الرغم من أن التقطير يمكن أن يؤدي المهمة ، إلا أنه يستغرق وقتًا طويلاً وجهدًا كبيرًا ، يمكن أيضًا استخدام هذه التقنية لاستخراج المواد المذابة من مادة صلبة ، القهوة ، على سبيل المثال ، منزوعة الكافيين عن طريق الاستخلاص.

هناك طريقة بديلة لعمل هذا الفصل وهي العثور على سائل غير قابل للذوبان في السائل الأول ويكون أفضل في إذابة الملح من الزيت ، عندما يتم خلط السائلين ورجهما ، يميل الملح إلى الانتقال من الزيت (حيث لا يذوب كثيرًا) إلى الماء (حيث يكون) ، عند اكتمال هذه العملية ، يكون من السهل سكب الماء تاركًا وراءه الزيت النقي.

التقطير

هو تقنية فصل تستخدم لفصل مكونات خليط سائل عن طريق عملية التسخين والتبريد ، والتي تستغل الاختلافات في تقلب كل مكون ،  هو الأسلوب الأكثر استخدامًا عندما يتم إذابة مركب في مركب آخر ، أو عند خلط سائلين معًا ،أو  لتنقية السوائل ، في التقطير البسيط ، يتم تسخين السائل ، فوق موقد بنسن أو لوح تسخين ، لأن المكونات في الخليط لها نقاط غليان مختلفة حتى  يسخن ببطء ثم يغلي ،  ستغلي أحدهما قبل الأخرى.

يمكن جمع البخار من هذا المركب من المكثف ، مما يتيح عزله في صورة نقية ،ثم يمر البخار المتسرب عبر مكثف مبرد بالماء ، حيث يتكثف ليشكل سائلًا يتجمع في دورق نظيف ، يعمل التقطير بشكل أفضل لتنقية المركبات التي تكون سائلة في درجة حرارة الغرفة. تزداد احتمالية تنقية المواد الصلبة عن طريق إعادة التبلور ، يجب فصل المخاليط التي تحتوي على سوائل فقط عن طريق التقطير التجزيئي أو فصل الجاذبية.

الترشيح

يعد الترشيح من أبسط الطرق المستخدمة لفصل المخاليط. كميائيًا ،  وهو  تقنية تستخدم  لفصل مكونات خليط يحتوي على مادة صلبة غير مذابة في سائل ، يمكن إجراء الترشيح باردًا أو ساخنًا ، باستخدام الجاذبية أو استخدام الفراغ ، باستخدام قمع بوشنر أو هيرش أو قمع زجاجي بسيط. تعتمد الطريقة الدقيقة المستخدمة على الغرض من الترشيح ، سواء كان ذلك لعزل مادة صلبة من خليط أو إزالة الشوائب من الخليط.

إذا كان أحد المكونات سائلًا والآخر صلبًا ، فإن الترشيح يكون سهلاً مثل صب الخليط بالكامل من خلال ورق الترشيح. يمكن رؤية مثال يومي على الترشيح في آلة صنع القهوة ، حيث تمر القهوة من خلال مرشح ورقي ولكن الحبيبات لا تمر.

هو طريقة تتضمن تبخير المذيب في الخليط ، مثال على ذلك هو خليط الملح والماء حيث يمكن تبخير الماء من أجل ترك الملح خلفه ، ومن الأمثلة الأخرى على ذلك كبريتات النحاس ، وشب البوتاس ، والسكر ونترات البوتاسيوم.

الطرد المركزي

يفصل الطرد المركزي مكونات المخاليط غير المتجانسة ، وتشمل هذه السوائل في السوائل ، والمواد الصلبة في السوائل ، والمواد الصلبة والسوائل في الغازات ، ويمكن تعريفه على أنه هو هو تقنية تستخدم لفصل الجسيمات عن المحلول وفقًا لحجمها وشكلها وكثافتها ولزوجتها وسرعة العضو الدوار ، يتم تعليق الجسيمات في وسط سائل وتوضع في أنبوب طرد مركزي ، يجعل الطرد المركزي تلك العملية الطبيعية أسرع بكثير.

أو بمعنى أبسط ، هو عملية الفصل التي تعتمد على عمل قوة الطرد المركزي لفصل الجسيمات في خليط صلب-سائل إلى مرحلتين متميزتين تتكونان من الرواسب والطرد المركزي (وتسمى أيضًا السائل الطاف) ،يستخدم الطرد المركزي قوة الطرد المركزي لتحريك المكونات الكثيفة إلى خارج الحاوية ، يؤدي هذا إلى استقرار المادة الصلبة بسرعة أكبر وبشكل كامل.

بعض الأمثلة على الطرد المركزي هي:

  • إزالة الدهون من الحليب لإنتاج الحليب منزوع الدسم
  • إزالة الماء من الخس الرطب في السلطة
  • فصل الماء عن الملابس عن طريق العصر والتجفيف في الغسالات
  • فصل مكونات الدم الصلبة عن البول في مختبرات الطب الشرعي والبحوث

الكروماتوغرافيا

على الرغم من أن الكروماتوغرافيا هي تقنية بسيطة من حيث المبدأ ، إلا أنها تظل الطريقة الأكثر أهمية لفصل المخاليط إلى مكوناتها ، إنه متعدد الاستخدامات تمامًا لأنه يمكن استخدامه لفصل مخاليط المواد الصلبة أو السوائل أو مخاليط المواد الصلبة والسوائل مجتمعة ، أو في حالة كروماتوغرافيا الغاز ، يمكن فصل مخاليط الغازات.

قد تظهر بقعة حبر على قميصك ولحسن الحظ لا يلتصق الحبر جيدًا بالقماش – في هذه الحالات ، يمكن تنظيف القميص بوضعه في الغسيل ، ولسوء الحظ قد يلتصق الحبر بالقماش جيدًا لدرجة أنه موجود دائمًا ، ولا يجدي نفعًا معه استخدام المبيض والمنظفات.

بالطريقة نفسها ، يمكن في كثير من الأحيان فصل المواد الكيميائية عن بعضها بناءً على مدى التصاقها بمادة صلبة ،  يشار إلى استخدام هذا الاختلاف في “الالتصاق” لفصل مكونات الخليط بالكروماتوغرافيا.

عنصرا الكروماتوغرافيا هما المرحلة الثابتة والمرحلة المتنقلة ، هناك العديد من الخيارات للمراحل الثابتة ، بعضها عبارة عن الألومينا والسيليكا وحتى الورق. يمكن أن تختلف أيضًا المرحلة المتنقلة ، في الفصل اللوني السائل ،غالبًا ما يكون إما مذيبًا أو خليطًا من المذيبات ، يساعد الاختيار الدقيق لمذيب التصفية على جعل الفصل أكثر نجاحًا.

عادة ، يتم إجراء الفصل اللوني عن طريق وضع خليط من مادتين كيميائيتين أو أكثر في عمود زجاجي مملوء بالسيليكا ، عندما يتم سكب مذيب عضوي مثل أسيتات الإيثيل أو الكحول عبر العمود ، فإن أحد مكونات الخليط يميل إلى الالتصاق بالسيليكا بشكل أفضل من الآخر ،  نتيجة لذلك ، يمر العمود الأقل لزوجة خلال العمود بسرعة أكبر ، بينما يستغرق العمود الأكثر لزوجة وقتًا أطول قليلاً.

يمكن أيضًا فصل المخاليط عن طريق كروماتوغرافيا الطور الغازي ، والتي تستفيد من التقارب النسبي للمكونات المختلفة في الخليط للدعم الثابت عند تسخين الخليط حتى يكون هناك توازن بين مرحلته الغازية والسائلة. [1]

الترويق

هو عملية فصل المواد الصلبة غير القابلة للذوبان عن السائل ، يُسمح بتعليق الجسيمات الصلبة في السائل لبعض الوقت ، ثم استقرت الجزيئات الصلبة في قاع الحاوية ويرتفع الماء النظيف ، دون إزعاج الجسيمات المستقرة ، يتم نقل المياه النظيفة إلى حاوية أخرى .

المراجع
زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق