Методи розділення і очищення речовин

I. Розділи курсу, необхідні для підготовки до лабораторної роботи.

Чисте веществосодержіт частки толькоодного виду. Прикладами можуть служити срібло (містить тільки атоми срібла), сірчана кислота і оксид вуглецю (IV) (містять тільки молекули відповідних речовин). Всі чисті речовини мають постійні фізичні властивості, наприклад, температуру плавлення (Тпл) і температуру кипіння (Ткип).

Речовина не є чистим, якщо містить якесь кількість одного або кількох інших речовин -прімесей.

Забруднення знижують температуру замерзання і підвищують температуру кипіння чистої рідини. Наприклад, якщо у воду додати сіль, температура замерзання розчину знизиться.

Смесісостоят з двох або болеевеществ. Грунт, морська вода, повітря - все це приклади різних сумішей. Багато суміші можуть бути розділені на складові частини -компоненти- на підставі відмінності їх фізичних властивостей.

Традіціонниміметодамі, які використовуються в лабораторній практиці з метою розділення сумішей на окремі компоненти, є:

відстоювання з подальшою декантацією,

поділ за допомогою ділильної лійки,

перегонка (в тому числі фракційна перегонка),

сублімація та інші.

Фільтрованіе.Для відділення рідин від зважених в ній дрібних твердих частинок застосовують фільтрування (мал.37), тобто проціджування рідини через дрібнопористі матеріали -фільтри, які пропускають рідина і затримують на своїй поверхні тверді частинки. Рідина, що пройшла через фільтр і звільнена від знаходилися в ній твердих домішок, називаетсяфільтратом.

У лабораторній практиці часто пріменяютгладкіе і складчасті бумажниефільтри (мал.38), зроблені з непроклеєного фільтрувального паперу.

Для фільтрування гарячих розчинів (наприклад, з метою перекристалізації солей), застосовують спеціальнуюворонку для гарячого фільтрування (рис.39) з електричним або водяним обігрівом).

Часто пріменяютфільтрованіе під вакуумом. Фільтрування під вакуумом використовують для прискорення фільтрування і більш повного звільнення осаду від розчину. Для цієї мети збирають прилад для фільтрування під вакуумом (рис.40). Він складається ізколби Бунзена, порцелянової воронки Бюхнера, запобіжної склянки і вакуум-насоса (зазвичай водострумного).

У разі фільтрування суспензії малоорастворімой солі кристали останньої можуть бути промиті дистильованою водою на воронці Бюхнера для видалення з їх поверхні вихідного розчину. Для цієї мети іспользуютпромивалку (рис.41).

Декантація. Рідини можуть бути відокремлені від нерозчинних твердих частіцдекантаціей (ріс.42) .Цей метод можна застосовувати, якщо тверда речовина має більшу щільність, ніж рідина. Наприклад, якщо річковий пісок додати в стакан з водою, то при відстоюванні він осяде на дно склянки, тому що щільність піску більше, ніж води. Тоді вода може бути відділена від піску просто сливанием. Такий метод відстоювання і подальшого зливання фільтрату і називається декантацією.

Центріфугірованіе.Для прискорення процесу відділення дуже дрібних частинок, що утворюють в рідини стійкі суспензії або емульсії, використовують методцентріфугірованія. Цим методом можна розділити суміші рідких і твердих речовин, що розрізняються по щільності. Поділ проводиться вручну або електричних центрифугах (рис.43).

Поділ двох змішуються рідин, що мають різну щільність і не утворюють стійких емульсій, можна здійснити за допомогою ділильної лійки (ріс.44). Так можна розділити, наприклад, суміш бензолу і води. Шар бензолу (плотность = 0,879 г / см3) розташовується над шаром води, яка має велику щільність ( = 1,0 г / см3). Відкривши кран ділильної воронки, можна акуратно злити нижній шар і відокремити одну рідина від іншої.

Випарювання (рис.45) - цей метод передбачає видалення розчинника, наприклад, води з розчину в процесі нагрівання його в випарювальній фарфоровій чашці. При цьому випарюють рідину видаляється, а розчинена речовина залишається в випарювальній чашці.

Крісталлізація- це процес виділення кристалів твердого речовини при охолодженні розчину, наприклад, після його розпарювання. Слід мати на увазі, що при повільному охолодженні розчину утворюються великі кристали. При швидкому охолодженні (наприклад, при охолодженні проточною водою) утворюються дрібні кристали.

Перегонка - метод очищення речовини заснований на випаровуванні рідини при нагріванні з подальшою конденсацією пари. Очищення води від розчинених в ній солей (або інших речовин, наприклад, фарбувальних) перегонкою називаетсядістілляціей, а сама очищена вода - дистильованої.

Фракційна перегонка (ріс.46) застосовується для поділу сумішей рідин з різними температурами кипіння. Рідина з меншою температурою кипіння закипає швидше і раніше проходить черезфракціонную колонку (ілідефлегматор). Коли ця рідина досягає верху фракційної колонки, то потрапляє вхолодильник, охолоджується водою і черезалонжсобірается впріемнік (колбу або пробірку).

Фракційної перегонкою можна розділити, наприклад, суміш етанолу і води. Температура кипіння етанолу 780С, а води 1000С. Етанол випаровується легше і першим потрапляє через холодильник в приймач.

Сублімація -метод застосовується для очищення речовин, здатних при нагріванні переходити з твердого стану в газоподібний, оминаючи рідкий стан. Далі пари очищаемого речовини конденсуються, а домішки, які не здатні возгоняться, відокремлюються.