균질 한 혼합물의 분리 방법은 모든 화학 반응을 이용하지 않고, 동일한 단계를 통합 컴포넌트 또는 용질을 얻을 수 있다는들이다; 즉, 액체, 고체 또는 기체입니다.
이러한 균질 한 혼합물은 용액으로 구성되며 용질 입자가 너무 작아 육안으로 구별 할 수 없습니다. 그들은 너무 작아서 용액이 통과하는 동안 필터를 유지할 수있을만큼 좁거나 선택적인 필터가 없습니다. 원심 분리 또는 자화와 같은 분리 기술에는 도움이되지 않습니다.
균질 한 혼합물이 단계별로 분리되는 방법에 대한 예시적인 예입니다. 출처 : Gabriel Bolívar.
위는 솔루션이 구성 요소로 분리되는 방법에 대한 예입니다. 초기 혼합물 (갈색)은 균질 한 (주황색과 보라색) 두 가지 성분으로 분리됩니다. 마지막으로, 두 가지 결과 혼합물에서 용매 (흰색)와 각각의 4 쌍의 용질 (적황색 및 적 청색)을 얻습니다.
용액을 분리하는 방법 또는 기술 중에는 증발, 증류, 크로마토 그래피 및 분별 결정화가 있습니다. 혼합의 복잡성에 따라 균질성이 깨질 때까지 이러한 방법 중 하나 이상을 사용해야 할 수 있습니다.
혼합물 분리의 주요 방법
-증발
증발은 단일 용질의 균일 한 혼합물을 분리하는 가장 간단한 방법입니다.
가장 단순한 균질 혼합물은 단일 용질이 용해 된 용액입니다. 예를 들어, 위의 이미지에는 용질 입자와 함께 가시광 선의 흡수 및 반사로 인한 유색 용액이 있습니다.
준비하는 동안 잘 흔들었다면 다른 부분보다 더 밝거나 더 어두운 부분이 없을 것입니다. 그들은 모두 동등하고 균일합니다. 이러한 다채로운 입자는 어떠한 기계적 방법으로도 용매에서 분리 될 수 없으므로이를 달성하려면 열 (빨간색 삼각형) 형태의 에너지가 필요합니다.
따라서 유색 용액을 하늘 아래에서 가열하여 속도를 높이고 용매가 용기에서 증발하도록합니다. 이런 일이 발생하면 용질 입자를 분리하는 부피가 감소하므로 상호 작용이 증가하고 천천히 침전됩니다.
최종 결과는 유색 용질이 용기 바닥에 남아 있고 용매가 완전히 증발 한 것입니다.
증발의 단점은 용질을 분리하는 것이 아니라 끓는점까지 가열하여 용매를 제거하는 것입니다. 나머지 고체는 하나 이상의 용질로 구성 될 수 있으므로 분리 된 구성 요소에서이를 정의하려면 다른 분리 방법이 필요합니다.
-증류
증류
증류는 균질 한 용액 또는 혼합물을 분리하는 데 가장 널리 사용되는 방법 일 것입니다. 그 사용은 염분 또는 용융 금속, 응축 가스, 용매 혼합물 또는 유기 추출물로 확장됩니다. 용질은 대부분의 경우 액체이며 끓는점이 용매의 끓는점과 몇도 차이가 있습니다.
이러한 끓는점의 차이가 높으면 (70ºC 이상) 단순 증류가 사용됩니다. 그렇지 않은 경우 분별 증류가 수행됩니다. 두 증류 모두 다양한 설정 또는 디자인을 가지고있을뿐만 아니라 다른 화학적 성질 (휘발성, 반응성, 극성, 무극성 등)의 혼합물에 대한 다른 방법론을 가지고 있습니다.
증류에서 용매와 용질은 모두 보존되며 이는 증발과 관련하여 주요 차이점 중 하나입니다.
그러나 회전 증발은 이러한 두 가지 측면을 결합합니다. 용해되고 혼합 가능한 오일과 같은 액체-고체 또는 액체-액체 혼합물은 용매가 제거 될 때까지 가열되지만 고체 또는 오일이 남아있는 동안 다른 용기에 수집됩니다. 초기 컨테이너에.
공기 증류
응축 된 공기는 극저온 분별 증류를 거쳐 산소, 질소, 아르곤, 네온 등을 제거합니다. 균질 한 기체 혼합물 인 공기는 액체로 변합니다. 여기서 주요 성분 인 질소는 이론적으로 용매로 작용합니다. 액체 용질로 응축 된 다른 가스.
- 색층 분석기
크로마토 그래피는 다른 기술과 달리 원격으로 유사한 수율을 제공 할 수 없습니다. 즉, 전체 혼합물을 처리하는 데 유용하지 않지만 그 중 중요하지 않은 부분 만 처리합니다. 그러나 그것이 제공하는 정보는 구성에 따라 혼합물을 식별하고 분류하기 때문에 분석적으로 매우 중요합니다.
종이 또는 박층 크로마토 그래피. 출처 : Gabriel Bolívar.
다양한 유형의 크로마토 그래피가 있지만 가장 간단한 방법은 대학이나 대학 준비 과정에서 설명하는 것인데, 그 원리는 흡수성 물질 (일반적으로 실리카겔)의 얇은 층에서 개발 된 것과 동일한 원리입니다.
위의 이미지는 물 또는 특정 용매로 채워진 비커가 선택된 세 가지 안료 (주황색, 보라색 및 녹색)의 방울 또는 점이있는 참 조선이 표시된 종이 위에 놓인 것을 보여줍니다. 비커는 압력이 일정하고 용매 증기로 포화되도록 닫힌 상태로 유지됩니다.
그런 다음 액체가 종이 위로 올라가 안료를 운반하기 시작합니다. 안료-종이 상호 작용이 모두 동일하지는 않습니다. 일부는 더 강하고 일부는 더 약합니다. 안료가 종이에 대한 친화력이 높을수록 처음에 표시된 선에 비해 종이를 통해 덜 올라갑니다.
예를 들어, 적색 안료는 용매에 대한 친화력이 낮은 반면, 노란색은 종이가 더 많이 보유하기 때문에 거의 상승하지 않습니다. 용매는 이동상이고 종이는 고정상이라고합니다.
-분수 결정화
분수 결정화의 예시적인 예. 출처 : Gabriel Bolívar.
마지막으로 분수 결정화가 있습니다. 이 방법은 균질 한 혼합물에서 시작하여 이질적인 혼합물로 끝나기 때문에 하이브리드로 분류 될 수 있습니다. 예를 들어 녹색 고체가 용해 된 솔루션이 있다고 가정합니다 (상단 이미지).
녹색 입자는 너무 작아 수동 또는 기계적으로 분리 할 수 없습니다. 또한 녹색 고체는이 색의 단일 화합물이 아니라 두 성분의 혼합물 인 것으로 밝혀졌습니다.
그 후, 그 용액을 가열하고 냉각하는 동안 방치한다. 두 구성 요소는 서로 밀접하게 관련되어 있지만 특정 용매에서의 용해도는 약간 다릅니다. 따라서 둘 중 하나가 먼저 결정화되고 다른 하나가 결정화되기 시작합니다.
청록색 성분 (이미지 중간에 있음)이 가장 먼저 결정화되고 노란색 성분은 용해 된 상태로 남아 있습니다. 푸르스름한 녹색 결정이 있기 때문에 노란색 결정이 나타나기 전에 뜨겁게 여과됩니다. 그런 다음 용매가 조금 더 냉각되면 노란색 성분이 결정화되고 또 다른 여과가 수행됩니다.
참고 문헌
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). 화학 (8 판). CENGAGE 학습.
- 첼시 슈 일러. (2019). 크로마토 그래피, 증류 및 여과 : 혼합물 분리 방법. 연구. 출처 : study.com
- CK-12 재단. (2019 년 10 월 16 일). 혼합물 분리 방법. 화학 LibreTexts. 출처 : chem.libretexts.org
- 좋은 과학. (2019). 혼합물의 분리. 출처 : goodscience.com.au
- 클락 짐. (2007). 박층 크로마토 그래피. 출처 : chemguide.co.uk