Многие вещества, которые мы используем каждый день, на самом деле когда-то были частью смеси. Кто-то где-то отделил это вещество от смеси, чтобы мы могли его использовать. Оказывается, что многие соединения и элементы встречаются в природе не в чистом виде, а в составе смесей. Отделение веществ от смесей — важная часть химии и современной промышленности.
В этом разделе используются некоторые важные химические термины, включая смеси, суспензии и растворы. Вы можете перейти по ссылкам, чтобы узнать больше о каждой из них.
Почему мы хотим разделить смеси?
Начиная с Древней истории, трудолюбивые люди разделяли смеси, чтобы получить конкретные вещества, которые им нужны. Одним из примеров этого является извлечение металла из руды для изготовления инструментов и оружия. Ниже мы обсудим некоторые другие примеры разделения.
Процессы разделения
Способ разделения различных веществ в смеси называется технологическим процессом. Для разделения используется ряд различных процессов. Многие из них очень сложны и включают опасные химические вещества или высокие температуры. Многие важные отрасли промышленности в современном мире основаны на процессах разделения.
Фильтрация
Одним из распространенных методов разделения является фильтрация. Фильтры используются повсеместно. Мы используем их в наших домах для удаления пыли и клещей из воздуха, которым мы дышим. Мы используем их для фильтрации загрязнений из нашей воды. В нашем организме даже есть фильтры, такие как почки, которые действуют как фильтры для удаления вредных веществ из нашей крови.
Процесс фильтрации обычно используется для разделения суспензионной смеси, в которой мелкие твердые частицы взвешены в жидкости или воздухе. В случае фильтрации воды вода пропускается через бумагу, состоящую из очень мелкой сетки волокон. Вода, пропущенная через фильтр, называется фильтратом. Частицы, которые удаляются из воды фильтром, называются осадком.
Дистилляция
Другой распространенный процесс разделения называется дистилляцией. Дистилляция использует кипячение для разделения смесей жидких растворов. При этом учитывается, что разные вещества в смеси будут иметь разные температуры кипения.
Например, если вы нагреете соленую воду, вода в растворе закипит раньше соли. Затем вода испарится, оставив соль. Если собрать пар от воды, он снова превратится в жидкость по мере остывания. Эта охлажденная вода будет чистой водой без соли.
Центрифуга
В некоторых случаях существуют суспензионные смеси, в которых твердые частицы слишком мелки, чтобы их можно было отделить фильтром. В таких случаях иногда используется центрифуга. Центрифуги — это механические устройства, вращающиеся с очень высокой скоростью. Эти высокие скорости позволяют твердым частицам в суспензиях очень быстро оседать. Например, вместо того, чтобы ждать, пока песок медленно осядет на дно воды, центрифуга может заставить песок осесть за считанные секунды.
Некоторые примеры использования центрифуг включают разделение крови на плазму и эритроциты, отделение сливок от молока и разделение изотопов урана для атомных электростанций.
Другие процессы
Существует множество других процессов разделения, таких как сублимация, адсорбция, кристаллизация и хроматография. Иногда для получения конечного результата требуется несколько этапов процессов. Одним из примеров этого является переработка сырой нефти. В сырой нефти используются различные стадии фракционной перегонки для получения ряда различных продуктов, включая бензин, реактивное топливо, газообразный пропан и топочный мазут.
Интересные факты о разделительных смесях
- Для разделения жидких растворов, в которых вещества имеют схожие температуры кипения, используется более сложный вариант дистилляции, называемый фракционной дистилляцией.
- При рисовании используется процесс разделения путем испарения. Влажная краска представляет собой смесь цветного пигмента и растворителя. Когда растворитель высыхает и испаряется, остается только цветной пигмент.
- Процесс разделения путем веяния использовался в древних культурах для отделения зерна от плевел. Они подбрасывали смесь в воздух, и ветер сдувал более легкую плевелу, оставляя более тяжелые зерна.
- Высокоскоростные центрифуги могут вращаться до 30 000 раз в минуту.
- Многие процессы разделения постоянно происходят в природе.
Элементы из периодической таблицы Менделеева