TÈCNIQUES PER LA SEPARACIÓ DE MESCLES.

1. TÈCNIQUES PER LA SEPARACIÓ DE MESCLES. Tema 1. La teoria cineticomolecular de la matèria

2. Introducció: • A la natura les substàncies generalment formen mescles. • Hi ha mètodes per separar els components que les formen, però hem de considerar el estat natural de la mescla i dels seus components. • Existeix gran quantitat de substàncies químiques que, per identificar-les, es separen en sistemes homogenis i heterogenis. • Hi ha molts mètodes per separar els components d’una mescla.

3. Per començar un exemple ... • Imagina que arriba al laboratori una mostra sòlida heterogènia (com aquesta) • Com a pista et diuen que els components són: sílice, clorur sòdic i iode. • La teva missió és separar tots els components. • Com ho faries?

4. Tècniques de separació de mescles Heterogènies • 1. Garbell. • 2. Separació magnètica. • 3. Decantació en vas. • 4. Decantació en embut de decantació. • 5. Filtració. • 6. Filtració al buit. • 7. Centrifugació. • 8. Sublimació • 9. Separació per solubilitat.

5. 1. Garbell • S’utilitza per separar mostres sòlides amb mides de partícules diferents. • Exemple de separació: or de la sorra d’un riu.

6. 2. Separació magnètica • S’utilitza quan un dels components és un metall ferromagnètic. • Per la separació es fa servir un imant. • Exemple de separació: peces fèrriques de la brossa (als centres de separació de recollida selectiva)

7. 3. Decantació en vas • S’utilitza per separar un líquid d’un sòlid immiscible o dos líquids immiscibles. • És un mètode de separació molt poc precís • Nosaltres hem separat: sorra d’aigua

8. 4. Decantació en embut de decantació • S’utilitza per separar líquids immiscibles. • Mai es pot fer servir amb fases sòlides per que s’obturaria el tub microcapilar de la clau de l’embut. • La geometria troncocònica del embut ajuda a que la separació sigui molt precisa. • Nosaltres hem separat : Tetraclorur de carboni i aigua

9. 5. Filtració (per gravetat) • S’utilitza per separar sòlids (que no poden travessar els porus del paper de filtre) de la resta de components d’una solució (solubles o d’una mida inferior als porus) • La fracció que travessa els porus es diu filtrat i la fracció que queda retinguda al paper de filtre es diu residu. • La solució cau per gravetat. • Els porus s’acaben obturant i la filtració para. Nosaltres hem separat: iodur plumbós d’aigua

10. 6. Filtració al buit • S’utilitza un Kitasato, una trompa de buit i un embut de Buchner. • A l’embut de Buchner es posa el paper de filtre • Exemple de separació: Carbonat càlcic d’aigua

11. 7. Centrifugació • S’utilitza per separar sòlids en suspensió que triguen molt en anar-se’n al fons. • Per accelerar el procés es fa una centrifugació. • Es fa girar la mescla a gran velocitat (fins a 5000 rpm.) i el sòlid (si és més dens que el líquid) queda precipitat al fons. • Nosaltres hem separat: iodur plumbós d’aigua

12. 8. Sublimació • S’utilitza quan es tracta d’una mescla sòlida en la qual un dels components té la propietat de sublimar (passar de sòlid a gas directament) • Normalment en el procés s’ha d’escalfar per augmentar la velocitat de sublimació. • A la banda de dalt haurem de posar un refrigerant per tal de resolidificar la substància que sublima (veure el muntatge) • Nosaltres hem separat: Iode de clorur sòdic

13. 9. Separació per solubilització • Si tenim una mescla de dos sòlids, un dels quals és soluble en un dissolvent, afegim el dissolvent i es separaran. • Posteriorment haurem de separar la fase sòlida de la líquida mitjançant, per exemple una filtració. • Finalment haurem de separar el dissolvent emprat (per exemple mitjançant una filtració. • Nosaltres hem separat: brutícia soluble en aigua de diòxid de silici (a partir de sorra de platja)

14. Tècniques de separació de mescles Homogènies • 1. Evaporació. • 2. Destil·lació. • 3. Liofilització. • 4. Cristal·lització. • 5. Cromatografia. • 6. Electroforesi.

15. 1. Evaporació • Consisteix en evaporar el líquid que conté dissolt un sòlid. • Inevitablement el dissolvent es perd a l’evaporació. • Nosaltres hem separat: clorur sòdic d’aigua de mar • Curiositat: Perquè hem de posar la solució a la càpsula de porcellana col·locada a dalt del vas de precipitats on bullim aigua?

16. 2. Destil·lació • S’utilitza per separar líquids miscibles amb punts d’ebullició diferents o be un líquid d’un sòlid que hi estigui dissolt. • Primer hem d’escalfar la mescla fins que un component de la mescla comenci a bullir . • Mentre aquest bull la temperatura de la mescla quedarà estabilitzada i la resta de components seran líquids. • Els vapors obtinguts hauran de ser recollits per un refrigerant que tornarà a transformar el gas obtingut en un líquid pur.

17. Esquema destil·lació • 1. Font de calor. • 2. Baló de destil·lació • 3. Cap de destil·lació. • 4. Termòmetre • 5. Refrigerant • 6. Entrada aigua freda • 7. Sortida aigua • 10. Cua de destil·lació • 16. Matras de recollida del destil·lat.

18. Destil·lació simple • S’utilitza un muntatge com el de la imatge. • La destil·lació pot ser a pressió atmosfèrica o al buit. • Nosaltres hem separat: alcohol etílic a partir de vi • Vídeo muntatge destil·lació simple

19. Destil·lació en corrent de vapor • S’utilitza un muntatge com el següent • Nosaltres hem separat: essència aromàtica a partir d’una planta aromàtica. • Vídeo destil·lació en corrent de vapor

20. 3. Liofilització • És una tècnica utilitzada molt per la industria alimentària (cafès, aliments dessecats, ...) • Consisteix en eliminar l’aigua d’una mescla dessecant-la al buit. • Primer es congela l’aliment junt amb l’aigua que conté. • Posteriorment es sublima l’aigua en càmeres de buit. • D’aquesta maner l’aliment no perd propietats organolèptiques ni nutritives.

21. 4. Cristal·lització • S’utilitza per purificar un sòlid. • La substància que volem purificar la dissolem en un dissolvent(millor si està calent) • Posteriorment filtrarem la solució per tal que les impureses no afectin a la cristal·lització) • Posteriorment es deixa refredar i s’evapora lentament el dissolvent, apareixent els cristalls (aquesta etapa pot trigar dies) • Per tal • Per tal d’obtenir cristalls grans i perfectes és necessària molta quietud i una cristal·lització lenta • Nosaltres hem separat: sulfat de coure a partir d’una solució aquosa

22. 5. Cromatografia • S’utilitza per separar diferents components d’una mescla homogènia aprofitant la seva afinitat per la fase mòbil (un dissolvent) i per la fase estacionària (cel·lulosa, silica gel, ...) • Existeixen tècniques cromatogràfiques amb diferents noms segons com estigui disposada la fase estacionària: • Paper • Capa prima • Columna • HPLC (HighPerformanceLiquidChromatography) • Nosaltres hem separat: Diferents pigment de la tinta de bolígraf negra (amb paper i amb capa prima)

23. 6. Electroforesi • S’utilitza per separar mescles de substàncies amb molècules que disposen de càrrega elèctrica. • Es col·loca un camp elèctric extern amb un potencial considerable. • La placa positiva atrau els anions i la placa negativa els cations.

24. Per saber-ne més • Apunts sobre separació de substàncies. • Pràctiques separació substàncies.