4. Методи розділення сумішей

Чи можна розділити суміш на окремі компоненти?

Можна, якщо знати фізичні властивості речовин, із яких вона складається. Суміш, компоненти якої дуже відрізняються за властивостями, – розділити легко. Але якщо властивості речовин подібні, цей процес утруднюється. Сучасні хіміки навчилися розділяти практично будь-які суміші, навіть такі, що містять велику кількість компонентів.

У курсі природознавства ви вже вивчали основні методи розділення сумішей. Це фільтрування, відстоювання, випарювання. Навіть такими простими методами можна розділити складну суміш, наприклад річкову воду.

У воді, зачерпнутій із річки, є домішки мулу, піску та розчинених солей. Пісок від води можна відокремити відстоюванням – важкі піщинки швидко осядуть на дно. Легкі частинки мулу осідають довго, тому їх легше відокремити фільтруванням. Відфільтрована вода (фільтрат) уже здається чистою, але в ній присутні розчинені речовини – це однорідна суміш. Якщо необхідно виділити розчинені речовини, то фільтрат слід налити в порцелянову чашку й випарити. Вода випарується, а розчинені речовини залишаться на дні чашки.

Якщо ж наше завдання – отримати чисту воду, то фільтрат слід піддати перегонці, або дистиляції. Фільтрат поміщається в колбу й нагрівається. У цьому випадку вода випаровується, і її пари потрапляють у холодильник. У холодильнику вони конденсуються (перетворюються на рідку воду), і в приймач стікає чиста (дистильована) вода.

Відстоювання

Цим способом можна розділити тверді речовини, не розчинні у воді, або рідини, не розчинні одна в одній, якщо вони мають різну густину.

Щоб розділити суміш залізних ошурків з тирсою, треба всипати суміш у воду і дати їй відстоятись. Ошурки осядуть на дно посудини, а тирса спливе. Воду над осадом зливають (декантація, мал. 4).

Мал. 4. Відстоювання і декантація: а – всипання суміші залазних ошурок і тирси у воду, б – розділення суміші у воді, в – зливання води з тирсою, що спливла, у посудину

Фільтрування

Цей спосіб застосовують для розділення суміші розчинних і нерозчинних у воді речовин. Він ґрунтується на тому, що під дією води на суміш відбувається дуже сильне подрібнення розчинної речовини. Внаслідок збовтування суміші у воді утворюється каламутна рідина, в якій є такі дрібні часточки розчинної речовини, які разом з молекулами води проходять крізь пористий матеріал, а часточки нерозчинної речовини залишаються на його поверхні.

Мал. 5. Фільтрація

Такий спосіб розділення сумішей називають фільтруванням. Матеріал, крізь який фільтрують рідину, називають фільтром. Нерозчинні речовини, що залишилися на фільтрі, називають осадом, а розчин, що пройшов крізь фільтр, – фільтратом (мал. 5).

У побуті й на виробництві як фільтрувальний матеріал використовують тканини різної щільності. На водоочисних станціях воду фільтрують крізь шар чистого піску.

Випарювання і кристалізація

Мал. 6. Випарювання

Якщо з фільтрату треба виділити розчинну тверду речовину, наприклад кухонну сіль, то розчин випарюють (мал. 6). Вода випаровується, а сіль залишається на дні чашки для випарювання. Іноді воду випарюють не повністю. Часткове випарювання води називають упарюванням. В результаті утворюється концентрований розчин, під час охолодження якого розчинна речовина кристалізується, тобто виділяється у вигляді кристалів.

Дистиляція

Щоб розділити рідини, розчинні одна в одній, використовують різницю їхніх температур кипіння. Наприклад, щоб відокремити спирт від води, цю суміш наливають у круглодонну колбу 1 (мал. 7), нагрівають до кипіння і спостерігають за показами термометра 2.

Мал. 7. Прилад для дистиляції: 1 – круглодонна колба, 2 – термометр, 3 – вихід нагрітої води, 4 – внутрішня трубка холодильника, 5 – подавання холодної води, 6 – холодильник, 7 – приймач