Μείγματα και Διαλύματα — Τύποι και Μέθοδοι Διαχωρισμού

Ένα μείγμα είναι ένας φυσικός συνδυασμός ουσιών. Ένα διάλυμα είναι ένα ειδικό είδος μείγματος: ένα ομογενές μείγμα στο οποίο μία ουσία έχει διαλυθεί ομοιόμορφα μέσα σε μια άλλη.

Αυτό έχει σημασία, γιατί ο τύπος του μείγματος σε βοηθά να επιλέξεις τη σωστή μέθοδο διαχωρισμού. Αν το δείγμα δεν είναι ομοιόμορφο, μπορεί να λειτουργήσει η διήθηση ή η απόχυση. Αν είναι πραγματικό διάλυμα, συνήθως χρειάζεσαι εξάτμιση ή απόσταξη.

Μείγμα Vs Διάλυμα Με Μια Ματιά

Χρησιμοποίησε αυτό το γρήγορο τεστ:

• Ένα μείγμα είναι οποιοσδήποτε φυσικός συνδυασμός ουσιών.
• Ένα διάλυμα είναι ένα ομογενές μείγμα.
• Σε ένα διάλυμα, η διαλυμένη ουσία είναι η διαλυμένη ουσία και το μέσο που τη διαλύει είναι ο διαλύτης.

Άρα κάθε διάλυμα είναι μείγμα, αλλά όχι κάθε μείγμα είναι διάλυμα.

Τύποι Μειγμάτων: Ομογενή και Ετερογενή

Η πρώτη ερώτηση που πρέπει να κάνεις είναι αν το δείγμα είναι ομοιόμορφο σε όλη του την έκταση.

Τα Ομογενή Μείγματα Έχουν Παντού Την Ίδια Όψη

Ένα ομογενές μείγμα φαίνεται ομοιόμορφο σε όλο το δείγμα. Δεν βλέπεις διαφορετικά μέρη με απλή παρατήρηση.

Το αλατόνερο είναι το κλασικό παράδειγμα. Το αλάτι έχει διαλυθεί ομοιόμορφα, οπότε η σύσταση είναι ίδια από το ένα μέρος του δείγματος στο άλλο.

Τα διαλύματα ανήκουν σε αυτή την κατηγορία.

Τα Ετερογενή Μείγματα Έχουν Διακριτά Μέρη

Ένα ετερογενές μείγμα δεν είναι ομοιόμορφο σε όλη του την έκταση. Διαφορετικά μέρη μπορεί να έχουν διαφορετική σύσταση ή να μπορείς να δεις ξεχωριστές φάσεις.

Η άμμος μέσα στο νερό είναι ένα απλό παράδειγμα. Η άμμος δεν διαλύεται, οπότε το δείγμα δεν είναι ίδιο παντού.

Τα αιωρήματα είναι ετερογενή μείγματα. Ορισμένα σχολικά βιβλία εξετάζουν ξεχωριστά και τα κολλοειδή, αλλά για μια εισαγωγική προσέγγιση, το να ρωτάς αν το δείγμα είναι ομοιόμορφο είναι συνήθως το σωστό σημείο εκκίνησης.

Τι Κάνει Ένα Διάλυμα Διαφορετικό

Σε ένα διάλυμα, η διαλυμένη ουσία είναι διασκορπισμένη σε μοριακή ή ιοντική κλίμακα, οπότε το μείγμα παραμένει ομοιόμορφο υπό συνηθισμένες συνθήκες παρατήρησης. Γι’ αυτό η διήθηση συνήθως δεν διαχωρίζει μια διαλυμένη ουσία από τον διαλύτη της.

Για παράδειγμα, αν φιλτράρεις αλατόνερο, δεν αφαιρείς το διαλυμένο αλάτι. Το αλάτι δεν υπάρχει με τη μορφή μεγάλων ορατών σωματιδίων που μπορεί να συγκρατήσει το διηθητικό χαρτί.

Αν κάτι είναι πραγματικά διαλυμένο, πρέπει να το αντιμετωπίζεις διαφορετικά από ένα μείγμα που απλώς έχει αναδευτεί.

Οι Μέθοδοι Διαχωρισμού Λειτουργούν Μόνο Αν Διαφέρει Κάποια Ιδιότητα

Δεν υπάρχει μία καθολική μέθοδος διαχωρισμού για όλα τα μείγματα. Η μέθοδος πρέπει να ταιριάζει με μια φυσική διαφορά ανάμεσα στα συστατικά.

Συνηθισμένα παραδείγματα:

• Η διήθηση βασίζεται στο μέγεθος των σωματιδίων. Λειτουργεί όταν ένα συστατικό είναι αδιάλυτο στερεό μέσα σε ένα ρευστό.
• Η απόχυση βασίζεται στην καθίζηση και στις διαφορές πυκνότητας. Λειτουργεί όταν ένα μέρος κατακάθεται ή όταν δύο υγρά σχηματίζουν ξεχωριστές στιβάδες.
• Η εξάτμιση απομακρύνει τον διαλύτη όταν αυτός μπορεί να εξατμιστεί και η διαλυμένη ουσία παραμένει.
• Η απόσταξη βασίζεται σε διαφορετικά σημεία βρασμού για να διαχωρίσει υγρά ή για να ανακτήσει τον διαλύτη από ένα διάλυμα.
• Η χρωματογραφία διαχωρίζει ουσίες ανάλογα με το πόσο διαφορετικά κινούνται ανάμεσα σε μια στατική και μια κινητή φάση.

Η βασική προϋπόθεση είναι απλή: η μέθοδος λειτουργεί μόνο αν η σχετική ιδιότητα είναι πράγματι διαφορετική.

Λυμένο Παράδειγμα: Διαχωρισμός Άμμου και Αλατιού από το Νερό

Αυτό το παράδειγμα δείχνει γιατί η σωστή ταξινόμηση έχει σημασία.

Φαντάσου ότι προσθέτεις άμμο και αλάτι στο νερό και μετά αναδεύεις.

Τι έχεις;

• Το αλάτι διαλύεται και σχηματίζει διάλυμα με το νερό.
• Η άμμος δεν διαλύεται, άρα το συνολικό δείγμα παραμένει ετερογενές μείγμα.

Τώρα διαχώρισέ το βήμα βήμα.

Πρώτα, χρησιμοποίησε διήθηση. Η άμμος μένει στο φίλτρο, επειδή είναι αδιάλυτο στερεό με σωματίδια αρκετά μεγάλα ώστε να συγκρατηθούν. Το αλατούχο διάλυμα περνά μέσα από το φίλτρο.

Έπειτα, διαχώρισε το αλάτι από το νερό. Αν θέλεις μόνο το αλάτι, η εξάτμιση απομακρύνει το νερό και αφήνει πίσω το αλάτι. Αν θέλεις και το νερό, η απόσταξη είναι η καλύτερη μέθοδος, γιατί οι υδρατμοί μπορούν να συμπυκνωθούν και να συλλεχθούν.

Το πρακτικό συμπέρασμα είναι το εξής: ένα δείγμα μπορεί να περιέχει ταυτόχρονα ένα διάλυμα και μια αδιάλυτη ουσία, άρα διαφορετικά μέρη του ίδιου δείγματος μπορεί να χρειάζονται διαφορετικές μεθόδους διαχωρισμού.

Συνηθισμένα Λάθη με τα Μείγματα και τα Διαλύματα

Να Υποθέτεις Ότι Ένα Διαυγές Υγρό Είναι Οπωσδήποτε Καθαρό

Ένα διαυγές δείγμα μπορεί και πάλι να είναι μείγμα. Το αλατόνερο και το ζαχαρόνερο είναι διαυγή, αλλά δεν είναι καθαρές ουσίες.

Να Συγχέεις τη Διάλυση με την Τήξη

Όταν το αλάτι διαλύεται στο νερό, δεν λιώνει. Διασκορπίζεται μέσα στον διαλύτη.

Να Προσπαθείς να Φιλτράρεις Ένα Πραγματικό Διάλυμα

Η διήθηση λειτουργεί για αδιάλυτα σωματίδια, όχι για σωματίδια διαλυμένης ουσίας που έχουν ήδη διαλυθεί στον διαλύτη.

Να Νομίζεις Ότι ο Διαχωρισμός Απαιτεί Χημική Μεταβολή

Πολλά μείγματα διαχωρίζονται μόνο με φυσικές μεθόδους. Οι ουσίες δεν χρειάζεται πρώτα να μετατραπούν σε νέες ουσίες.

Πού Χρησιμοποιούνται τα Μείγματα και τα Διαλύματα

Τα μείγματα και τα διαλύματα εμφανίζονται στην επεξεργασία νερού, στη βιομηχανία τροφίμων, στους περιβαλλοντικούς ελέγχους, στη φαρμακευτική και στην εργαστηριακή πρακτική. Οι χημικοί χρησιμοποιούν κάθε φορά τις ίδιες βασικές ερωτήσεις: είναι το δείγμα ομοιόμορφο, τι είναι διαλυμένο και ποια φυσική ιδιότητα μπορεί να διαχωρίσει τα συστατικά;

Αυτό εξηγεί και καθημερινές περιπτώσεις. Η παρασκευή καφέ χρησιμοποιεί διήθηση. Το αλάτι από το θαλασσινό νερό μπορεί να ληφθεί με εξάτμιση. Η κλασματική απόσταξη στη βιομηχανία διαχωρίζει υγρά επειδή τα σημεία βρασμού τους διαφέρουν αρκετά ώστε αυτό να είναι πρακτικό.

Πώς Να Επιλέξεις τη Σωστή Μέθοδο Διαχωρισμού

Πριν επιλέξεις μια μέθοδο διαχωρισμού, ρώτησε:

1. Είναι το δείγμα ομογενές ή ετερογενές;
2. Είναι κάποια ουσία πραγματικά διαλυμένη;
3. Ποια φυσική ιδιότητα διαφέρει αρκετά ώστε να χρησιμοποιηθεί: μέγεθος σωματιδίων, πυκνότητα, σημείο βρασμού ή διαλυτότητα;

Αυτή η σύντομη λίστα ελέγχου αποτρέπει τα περισσότερα λάθη.

Δοκίμασε μια Παρόμοια Περίπτωση

Πάρε τρεις περιπτώσεις: άμμος και νερό, αλατόνερο και λάδι με νερό. Για καθεμία, ονόμασε πρώτα τον τύπο του μείγματος και μετά επίλεξε μία μέθοδο διαχωρισμού που ταιριάζει στην πραγματική διαφορά ιδιοτήτων. Αυτός είναι ο πιο γρήγορος τρόπος για να σου μείνει το θέμα.