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Méthodes de séparation de mélanges homogènes et hétérogènes
Connaître le méthodes de séparation mélanges homogènes et hétérogènes Il peut être nécessaire dans l'industrie, dans les laboratoires ou même à la maison d'utiliser un ou plusieurs des composants qui composent ces mélanges. Pour pouvoir séparer les mélanges, un ou plusieurs processus sont nécessaires, grâce auxquels il est possible de les amener à leurs composants d'origine.
Les méthodes appropriées pour séparer les composants d’un mélange dépendront entièrement de la phase dans laquelle il se trouve (avec plus d’accent sur ce détail si le mélange est homogène), le niveau d’homogénéité qu’il possède et même la nature des composés que le forme
Dans la nature, il existe deux types de mélanges pouvant être formés entre deux ou plusieurs substances chimiques: homogènes, dans lesquels les composants sont uniformément répartis; et les hétérogènes, dans lesquels les composants du mélange ne sont pas répartis uniformément ou ont des régions localisées avec des propriétés différentes.
La plus grande différence entre ces mélanges réside dans le fait que, si deux composants d’une solution homogène ont la même concentration en composants, deux échantillons hétérogènes ne le seront pas.
Certains procédés complexes, tels que la distillation, la congélation fractionnée et l'évaporation, nous permettent d'utiliser des moyens plus efficaces que les forces mécaniques pour obtenir une séparation totale des composants en raison de leur point de fusion, point d'ébullition et autres propriétés intrinsèques. .
Index
- 1 Méthodes de séparation de mélanges homogènes
- 1.1 Distillation
- 1.2 Chromatographie
- 1.3 évaporation
- 1.4 Précipitations
- 1.5 Recristallisation
- 2 Méthodes de séparation de mélanges hétérogènes
- 2.1 Séchage
- 2.2 Extraction
- 2.3 Filtration
- 3 références
Méthodes de séparation des mélanges homogènes
Les méthodes de séparation utilisées pour les mélanges homogènes sont plus complexes que celles utilisées pour séparer les mélanges hétérogènes.
Cela se produit car une simple application de force mécanique ne suffira pas à détacher les particules, les liquides ou les gaz liés à un autre liquide ou gaz. Il faut donc tenir compte d’autres caractéristiques individuelles exploitables: solubilité, polarité et point d’ébullition. solidification.
La distillation
La distillation est la méthode de purification des liquides par excellence, qui repose sur la séparation des composants d'un mélange liquide par ébullition sélective et condensation.
La distillation peut être effectuée pour obtenir une séparation complète des composants ou pour obtenir une séparation partielle qui augmente la concentration de certains composants souhaités.
Cette technique tire parti des différences de volatilité entre les composants du mélange pour amener la température du système à la plage d'ébullition la plus basse entre les composants, en séparant ce premier composant du mélange, et ainsi de suite jusqu'à obtenir le résultat souhaité.
Il existe de nombreux types de distillation, parmi lesquels la distillation simple, le fractionnement, la résistance à la vapeur, le vide et autres.
Ce dernier est réalisé lorsque les composés ont des points d'ébullition très élevés, il est donc préférable de baisser la pression du système afin que ce point soit plus facile à atteindre à des températures plus basses.
Chromatographie
La chromatographie est une technique utilisée dans les laboratoires pour séparer un mélange. Le mélange (ou "analyte") est dissous dans un fluide appelé "phase mobile", qui a pour fonction de le porter à travers une structure appelée "phase stationnaire".
Comme les composés individuels du mélange se déplacent à des vitesses différentes dans cette phase stationnaire, le mélange est séparé par des composants au cours de ce processus, ce qui permet de déterminer la proportion de chaque composant du mélange (si tel est le but) ou simplement pour purifier l'analyte.
Le chromatogramme obtenu est utilisé pour interpréter les résultats ou le développement du processus de séparation, en observant les schémas tracés pour reconnaître les composants séparés et dans quelle proportion.
L'équipement utilisé pour ce processus s'appelle un chromatographe, et il existe des techniques dans les gaz et les liquides, ce qui implique qu'il peut être effectué en colonnes ou sous forme plane.
Évaporation
L'évaporation est une technique de vaporisation qui se produit à la surface d'un liquide lorsqu'il passe dans la phase gazeuse.
Ce processus est basé sur l'application d'énergie à un mélange de liquides, qui est chauffé jusqu'à atteindre le point d'ébullition du liquide qui sera extrait (normalement de l'eau), après quoi il est possible de séparer ce composant du mélange.
Une fois que ce composant est libéré du mélange, sa température diminue en raison d'un effet appelé refroidissement par évaporation.
Les précipitations
Les précipitations visent la formation d'un solide dans une solution; en fait, lorsque des particules solides sont formées dans une solution liquide, elles sont appelées "précipités".
La précipitation peut être effectuée en ajoutant des précipitants à l'échantillon, ce qui favorise la formation de précipité au fond de la solution. À d'autres moments, cela se produit comme un effet secondaire d'une réaction chimique entre deux composés.
Dans le cas des solides, il se produit un vieillissement thermique des métaux, traitement qui provoque le dépôt de phases métastables dans un alliage. Ceux-ci représentent des impuretés qui durcissent le matériau et empêchent des défauts dans son réseau cristallin.
Ce procédé est principalement utilisé dans la production de pigments, dans l'élimination du sel de l'eau, dans le traitement de l'eau et dans certaines analyses inorganiques qualitatives.
Recristallisation
La recristallisation est une technique de purification chimique qui permet d'extraire un composant indésirable (qui est dissous dans une petite quantité) d'une substance souhaitée, généralement une solution liquide.
Cette technique consiste en la dissolution du mélange en question dans un solvant qui génère une solution saturée. On laisse refroidir cette solution, après quoi la solubilité des composés en solution diminue.
Enfin, le composé désiré formera des cristaux solides, laissant des impuretés dans la solution et pouvant être extraites pour une utilisation future.
La pureté du précipité cristallin peut être augmentée en faisant passer cette substance à travers le processus, encore et encore, en éliminant de plus en plus d'impuretés et en augmentant la concentration des cristaux du composé désiré.
Méthodes de séparation de mélanges hétérogènes
Le séchage
Ce processus implique le transfert de masse pour éliminer l'eau ou un autre solvant d'un solide ou d'un liquide et représente un processus courant dans l'industrie avant de stocker des produits pour le transport ou la vente.
Il se produit principalement avec l'utilisation d'une source de chaleur et d'un flux d'air ou d'un mouvement du solide humide pour séparer efficacement le liquide de celui-ci.
Il existe plusieurs méthodes de séchage, parmi lesquelles:
- Séchage par contact indirect, par exemple à travers des parois chaudes.
- Séchage direct par air et convection.
- Séchage diélectrique, utilisant des radiofréquences ou des micro-ondes.
- lyophilisation, ce qui provoque la sublimation du solvant à partir d'une phase solide congelée.
- Séchage supercritique, qui utilise de la vapeur surchauffée pour faire bouillir l'eau au milieu.
Le séchage n'est pas seulement effectué par application de chaleur, car il peut également se produire par des passages d'air chaud ou naturellement par transfert de masse.
Ce dernier exemple explique pourquoi les objets mouillés sèchent au soleil sans avoir à les porter à la température d'ébullition de l'eau.
Extraction
L'extraction est un processus qui consiste à séparer une substance d'une phase donnée à une autre, qui peut être du type solide-solide ou liquide-liquide.
Il est basé sur la propriété de la miscibilité et / ou de la solubilité relative, en utilisant trois substances qui interagissent dans le processus: le soluté, le milieu dans lequel se trouve le soluté (généralement de l'eau) et un solvant organique.
Pour effectuer le type d'extraction le plus courant, c'est-à-dire l'extraction liquide-liquide, vous avez une solution aqueuse que l'on souhaite séparer, pour laquelle on utilise un solvant organique qui piège le composé dissous dans l'eau et il capture, le dissout dans cette nouvelle substance et laisse la pauvre eau en soluté à la fin du processus.
Dans le cas de l'extraction solide-solide, cela se fait généralement en fonction de la polarité de l'analyte, en faisant passer un solvant polaire qui capture le soluté le plus polaire et le retire du non-polaire, en séparant efficacement le mélange.
La filtration
Il s'agit d'un processus simple de séparation des solides des liquides ou des gaz. La filtration est un ensemble d'opérations mécaniques, physiques ou biologiques qui ajoutent un média filtrant entre le solide et le fluide.
Cela permet de créer un espace à travers lequel seul le fluide peut passer (ce que l'on appellera maintenant le filtrage), tandis que les solides seront piégés dans le milieu pour être utilisés ou rejetés, en fonction des souhaits des analystes.
La filtration est une opération physique et peut être utilisée de multiples façons: des filtres de surface sont utilisés, des écrans solides qui piègent les particules solides avec ou sans l'aide de papier filtre; ou un filtre en profondeur, qui est un lit de matériau granulaire qui retient les particules pendant que le liquide ou le gaz le traverse.
L'avantage du filtre de surface est qu'il permet aux déchets solides d'être collectés intacts, mais le filtre en profondeur est moins susceptible de se boucher en raison de la plus grande surface où les déchets sont capturés.
Références
- Wikipedia. (s.f.) Processus de séparation Récupéré de wikipedia.org
- ThoughtCo. (s.f.) La différence entre mélanges hétérogènes et homogènes. Récupéré de thoughtco.com
- BBC (s.f.) Mélanges de séparation. Récupéré de bbc.co.uk
- Lumen (s.f.) Méthodes de séparation des mélanges. Récupéré de courses.lumenlearning.com
- PDA (s.f.) Propriétés des mélanges hétérogènes et des mélanges homogènes. Récupéré de fl-pda.org