METODI PER SEPARARE MISCELE OMOGENEE - CHIMICA - 2026

I metodi di separazione di miscele omogenee sono tutti quelli che, senza avvalersi di reazioni chimiche, consentono di ottenere i componenti o soluti che integrano la stessa fase; cioè di un liquido, solido o gas.

Tali miscele omogenee sono costituite da soluzioni, in cui le particelle di soluto sono troppo piccole per essere distinte ad occhio nudo. Sono così piccoli che non ci sono filtri stretti o abbastanza selettivi da trattenerli mentre la soluzione li attraversa. Né aiutano per le loro tecniche di separazione come la centrifugazione o la magnetizzazione.

Esempio illustrativo di come le miscele omogenee possono essere separate in più fasi. Fonte: Gabriel Bolívar.

Sopra è un esempio di come le soluzioni si stanno separando nei loro componenti. La miscela iniziale (marrone), viene separata in due componenti, ugualmente omogenei (arancio e viola). Infine, dalle due miscele risultanti, si ottengono il solvente (bianco) e le quattro rispettive coppie di soluti (rosso-giallo e rosso-blu).

Tra i metodi o le tecniche per separare le soluzioni abbiamo l'evaporazione, la distillazione, la cromatografia e la cristallizzazione frazionata. A seconda della complessità della miscela, può essere necessario utilizzare più di uno di questi metodi fino a quando l'omogeneità non viene interrotta.

I principali metodi di separazione delle miscele

- Evaporazione

L'evaporazione è il metodo più semplice per separare miscele omogenee di un singolo soluto.

Le miscele omogenee più semplici sono soluzioni in cui un singolo soluto si è sciolto. Ad esempio, nell'immagine sopra c'è una soluzione colorata dovuta all'assorbimento e al riflesso della luce visibile con le particelle del suo soluto.

Se è stato agitato bene durante la preparazione, non ci saranno zone più chiare o più scure di altre; sono tutti uguali, uniformi. Queste particelle colorate non possono essere separate dal solvente con alcun metodo meccanico, quindi avrai bisogno di energia sotto forma di calore (triangolo rosso) per ottenere ciò.

Pertanto, la soluzione colorata viene riscaldata a cielo aperto per accelerare e consentire al solvente di evaporare dal suo contenitore. Man mano che ciò accade, il volume che separa le particelle di soluto diminuisce e quindi le loro interazioni aumentano e lentamente finiscono per sedimentarsi.

Il risultato finale è che il soluto colorato rimane sul fondo del contenitore e il solvente è completamente evaporato.

Lo svantaggio dell'evaporazione è che, piuttosto che separare i soluti, il suo obiettivo è eliminare il solvente riscaldandolo fino al suo punto di ebollizione. Il solido rimanente può essere composto da più di un soluto e quindi sono necessari altri metodi di separazione per definirlo nei suoi componenti isolati.

- Distillazione

Distillazione

La distillazione è forse il metodo più utilizzato per separare soluzioni o miscele omogenee. Il suo utilizzo si estende a sali o metalli fusi, gas condensati, miscele di solventi o estratti organici. Il soluto è il più delle volte un liquido, il cui punto di ebollizione differisce di parecchi gradi da quello del solvente.

Quando la differenza tra tali punti di ebollizione è elevata (maggiore di 70 ºC), si utilizza la distillazione semplice; e in caso contrario, viene eseguita una distillazione frazionata. Entrambe le distillazioni hanno più configurazioni o design, nonché una diversa metodologia per miscele di diversa natura chimica (volatile, reattiva, polare, apolare, ecc.).

Nella distillazione vengono preservati sia il solvente che i soluti, e questa è una delle loro principali differenze rispetto all'evaporazione.

Tuttavia, l'evaporazione rotante combina questi due aspetti: una miscela liquido-solido o liquido-liquido, come quella di un olio disciolto e miscibile, viene riscaldata fino a quando il solvente viene eliminato, ma questo viene raccolto in un altro contenitore mentre il solido o l'olio rimane. nel contenitore iniziale.

Distillazione dell'aria

L'aria condensata viene sottoposta a distillazione frazionata criogenica per rimuovere ossigeno, azoto, argon, neon, ecc. L'aria, una miscela gassosa omogenea, si trasforma in un liquido dove l'azoto, essendo il componente maggioritario, agisce teoricamente da solvente; e gli altri gas, anch'essi condensati, come soluti liquidi.

- Cromatografia

La cromatografia, a differenza di altre tecniche, non può fornire rese anche lontanamente simili; cioè non è utile per processare un'intera miscela, ma solo una frazione insignificante di essa. Tuttavia, le informazioni che fornisce sono analiticamente estremamente preziose, in quanto identifica e classifica le miscele in base alla loro composizione.

Cromatografia su carta o su strato sottile. Fonte: Gabriel Bolívar.

Esistono diversi tipi di cromatografia, ma la più semplice, quella spiegata nei college o nei corsi pre-universitari, è quella della carta, il cui principio è lo stesso di quello sviluppato su un sottile strato di materiale assorbente (comunemente gel di silice).

L'immagine sopra mostra che un bicchiere, riempito con acqua o un certo solvente, è posto su una carta che è stata contrassegnata con una linea di riferimento con gocce o punti di tre pigmenti selezionati (arancione, viola e verde). Il becher viene tenuto chiuso in modo che la pressione sia costante e saturo dei vapori del solvente.

Quindi, il liquido inizia a salire sulla carta e trasporta i pigmenti. Le interazioni della carta pigmentata non sono tutte uguali: alcune sono più forti, altre più deboli. Maggiore è l'affinità del pigmento per la carta, meno ascenderà attraverso la carta rispetto alla linea che era stata inizialmente segnata.

Ad esempio: il pigmento rosso è quello che sente meno affinità per il solvente, mentre il giallo difficilmente sale perché la carta lo trattiene di più. Si dice quindi che il solvente è la fase mobile e la carta la fase stazionaria.

- Cristallizzazione frazionata

Esempio illustrativo di cristallizzazione frazionata. Fonte: Gabriel Bolívar.

E per finire c'è la cristallizzazione frazionata. Questo metodo potrebbe forse essere classificato come un ibrido, poiché parte da una miscela omogenea per finire con una eterogenea. Ad esempio, supponi di avere una soluzione in cui un solido verde si è dissolto (immagine in alto).

Le particelle verdi sono troppo piccole per separarsi manualmente o meccanicamente. Si è anche scoperto che il solido verde è una miscela di due componenti e non un singolo composto di questo colore.

Quindi, una sua soluzione viene riscaldata e lasciata riposare mentre si raffredda. Risulta che i due componenti, sebbene strettamente correlati tra loro, le loro solubilità in un certo solvente sono leggermente differenti; quindi uno dei due inizierà a cristallizzarsi prima e poi l'altro.

La componente blu-verde (al centro dell'immagine) è la prima a cristallizzare, mentre la componente gialla rimane disciolta. Poiché sono presenti cristalli verde-bluastri, vengono filtrati a caldo prima che compaiano i cristalli gialli. Quindi, quando il solvente si raffredda un po 'di più, il componente giallo cristallizza e viene eseguita un'altra filtrazione.

Riferimenti

1. Whitten, Davis, Peck e Stanley. (2008). Chimica (8 ° ed.). CENGAGE Apprendimento.
2. Chelsea Schuyler. (2019). Cromatografia, distillazione e filtrazione: metodi di separazione delle miscele. Studia. Estratto da: study.com
3. Fondazione CK-12. (16 ottobre 2019). Metodi per la separazione delle miscele. Chemistry LibreTexts. Recupero da: chem.libretexts.org
4. Buona scienza. (2019). Separazione delle miscele. Estratto da: goodscience.com.au
5. Clark Jim. (2007). Cromatografia su strato sottile. Estratto da: chemguide.co.uk