Methody dělení směsí Proč dělit směsi? Odstranění toxických, škodlivých, nebo nežádoucích příměsí Purifikace žádaného produktu z reakční směsi, nebo přírodního zdroje 1
Filtrace - Oddělení pevných částic z kapaliny nebo plynu - Podstata použití přepážky s dostatečně malými póry - Přepážka: papír, plátno, azbest, nepolévaný porcelán - Za normálního, zvýšeného nebo sníženého tlaku Filtrace Formy filtru Skládání rychlofiltru Filtrace za zvýšené teploty Podtlaková filtrace s odsáváním 2
Dekantace Dělení suspensí Pevné částice se nechají usadit (sedimentace) a čirý roztok nad usazeninou je slit Použitelné pro suspense s dispergovanými částicemi o podstatně větší hustotě, než jakou má rozpouštědlo Centrifugace (odtřeďování) Oddělování jemných částic V podstatě urychlená dekantace Separace je závislá na: Hustotě částic Frekvenci otáčení Poloměru otáčení Centrifugy Zpracování mléka, isolace organel, DNA Odstředivka s výkyvným rotorem Odstředivka s fixním rotorem Odstředivka na zpracování mléka 3
Extrakce Čistící a dělící operace, při které přechází složka ze směsi látek v kapalné (vytřepávání, perforace) či tuhé (macerace, digesce) fázi do jiné kapalné fáze - rozpouštědla. Isolace olejů, silic z rostlinných zdrojů Nutný předpoklad: isolovaná látka je v použitém rozpouštědle podstatně lépe rozpustná než ostatní složky původní směsi Extrakce z pevné fáze Macerace: Nejjednodušší způsob Extrahovaný materiál smíchán s rozpouštědlem a zfiltrován Opakování macerace s malými dávkami rozpouštědla účinnější než jedna s celým množstvím Diskontinuální methoda Digesce: Macerace horkým rozpouštědlem Kontinuální methoda Soxletův extraktor 4
Extrakce z kapalné fáze Obvykle voda a organické rozpouštědlo Vytřepávání: Diskontinuální extrakce Dělící nálevky Perforace: Kontinuální extrakce Účinnější Látky rozpustné ve vodě Perforátory Dělící nálevka Perforátor 5
Destilace Prostá destilace za normálního tlaku Nejpoužívanější methoda čištění kapalných látek Separace podle bodu varu Princip: uvedení do varu dodáním tepla a kondensace vzniklých par v chladiči Destilace za normálního, sníženého (pro látky s vysokým bodem varu, nebo thermolabilní) i zvýšeného (plyny) tlaku Kontinuální (rovnovážná) i diskontinuální (vsádková) Možné použít i pro odstranění rozpouštědel ze směsi Destilace za sníženého tlaku Destilace vodní parou Látky velmi málo rozpustné ve vodě (ideálně úplně nerozpustné) Do směsi je zaváděna pára z vyvíjecí nádoby Velmi šetrná methoda (thermolabilní látky) Isolace vonných silic Vyvíjecí nádoba Pojistka Chladič Alonž Směs Jímací baňka 6
Několikastupňová (protiproudová) destilace vysoký stupeň přečištění (jako několik destilačních souprav za sebou) V kolonách se stupni : Patrová Plněná Filmová Část destilátu je vracena zpět do procesu vzniká protiproud fází Kontinuální (rafinerie) i diskontinuální (laboratoře, výroba speciálních chemikálií) Čištění ropy Rektifikace Rektifikace Poloprovozní kolona Průběh dělení na koloně Průmyslové kolony 7
Krystalisace Nejdůležitější methoda pro čištění pevných látek Směs se rozpustí v minimálním množství vody, nerozpustné nečistoty odfiltrují a žádaná látka přivede ke krystalisaci Druhy: K. ochlazením nasyceného roztoku Volná Rušená K. odpařením části rozpouštědla K. přidáním třetí látky (vysrážení) Výroba cukru Použitelné pouze pro látky, které tvoří krystaly krystalické látky Absorpce Více významů Pro naše účely: pohlcování plynů kapalinami Čištění průmyslových spalin, plynů Absorbéry Průmyslová kolona Schéma průmyslového zařízení 8
Chromatografie Mnohokrát opakované ustanovení rovnováhy mezi dvěma nemísitelnými fázemi Mobilní fáze (pohyblivá) kapalina, plyn Stacionární fáze (nepohyblivá) tuhá, kapalina (např. silikagel, alumina) Princip: dělení podle rozdílné rozpustnosti v mobilní fázi (afinity k mobilní a stacionární fázi) dělení podle skupenství mobilní fáze kapalinová plynová dělení podle stacionární fáze adsorpční rozdělovací iontová gelová afinitní dělení podle uložení stacionární fáze sloupcová na tenké vrstvě papírová Při správné volbě podmínek všestranná a universální methoda separace organických a přírodních látek Chromatografické dělení chlorofylu Další methody Sublimace přečištění látky převedením z pevného do plynného skupenství (jód, naftalen, sloučeniny As, Hg) Adsorpce - hromadění plynné látky ze směsi plynů nebo rozpuštěné látky v kapalině (adsorbátu) na povrchu pevné látky (adsorbentu) účinkem mezipovrchových přitažlivých sil Plavení čištění nerozpustných látek (písek, Au) proudem kapaliny (voda) na základě rozdílných hustot Vytavování Vymražování Magnetická separace Oddělování v elektrickém poli (elektroforesa) Oddělování proudem vzduchu 9
K zamyšlení Jak byste přečistili znečištěné krystaly modré skalice? Jakou methodu byste použili pro odstranění prachu ze vzduchu? Jak byste zbavili kávu sedliny? Jakou methodu byste zvolili pro isolaci chlorofylu z extraktu listů? Jak byste připravili výtažek z bylin? Jakou methodou lze připravit růžovou silici (vonná látka v růžích) pro výrobu voňavek? Jaký je rozdíl mezi destilací a rektifikací? Která methoda je účinnější? Sulfan (H 2 S) je jedovatý plyn v průmyslových spalinách. Jakou methodou byste ho odstranili před vypuštěním spalin do ovzduší? K zamyšlení Při úklidu laboratoře jste nalezli starou baňku. V ní se nachází zbytek po práci Vašeho předchůdce. Jelikož je Vám líto vše vyhodit, necháte si udělat analysu složení obsahu. Podle ní se v baňce nachází vodný roztok chloridu draselného (KCl) a kofeinu. Bohužel se časem do baňky naprášilo a nyní v ní pluje spousta nerozpustné špíny. Jak byste získali čistý kofein, pokud víte, že KCl je nerozpustný v chloroformu, zatímco kofein je středně rozpustný ve vodě a výborně rozpustný v chloroformu. Kofein Napište co nejpodrobněji, jak byste postupovali! Napište názvy všech použitých method pro dělení směsí! 10
Rozšiřující literatura http://www.kralupy.cz/dg/www2/stranky/chemie/index.htm http://cs.wikipedia.org/wiki/hlavn%c3%ad_strana www.google.com 11
Říkanky pro prvky skupiny B I.B: Zničil Ceduli Hugo? II.B: Cucej Agave Aurelie! III.B: Scotland Yard Lapil Actionáře IV.B: Tisíce Zrzavých Hafanů V.B: V Nebi Taví VI.B: Cromagnonci Mořili Waldemara VII.B: Mnohá Technika Rezaví VIII.B: Ferina Cobalt Ničí, Rumem Rozohněn, Podstavec Osamělého Irského Planetoletu. 12