Jak rozdzielać mieszaniny

W przyrodzie niezwykle trudno jest znaleźć pożądane substancje w stanie czystym, niewymagające dodatkowego oczyszczenia przed zastosowaniem. Najczęściej występują w przeróżnych typach mieszanin. Nazywa się nią układ dwóch lub więcej pierwiastków lub związków chemicznych, które są zmieszane ze sobą w dowolnym stosunku. Istnieje wiele sposobów rozdziału mieszaninmieszaninamieszanin, a ich dobór uzależniony jest od czynników, takich jak:

właściwości chemiczne i fizyczne składników mieszaniny,
skala procesu rozdziału,
pożądany stopień oczyszczenia,
zawartość oddzielanego składnika w mieszaninie,
koszty surowca i odzyskiwanego produktu,
rodzaj mieszaniny i ilości zawartych w niej składników,
aspekty ekologiczne.

Aby ustalić skład próbki mieszaniny, należy rozdzielić ją na składniki i dokonać identyfikacji zawartych w niej substancji. Metody służące do rozdzielania substancji opierają się na różnicach we właściwościach fizykochemicznych.

Polecenie 1

Jakie istnieją metody rozdziału mieszanin? Na czym polegają? W jakich dziedzinach życia się je wykorzystuje? Zapoznaj się z poniższym filmem, aby uzyskać odpowiedzi na postawione pytania.

R16WGOTHYXiDJ

Film edukacyjny pod tytułem Jakie są metody rozdziału mieszanin?
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

bg‑gold

Rozdział mieszanin niejednorodnych

W celu rozdzielenia mieszanin niejednorodnychmieszanina heterogenicznamieszanin niejednorodnych wykorzystuje się różnice właściwości składników tworzących tą mieszaninę. Do takich różnic należą:

RwLL1z1MVSG8v

Różnice w właściwościach składników mieszaniny

Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Sposoby rozdziału mieszanin niejednorodnych:

RLw50BY2cnixb

Sączenie (filtracja) W metodzie sączenia wykorzystywane są różnice w stanie skupienia składników. Cała mieszanina przenoszona jest na sączek z bibuły lub sączek ze szklanym porowatym dnem. Ciało stałe zostaje na sączku, a ciecz tworzy klarowny przesącz. Jako przykład z życia codziennego można podać filtry do kawy. Zdjęcie przedstawiające zestaw do sączenia pod zmniejszonym ciśnieniem, z wykorzystaniem pomby z regulacją ciśnienia, która połączona jest z tubusem naczynia, nad którym umieszczony jest specjalny lejek. ^{Źródło: www.pixabay.com; licencja: domena publiczna^{, Sedymentacja Powolne opadanie ciała stałego rozproszonego w cieczy (pod wpływem siły ciężkości).
Zdjęcie przedstawiające dwie szklanki stojące płaskim okrągłym kamieniu nad wodą. W pierwszej znajduje się klarowna, przejrzysta woda, nad brązowym osadem, który osadził się na dnie. W drugiej szklance osad wypełnia całą objętość szklanki.
^{Źródło: www.commons.wikimedia.org, licencja: CC BY‑SA 4.0 ^{, Dekantacja Rozdzielenie ciała stałego od cieczy, przez powolne zlewanie cieczy znad ciała stałego w taki sposób, aby osad pozostał na dnie. Tym sposobem można rozdzielić substancje różniące się stanem skupienia i gęstością. W życiu codziennym ta metoda jest często wykorzystywana w kuchni podczas gotowania makaronu czy ziemniaków, po ugotowaniu zlewa się wodę., Sublimacja i resublimacja Rozdzielanie substancji stałych, które podczas ogrzewania przechodzą w stan gazowy. Po osiągnięciu stanu gazowego substancja resublimuje, tworząc kryształy na ochłodzonej powierzchni. Można rozdzielić substancje różniące się zdolnością do sublimacji., Elektroforeza Metodę można zastosować dla substancji, których cząsteczki posiadają zdolność do przemieszczania się pod wpływem napięcia elektrycznego. Stosowana jest do rozdzielania zolu przy wykorzystaniu ruchu naładowanych cząstek w polu elektrycznym.
Zdjęcie przedstawiające komorę służącą do przeprowadzania elektroforezy. Jest wykonana z tworzywa sztucznego, w jej wnętrzu umieszczone są elektrody oraz specjalne wypełnienie.
^{Źródło: www.commons.wikimedia.org, lincencja: CC BY‑SA 4.0 ^{, Magnetyczne rozdzielanie Rozdział mieszaniny stałej z zastosowaniem magnesu, na przykład opiłki żelaza i piasek lub siarka (żelazo będzie przyciągane przez magnes).
Zdjęcie przedstawiające mieszaninę piasku i żelaza umieszczoną na szalce Petriego. Na fotografii znajduje się również dłoń, która trzyma magnes, do którego przyczepiło się żelazo z mieszaniny. Flotacja Mieszanina zostaje wprowadzona do wody i napowietrzona, wykorzystywana jest w tej metodzie zdolność do hydratacji. Substancje które jej ulegają tworzą zawiesinę w wodzie, a składnik słabo zwilżalny unosi się z pianą na powierzchni. Metoda zastosowana np. do rozdziału rozdrobnionego węgla od złoża.
Zdjęcie przedstawiające flotację. Woda wypływa z licznych otworów dwóch cienkich rur i trafia do zbiornika z wodą, co powoduje jej napowietrzenie i rozdział składników.
^{Źródło: www.wikipedia.org, Xstrata Technology, licencja: CC BY‑SA 3.0 ^{, Przesiewanie Za pomocą sita o ustalonej wielkości oczek można dokonać rozdziału składników o różnym stopniu rozdrobnienia. Metoda ta stosowana jest na przykład przy produkcji materiałów budowlanych.}}}}}}}}

Sposoby rozdziału mieszanin niejednorodnych

Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

bg‑gold

Rozdział mieszanin jednorodnych

Sposoby rozdziału mieszanin jednorodnychmieszanina homogenicznamieszanin jednorodnych:

R13G2q6ixwwBl

Odparowanie jest to metoda rozdziału roztworu właściwego, w którym rozpuszczone ciało stałe posiada wysoką temperaturę wrzenia. Przykładowo, wodny roztwór chlorku soli można rozdzielić poprzez odparowanie wody, gdyż chlorek sodu jest substancją nielotną (jego temperatura wrzenia wynosi ok 1413ºC)., Destylacja inna metoda, wykorzystująca różnice w temperaturze wrzenia składników mieszaniny, polegająca na ogrzewaniu rozdzielanej mieszaniny w kolbie (zaopatrzonej w kamyczki wrzenne) do temperatury wrzenia jednego ze składników mieszaniny (od najniższej temperatury wrzenia), następnie opary tej substancji kierowane są w stronę chłodnicy, w której dzięki chłodzeniu następuje ich skraplanie, a otrzymany w ten sposób destylat gromadzony jest w odbieralniku. W wyniku takiego rozdziału możliwe jest również oddzielenie składników wodnego roztworu chlorku soli. Jednak metoda ta słynie z rozdziału mieszanin ciekłych, jak np. składników ropy naftowej. Ilustracja przedstawiająca aparaturę do destylacji prostej. Od lewej, u dołu płaszcz grzejny, nad którym umocowana jest kolba okrągłodenna zawierająca kamyczki wrzenne oraz oczyszczaną mieszaninę cieczy. Kolba połączona jest z nasadką destylacyjną, w której umieszczony jest termometr, prawe ujście nasadki połączone jest z chłodnicą wodną pochyloną w dół po skosie, u dołu której znajduje się wlot na wodę, zaś u góry wylot. Chłodnica łączy się z przedłużaczem, a ten z odbieralnikiem. Rektyfikacja jest to odmiana destylacji, pozwalająca na rozdział składników o bardzo niewielkich różnicach w temperaturach wrzenia. Rozdział ten jest możliwy dzięki specjalnym kolumnom rektyfikacyjnym, których wnętrze wypełniają przestrzenie,a w nich wielokrotnie skraplane i odparowywane są składniki mieszaniny., Wymiana jonowa jest to metoda, która polega na wymianie ruchliwych jonów, obecnych w roztworze, na inne jony o tym samym znaku, znajdujące się na jonicie. Jonity to polimery (żywice jonowymienne), które na swojej powierzchni posiadają jony H+ (kationity) lub OH- (anionity). Zużyte jonity można regenerować, przemywając odpowiednio roztworem kwasu lub zasady. Przykładem zastosowania tej metody jest otrzymywanie wody demineralizowanej, poprzez przepuszczenie zasolonej wody (przez NaCl) przez warstwę jonitu, co powoduje wiązanie kationów sodowych oraz anionów chlorkowych przez żywicę., Krystalizacja jest to proces polegający na wydzielaniu się fazy krystalicznej rozpuszczonej substancji stałej z roztworu. Możliwa jest na skutek zatężenia roztworu, oziębienia roztworu lub po jego wysoleniu (w wyniku dodania innej substancji zmniejszającej rozpuszczalność substancji, którą chcemy oddzielić). Przykładem tego procesu jest krystalizacja soli z roztworu solanki., Adsorpcja jest to metoda polegająca na wykorzystaniu podłoża do przyczepienia do swojej powierzchni składników mieszaniny. Substancje, mające zdolności do adsorpcji składników na swojej powierzchni, nazywa się adsorbentami. Typowym adsorbentem stosowanym w laboratoriach, jak i na skalę przemysłową, jest węgiel aktywny., Chromatografia jest to metoda służąca do rozdziału mieszanin poprzez wykorzystanie różnic w szybkości przemieszczania się składników mieszaniny względem podłoża (np. bibuły, silikażel lub tlenek glinu na szklanej płytce, silikażel w szklanej kolumnie chromatograficznej) po zastosowaniu odpowiednio dobranego eluentu., Ekstrakcja jest to metoda polegająca na wyodrębnianiu jednego lub więcej składników mieszaniny poprzez zastosowanie dyfuzji tego składnika do cieczy lepiej go rozpuszczającej.

Sposoby rozdziału mieszanin jednorodnych

Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

bg‑gold

Poćwicz i poeksperymentuj

Ćwiczenie 1

Do jakiego typu mieszanin należą piany, emulsje i aerozole? Zapisz odpowiedź.

Rdk9mksDeLg0e

Ćwiczenie 2

Czy na skutek odparowania rozpuszczalnika przy użyciu palnika, z nasyconego roztworu cukru można dokonać rozdziału substancji i odzyskać cukier? Zapisz odpowiedź.

RQwJFvNjML2Q9

Symulacja 1

Znasz już metody rozdziału mieszanin, ale czy wiesz jak wygląda ich zastosowanie w praktyce? W poniższej symulacji wybierz metodę, a następnie przy jej użyciu dokonaj rozdziału podanej mieszaniny. Po wykonaniu rozdziału mieszaniny metodą chromatografii należy obliczyć współczynnik opóźnienia, inaczej współczynnik podziału ( $R_{f}$ ). W tym celu mierzy się odległość środka plamki od linii startowej i dzieli przez dystans pomiędzy linią startową i końcową. Pomiaru i obliczenia $R_{f}$ dokonuje się dla każdej plamki.

Znasz już metody rozdziału mieszanin, ale czy wiesz, jak wygląda ich zastosowanie w praktyce? W poniższej symulacji wybrano metodę, a następnie przy jej użyciu dokonano rozdziału podanej mieszaniny. Po wykonaniu rozdziału mieszaniny metodą chromatografii obliczono współczynnik opóźnienia, inaczej nazywany współczynnikiem podziału ( $R_{f}$ ). W tym celu mierzy się odległość środka plamki od linii startowej i dzieli przez dystans pomiędzy linią startową i końcową. Pomiaru i obliczenia $R_{f}$ dokonuje się dla każdej plamki. Zapozna się z opisem symulacji.

R14EHeXOj3J0N1

Symulacja interaktywna pt. ,,Rozdzielanie mieszaniny niejednorodnej i jednorodnej na składniki”
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Chromatografia

Za pomocą pipety nabierz niewielką próbkę ekstraktu z liści szpinaku.
Nanieś próbkę na płytkę chromatograficzną.
Umieść płytkę w komorze chromatograficznej.
Zamknij naczynie z płytką i odczekaj do momentu aż czoło rozpuszczalnika zbliży się na odległość około $1 cm$ od górnej krawędzi płytki.
Wyjmij płytkę i dokonaj pomiarów odległości środka każdej plamki od linii startu.

Wirowanie

Przenieś naczynia do wirówki, umieszczając je na przeciwko siebie (tak, by drugie stanowiło przeciwwagę dla pierwszego, ponieważ również zawiera roztwór).
Włącz wirówkę za pomocą zielonego przycisku.
Zaobserwuj zmiany po wirowaniu mleka.

Destylacja prosta

Wybierz mieszaninę rozpuszczalników, które poddasz destylacji.
Włącz płaszcz grzejny i obserwuj zmiany temperatury na termometrze.
Po oddestylowaniu pierwszej frakcji zamień odbieralnik, przenosząc go pod przedłużacz destylacyjny, za pomocą którego destylat kierowany jest do odbieralników.
Po zakończeniu destylacji wyłącz płaszcz grzejny.

Rozdzielanie substancji w rozdzielaczu

Wlej wybraną mieszaninę do rozdzielacza z wykorzystaniem lejka.
Wytrząśnij zawartość rozdzielacza, pamiętając o otworzeniu zaworu kranika, skierowawszy wylot rozdzielacza od siebie ku górze.
Umieść rozdzielacz w pierścieniu i poczekaj aż mieszanina rozdzieli się.
Umieść pierwszą zlewkę pod rozdzielaczem i odkręć zawór tak, by dolna faza znalazła się w całości w zlewce.
Po zakręceniu zaworu umieść drugą zlewkę pod rozdzielaczem i przelej drugi z rozpuszczalników.

Destylacja frakcyjna

Włącz płaszcz grzejny i obserwuj zmiany temperatury na termometrze.
Po oddestylowaniu pierwszej frakcji zamień odbieralnik, przenosząc go pod przedłużacz destylacyjny, za pomocą którego destylat kierowany jest do odbieralników.
Po zakończeniu destylacji wyłącz płaszcz grzejny.

Ćwiczenie 3

Za pomocą powyższej symulacji można przeprowadzić destylację prostą mieszaniny toluenu i heksanu. Zastanów się i odpowiedz na pytanie, który z obecnych w mieszaninie związków zebrano w odbieralniku numer $1$ , a który w odbieralniku numer $2$ . Odpowiedź krótko uzasadnij.

R3YZVyxHj8RaL

W odbieralniku numer $1$ zebrano heksan, a w odbieralniku numer $2$ – toluen. Heksan ze względu na mniejszą masę molową (od masy molowej toluenu) charakteryzuje się niższą temperaturą wrzenia i w czasie ogrzewanie odparował z mieszaniny jako pierwszy.

R1XikP874q34E

Ćwiczenie 4

Polecenie 2

Jakie znasz przykłady dekantacji spotykane w życiu co dziennym? Zapoznaj się z poniższą grafiką interaktywną prezentującą jej zilustrowane przykłady, a następnie wykonaj ćwiczenie $1$ .

Jakie znasz przykłady dekantacji spotykane w życiu co dziennym? Zapoznaj się z opisem grafiki interaktywnej prezentującej jej przykłady, a następnie wykonaj ćwiczenie $1$ .

RaygqxuXryhEt1

Schemat przedstawia przelewanie cieczy znad osadu z jednej zlewki, do drugiej zlewki, w której umieszczono szklaną bagietkę.

Jakie znasz procesy dekantacji w życiu codziennym? Na ilustracji jest żarówka. Wokół żarówki są różnokolorowe dymki, symbolizujące pomysły.
_{Indeks dolny Żarówka jest symbolem pomysłowości. Licencja: domena publiczna. Źródło: wikipedia.org.}
Czy zastanawiałeś się, czy podczas mycia ziemniaków masz kontakt z dekantacją? W jakich procesach technologicznych używana jest dekantacja? Zapoznaj się z znacznikami od dwa do dziesięć, a dowiesz się więcej.
Butelka wina. Na zdjęciu stoi karafka z winem, obok której stoi kieliszek z czerwonym winem.
_{Indeks dolny Dekanter do wina. Licencja: domena publiczna. Źródło: wikipedia.org.}
Jeśli chodzi o nową butelkę wina, to między zakorkowaniem a umieszczeniem wina w kieliszku jest jeden ważny krok – dekantacja.
Proces dekantacji jest niezbędny, gdyż przez pewien czas po przetworzeniu wino wyrzuca osady w wyniku procesu fermentacji. Osady te mogą wpłynąć na niepożądany smak wina.
Do przeprowadzenia procesu dekantacji służy dekanter (karafka), szklane naczynie z łatwą do nalewania szyjką, które jest dostępne w różnych rozmiarach, wzorach i kształtach. Najpopularniejsza odmiana karafki do wina ma szeroką podstawę i wąską szyjkę. Taka struktura pozwala osadowi osiąść na dnie karafki podczas nalewania wina.
Osad wina to zwykle kryształy wodorowinianu potasu.
Na ilustracji jest wzór strukturalny wodorowinianu potasu. Zbudowany jest z trzech atomów tlenu, jeden jest anionem, trzech grup O H oraz kationu potasu.
_{Indeks dolny Wzór strukturalny wodorowinianu potasu. Licencja: domena publiczna. Źródło: wikipedia.org.}
Oprócz zachowania smaku wina, dekantacja pomaga również wzmocnić jego smak w procesie zwanym napowietrzaniem. Napowietrzanie to proces wprowadzania tlenu do cieczy.
Separacja gliceryny i biodiesel. Glicerol powstaje jako produkt uboczny syntezy biodiesla. Tradycyjną metodą usuwania glicerolu jest głównie jego dekantacja lub odwirowanie.
Ta metoda obejmuje surowy glicerol, który może zawierać zanieczyszczenia, takie jak metanol, olej, mydło, sól i inne materiały organiczne na poziomach ppm. Aby biodiesel mógł być używany w stanie czystym, należy go zdekantować od obecnej w mieszaninie gliceryny.
Na zdjęciu w zlewce jest przezroczysty, żółty roztwór.
_{Indeks dolny Biodiesel wytworzony z oleju sojowego. Licencja: domena publiczna. Źródło: wikipedia.org.}
Biodiesel to biodegradowalne i odnawialne paliwo produkowane z takich źródeł jak:
- soja,
- mikroalgi,
- olej palmowy
- jatrofa.
Gliceryna surowa (około dziesięć % wagowych) jest głównym produktem ubocznym powstającym podczas produkcji biodiesla. Z analizy wynika, że na każde 10 kilogramów produkcji biodiesla powstaje około jednego kilograma surowego glicerolu. Ponieważ biodiesel jest mniej gęsty niż glicerol, można go oddzielić od biodiesla przez dekantację. Jednak ta metoda pogarsza czystość otrzymanego glicerolu, dlatego preferowane są inne metody, takie jak zakwaszanie i wymiana jonowa.
Dekantacja rtęci w rafineriach. Na nocnym zdjęciu są oświetlone budynki rafinerii.
_{Indeks dolny Rafineria. Licencja: domena publiczna. Źródło: pixabay.com.}
Ropa naftowa i gaz ziemny składają się głównie z węglowodorów, wody i szerokiego spektrum pierwiastków występujących w małych ilościach, takich jak arsen, wanad i rtęć.
Na każdym etapie procesu ekstrakcji i transformacji obecność rtęci w ropie naftowej i gazie ziemnym zmienia się w zależności od ciśnienia i temperatury, które powodują nierównomierny rozkład rtęci między parą, kondensatem i fazą wodną.
Rtęć powoduje szereg problemów dla rafinerii, na przykład:
- degradację sprzętu,
- wytwarzanie toksycznych odpadów,
- wpływ na zdrowie,
- zatrucie katalizatorów.
Rtęć jest usuwana w procesie dekantacji, ponieważ ma większą gęstość niż inne płyny obecne w ekstrahowanym roztworze.
Dekantacja śmietany od mleka. Na zdjęciu ze szklanki rozbryzguje się na wszystkie strony mleko.
_{Indeks dolny Mleko. Licencja: domena publiczna. Źródło: pixabay.com.}
Wielu z nas lubi dania, których to krem jest głównym składnikiem, ponadto kremy są stosowane do pielęgnacji skóry. Zawartość tłuszczów nasyconych w śmietanie ma wiele zastosowań, a w celu przygotowania śmietanki z mleka, mleko przechodzi kilka procesów, w tym dekantację.
W większości technik separacji opartych na dekantacji grawitacja odgrywa ważną rolę. Metoda wirowania jest stosowana w mleczarniach w celu przyspieszenia opadania osadu. Mleko do odtłuszczenia umieszcza się w dużej wirówce w zamkniętym słoju, gdzie po ukończonym wirowaniu dzieli się na śmietanę i mleko odtłuszczone. Lżejsza śmietanka unosi się nad odtłuszczonym mlekiem i można ją usunąć przez dekantację.
Przetwórstwo buraków cukrowych. Na zdjęciu są maszyny rolnicze przy zbiorze buraków cukrowych.
_{Indeks dolny Wykopywanie buraków cukrowych. Licencja: domena publiczna. Źródło: pixabay.com.}
Burak cukrowy to roślina, której korzeń zawiera duże stężenie sacharozy i jest uprawiana komercyjnie do produkcji cukru. Korzeń buraka zawiera:
- siedemdziesiąt pięć % wody,
- około dwadzieścia % cukru,
- pięć % pulpy.
Podczas przetwarzania buraków cukrowych na cukier granulowany napotyka się wiele separacji cieczy i ciał stałych.
Po zebraniu buraki są transportowane do fabryki, gdzie są:
- myte,
- mechanicznie krojone na cienkie paski zwane krajankami,
- krajanki są przekazywane do maszyny zwanej dyfuzorem w celu ekstrakcji zawartości cukru od roztworu wodnego (ługowanie).
Ciecz opuszczająca dyfuzor nazywana jest sokiem surowym. Po przejściu kilku procesów, takich jak karbonizacja, odparowanie i krystalizacja, surowy sok jest przekształcany w gęsty syrop, który ma około dziewięćdziesiąt pięć % stężenia cukru. Powstała mieszanka kryształów cukru i syropu jest następnie przetwarzana przez dekanter odśrodkowy w celu uzyskania czystych kryształków cukru.
Nanotechnologia. Technologie takie jak fotowoltaika, wyświetlacze, panele dotykowe i wiele innych urządzeń szeroko wykorzystują przezroczyste elektrody w sektorze nanotechnologii.
W zastosowaniach optoelektronicznych nanoprzewody srebra (AgNWs) wydają się być niezwykle obiecującą opcją dla przezroczystych i przewodzących tlenków, których wadami są kosztowny proces produkcji i kruchość. Srebrne nanoprzewody są bardzo atrakcyjne, ponieważ można je łatwo wytwarzać w dużych ilościach i zapewniają najlepsze wyniki.
Na zdjęciu mikroskopowym w skupisku fioletowych kropek jest jedna duża kropka.
_{Indeks dolny Nanocząsteczki srebra. Licencja: domena publiczna. Źródło: wikipedia.org.}
Synteza AgNWs obejmuje żmudny i długotrwały proces oczyszczania, który jest trudny do powtórzenia. Powszechną techniką oczyszczania nanoprzewodów srebra jest dekantacja i mycie w celu usunięcia współprodukowanych nanocząstek i substancji organicznych. Technika ta umożliwia łatwe wytwarzanie dużej ilości nanoprzewodów w jednym przebiegu.
Frakcjonowanie krwi. Na zdjęciu jest dłoń w lateksowej rękawiczce trzymająca dwie probówki z krwią. Mają fioletowe zatyczki.
_{Indeks dolny Ampułki z krwią. Licencja: domena publiczna. Źródło: pixabay.com.}
Krew zawiera wiele elementów ratujących życie, w tym czerwone krwinki, płytki krwi i osocze. Krew po oddaniu przez pacjenta jest wysyłana do laboratorium, gdzie jest odwirowywana i dzielona na różne składniki.
Każda porcja czerwonych krwinek, płytek krwi i osocza, ma określone zastosowania medyczne, okres przydatności do spożycia i warunki przechowywania. Wśród frakcjonowania krwi znajduje się proces rozdzielania jej na części składowe. Białka osocza są oddzielane przy użyciu dekanterów wirówkowych. Za pomocą wirówki można oddzielić czerwone krwinki, płytki krwi i osocze krwi. Podczas oddzielania, cięższe czerwone krwinki opadają na dno, a płynne osocze unosi się, a następnie jest ono ostrożnie oddzielane poprzez dekantację.
Gotowanie. Zawsze zaleca się umycie żywności przed jedzeniem lub gotowaniem. Podczas gdy mycie warzyw jest łatwym zadaniem, mycie produktów pełnoziarnistych, takich jak ryż, rośliny strączkowe i soczewica, może być trudniejsze. Do mycia tych artykułów spożywczych przydaje się dekantacja. Na przykład po zebraniu i przetworzeniu niełuskanego ryżu, należy oczyścić go z zanieczyszczeń przed gotowaniem. Można to zrobić, przepłukując ryż wodą, lżejsze cząsteczki kurzu i łuska unoszą się na wodzie, a ryż osiada na dnie. Zanieczyszczoną wodę można zatem oddzielić przez dekantację.
Zdjęcie przedstawia dłoń mieszającą w misce ryż. W misce jest również woda.
_{Indeks dolny Mycie ryżu. Licencja: domena publiczna. Źródło: pixabay.com.}
Otrzymywanie octu. Na zdjęciu są trzy butelki z octem. Przy każdej z nich jest pieprz lub sól. To zestaw, który stawia się na stolikach w restauracji.
_{Indeks dolny Zestaw składający się z octu balsamicznego, oliwy z oliwek, pieprzu i soli, spotykany w restauracjach włoskich. Licencja: domena publiczna. Źródło: pixabay.com.}
Ocet jest od tysięcy lat częstym składnikiem diety człowieka. Wchodzi w skład sosów sałatkowych, keczupu, sosów ostrych i innych. Ocet zwykle zawiera pięć do ośmiu procent objętości kwasu octowego. Zwykle kwas octowy jest wytwarzany w wyniku fermentacji etanolu lub cukrów przez bakterie kwasu octowego. Podczas procesu produkcji i rafinacji octu z surowców roślinnych zwykle stosuje się proces dekantacji w celu usunięcia cięższych tłuszczów pochodzących z surowca, powstałych w tym procesie.

Schemat przedstawia przelewanie cieczy znad osadu z jednej zlewki, do drugiej zlewki, w której umieszczono szklaną bagietkę.

Jakie znasz procesy dekantacji w życiu codziennym? Na ilustracji jest żarówka. Wokół żarówki są różnokolorowe dymki, symbolizujące pomysły.
_{Indeks dolny Żarówka jest symbolem pomysłowości. Licencja: domena publiczna. Źródło: wikipedia.org.}
Czy zastanawiałeś się, czy podczas mycia ziemniaków masz kontakt z dekantacją? W jakich procesach technologicznych używana jest dekantacja? Zapoznaj się z znacznikami od dwa do dziesięć, a dowiesz się więcej.
Butelka wina. Na zdjęciu stoi karafka z winem, obok której stoi kieliszek z czerwonym winem.
_{Indeks dolny Dekanter do wina. Licencja: domena publiczna. Źródło: wikipedia.org.}
Jeśli chodzi o nową butelkę wina, to między zakorkowaniem a umieszczeniem wina w kieliszku jest jeden ważny krok – dekantacja.
Proces dekantacji jest niezbędny, gdyż przez pewien czas po przetworzeniu wino wyrzuca osady w wyniku procesu fermentacji. Osady te mogą wpłynąć na niepożądany smak wina.
Do przeprowadzenia procesu dekantacji służy dekanter (karafka), szklane naczynie z łatwą do nalewania szyjką, które jest dostępne w różnych rozmiarach, wzorach i kształtach. Najpopularniejsza odmiana karafki do wina ma szeroką podstawę i wąską szyjkę. Taka struktura pozwala osadowi osiąść na dnie karafki podczas nalewania wina.
Osad wina to zwykle kryształy wodorowinianu potasu.
Na ilustracji jest wzór strukturalny wodorowinianu potasu. Zbudowany jest z trzech atomów tlenu, jeden jest anionem, trzech grup O H oraz kationu potasu.
_{Indeks dolny Wzór strukturalny wodorowinianu potasu. Licencja: domena publiczna. Źródło: wikipedia.org.}
Oprócz zachowania smaku wina, dekantacja pomaga również wzmocnić jego smak w procesie zwanym napowietrzaniem. Napowietrzanie to proces wprowadzania tlenu do cieczy.
Separacja gliceryny i biodiesel. Glicerol powstaje jako produkt uboczny syntezy biodiesla. Tradycyjną metodą usuwania glicerolu jest głównie jego dekantacja lub odwirowanie.
Ta metoda obejmuje surowy glicerol, który może zawierać zanieczyszczenia, takie jak metanol, olej, mydło, sól i inne materiały organiczne na poziomach ppm. Aby biodiesel mógł być używany w stanie czystym, należy go zdekantować od obecnej w mieszaninie gliceryny.
Na zdjęciu w zlewce jest przezroczysty, żółty roztwór.
_{Indeks dolny Biodiesel wytworzony z oleju sojowego. Licencja: domena publiczna. Źródło: wikipedia.org.}
Biodiesel to biodegradowalne i odnawialne paliwo produkowane z takich źródeł jak:
- soja,
- mikroalgi,
- olej palmowy
- jatrofa.
Gliceryna surowa (około dziesięć % wagowych) jest głównym produktem ubocznym powstającym podczas produkcji biodiesla. Z analizy wynika, że na każde 10 kilogramów produkcji biodiesla powstaje około jednego kilograma surowego glicerolu. Ponieważ biodiesel jest mniej gęsty niż glicerol, można go oddzielić od biodiesla przez dekantację. Jednak ta metoda pogarsza czystość otrzymanego glicerolu, dlatego preferowane są inne metody, takie jak zakwaszanie i wymiana jonowa.
Dekantacja rtęci w rafineriach. Na nocnym zdjęciu są oświetlone budynki rafinerii.
_{Indeks dolny Rafineria. Licencja: domena publiczna. Źródło: pixabay.com.}
Ropa naftowa i gaz ziemny składają się głównie z węglowodorów, wody i szerokiego spektrum pierwiastków występujących w małych ilościach, takich jak arsen, wanad i rtęć.
Na każdym etapie procesu ekstrakcji i transformacji obecność rtęci w ropie naftowej i gazie ziemnym zmienia się w zależności od ciśnienia i temperatury, które powodują nierównomierny rozkład rtęci między parą, kondensatem i fazą wodną.
Rtęć powoduje szereg problemów dla rafinerii, na przykład:
- degradację sprzętu,
- wytwarzanie toksycznych odpadów,
- wpływ na zdrowie,
- zatrucie katalizatorów.
Rtęć jest usuwana w procesie dekantacji, ponieważ ma większą gęstość niż inne płyny obecne w ekstrahowanym roztworze.
Dekantacja śmietany od mleka. Na zdjęciu ze szklanki rozbryzguje się na wszystkie strony mleko.
_{Indeks dolny Mleko. Licencja: domena publiczna. Źródło: pixabay.com.}
Wielu z nas lubi dania, których to krem jest głównym składnikiem, ponadto kremy są stosowane do pielęgnacji skóry. Zawartość tłuszczów nasyconych w śmietanie ma wiele zastosowań, a w celu przygotowania śmietanki z mleka, mleko przechodzi kilka procesów, w tym dekantację.
W większości technik separacji opartych na dekantacji grawitacja odgrywa ważną rolę. Metoda wirowania jest stosowana w mleczarniach w celu przyspieszenia opadania osadu. Mleko do odtłuszczenia umieszcza się w dużej wirówce w zamkniętym słoju, gdzie po ukończonym wirowaniu dzieli się na śmietanę i mleko odtłuszczone. Lżejsza śmietanka unosi się nad odtłuszczonym mlekiem i można ją usunąć przez dekantację.
Przetwórstwo buraków cukrowych. Na zdjęciu są maszyny rolnicze przy zbiorze buraków cukrowych.
_{Indeks dolny Wykopywanie buraków cukrowych. Licencja: domena publiczna. Źródło: pixabay.com.}
Burak cukrowy to roślina, której korzeń zawiera duże stężenie sacharozy i jest uprawiana komercyjnie do produkcji cukru. Korzeń buraka zawiera:
- siedemdziesiąt pięć % wody,
- około dwadzieścia % cukru,
- pięć % pulpy.
Podczas przetwarzania buraków cukrowych na cukier granulowany napotyka się wiele separacji cieczy i ciał stałych.
Po zebraniu buraki są transportowane do fabryki, gdzie są:
- myte,
- mechanicznie krojone na cienkie paski zwane krajankami,
- krajanki są przekazywane do maszyny zwanej dyfuzorem w celu ekstrakcji zawartości cukru od roztworu wodnego (ługowanie).
Ciecz opuszczająca dyfuzor nazywana jest sokiem surowym. Po przejściu kilku procesów, takich jak karbonizacja, odparowanie i krystalizacja, surowy sok jest przekształcany w gęsty syrop, który ma około dziewięćdziesiąt pięć % stężenia cukru. Powstała mieszanka kryształów cukru i syropu jest następnie przetwarzana przez dekanter odśrodkowy w celu uzyskania czystych kryształków cukru.
Nanotechnologia. Technologie takie jak fotowoltaika, wyświetlacze, panele dotykowe i wiele innych urządzeń szeroko wykorzystują przezroczyste elektrody w sektorze nanotechnologii.
W zastosowaniach optoelektronicznych nanoprzewody srebra (AgNWs) wydają się być niezwykle obiecującą opcją dla przezroczystych i przewodzących tlenków, których wadami są kosztowny proces produkcji i kruchość. Srebrne nanoprzewody są bardzo atrakcyjne, ponieważ można je łatwo wytwarzać w dużych ilościach i zapewniają najlepsze wyniki.
Na zdjęciu mikroskopowym w skupisku fioletowych kropek jest jedna duża kropka.
_{Indeks dolny Nanocząsteczki srebra. Licencja: domena publiczna. Źródło: wikipedia.org.}
Synteza AgNWs obejmuje żmudny i długotrwały proces oczyszczania, który jest trudny do powtórzenia. Powszechną techniką oczyszczania nanoprzewodów srebra jest dekantacja i mycie w celu usunięcia współprodukowanych nanocząstek i substancji organicznych. Technika ta umożliwia łatwe wytwarzanie dużej ilości nanoprzewodów w jednym przebiegu.
Frakcjonowanie krwi. Na zdjęciu jest dłoń w lateksowej rękawiczce trzymająca dwie probówki z krwią. Mają fioletowe zatyczki.
_{Indeks dolny Ampułki z krwią. Licencja: domena publiczna. Źródło: pixabay.com.}
Krew zawiera wiele elementów ratujących życie, w tym czerwone krwinki, płytki krwi i osocze. Krew po oddaniu przez pacjenta jest wysyłana do laboratorium, gdzie jest odwirowywana i dzielona na różne składniki.
Każda porcja czerwonych krwinek, płytek krwi i osocza, ma określone zastosowania medyczne, okres przydatności do spożycia i warunki przechowywania. Wśród frakcjonowania krwi znajduje się proces rozdzielania jej na części składowe. Białka osocza są oddzielane przy użyciu dekanterów wirówkowych. Za pomocą wirówki można oddzielić czerwone krwinki, płytki krwi i osocze krwi. Podczas oddzielania, cięższe czerwone krwinki opadają na dno, a płynne osocze unosi się, a następnie jest ono ostrożnie oddzielane poprzez dekantację.
Gotowanie. Zawsze zaleca się umycie żywności przed jedzeniem lub gotowaniem. Podczas gdy mycie warzyw jest łatwym zadaniem, mycie produktów pełnoziarnistych, takich jak ryż, rośliny strączkowe i soczewica, może być trudniejsze. Do mycia tych artykułów spożywczych przydaje się dekantacja. Na przykład po zebraniu i przetworzeniu niełuskanego ryżu, należy oczyścić go z zanieczyszczeń przed gotowaniem. Można to zrobić, przepłukując ryż wodą, lżejsze cząsteczki kurzu i łuska unoszą się na wodzie, a ryż osiada na dnie. Zanieczyszczoną wodę można zatem oddzielić przez dekantację.
Zdjęcie przedstawia dłoń mieszającą w misce ryż. W misce jest również woda.
_{Indeks dolny Mycie ryżu. Licencja: domena publiczna. Źródło: pixabay.com.}
Otrzymywanie octu. Na zdjęciu są trzy butelki z octem. Przy każdej z nich jest pieprz lub sól. To zestaw, który stawia się na stolikach w restauracji.
_{Indeks dolny Zestaw składający się z octu balsamicznego, oliwy z oliwek, pieprzu i soli, spotykany w restauracjach włoskich. Licencja: domena publiczna. Źródło: pixabay.com.}
Ocet jest od tysięcy lat częstym składnikiem diety człowieka. Wchodzi w skład sosów sałatkowych, keczupu, sosów ostrych i innych. Ocet zwykle zawiera pięć do ośmiu procent objętości kwasu octowego. Zwykle kwas octowy jest wytwarzany w wyniku fermentacji etanolu lub cukrów przez bakterie kwasu octowego. Podczas procesu produkcji i rafinacji octu z surowców roślinnych zwykle stosuje się proces dekantacji w celu usunięcia cięższych tłuszczów pochodzących z surowca, powstałych w tym procesie.

Grafika interaktywna pt. „Dekantacja w życiu codziennym”

Źródło: GroMar Sp. z o.o., Korzystano z materiału dostępnego pod adresem: https://studiousguy.com/decantation-examples/, licencja: CC BY-SA 3.0.

Rt1DfFN3W4aVP

Ćwiczenie 5

Polecenie 3

Ekstrakcja to pojęcie szeroko stosowane w chemii. Czym jest i na czym polega ten proces?

R1HW2YQiev5Yp1

Film edukacyjny pod tytułem „Jakie są podstawy ekstrakcji”
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 6

Wyjaśnij, na czym polega ekstrakcja.

RL8xTL6vs2GJn

Ćwiczenie 7

Czy gdy usuwamy plamę z ubrania, wymywając ją rozpuszczalnikiem, to przeprowadzamy ekstrakcję? Jeśli tak, to w jakim układzie?

Rs1CFe7398Jkg

Polecenie 4

Maszyna losująca zestawia ze sobą kolejno: kation, anion oraz metodę rozdziału osadów. Zaznacz odpowiedź tak, kiedy powstały w wyniku połączenia tych jonów osad można oddzielić przyporządkowaną metodą, lub zaznacz odpowiedź nie, jeśli podana metoda nie jest odpowiednia do rozdzielenia tego osadu.

R89TFBZDuC4bG

Źródło: GroMar Sp. z o.o., *Modzelewski M., Woliński J., Pracownia Chemiczna Technika Laboratoryjna, Warszawa 1996, wyd. 6.*, licencja: CC BY-SA 3.0.

Sprawdź swoją wiedzę i odpowiedz na pytanie.

Zaznacz odpowiednią metodę rozdziału dla osadu powstałego po zmieszaniu kationów i anionów.

R1RsPfZmH50FB

R1d0zNgRDa8qE

R8vUr5ZfYl6au

R1WMqHSHvRc7T

RBfr4FaAK34fH

R1bTrZ2WG1tjR

Ćwiczenie 8

Co to jest roztwór heterogeniczny? Podaj przykład takiego roztworu.

RD1mckwNM7OV7

Roztwory heterogeniczne – są to takie roztwory, w których możemy wyróżnić składniki mieszaniny. Przykładem roztworu heterogenicznego może być węglan wapnia ( ${CaCO}_{3}$ ) w wodzie.

Ćwiczenie 9

Zapisz reakcję siarczanu( $VI$ ) miedzi( $II$ ) ( ${CuSO}_{4}$ ) z wodorotlenkiem sodu ( $NaOH$ ).

RSZkKgNhCzd5D

RkBRNLCMWVfWS

{CuSO}_{4} + 2 NaOH \to Cu {(OH)}_{2} ↓ + {Na}_{2} {SO}_{4}

bg‑gold

Podsumowanie

RQn6VQb6AFWme

Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

bg‑blue

Notatnik

R17TY7A3VUjRk

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Czym dym różni się od mgły, czyli o układach koloidalnych

Chromatografia

Rozdział mieszanin niejednorodnych

Rozdział mieszanin jednorodnych

Poćwicz i poeksperymentuj

Podsumowanie

Notatnik