آموزشی.اطلاعات مفید علمی . سوال های درسی . تدریس ریاضی

جداسازی مواد -روشها

تاریخ:شنبه 1 آذر 1393-03:58 ب.ظ


 نواع روش های جداسازی:

هدف از جداسازی :

حذف مزاحمت‌ها ، غلیظ کردن محلول مورد نظر و یا سایر موارد است.

 برای جداسازی از اختلاف در خصوصیات فیزیکی استفاده می‌شود، مثل : فراریت ، حلالیت و ضریب تقسیم مواد__ و ... . 

در آنالیز و جداسازی مواد مختلف از تکنیک‌های ویژه‌ای برحسب نوع و ساختار مواد و مخلوط‌ها استفاده می‌شود که برخی از آنها که معروف بوده و حائز اهمیت بیشتری هستند، در زیر می‌آوریم.

تبلور :

هدف از تبلور : جداسازی ناخالصی از اجسام جامد است.

 در این روش ، ابتدا جامد ناخالص را در یک حلالگرم حل می‌کنند، سپس محلول را صاف می‌کنند.

 ناخالصی‌ها در فاز مایع باقی می‌مانند. 

اگر تبلور طی چند مرحله صورت گیرد، به آن تبلور جزء به جزء می‌گویند.

 در این روش انتخاب حلال از اهمیت بالایی برخوردار است.

تصفیه ذوب:

 اگر از تکنیک ذوب برای جداسازی ناخالصی از جامد استفاده شود، به آن تصفیه ذوب گویند.

این روش در جدا کردن ناخالصی‌های ژرمانیم و اسید بتروییک کاربرد دارد.

 در این فرآیند ، ضریب تقسیم برابر با نسبت غلظت ناخالصی در فاز جامد به غلظت ناخالصی در فاز مایع است.


تبلور :
تبلور یک ماده ، عبارتست از جهت یافتگی ذره‌ای و آرایش مولکولی و تثبیت این نظم در فضای ماده.

تبلور معمولا در موقع تبدیل یک حالت فیزیکی به حالت فیزیکی دیگر صورت می‌گیرد. این تبدیل به سه صورت زیر انجام می‌شود: 

1.تبلور در هنگام تبدیل حالت مایع به جامد

این نوع تبلور به دو صورت انجماد مواد مذاب و تبلور مواد محلول انجام می‌گیرد:

  • انجماد مواد مذاب :

    اگر ماده مذاب به سرعت سرد شود، اتمها یا مولکولها با هر موقعیتی که دارند، متراکم و بی‌حرکت می‌شوند و ماده منجمد می‌گردد.
     در این صورت جسمی جامد و ایزوتوپ بدون داشتن نظم ذره‌ای تشکیل می‌شود. 
    اگر سرد شدن با آرامی و کند انجام شود، اتمها و مولکولها با توجه به نیروی جاذبه خود و اطاعت از شبکه تبلور کنار هم چیده شده و نطفه بلور را تشکیل می‌دهند.
     سپس در نتیجه اتصال سایر مولکولهای منزوی و معلق در ماده مذاب به نطفه بلور ، حجم آن افزایش می‌یابد تا اینکه به بلوری درشت تبدیل می‌گردد.

  • تبلور مواد محلول :

    در این نوع تبلور باید محلول به حال فوق اشباع باشد. 
    در چنین محلولهایی بلورها تشکیل و ته‌نشین می‌شوند.
     این بلورها ابتدا به صورت نطفه‌های متحرک می‌باشند، علت تحرک آنها حرکات قبلی یونها و مولکولهای سازنده آنها است.
     در محلولها نیز مانند انجماد مواد مذاب ، رشد بلورها از طریق اتصال منظم یونها ، اتمها و مولکولهای معلق در محلول به نطفه‌های بلور صورت می‌گیرد.

2.تبلور در هنگام تبدیل حالت بخار به جامدسوبلیماسیو ن

در این حالت تبلور ، بلورها مستقیما از تبدیل بخار به جامد حاصل می‌شوند.

 این بلورها معمولا کوچک و دارای طرح اولیه می‌باشند که اصطلاحا اسکلت بلور گفته می‌شود.

 در طبیعت ، سوبلیماسیون در گازهای خشک آتشفشانی دیده می‌شود.

 در این حالت مواد گازی آتشفشانی در شکافهای توده آذرین مستقیما به بلور تبدیل می‌گردند. 

مثال بسیار روشن برای پدیده سوبلیمانسیون ، تشکیل قشرهای بلور یخ ناشی از انجماد مستقیم بخار آب اطاقها بر روی شیشه پنجره‌ها در سرمای زمستان می‌باشد. 

3.تبلور مواد جامد

حالت سوم تبلور که خوب شناخته نشده و در طبیعت فراوان دیده می‌شود، تبلور در محیط جامد است.

 در این حالت رشد بلورها بخرج بلورهای کوچکتر و تحت تاثیر فشار و حرارت و در مدت زمان طولانی صورت می‌گیرد.

 برای مثال امروزه سنگهای شیشه‌ای آتشفشانی خیلی قدیمی را متبلور می‌بینیم. بنابراین معلوم می‌شود که این گونه سنگها به تدریج در طول زمان متبلور شده‌اند.

 سنگهای آهکی دانه ریز که از بلورهای ریز کربنات کلسیم تشکیل شده‌اند، تحت تاثیر عوامل دگرگونی (فشار و حرارت) به مرمر که دارای بلورهای دانه درشتکلسیت است، تبدیل می‌گردد. 

تاثیر عوامل خارجی در نمو بلورها:

شرایط زیر سبب بوجود آمدن اختلاف در اندازه بلورها می‌گردد:

  1. سرعت انجماد :

    افزایش طول مدت انجماد یک ماده مذاب امکان تغذیه شیمیایی بیشتر بلورها از ماده مذاب را فراهم می‌سازد.
     بنابراین کم شدن سرعت انجماد ، موجب تشکیل بلورهای درشت و تسریع در انجماد سبب تشکیل بلورهای کوچک و ریز می‌گردد.

    2-وجود مواد فرار :

    وجود بخار آب و گازها در یک ماده مذاب ، نقطه انجماد را پایین آورده و سرعت انجماد را کند می‌سازد. بنابراین باعث افزایش رشد بلورهای آن ماده می‌شود. 

    3-تراکم محلول :

    اندازه بلورها در یک محلول بستگی به درجه اشباع شدگی آن محلول دارد. در محلولهای فوق اشباع تعداد مراکز تبلور فراوان می‌باشد و در نتیجه اندازه بلورها کوچک خواهد شد. برعکس در محلولهائی با درجه اشباع شدگی کمتر تعداد مراکز تبلور کم بوده و بنابراین اندازه بلورها درشت‌تر خواهد بود.

 تقطیر:

    • اگر هدف از تقطیر ، جداسازی یک مخلوط به اجزای بالا باشد، از تقطیر ساده برای جداسازی اجزاء استفاده می‌شود.

       اما اگر همه اجزاء فرار باشند، از تقطیر جزء به جزء برای جداسازی استفاده می‌شود.

       اگر یک مخلوط تولید آزئوتروپ کند، ( مثل آب و الکل) نمی‌توان از روش تقطیر جزء به جزء ، اجزای آن را جدا کرد.

       برای جداسازی این مخلوط از روش‌های تقطیر با بخار آب 
                                                           تقطیر در خلاء 
                                                           تقطیر ناگهانی استفاده می‌کنند.

       تقطیر با بخار آب:
       هیچگاه درجه حرارت تقطیر از نقطه جوش آب بیشتر نمی‌شود. 
       ترکیباتی نظیر:
       تولوئن ،اتیلن ، گلیسیرین و اسیدهای چرب از این طریق جدا می‌شوند.

       تقطیر در خلاء :
       برای جلوگیری از تجزیه مایعاتی که دارای نقطه جوش بالایی هستند از تقطیر در خلاء استفاده می‌شود.
       با کاهش فشار ، نقطه جوش مایع کاهش پیدا می‌کند.

       تقطیر ناگهانی :
      در تهیه آب آشامیدنی از آب دریا و تهیه آب مقطر نیروگاه‌ها از تقطیر ناگهانی استفاده می‌شود.
       در این روش مایع بطور مداوم وارد و بخار بطور مداوم خارج می‌شود.

       در شکل زیر تصویریک دستگاه تقطیر دیده می شود:

      پرونده:Simple distillation apparatus.svg

      تصویری از یک نمومه آزمایشگاهی دستگاه تقطیر:

       1: گرمکن 2: بالن تقطیر 3: برج تقطیر

       4: دماسنج(برای تعیین دمای جوش) 5: مبرد 6: ورودی آب سرد

      7: خروجی آب سرد 8: بالن جمع آوری محصول 9: ورودی گاز یا خلاء

      10: جمع آوری کننده بخارات 11: تنظیم کننده حرارت 12: تنظیم کننده سرعت همزن

      13: صفحه گرمکن 14: حمام روغن یا شن 15: همزن 16: حمام آب سرد.


      رسوب دادن:

      نوعی روش جداسازی است که اساس آن اختلاف حلالیت اجسام می‌باشد.

       یعنی جزیی که حلالیت کمتری دارد زودتر جدا می‌شود.

       با افزایش نیروی جاذبه سرعت ته‌نشین شدن افزایش پیدا می‌کند. 

      عمل سانتریفوژ در واقع بر همین اساس است.

       

      سانتریفیوژ (به انگلیسیCentrifuge) یا دستگاه مرکزگریز دستگاهی است که در آن با استفاده از نیرویگریز از مرکز مواد را از یکدیگر جدا می‌کنند.

       در این دستگاه محفظه‌ای که مواد جداشدنی در آن قراردارد معمولاً به کمک یک موتور به سرعت حول یک محور می‌چرخد.

      سانتریفوژ دستگاهی است که از آن برای چرخاندن مواد با سرعت بالا استفاده می‌شود.

       دانشمندان معمولاً دستگاه سانتریفوژ را برای جدا کردن ذرات جامد از یک مایع یا تقسیم مخلوط مایعات به اجزای مختلف آن به کار می‌گیرند. 

      مخلوط را درون لوله‌ای قرار می‌دهند که طوری قرار داده شده‌است که با چرخش دستگاه، به سمت خارج از مرکز حرکت می‌کند و به حالت افقی قرار می‌گیرند.

       در این حالت، نیروی گریز از مرکز می‌خواهد که مخلوط را برخلاف مرکز سانتریفوژ براندو از این نقطه دور کند و ذرات یا مایع سنگین تر بیش تر به سمت بیرون (یا ته مخلوط) رانده می‌شوند. 

      وقتی سانتریفوژ از حرکت باز می‌ایستد، مواد به همین حالت غیر مخلوط می‌مانند.

       خون و سایر نمونه‌های بیولوژیکی را معمولاً به وسیله دستگاه سانتریفوژ جدا می‌کنند.

      سریع‌ترین سانتریفوژ با نام «فرامرکز گریز» با سرعت ۲۰۰۰۰۰ دور در دقیقه می‌چرخد.

       از دستگاه‌های گریز از مرکز بزرگ برای انجام آزمایش بر روی خلبانان نظامی و فضانوردان استفاده می‌شود تا میزان مقاومت آنان در شتاب‌های بالا معلوم شود.

      انواع دستگاه ها :

      انواع دستگاه‌های مرکز گریز برای مصارف گوناگون ساخته شده‌است. 

      نمونه‌های خانگی این دستگاه برای جداکردن آب از سبزی‌ها مثل کاهو و غیره بکار می‌رود.

       همچنین در ماشین‌های لباسشویی نیز برای خشک کردن لباس استفاده می‌شود.

       در نمونه‌های آزمایشگاهی برای جداکردن گلبول‌های خون از پلاسما استفاده می‌شود.

       دستگاه‌های صنعتی با موتورهای قوی و در ابعاد بزرگ برای جدا کردن مواد بکار می‌رود.

       در کارغنی‌سازی اورانیوم نیز از دستگاه‌های مرکزگریز گازی استفاده می‌شود.

       


      سانتریفوژی به قدرت 20g در مرکز فضایی ناسا

      استخراج:

      اساس این روش ، اختلاف حلالیت یک جزء در دو حلال غیر قابل حل در یکدیگر است.

       اگر دو حلال غیر قابل استخراج ، مایع باشند، به این روش استخراج مایع ـ مایع گویند  اگر یک جسم جامد به وسیله یک حلال استخراج شود، به آن استخراج جامد مایع گویند. 

      (مثل استخراج اسانس‌ها ، عصاره‌ها و روغن از دانه‌های گیاهی).

       عموما دو فاز مورد استفاده ، یکی آب است و دیگری یک حلال آلی.

      مقداری از جسم در فاز آبی و مقداری نیز در فاز آلی می‌باشد. 

      بازده استخراج با ضریب تقسیم نسبت مستقیم دارد. دوبار استخراج با حجم کمتر از حلال آلی همیشه موثر از یک بار استخراج با حجمی مساوی دو برابر حجم اول است.

       چون در حالت اول ، مقدار وزن ماده باقی‌مانده محلول در آب ، کمتر از حالت دوم خواهد بود.

       کروماتوگرافی:

      اساس کروماتوگرافی ، جذب سطحی مواد و توزیع آنها در دو فاز می‌باشد.

       یکی از فازها ثابت و فاز دیگر متحرک است که نمونه مورد نظر در فاز متحرک جدا می‌شود.

       فاز ثابت :جامد است و یا مایع 

       فاز متحرک : مایع است و یا گاز . 


      کروماتوگرافی مایع ـ جامد (LSC ) :

       فاز ثابت: جامد

       فاز متحرک : مایع 


       کروماتوگرافی گاز - جامد ( GSC ) :

       فاز متحرک : گاز

       فاز ثابت : جامد 


       کروماتوگرافی مایع ـ مایع( LLC ) یا( HPLC) :

       فاز متحرک:مایع

       فاز ثابت : مایع 


      کروماتوگرافی گاز - مایع( GLC ) یا    (VPC ) :

       فاز متحرک:گاز

       فاز ثابت : مایع 


      در LSC ، جدا شدن بر اساس جذب سطحی یا تعریض یون‌ها و یا تشکیل کمپلکس می‌باشد.

      در GSCاساس ، جداسازی جذب سطحی است.

      در LLC و GLC ، مواد بر اساس توزیع بین دو فاز جدا می‌شوند.


       پس کروماتوگرافی روشی برای جداسازی مخلوط بدلیل اختلاف تحرک آنها می‌باشد.


      - کروماتوگرافی LSC در واقع نوعی کروماتوموگرافی جذبی است که:

       مواد بر اساس اختلاف در قابلیت جذب خود روی سطح جامد از یکدیگر جدا می‌شوند.

      - در GSC نیز اساس جداسازی جذب سطحی فاز گاز روی سطح جامد است. 

      از این روش برای خالص سازی گازها استفاده می‌شود.



    
  منبع  :روش های جداسازی انواع مختلف مخلوط ها



علم اموختن بر هر مرد و زن مسلمان واجب است
نظرات() 
مهدی عباس تبار
پنجشنبه 18 خرداد 1396 12:31 ق.ظ
عمل اساسی در سانریفیوژ ؟افزایش نیروی جاذبه
باعث افزایش سرعت ته نشینی ذرات می دونید؟
لطفا بیشتر توضیح بدید
پاسخ عفت فتحی باغبادرانی : جدا سازی
شنبه 4 مهر 1394 02:00 ب.ظ
رذئدیبطلزرد لبد زیلبرز


شبکه اجتماعی فارسی کلوب | Buy Website Traffic | Buy Targeted Website Traffic