II.2. Metode de separare a amestecurilor.
- II.2.1. Metode de separare a amestecurilor omogene.
- II.2.2. Metode de separare a componentelor unui amestec eterogen.
II.2.1. Metode de separare a amestecurilor omogene.
II.2.1.1. Cristalizarea.
Definiţie
Cristalizarea este metoda de separare a unei substanțe solide sub formă de cristale dintr-un amestec omogen lichid (soluție), prin evaporarea substanței lichide.
Experiment
3. Cristalizarea
Materiale necesare: pahar Berzelius, apă, cristale de piatră vânătă, baghetă, sită de azbest, spirtieră, chibrit, capsulă, trepied.
warning
Acest experiment se efectuează numai de către profesori!
Descrierea experimentului:
- În pahar amestecă apa cu piatra vânătă cu ajutorul baghetei.
- Pune amestecul format într-o capsulă pe care o așezi pe sita de azbest de pe trepied și încălzește-l la flacăra spirtierei.
- Ce observi ?
Observaţie
Apa se evaporă și se obțin în capsulă cristale de piatră vânătă.
Concluzia experimentului:
Prin cristalizare am separat o substanță solidă sub formă de cristale dintr-un amestec omogen lichid (soluție), prin evaporarea apei.
warning
Acest experiment se efectuează numai în prezența unui adult!
Când lucrezi cu surse de foc ai grijă să ai părul strâns și să nu porți haine cu mâneci largi! Atenție când lucrezi cu apă caldă să nu te arzi!
Piatra vânătă este toxică. Nu o atinge și nu o gusta!
warning
Acest experiment se efectuează numai în prezența unui adult!
Când lucrezi cu surse de foc ai grijă să ai părul strâns și să nu porți haine cu mâneci largi! Atenție când lucrezi cu apă caldă să nu te arzi!
Piatra vânătă este toxică. Nu o atinge și nu o gusta!
Aplicaţiile cristalizării
Extragerea sării din apa de mare.
Extragerea zahărului din trestia/sflecla de zahăr.
🔥 Atenție!
3bis: Cristalizarea unor săruri cu degajare de căldură se efectuează numai de către profesori!
Acetatul de sodiu este un compus cu o toxicitate foarte scăzută. Este ușor iritant pentru ochi. Căile respiratorii pot fi iritate după inhalare. Contactul frecvent și constant cu pielea poate provoca iritații. Acetatul de sodiu și tiosulfatul de sodiu pot fi reutilizați în repetate rânduri. Respectați doar principiile de bază ale manipulării reactivilor în laboratorul de chimie.
👀 Experimentul 3bis: Cristalizarea unor săruri cu degajare de căldură
Materiale necesare:
4 pahare Berzelius foarte curate (preferabil ca acestea să fie noi - să nu fie zgâriate), acetat de sodiu, tiosulfat de sodiu, spirtieră, stativ, sită de azbest, sticlă de ceas, termometru, dispozitiv Heat In a Click / Hot Pack sau comprese calde, apă.
Descrierea experimentului:
- Ia un pahar Berzelius de preferabil nou (ca să nu fie zgâriat) și foarte curat.
- Adaugă acetat de sodiu trihidrat (CH3-COONa x 3H2O).
- Încălzește acetatul de sodiu și adăugă puțină apă până când observi că s-a format o soluție limpede (aprox. 80-90°C). Dacă deasupra soluției, pe marginea interioară a paharului se formează un inel de cristale, toarnă întregul conținut al vasului într-un alt pahar curat.
- Acoperă paharul cu o sticlă de ceas și lăsă soluția să se răcească. Observă că soluția rămâne incoloră și limpede chiar și răcită la temperatura camerei.
- Adăugă un mic cristal de acetat de sodiu soluției respective și observă comportamentul acesteia.
Acetatul de sodiu cristalizează în masă, iar această cristalizare crește temperatura la 38-40°C.
Un alt reactiv cu un comportament similar acetatului de sodiu este tiosulfatul de sodiu.
- Ia un pahar Berzelius de preferabil nou (ca să nu fie zgâriat) și foarte curat.
- Adăugă tiosulfat de sodiu pentahidrat (Na2S2O3 x 5H2O).
- Încălzește până când observi că s-a format o soluție limpede (aprox. 80-90°C). Sarea se dizolvă în propria apă de cristalizare generând o soluție limpede, saturată la 90°C.
- Acoperă paharul cu o sticlă de ceas și lăsă soluția să se răcească. Observă că soluția rămâne incoloră și limpede chiar și răcită la temperatura camerei. Măsoară temperatura soluției.
- Adăugă un mic cristal de tiosulfat de sodiu soluției respective și observă comportamentul acesteia. Măsoară din nou temperatura .
Lăsată să se răcească soluția devine suprasaturată și cristalizează în masă dacă în aceasta se aruncă un singur cristal de tiosulfat de sodiu care să "însămânțeze soluția". Cristalizarea în masă a tiosulfatului de sodiu crește temperatura la 50°C.
Concluzia experimentului:
Creșterea temperaturii justifică folosirea acestei soluții în domeniul medical, dispozitivele respective purtând numele de Heat In a Click / Hot Pack sau comprese calde. Soluții suprasaturate ale anumitor săruri pot fi folosite în practica medicală pentru a genera căldură care să țină cald răniților până când aceștia ajung în siguranță la spital. Principiul este simplu: o soluție suprasaturată când intră în contact cu cristalele proprii generează cristalizarea în masă a întregii soluții procesul fiind exoterm, căldura degajată fiind folosită în practica medicală.
II.2.1.2. Distilarea.
Definiţie
Distilarea constă în separarea componentelor lichide dintr-un amestec omogen, pe baza punctelor lor de fierbere diferite.
important
În timpul distilării au loc două fenomene fizice: vaporizarea, urmată de condensare.

Dacă în balon există un amestec de apă cu alcool, prin încălzire, temperatura va crește, iar când ajunge la 78 °C, alcoolul începe să fiarbă.
Pe toată durata fierberii alcoolului, temperatura rămâne constantă, la 78 °C. Vaporii de alcool ajunși în refrigerent sunt răciți și condensează.
Când temperatura începe să crească depășind 78 °C, alcoolul s-a separat de apă și se oprește distilarea. Apa s-a separat de alcool.
Observație
În general părțile componente ale amestecului au puncte de fierbere care nu diferă cu mai mult de 25 °C între ele, în condiții de presiune de o atmosferă. În schimb dacă diferența dintre punctele de fierbere este mai mare de 25 °C se poate folosi pentru separarea componenților o distilare simplă.
Aplicaţiile distilării
1) Obținerea apei distilate (pură din punct de vedere chimic), folosită în laboratoare, industrie, farmacie.

2) Obținerea băuturilor alcoolice în instalații industriale cu alambic.

3) Prin distilarea fracționată a petrolului, în rafinăriile petrochimice se obțin propan, butan, benzine, petrol lampant, motorină, păcură. Aceste produse ale distilării petrolului se folosesc drept combustibili, la obținerea maselor plastice, medicamentelor, cauciucului artificial, fibrelor artificiale, detergenți, insecticide, pesticide etc.

4) Distilarea fracționată a aerului cu separarea azotului de oxigen. Se consideră un balon de distilare care conține un amestec lichid de oxigen (componentul greu) și azot (componentul ușor). Dacă amestecul lichid este încălzit acesta va începe să fiarbă, producând vapori care conțin mai mult azot (componentul ușor) decât lichidul inițial. Acești vapori bogați în azot condensează într-un condensator.

II.2.2. Metode de separare a componentelor unui amestec eterogen.
II.2.2.1. Decantarea.
Definiţie
Decantarea este metoda de separare a componentelor unui amestec eterogen solid–lichid sau lichid–lichid pe baza diferenței mari dintre densitățile acestora.
important
a) Pentru componente solid-lichid având densități cu mult diferite se folosește decantarea cu ajutorul baghetei (când solidul stă pe fundul lichidului).
b) Pentru componentele lichid-lichid cu densități diferite și care sunt nemiscibile (nu se dizolvă unul în altul) se folosește decantarea cu pâlnia de separare.
Experiment
4. Decantarea unui amestec de apă+ulei+nisip
Materiale necesare: 2 pahare Berzelius, baghetă, pâlnie de separare (cu robinet), apă,ulei,nisip, stativ.
Descrierea experimentului:
- Cu ajutorul baghetei se toarnă partea lichidă a amestecului în pâlnia de separare. În pahar rămâne nisipul.
- Se desface robinetul pâlniei de separare astfel încât, apa care are densitatea mai mare va curge în pahar, iar uleiul cu densitatea mai mică va rămâne în pâlnia de separare.
- Ce observi ?
Observaţie
Prin decantare am separat nisipul de apa cu ulei, cu bagheta, apoi am separat apa de ulei cu pâlnia cu robinet.
Concluzia experimentului:
Prin decantare am separat componentelor unui amestec eterogen solid–lichid sau lichid–lichid, pe baza diferenței dintre densitățile acestora.
Aplicaţiile decantării
1. Obținerea apei potabile în bazine decantoare de mari dimensiuni, în care impuritățile solide se depun pe fundul decantorului și apa se limpezește și se epurează (curăță) mecanic.

2. Separarea celor 2 componente ale varului stins: apa de var și laptele de var.

II.2.2.2. Filtrarea.
Definiţie
Filtrarea este metoda de separare a unei substanțe solide dintr-un amestec eterogen solid-lichid care au densități apropiate, cu ajutorul unui material filtrant (hârtie de filtru).
Observaţie
Observație: Când densitatea solidului este mult mai mare ca cea a lichidului din amestec aplicăm decantarea, iar când densitatea solidului este asemănătoare cu cea a lichidului (solidul nu se depune pe fundul lichidului, ci este peste tot împrăștiat prin lichid) aplicăm filtrarea.
Experiment
5. Filtrarea unui amestec eterogen
Materiale necesare: 1 pahar Berzelius, 1 pahar Erlenmeyer, baghetă, pâlnie , hârtie de filtru, apă, pulbere de sulf (pulbere de cărbune, praf de cretă, bobițe de plută, frunze de ceai, cafea măcinată etc).
Descrierea experimentului:
- În paharul Berzelius se amestecă apa cu pulberea de sulf.
- Se împăturește în patru hârtia de filtru, se desparte o foaie de celelalte, se aplică pe pereții interiori ai pâlniei umezită.
- Amestecul se toarnă în pâlnie pe o baghetă de sticlă înclinată spre peretele lateral, spre partea triplă a filtrului.
- Ce observi ?
Observaţie
Pentru a separa apa de pulberea de sulf am folosit filtrarea.
Concluzia experimentului:
Prin filtrarea am separat o substanță solidă dintr-un amestec eterogen solid-lichid, cu densități apropiate, cu ajutorul unui hârtiei de filtru.
Aplicaţiile filtrării:
1. Filtru pentru apă potabilă (bună de băut)

2. Filtru pentru aer (automobile, aer condiționat, aspiratoare, industriale pentru reținerea gazelor poluante etc.)

3. Filtru de ulei la automobile.

4. Filtru de cafea.

Problemă rezolvată
1. Tudor are la dispoziție următoarele instrumente: spirtieră cu trepied și sită de azbest, magnet, pâlnie cu filtru, pahare, baghetă, pâlnie cu robinet.
Ce echipament este necesar pentru a extrage fiecare substanță enumerată în coloana 2? Scrie răspunsurile în tabel.

II.2.2.3 Aplică ce ai învățat în legătură cu Metodele de separare a amestecurilor
Temă
1) Lucian dorește să separe un amestec de sare, nisip și pilitură de fier în trei substanțe solide separate. El a parcurs următorii pași:
- A împrăștiat amestecul pe o coală de hârtie și a trecut un magnet pe deasupra lor.
- A pus restul amestecului într-un pahar și a adăugat apă.
- A filtrat amestecul de apă.
A reușit Lucian să separe amestecul inițial în trei substanțe solide când a finalizat acești trei pași? Explică răspunsul tău.
Temă
2) Daniela dorește să separe un amestec de apă cu ulei.
Ea folosește următoarea instalație:

a) Denumește ustensilele folosite în acest experiment.
b) Ce fel de amestec formează apa cu uleiul?
c) Ce lichid a curs în pahar după deschiderea robinetului ? Explică răspunsul.