Rodzaje mieszanin i sposoby ich rozdzielania 1E Aleksandra Niemira, Oliwia Kwiatkowska, Anastazja Jeż, Hubert Ciechocki, Igor Skałecki Mieszaniny... Jeżeli weźmiemy dwie lub więcej substancji i wymieszamy je ze sobą otrzymamy mieszaninę. Każdą substancję, która wchodzi w skład mieszaniny nazywamy składnikiem mieszaniny. Jeżeli wymieszamy cukier z piaskiem, to taka mieszanina ma dwa składniki: piasek i cukier. W mieszaninie składniki zachowują swoje właściwości, co jest bardzo istotne. Mieszanina to co najmniej dwie substancje, które można ze sobą mieszać (proces fizyczny) w dowolnych proporcjach. Jakie mieszaniny wyróżniamy? > Mieszaniny jednorodne (układ homogeniczny), • których składników nie możemy rozróżnić gołym okiem ani za pomocą prostych przyrządów optycznych, takich jak lupa > Mieszaniny niejednorodne (układ heterogeniczny), • których składniki możemy rozróżnić gołym okiem lub za pomocą prostych przyrządów optycznych, np. lupy. Czy mieszaniny można rozdzielać na składniki? Tak! Istenieje wiele sposobów rozdzielania mieszanin. Te niejednorodne można rodzielić za pomocą metod takich jak: > filtrowanie > sedymentacja > dekantacja > za pomocą rozdzielacza A mieszaniny jednorodne? Również możemy rozdzielić ich składniki za pomocą: > krystalizacja > odparowywanie > destylacja > chromatografia > ekstrakcja Sączenie Metoda ta jest metodą mało dokładną ale często wystarczającą przy rozdzielaniu substancji. Rozdzielanie za pomocą magnesu Jeśli jeden ze składników wykazuje własciwosci magnetyczne można rozdzielić go za pomocą magnesu np. mieszanine żelaza i siarki łatwo rozdzielimy przy pomocy magnesu. Dekantacja To zlewanie cieczy znad osadu, który zalega pod cieczą w naczyniu. Jest to czynność laboratoryjna, gospodarcza lub przemysłowa wykonywana podczas procesu złączenia cieczy i ciał stałych. Rozdzielanie za pomocą rozdzielacza Rozdzielacz - to naczynie laboratoryjne, w którym prowadzi się procesy rozdzielania ciekłych mieszanin, ekstrakcję i płukanie. Destylacja Polega na rozdzielaniu ciekłej mieszaniny wieloskładnikowej poprzez odparowanie, a następnie skroplenie jej składników. Można wyróżnić wiele rodzajów destylacji, przykładowe rodzaje: prosta, rektyfikacja, z parą wodną, próżniowa. Skroplona ciecz nazywany jest destylatem, natomiast ciecz pozostała po destylacji nazywana jest cieczą wyczerpaną. Ekstrakcja Polega na wyodrębnieniu składnika lub składników mieszanin metodą dyfuzji do cieczy lepiej rozpuszczających te związki chemiczne. Po procesie ekstrakcji substancje ekstrahowane ulegają podziałowi na: rafinat oraz ekstrakt ( który może być poddawany destylacji w celu odzyskania substancji ekstrahowanej oraz rozpuszczalnika ) Przykładem procesu ekstrakcji jest parzenie herbaty, kawy oraz otrzymywanie tłuszczów. Chromatografia Jest to technika służąca do rozdzielania i badania składu mieszanin. Jak wygląda proces chromatografii: najpierw rozdziela się badaną mieszaninę( proces różni się między rodzajami chromatografii), a następnie przeprowadza się detekcję poszczególnych składników. Ze względu na różne właściwości substancji, zachowują się one inaczej przez co można je odróżnić i zidentyfikować. Klasyfikacja chromatografii ze względu na: o rodzaju eluentu: cieczowa, gazowa, nadkrytyczna. o parametry procesu: HPLC , FPLC, UPLC , GPC. o rodzaj fazy stacjonarnej: jonowymienna, powinowactwa, kolumnowa, planarna. Krystalizacja Jest to proces powstawania kryształów w roztworach. Najczęściej temu procesowi ulegają ciecze. Krystalizacje roztworu przeprowadzamy przez jego schłodzenie, ponieważ rozpuszczalność większości soli jest słabsza wraz ze spadkiem temperatury. DOŚWIADCZENIE I Krystalizacja siarczanu (VI) miedzi (II) https://www.youtube.com/watch?v=OuNEtJz11IA Obserwacje: Na nitce osadziły się kryształy Wnioski: Po ostygnięciu roztworu, ilość siarczanu (VI) miedzi (II), który mógł być rozpuszczony w roztworze zmniejszyła się, a nadmiar osadził się na nitce w postaci kryształów. Odparowanie wody Jest to ogrzewanie cieczy i rozpuszczonego w niej ciała stałego w celu odparowania cieczy i uzyskania suchej substancji. Stosowane jest w przypadku, kiedy mieszaniną jest roztwór wodny. Warunkiem zastosowania tej metody jest fakt, że substancja rozpuszczona musi być nielotna, dzięki czemu można odparować wodę a substancja rozpuszczona pozostaje na dnie zbiornika. Metoda ta jest szybsza niż krystalizacja. -uzyskanie chlorku sodu (zawierającego domieszki innych soli) z wody morskiej -otrzymywanie soli kuchennej z wody morskiej -Przygotowywanie powideł Elektroforeza Elektroforeza – zjawisko elektrokinetyczne polegające na ruchu cząstek fazy rozproszonej w nieruchomej fazie rozpraszającej, pod wpływem pola elektrycznego. Ruch w kierunku anody nazywany jest anaforezą, a w kierunku katody – kataforezą. Wykorzystanie: Elektroforeza jest szeroko wykorzystywana jako technika analityczna w chemii i biologii molekularnej, zwłaszcza w genetyce. Jej istotą jest rozdzielenie mieszaniny związków chemicznych na możliwie jednorodne frakcje przez wymuszanie wędrówki ich cząsteczek w polu elektrycznym. Cząsteczki różnych substancji różnią się zwykle ruchliwością elektroforetyczną. Ta metoda często używana jest do rozdzielania DNA, RNA lub białek wyekstrahowanych z komórek. Rodzaje elektroforezy W zależności od ośrodka, w którym następuje rozdział, wyróżnić można elektroforezę żelową i kapilarną. Elektroforeza żelowa W elektroforezie żelowej ośrodkiem, w którym przemieszczają się badane substancje, jest żel elektroforetyczny. Kroplę analizowanej mieszaniny nanosi się do tzw. studzienki, czyli zagłębienia w żelu. Próbka rozpuszczona jest z reguły w roztworze o większej gęstości, przez co rozpływa się na dnie studzienki, a po włączeniu zasilania migruje do żelu jako wąski prążek. Wzdłuż krawędzi żelu, zwykle na dwóch przeciwległych bokach płytki, biegną elektrody, do których przykłada się stałe lub asymetryczne pulsujące napięcie elektryczne o wartości od 50 do 3000 woltów. Ze względu na zróżnicowaną mobilność elektroforetyczną ruchliwsze cząsteczki oddalają się szybciej od miejsca naniesienia próbki. Przebieg badania można monitorować, nanosząc specjalne barwniki o znanej mobilności elektroforetycznej. Po zakończeniu procesu żel wydobywa się z aparatu i analizuje przez wybarwienie lub obserwację absorpcji światła przez żel. Elektroforeza kapilarna Elektroforeza kapilarna Służy ona najczęściej do rozdziału niewielkich cząsteczek. Technika ta umożliwia rozdzielanie anionów i kationów soli organicznych i nieorganicznych. Jest także często stosowana w biologii molekularnej do analizy DNA. Rozdział mieszanin prowadzi się w cienkiej i długiej kapilarze kwarcowej. Kapilara ta wypełniana jest buforem rozdzielającym. Próbkę wprowadza się do wlotu kapilary, po czym przykłada do niej wysokie napięcie elektryczne. U wylotu kapilary zamontowany jest detektor rejestrujący wychodzenie z rurki kolejnych związków chemicznych. Bufor płynie przez kapilarę ze stałą szybkością w stronę jednej z elektrod. Elektroforeza żelowa Elektroforeza Przykłady zastosowań elektroforezy: preparatywny i ilościowy rozdział cząsteczek w celu uzyskania czystych frakcji określenie czystości i jednorodności badanych substancji wyznaczanie masy cząsteczkowej i punktu izoelektrycznego badanych substancji tzw. elektroforeza 1D i 2D do celów diagnostycznych i badawczych Elektroforeza może być prowadzona w warunkach: denaturujących – w żelu poliakrylamidowym, gdzie zostają zniszczone struktury wyższego rzędu nie denaturujących – w żelu agarozowym z zachowaniem struktur 2-, 3- i 4rzędowych Podsumowanie • Mieszanina to co najmniej dwie substancje, które można ze sobą mieszać w dowolnych proporcjach. • Wyróżniamy mieszaniny: niejednorodne, czyli takie których składniki możemy rozróżnić gołym okiem i jednorodne, których składniki nie można rozróżnić, • Możemy wyróżnić różne metody rozdzielania mieszanin w zależności od stanu skupienia składników znajdujących się w nich, gęstości, rozpuszczalności, właściwościom elektrostatycznym. • Składniki mieszanin zachowują swoje właściwości. Najczęstsze, najwięcej spotykane sposoby rozdzielania mieszanin to: (niejednorodnych): •Sączenie •Rozdzielanie za pomocą magnezu •Dekantacja •Rozdzielanie za pomocą rozdzielacza (jednorodnych): •Krystalizacja •Odparowanie wody •Destylacja •Ekstrakcja •Chromatografia •Elektroforeza
