Metodi comuni di purificazione e separazione nei laboratori
La purificazione si riferisce alla purificazione della miscela per rimuovere le impurità e all'ottenimento del materiale ospite nella miscela, e le impurità purificate non devono considerare la composizione chimica e lo stato fisico. Esistono molti modi per separare le miscele, ma queste possono essere suddivise in due grandi categorie in base alla loro natura di separazione:
1. Metodo di separazione chimica
2. Metodo di separazione fisica
I seguenti metodi per la separazione chimica e la purificazione delle miscele sono così riassunti:
Principio di separazione e purificazione
1. Il reagente introdotto generalmente reagisce solo con le impurità;
2. I reagenti successivi devono rimuovere i reagenti pre-aggiunti in eccesso;
3. Non può introdurre nuove sostanze;
4. La sostanza formata dalla reazione dell'impurità e del reagente si separa facilmente dalla sostanza purificata;
5. Il processo è semplice, il fenomeno è ovvio e la purezza è elevata;
6. Convertire il più possibile le impurità nelle sostanze richieste;
7. Considerare la sequenza razionale di aggiunta dei reagenti quando si rimuovono più impurità;
8. Se si incontra un gas molto solubile in acqua, prevenire il fenomeno della retroaspirazione.
Distinzione concettuale
Pulizia:
Separare solidi densi e insolubili dai liquidi, separare sabbia e acqua;
Filtro:
Separare i solidi insolubili dal liquido e purificare l'acqua commestibile;
Dissoluzione e filtrazione:
Separare due solidi, uno solubile in un solvente e l'altro insolubile, separando sali e sabbia;
Separazione centrifuga:
Separare i solidi insolubili dal liquido, separare il fango e l'acqua;
Metodo di cristallizzazione:
Separare i soluti disciolti dalla soluzione ed estrarre il sale dall'acqua di mare;
Separazione dei liquidi:
Separare due liquidi immiscibili, separare olio e acqua;
estrazione:
Aggiungere un solvente adatto per sciogliere e separare un componente della miscela, ed estrarre lo iodio nella soluzione acquosa;
Distillazione:
Dalla soluzione vengono separati il solvente e i soluti non volatili e nell'acqua di mare si ottiene acqua pura;
Frazionamento:
Separare due liquidi reciprocamente solubili con diversi punti di ebollizione, separare l'ossigeno e l'azoto nell'aria liquida; raffinazione del petrolio;
sublimazione:
Separare due solidi, di cui solo uno può sublimare, separando iodio e sabbia;
adsorbimento:
Le impurità gassose o solide presenti nella miscela vengono rimosse e il carbone attivo rimuove le impurità colorate dallo zucchero di canna.
Separazione e purificazione dei metodi chimici comunemente utilizzati
1 Metodo di riscaldamento
Quando nella miscela viene mescolata una sostanza avente scarsa stabilità termica, è possibile riscaldarla direttamente per decomporre e separare il materiale avente scarsa stabilità termica. Ad esempio, NH4Cl è miscelato in NaCl, NaHCO3 è miscelato in Na2CO3 e simili possono essere riscaldati direttamente per rimuovere le impurità.
2 Precipitazioni
Metodo in cui un determinato reagente viene aggiunto alla miscela per separarne uno sotto forma di precipitato. È necessario prestare attenzione nell'utilizzare questo metodo per introdurre nuove impurità. Se si utilizzano più reagenti per far precipitare gradualmente particelle diverse nella soluzione, è necessario notare che la porzione in eccesso del reagente aggiunto viene rimossa e il reagente aggiunto non introduce nuove impurità. Ad esempio, aggiungendo una quantità adeguata di soluzione BaCl2 è possibile rimuovere Na2SO4 mescolato a NaCl.
3 Metodo acido-base
Il materiale purificato non reagisce con l'acido e la base e le impurità possono reagire con l'acido e la base e l'acido e gli alcali vengono utilizzati come agente di rimozione delle impurità. Ad esempio, CaCO3 in SiO2 viene rimosso con acido cloridrico, e la polvere di alluminio o simili nella polvere di ferro viene rimossa con una soluzione di idrossido di sodio.
4 Reazione redox
Se la miscela è contaminata da impurità riducenti, è possibile aggiungere un agente ossidante adatto per ossidarla in un materiale purificato. Ad esempio, il cloro viene gocciolato in una soluzione FeCl3 miscelata con FeCl2 per rimuovere le impurità FeCl2; analogamente, se la miscela è miscelata con impurezze ossidanti, può essere aggiunto un opportuno agente riducente per ridurla ad una sostanza purificata. Ad esempio, un eccesso di polvere di ferro viene aggiunto a una soluzione di FeCl 2 miscelata con FeCl 3 per rimuovere le impurità di FeCl 3.
5 Metodo di conversione
Non può essere separato una volta e deve essere convertito in altre sostanze da separare dopo diverse trasformazioni, quindi le sostanze convertite vengono ripristinate alle sostanze originali. Per la separazione di Fe3+ e Al3+ è possibile aggiungere un eccesso di soluzione di NaOH per formare Fe(OH)3 e NaAlO2. Dopo la filtrazione, viene aggiunto acido cloridrico per rigenerare Fe3+ e Al3+. Nel processo di conversione, la perdita delle sostanze separate è ridotta al minimo e le sostanze convertite vengono facilmente ripristinate alle sostanze originali.
6 Regolare il pH
Un metodo per separare un componente di una soluzione aggiungendo un reagente per regolare il pH della soluzione. Generalmente si regola aggiungendo corrispondenti sostanze insolubili o poco solubili. Ad esempio, se l'impurezza FeCl3 è contenuta nella soluzione CuCl2, la soluzione è una soluzione acida a causa dell'idrolisi di FeCl3 e Fe3+ può essere precipitato regolando il pH. A tale scopo è possibile aggiungere alla soluzione CuO, Cu(OH)2, CuCO3 o CuO. Cu2(OH)2CO3.
7 Elettrolisi
Per separare le sostanze purificate viene utilizzato il principio dell'elettrolisi. Ad esempio, il rame elettrolitico viene utilizzato per produrre il rame grezzo come anodo, il rame raffinato come catodo e la soluzione contenente ioni rame come elettrolita. Sotto l'azione della corrente continua, il rame è più attivo del rame. Il metallo perde elettroni e solo gli ioni rame al catodo fanno precipitare gli elettroni, purificando così il rame.
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