研究室における一般的な精製および分離方法
精製とは、混合物を精製して不純物を除去し、混合物中のホスト材料を取得することを指し、精製された不純物は化学組成や物理的状態を考慮する必要はありません。混合物を分離する方法はたくさんありますが、分離の性質に基づいて 2 つの大きなカテゴリに分類できます。
1. 化学的分離方法
2. 物理的分離方法
混合物の化学的分離および精製のための次の方法は次のように要約されます。
分離・精製の原理
1. 導入された試薬は通常、不純物とのみ反応します。
2. 後続の試薬では、事前に添加された過剰な試薬を除去する必要があります。
3. 新しい物質を導入できない。
不純物と試薬との反応により形成された物質は、精製された物質から容易に分離される。
5.プロセスが簡単で、現象が明白で、純度が高い。
6. 不純物を可能な限り必要な物質に変換する。
7. 複数の不純物を除去する場合は、試薬を追加する合理的な順序を考慮してください。
8. 水に非常に溶けやすいガスに遭遇した場合は、逆吸引現象を防止してください。
概念的な区別
クリーニング：
高密度で不溶性の固体を液体から分離し、砂と水を分離します。
フィルタ：
液体から不溶性固体を分離し、食用水を精製する。
溶解と濾過:
2 つの固体 (1 つは溶媒に可溶、もう 1 つは不溶) を分離し、塩と砂を分離します。
遠心分離：
液体から不溶性固体を分離し、泥と水を分離します。
結晶化方法：
溶液から溶解溶質を分離し、海水から塩を抽出します。
液体の分離:
混ざらない 2 つの液体を分離し、油と水を分離します。
抽出：
適切な溶媒を加えて混合物の成分を溶解および分離し、水溶液中でヨウ素を抽出する。
蒸留：
溶媒と不揮発性溶質が溶液から分離され、海水から純水が得られます。
分別:
沸点の異なる 2 つの相互に溶解する液体を分離し、液体空気中の酸素と窒素を分離します。石油の精製。
昇華:
昇華できるのは 1 つだけである 2 つの固体を分離し、ヨウ素と砂を分離します。
吸着：
混合物中のガス状または固体の不純物が除去され、活性炭が黒糖から着色された不純物を除去します。
一般的に使用される化学的方法の分離と精製
1 加熱方法
熱安定性の悪い物質が混合物中に混合されている場合、直接加熱することにより熱安定性の悪い物質を分解、分離することができる。例えば、ＮＨ ４ ＣｌをＮａＣｌに混合し、ＮａＨＣＯ ３ をＮａ ２ ＣＯ ３ に混合するなどして、直接加熱して不純物を除去することができる。
2 降水量
混合物に特定の試薬を加え、一方を沈殿の形で分離する方法。この方法を使用して新しい不純物を導入する場合には注意が必要です。複数の試薬を使用して溶液中の異なる粒子を徐々に沈殿させる場合、追加した試薬の過剰部分は除去され、追加した試薬によって新たな不純物が導入されないことに注意する必要があります。たとえば、適切な量の BaCl2 溶液を添加すると、NaCl に混入した Na2SO4 を除去できます。
3 酸塩基法
精製された物質は酸や塩基と反応せず、不純物は酸や塩基と反応する可能性があり、酸やアルカリは不純物除去剤として使用されます。例えば、ＳｉＯ ２ 中のＣａＣＯ ３ は塩酸で除去し、鉄粉中のアルミニウム粉等は水酸化ナトリウム溶液で除去する。
4 酸化還元反応
混合物が還元性不純物で汚染されている場合、適切な酸化剤を添加して、混合物を酸化して精製物質にすることができる。たとえば、FeCl3 と混合した FeCl2 溶液に塩素を滴下して、FeCl2 不純物を除去します。同様に、混合物が酸化性不純物と混合されている場合、適切な還元剤を添加して、それを還元して精製物質にすることができる。例えば、過剰の鉄粉を、ＦｅＣｌ ３ と混合したＦｅＣｌ ２ 溶液に添加して、ＦｅＣｌ ３ 不純物を除去する。
5 変換方法
一度では分離できず、何度か変化を経て別の物質に変換して分離し、変換された物質は元の物質に戻ります。 Fe3+ と Al3+ を分離するには、過剰の NaOH 溶液を加えて Fe(OH)3 と NaAlO2 を形成します。濾過後、塩酸を加えてFe3+とAl3+を再生します。変換の過程において、分離された物質の損失が最小限に抑えられ、変換された物質は容易に元の物質に戻ります。
6 pHを調整する
試薬を添加して溶液のpHを調整することにより、溶液の成分を分離する方法。一般的には、対応する不溶性物質または難溶性物質を添加することにより調整されます。例えば、CuCl3溶液中にFeCl2不純物が含まれている場合、FeCl3の加水分解により溶液は酸性溶液となり、pHを調整することによりFe3+が析出する可能性がある。このために、CuO、Cu(OH)2、CuCO3、またはCuOを溶液に添加してもよい。 Cu2(OH)2CO3。
7 電気分解
電気分解の原理を利用して精製物質を分離します。例えば、電解銅は、粗銅をアノードとして、精製銅をカソードとして、銅イオンを含む溶液を電解質として製造するために使用される。直流電流の作用下では、銅の方が銅よりも活性が高くなります。金属は電子を失い、陰極の銅イオンのみが電子を取得して沈殿し、それによって銅が精製されます。
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