Մեր հոդվածում կքննարկենք, թե ինչ են մաքուր նյութերն ու խառնուրդները, խառնուրդների տարանջատման եղանակները։ Մեզանից յուրաքանչյուրը դրանք օգտագործում է առօրյա կյանքում։ Արդյո՞ք բնության մեջ մաքուր նյութեր գոյություն ունեն: Իսկ ինչպե՞ս տարբերել դրանք խառնուրդներից։
Մաքուր նյութեր և խառնուրդներ. խառնուրդները առանձնացնելու եղանակներ
Մաքուր նյութերը այն նյութերն են, որոնք պարունակում են միայն որոշակի տեսակի մասնիկներ: Գիտնականները կարծում են, որ դրանք գործնականում գոյություն չունեն բնության մեջ, քանի որ դրանք բոլորը, թեև աննշան համամասնություններով, պարունակում են կեղտեր: Բացարձակապես բոլոր նյութերը նույնպես լուծելի են ջրում։ Նույնիսկ եթե, օրինակ, արծաթե օղակը ընկղմվի այս հեղուկի մեջ, այս մետաղի իոնները կմտնեն լուծույթ։
Մաքուր նյութերի նշան է կազմի և ֆիզիկական հատկությունների կայունությունը: Դրանց ձևավորման գործընթացում տեղի է ունենում էներգիայի քանակի փոփոխություն։ Ընդ որում, այն կարող է և՛ մեծանալ, և՛ նվազել։ Մաքուր նյութը կարող է բաժանվել իր առանձին բաղադրիչների միայն քիմիական ռեակցիայի միջոցով: Օրինակ, միայն թորած ջուրն ունի այս նյութի բնորոշ եռման և սառեցման կետ,համի և հոտի բացակայություն. Իսկ նրա թթվածինն ու ջրածինը կարող են քայքայվել միայն էլեկտրոլիզի միջոցով։
Եվ ինչո՞վ են դրանց ագրեգատները տարբերվում մաքուր նյութերից: Քիմիան կօգնի մեզ պատասխանել այս հարցին: Խառնուրդների բաժանման մեթոդները ֆիզիկական են, քանի որ դրանք չեն հանգեցնում նյութերի քիմիական կազմի փոփոխության: Ի տարբերություն մաքուր նյութերի, խառնուրդներն ունեն փոփոխական բաղադրություն և հատկություններ, և դրանք կարելի է առանձնացնել ֆիզիկական մեթոդներով։
Ի՞նչ է խառնուրդը
Խառնուրդը առանձին նյութերի հավաքածու է: Օրինակ՝ ծովի ջուրը։ Ի տարբերություն թորածի, այն ունի դառը կամ աղի համ, եռում է ավելի բարձր ջերմաստիճանում, սառչում է ավելի ցածր ջերմաստիճանում։ Նյութերի խառնուրդների առանձնացման մեթոդները ֆիզիկական են։ Այսպիսով, մաքուր աղը կարելի է ստանալ ծովի ջրից գոլորշիացման և հետագա բյուրեղացման միջոցով:
Խառնուրդների տեսակներ
Եթե շաքարավազը ավելացնեք ջրի մեջ, որոշ ժամանակ անց դրա մասնիկները կլուծվեն և կդառնան անտեսանելի։ Արդյունքում՝ դրանք անզեն աչքով չեն կարող տարբերվել։ Նման խառնուրդները կոչվում են համասեռ կամ համասեռ: Օդը, բենզինը, արգանակը, օծանելիքը, քաղցր և աղի ջուրը և պղնձի և ալյումինի համաձուլվածքը նույնպես դրանց օրինակներն են: Ինչպես տեսնում եք, միատարր խառնուրդները կարող են լինել ագրեգացման տարբեր վիճակներում, սակայն հեղուկներն առավել տարածված են: Դրանք նաև կոչվում են լուծումներ։
Տարասեռ կամ տարասեռ խառնուրդներում կարելի է առանձնացնել առանձին նյութերի մասնիկներ։ Տիպիկ օրինակներ են երկաթի և փայտի թելերը, ավազը և կերակրի աղը: Տարասեռ խառնուրդները կոչվում են նաև կասեցումներ։Դրանցից առանձնանում են կախոցները և էմուլսիաները։ Առաջինը բաղկացած է հեղուկից և պինդից: Այսպիսով, էմուլսիան ջրի և ավազի խառնուրդ է: Էմուլսիան տարբեր խտություններով երկու հեղուկների համակցություն է։
Գոյություն ունեն տարասեռ խառնուրդներ՝ հատուկ անվանումներով։ Այսպիսով, փրփուրի օրինակ է փրփուրը, իսկ աերոզոլները ներառում են մառախուղ, ծուխ, դեզոդորանտներ, օդը թարմացնող միջոցներ, հակաստատիկ նյութեր:
Խառնուրդների բաժանման եղանակներ
Իհարկե, շատ խառնուրդներ ունեն ավելի արժեքավոր հատկություններ, քան առանձին առանձին նյութեր, որոնք կազմում են դրանք: Բայց նույնիսկ առօրյա կյանքում լինում են իրավիճակներ, երբ նրանց պետք է բաժանել։ Իսկ արդյունաբերության մեջ ամբողջ ճյուղերը հիմնված են այս գործընթացի վրա։ Օրինակ՝ նավթից դրա վերամշակման արդյունքում ստացվում է բենզին, գազի նավթ, կերոսին, մազութ, արևային և հաստոցային յուղ, հրթիռային վառելիք, ացետիլեն և բենզոլ։ Համաձայն եմ, որ ավելի ձեռնտու է օգտագործել այս ապրանքները, քան անխոհեմ այրվող յուղը։
Հիմա տեսնենք, արդյոք գոյություն ունի՞ խառնուրդների առանձնացման քիմիական մեթոդներ: Ենթադրենք՝ աղի ջրային լուծույթից պետք է մաքուր նյութեր ստանանք։ Դա անելու համար խառնուրդը պետք է տաքացվի: Արդյունքում ջուրը կվերածվի գոլորշու, իսկ աղը կբյուրեղանա։ Բայց միևնույն ժամանակ չի լինի մի նյութի փոխակերպում մյուսի։ Սա նշանակում է, որ այս գործընթացի հիմքը ֆիզիկական երևույթներն են։
Խառնուրդների առանձնացման եղանակները կախված են ագրեգացման վիճակից, լուծվելու կարողությունից, եռման կետի տարբերությունից, խտությունից և դրա բաղադրիչների բաղադրությունից։ Դիտարկենք դրանցից յուրաքանչյուրը ավելի մանրամասն կոնկրետօրինակներ.
Զտում
Այս տարանջատման մեթոդը հարմար է հեղուկ և չլուծվող պինդ նյութեր պարունակող խառնուրդների համար: Օրինակ՝ ջուրը և գետի ավազը։ Այս խառնուրդը պետք է անցկացվի ֆիլտրով։ Արդյունքում մաքուր ջուրն ազատորեն կանցնի դրա միջով, իսկ ավազը կմնա։
Կարգավորում
Խառնուրդների տարանջատման որոշ մեթոդներ հիմնված են գրավիտացիայի գործողության վրա։ Այսպիսով, կախոցները և էմուլսիաները կարող են քայքայվել մաքուր նյութերի: Եթե բուսական յուղը մտնում է ջրի մեջ, ապա խառնուրդը նախ պետք է թափահարել։ Հետո մի քիչ թողեք։ Արդյունքում ջուրը կհայտնվի նավի հատակին, իսկ յուղը ծածկելու է այն թաղանթի տեսքով։
Լաբորատոր պայմաններում նստեցման համար օգտագործվում է բաժանարար ձագար։ Աշխատանքի արդյունքում ավելի խիտ հեղուկը թափվում է անոթի մեջ, իսկ թեթևը մնում է։
Նստեցումը բնութագրվում է գործընթացի ցածր արագությամբ: Որոշակի ժամանակ է պահանջվում նստվածքի առաջացման համար: Արդյունաբերական պայմաններում այս մեթոդն իրականացվում է հատուկ կառույցներում, որոնք կոչվում են նստվածքային տանկեր։
Գործողություն մագնիսով
Եթե խառնուրդը մետաղ է պարունակում, այն կարելի է առանձնացնել մագնիսով։ Օրինակ՝ առանձին երկաթի և փայտի թելեր: Բայց արդյո՞ք բոլոր մետաղներն ունեն այս հատկությունները: Ընդհանրապես. Այս մեթոդի համար հարմար են միայն ֆերոմագնիսներ պարունակող խառնուրդները: Բացի երկաթից, դրանք ներառում են նիկել, կոբալտ, գադոլինիում, տերբիում, դիսպրոզիում, հոլմիում, էրբիում:
Թորում
Սա վերնագիրն էԼատիներենից թարգմանված նշանակում է «կաթիլներ արտահոսող»: Թորումը խառնուրդների բաժանման մեթոդ է՝ հիմնված նյութերի եռման կետերի տարբերության վրա։ Այսպիսով, նույնիսկ տանը կարելի է առանձնացնել ալկոհոլն ու ջուրը։ Առաջին նյութը սկսում է գոլորշիանալ արդեն 78 աստիճան Ցելսիուսի ջերմաստիճանում։ Հպվելով սառը մակերեսին՝ սպիրտի գոլորշին խտանում է՝ վերածվելով հեղուկ վիճակի։
Արդյունաբերության մեջ այսպես են ստացվում նավթավերամշակման արտադրանքները, անուշաբույր նյութերը, մաքուր մետաղները։
Գոլորշիացում և բյուրեղացում
Այս տարանջատման մեթոդները հարմար են հեղուկ լուծույթների համար: Նրանց բաղադրությունը կազմող նյութերը տարբերվում են իրենց եռման կետով։ Այսպիսով, հնարավոր է աղի կամ շաքարի բյուրեղներ ստանալ այն ջրից, որում դրանք լուծված են։ Դրա համար լուծույթները տաքացվում են և գոլորշիացվում մինչև հագեցած վիճակ: Այս դեպքում բյուրեղները կուտակվում են: Եթե անհրաժեշտ է մաքուր ջուր ստանալ, ապա լուծույթը բերում են եռման, որից հետո գոլորշիները խտացնում են ավելի սառը մակերեսի վրա։
Գազային խառնուրդների առանձնացման եղանակներ
Գազային խառնուրդները բաժանվում են լաբորատոր և արդյունաբերական մեթոդներով, քանի որ այս գործընթացը պահանջում է հատուկ սարքավորումներ: Բնական ծագման հումքը օդն է, կոքսը, գեներատորը, հարակից և բնական գազը, որը ածխաջրածինների համակցություն է։
Գազային վիճակում խառնուրդների առանձնացման ֆիզիկական մեթոդները հետևյալն են՝
- Խտացումը աստիճանական գործընթաց էխառնուրդի սառեցում, որի ընթացքում տեղի է ունենում դրա բաղադրիչների խտացում: Այս դեպքում առաջին հերթին հեղուկ վիճակի են անցնում բարձր եռացող նյութերը, որոնք հավաքվում են սեպարատորներում։ Այս կերպ կոքսի վառարանի գազից ստացվում է ջրածին, իսկ խառնուրդի չհակազդող մասից առանձնացվում է նաև ամոնիակը։
- Սորբցիան որոշ նյութերի կլանումն է մյուսների կողմից: Այս պրոցեսն ունի հակադիր բաղադրիչներ, որոնց միջև հավասարակշռություն է հաստատվում ռեակցիայի ընթացքում։ Առաջընթաց և հակադարձ գործընթացները պահանջում են տարբեր պայմաններ: Առաջին դեպքում դա բարձր ճնշման եւ ցածր ջերմաստիճանի համադրություն է։ Այս գործընթացը կոչվում է սորբցիա: Հակառակ դեպքում օգտագործվում են հակառակ պայմանները՝ ցածր ճնշում բարձր ջերմաստիճանում։
- Մեմբրանի բաժանումը մեթոդ է, երբ կիսաթափանցելի միջնորմների հատկությունն օգտագործվում է տարբեր նյութերի մոլեկուլները ընտրողաբար փոխանցելու համար:
- Ռեֆլյուքսացիա - խառնուրդների բարձր եռացող մասերի խտացման գործընթաց՝ դրանց սառեցման արդյունքում։ Այս դեպքում առանձին բաղադրիչների հեղուկ վիճակին անցնելու ջերմաստիճանը պետք է զգալիորեն տարբերվի։
Քրոմատոգրաֆիա
Այս մեթոդի անվանումը կարելի է թարգմանել որպես «Ես գրում եմ գույնով»։ Պատկերացրեք, որ ջրի մեջ թանաքն ավելացվում է: Եթե ֆիլտրի թղթի ծայրն իջեցնես նման խառնուրդի մեջ, այն կսկսի ներծծվել։ Այս դեպքում ջուրն ավելի արագ կներծծվի, քան թանաքը, ինչը կապված է այդ նյութերի յուրացման տարբեր աստիճանի հետ։ Քրոմատոգրաֆիան ոչ միայն խառնուրդների բաժանման մեթոդ է, այլ նաև նյութերի այնպիսի հատկությունների ուսումնասիրման մեթոդ, ինչպիսիք են դիֆուզիոն և լուծելիությունը:
Ուրեմն մենք հանդիպեցինքայնպիսի հասկացություններով, ինչպիսիք են «մաքուր նյութերը» և «խառնուրդները»: Առաջինը տարրեր կամ միացություններ են, որոնք բաղկացած են միայն որոշակի տեսակի մասնիկներից: Նրանց օրինակներն են աղը, շաքարավազը, թորած ջուրը։ Խառնուրդները առանձին նյութերի հավաքածու են: Դրանք առանձնացնելու համար օգտագործվում են մի շարք մեթոդներ. Նրանց տարանջատման եղանակը կախված է դրա բաղադրիչների ֆիզիկական հատկություններից: Հիմնականներն են նստեցումը, գոլորշիացումը, բյուրեղացումը, ֆիլտրացումը, թորումը, մագնիսացումը և քրոմատագրումը։
