Karışımları Ayırmak Neden Önemlidir

Karışımları ayırma yöntemleri neler ve karışımları ayırmada ne kullanılır, daha çok karışımın türüne ve kimyasal yapısına bağlıdır. Karışım ayırma yöntemleri, homojen ve heterojen karışımları ayıma yöntemlerinde kullanılıp daha çok bu karışımların özelliklerine göre belirlenmektedir. Gerektiğinde kimyasal ayırma yöntemleri yanında fiziksel ayırma yöntemleri de kullanılmaktadır. Ayırma işlemi karışımın özelliğine göre olduğu için karışımları ayırma yöntemleri kaça ayrılır sorusu ve cevapları bu durumda oldukça önemlidir.

Karışımları Ayırma Yöntemleri Nelerdir?

Karışımlar ayrılırken, bileşenlerin özellikleri incelenir ve bu özelliklere göre ayırma metotları kullanılır. Yani maddelerin özelliklerine göre karışım ayırma yöntemleri vardır.

Mıknatıs ile ayırma: Mıknatıs; demir(Fe), nikel(Ni) ve kobalt(Co) metallerini çeker. Bu elementlerden oluşan karışımlar da mıknatısla ayrılır.

Söz gelimi, Demir tozu ve bakır tozu mıknatıs kullanılarak ayrılabilir. Mıknatıs karışıma yaklaştırıldığında demir tozlarını çeker. Böylece demir ile bakır birbirinden ayrılır. Kâğıt geri dönüşüm için toplanan kâğıtlardan metallerin ayrışımı için de bu yöntem kullanılır.

Erime noktası farkıyla ayırma (hâl değiştirme): Alaşımlar ve homojen katı- katı karışımlara örnek verilebilir.

Söz gelimi, kalay (Sn) ve çinko (Zn) katılarından oluşan homojen karışım ısıtıldığında erime noktası küçük olan çinko metali karışımdan ayrılır. Altın –bakır alaşımında da bu yöntem kullanılır.

Tanecik boyutuyla ayırma: tanecik boyurları farklı olan maddeleri süzme,eleme ve diyaliz yöntemiyle bileşenlerine ayrılır.

Süzme: birbiri içinde çözümeyen katı- sını ve katı-gaz heterojen karışımlar bu yöntemle ayrılır.

Söz gelimi, makarnanın sudan ayrılması, bardağa dökülen çayın süzgeçle ayrılması ve arabalardaki hava filtresi gibi günlük yaşamdan pek çok örneği vardır.

Eleme: Tanecik boyutları farklı olan katı- katı karışımları ayırmada kullanılır. Kum-çakıl taşı, un-kepek gibi heterojen karışımlar bu yöntemle ayrıştırılır. Bu yöntem, tanecik boyutuna uygun gözenekli elek aracıyla yapılır.

Diyaliz: Sıvı-katı kolloit karışımların gözenekli zarlardan geçebilmesi için çözümleme ve arıtmada bu yöntem kullanılır. Küçük kollaitlerin geçebilmesi için büyük kolloitler geçebilmeli öncelikle.

Söz gelimi, diyaliz makinesiyle kanın metabolik atıklardan temizlenmesi ve serumla besleme örnek verilebilir.

Kaynama Noktası Farkı ile Ayırma: Sıvı-sıvı homojen karışımları, kaynama noktası farkından yararlanılarak ayrıştırılır. Bu işleme de ayrımsal damıtma denir. Birden fazla sıvı içeren homojen karışımlar için kullanılır. Kaynama noktası düşük olan önce buharlaşır ve gaz aşamasına geçen sıvı soğutma kabında soğutulur, yoğunlaştırılır ve toplama kabında birikir.

Söz gelimi, etil alkol-su, su-ham petrol, tuzlu su gibi örnekleri vardır.

Çözünürlük farkı ile ayırma: Maddelerin katı, sıvı ve gaz hallerinde çözünürlük ayırt edici özelliktir. Bu özellik kullanılarak karışımdaki maddeler bileşenlerine ayrışabilir.

Özütleme (Ekstraksiyon): Karışımdaki bileşenlerden birini, uygun bir çözücüde seçimli olarak çözüp ayırma işlemidir.

Kristallindirme: Çözünmüş maddenin kristal yapılı katı hâle geçişine kristalleştirme denir. Sıvı- katı homojen çözeltide çözeltinin ısıtılarak buharlaştırılması ya da çözeltinin soğutulması ile çözünen katının çökmesine de kristallendirme denir.

Ayrımsal Kristallendirme: Aynı çözücüde çözünebilen iki katı maddeyle çözünürlüklerinin sıcaklık değişimleriyle farklı olmasından yararlanılarak ve sıcaklıkta çözünürlükleri farklı miktarlarda değişen iki katının ayrılması için yapılan ayrıştırmadır.

Yoğunluk farkı ile ayırma: heterojen karışımlar yoğunluk farkı ile ayrıştırılabilir.

Ayırma hunisi ile ayırma: Birbiri içinde çözünmeyen ve öz kütleleri farklı olan karışımların ayrıştırılmasında kullanılır. Daha çok sıvı-sıvı heterojen karışımları ayırmada kullanılır.

Homojen ve Heterojen Karışım Ayırma Yöntemleri Kaça Ayrılır?

Bu karışımlar da yukarıda belirttiğimiz gibi maddenin yapısına ve özelliğine göre ayrıştırılır. Bu açıdan baktığımızda homojen ve heterojen karışımlarda da ayırma yöntemleri maddelerin tanecik yapılarına göre değişmektedir. Bu durumda:

Homojen karışımlarda (çözeltilerde), maddeler birbiri içinde çözünür. Bu yüzden çözeltileri bileşenlerine ayırmak amacıyla heterojen karışımlardan farklı yöntemler kullanılır. Heterojen karışımları ayırmada ise maddelerin hâl değişim sıcaklıkları ile çözünürlük gibi farklı fiziksel özellikleri kullanılır.

Heterojen karışımları ayırma yöntemleri üçe ana başlığa ayrılır. Bu yöntemler de alt başlıklara ayrılmaktadır:

1. Tanecik Boyutunu Ve Görünür Özellikleri Farkını Kullanarak Ayırma: ayıklama, eleme ve süzme yöntemiyle ayırma
2. Yoğunluk Farkını Kullanarak Ayırma: aktarma, yüzdürme ve pıhtılaşma yöntemiyle ayırma
3. Diğer Yöntemler: elektriklenme, mıknatıs, katı-katı karışımlarının erime sıcaklıkları farkıyla ayırma

Homojen karışımları ayırma yöntemleri iki ana başlığa ayrılır:

1. Kaynama Sıcaklıkları Farkını Kullanarak Ayırma: basit damıtma, ayrımsal damıtma ve yoğunlaştırma
2. Çözünürlük Farkını Kullanarak Ayırma: kristallendirme, ayrımsal kristallendirme, çökertme ve özütleme

Evimizde ve okulumuzda kâğıt, cam, metal kutu, plastik gibi maddelerin ne kadar tüketildiğini gözlemleyelim. Bu maddelerin geri dönüşüme katıldığında çevreye ve ekonomiye yaptığı katkıyı düşünelim.



Evimizde ve okulumuzda kâğıt, cam, metal kutu, plastik gibi maddelerin ne kadar tüketildiğini gözlemleyelim. Bu maddelerin geri dönüşüme katıldığında çevreye ve ekonomiye yaptığı katkıyı düşünelim. Karışımların ayrılmasının ülke ekonomisine katkısını ve kaynakların etkili kullanımı bakımından önemini arkadaşlarımızla tartışalım.

Cevap: Karışımların ayrılması ve geri dönüşümü ile bu ürünlerin sıfırdan üretilmesi için harcanacak enerjiden tasarruf edilir. Bu ürünlerin üretilmesi için gerekli olan hammadde ve madenlerin çıkarılması için harcanacak enerji, zaman ve iş gücünden tasarruf edilir. Bu tasarrufların her biri ekonomik kazanç demektir. Geri dönüşüm yapıldığı için gezegenimiz kaynakları daha verimli ve az kullanılmış olur. En önemlisi de atıkları geri dönüşüm ile yeniden kullandığımız için doğa ve çevre daha az kirlenmiş olur.

▼ SIRADAKİ HABER ▼

Dekantasyon ve filtreleme

Özel durumlarda, bir katı bir çözücüye döküldüğünde tamamen çözünmez. Bu, çok fazla kullandığımızda (belirli koşullar altında çözünürlüğünün izin verdiğinden çok daha fazla) veya safsızlıklarının çözünmez olduğu ortaya çıktığında olur. Her iki durumda da bir süspansiyon elde edilir. Bileşenlerini ayırmak için en çok dekantasyon ve filtrasyon gibi fiziksel yöntemler kullanılır. Katı parçacıklar veya çökelti içermeyen berrak bir filtrat elde edilmesini sağlarlar ki bu bizim arzu ettiğimiz ürün olacaktır.

boşaltma

Dekantasyon, sıvının tortunun üstünden dökülmesinden oluşur. Bunu yapmak için, elde edilen süspansiyon daha uzun süre dinlenmeye bırakılmalıdır, böylece çökelti kabın dibinde, örneğin bir beherde çökelir. Bu yapıldığında, berrak çözelti dikkatlice dökülür. Bununla birlikte, tortu genellikle sözde ana sıvının önemli bir kalıntısını içerir. Bu durumda tortunun üzerine tekrar taze çözücü dökebilir ve önceki adımları tekrarlayabilirsiniz.

filtreleme

Filtrasyon işleminden önce genellikle süresini kısaltmak için boşaltma yapılır. Bu yöntemde tortu, örneğin bir kağıt disk (filtre) gibi gözenekli bir bariyer üzerinde tutulur. Gözeneklerinden geçen ve katı kalıntıdan ayrılan çözelti süzüntüdür. Tortu tipine bağlı olarak (ince taneli, kaba, kaba kristalli veya topaklı), uygun filtre malzemesi ve geçirgenlik seçilir. Yerçekimi filtrasyonu nadiren kullanılır. Laboratuvar uygulamasında, işlemi önemli ölçüde hızlandıran pompa ile donatılmış filtrasyon setleri kullanılır.

Damıtma

Homojen sıvı karışımları ayırmak için basit damıtma kullanılır. Çözeltinin kaynama noktasına kadar ısıtılmasından oluşur. Karışımın ayrı ayrı bileşenleri, artan kaynama noktalarına (artan uçuculuk) göre buharlaşmaya başlar. Tek tek bileşenlerin kaynama noktalarındaki fark ne kadar büyükse, karışım o kadar iyi ayrılabilir. Bileşenlerin buharları bir soğutucuya gider. Kauçuk hortumlarla bir soğutma suyu kaynağına bağlanır. Su, soğutucudan ters yönde akar. Soğuyan buharlar yoğunlaşır ve alıcıya gider. Cam sette sıvı bir karışımı damıtmadan önce, yuvarlak tabanlı balona birkaç parça örneğin gözenekli porselen koyun. Bu, şişe duvarlarının yerel olarak aşırı ısınmasını önleyecektir. Damıtma işleminde aşağıdakiler ayırt edilir:

• Karışabilen sıvılar – damıtma yoluyla ayırmak istediğimiz sıvı bir karışım. Damıtma şişesine konur.
• Damıtma &#; damıtma ürünüdür.
• Geri akış &#; buhar yoğunlaşmasının bir sonucu olarak oluşan bir sıvı. Duvarlardan aşağı şişeye geri akar.
• Fraksiyonlar &#; bunlar damıtığın ardışık parçalarıdır. Her fraksiyon, sıvı karışımın farklı bir bileşenidir.
• Etkileşimler &#; şişede ısıtılan karışım, daha uçucu sıvının kaynama noktasını aştığında, ancak daha az uçucu sıvının kaynama noktasına ulaşmadığında toplanan sıvı. Bir interfraksiyon, bu iki sıvının distilatlarının bir karışımıdır.

Düzeltme, özel bir damıtma türüdür. Sözde rektifikasyon kolonunda çok aşamalı damıtmadan oluşur. Sıvı ve buhar, ısı ve kütle değişiminin gerçekleştiği bir karşı akımda buluşur. Düzeltme, yoğuşmanın bir kısmının damıtma kolonuna geri döndürülmesini gerektirir.

kristalleşme

Kristalizasyon yöntemi, çözüneni çözeltiden izole etmek için kullanılır. İlk adım, doymuş bir çözelti, yani daha fazla maddenin (belirli koşullar altında) çözülemeyeceği bir çözelti elde etmek olacaktır. Bu durumda, çözümü ısıtmak iyi bir yol olacaktır. Bu işlem sırasında çözücünün kısmi buharlaşması gerçekleşecek ve bu nedenle konsantrasyonu artacaktır. Isıtma, maddenin ilk kristalleri (kristalleşme tohumları) görünene kadar yapılabilir. Ortaya çıkan sıcak, doymuş çözelti, kristalleşme sürecini, yani çözünmüş maddenin kristallerinin çökelmesini başlatmak için dikkatli bir şekilde soğutulması için yeterlidir. Bu nispeten zaman alıcı bir süreçtir. Olgunlaşma sürecinde yavaş kristal büyümesi gerektirir. Kademeli kristalleştirme işlemi, yüksek saflıkta büyük kristallerin oluşumunu teşvik eder. Ortaya çıkan kristaller, bir vakum filtre seti kullanılarak yivli huni filtrasyonu ile çözeltiden, yani ana sıvıdan ayrılmalıdır. Herhangi bir katı safsızlığı gidermek için onları yıkamak da gereklidir. Bazen, örneğin çökeltilmiş maddenin bir kristalini doymuş bir çözeltiye atarak veya mekanik indüksiyonla (çözeltiyi kabın duvarlarına hafifçe vurarak) kristalleştirme işlemini başlatmak gerekir.

kromatografi

Şu anda, kromatografi, laboratuvar uygulamalarında karışımları ayırmak için en yaygın kullanılan tekniklerden biridir. Esas olarak sıvı, gaz, mobil süperkritik, iyonik ve kağıt kromatografisine ayrılır. Bunlardan ilk ikisi en uygulanabilir olanlardır.

Sıvı kromatografisi

Sıvı kromatografi sisteminin merkezi kısmı, üzerinde karışım bileşenlerinin uygun şekilde ayrılmasının gerçekleştiği bir yatakla dolu bir kolondur. Test edilen maddeler eluent yani mobil faz ile birlikte verilir. Karışımın bireysel bileşenleri, sabit fazın yatağı ile değişen yoğunlukta etkileşime girer. Bu etkileşim ne kadar büyük olursa, kolon içinde o kadar güçlü tutulurlar ve dedektöre o kadar geç ulaşırlar. Tutulmayan maddeler önce mobil faz ile birlikte elute edilir (eluent ile yıkanır). Yatak tipi, mobil fazın bileşimi, analiz süresi, sıcaklık vb. gibi kromatografik ayırma parametrelerinin uygun seçimi, karışımların seçici ve tekrarlanabilir şekilde ayrılmasına olanak tanır.

Gaz kromatografisi

Gaz kromatografisinde bir karışımın bileşenlerinin ayrılma prensibi sıvı kromatografideki ile aynıdır. Bu durumda temel değişiklik gaz halindeki hareketli fazdır (taşıyıcı gaz). Analiz edilen karışım, sıvı bir çözelti halinde, gaz kromatografisinin unsurlarından biri olan dağıtıcıya verilir. Bu şekilde buharlaşır ve taşıyıcı gazla birlikte kromatografik kolona verilir. Kolonda ayrıldıktan sonra bileşenler dedektöre gider.