Směsi

DĚLÍCÍ METODY Autor: Mgr. Stanislava Bubíková

Datum (období) tvorby: 28. 5. 2012

Ročník: osmý

Vzdělávací oblast: Člověk a příroda / Chemie / Směsi

1 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

Anotace: Žáci se seznámí s nejčastěji používanými separačními metodami. V rámci tohoto modulu žáci uvedou použití jednotlivých metod v běžném životě nebo průmyslu. Popíší aparatury některých dělících metod. Uvedou možné použití metod pro rozdělení jednotlivých typů směsí.


Dělící (separační) metody • fyzikálně-chemické metody spočívající v oddělení (separování) složek směsí • spočívají na principu rozdílné distribuci dělených látek mezi různé nemísitelné fáze • využívány pro kvalitativní (zjišťuje typ látky) i kvantitativní (zjišťuje množství látky) analýzu • metody: filtrace, krystalizace, destilace, sublimace, extrakce, chromatografie

Obr. č. 1: Usazování suspenze mouky ve vodě [2] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/Fi le:WaterAndFlourSuspensionLiquid.jpg

Obr. č. 2: Krystalizace látky z roztoku [3] dostupné z: http://commons.wikimedia.o rg/wiki/File:Verzadigingsgraa d_oplossingen.png


Filtrace • metoda oddělování pevné látky od kapaliny či plynu na porézní přepážce – filtru • použití: kávovar, odlučovače pevných částic v elektrárnách)

Obr. č. 3: Filtrace [4] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File :Percolator_Cutaway_Diagram.png

Obr. č. 4: Odlučovač (č. 25) před komínem [5] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:PowerStation2.svg

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

4

Filtrační aparatura • materiál filtru: filtrační papír, tkanina, písek, vata • metoda odděluje části suspenze kapalný filtrát protéká, pevnou část (filtrační koláč) zachycuje filtr směs (suspenze) se lije po tyčince stopka nálevky se dotýká stěny kádinky Části aparatury: 1. Směs v kádince 5. 2. Filtrační kruh 6. 3. Stopka filtrační nálevky 7. 4. Filtrát v kádince

Stojan Tyčinka Filtrační papír (v něm filtrační koláč)

Obr. č. 5: Filtrace [6] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Filtracia.png


5

Filtrace v úpravnách vody • pískový filtr – voda protéká přes vrstvy písku o různé velikosti zrn

Obr. č. 7: Pískový filtr [8] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/Fil e:Cement_Biosand_Filter_Drawing.png Obr. č. 6: Úpravna vody [7] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sand_filter.jpg


6

Krystalizace • metoda oddělování částí roztoku: rozpuštěné pevné látky od kapaliny (rozpouštědla) • probíhá růst krystalů (vytváření pravidelné struktury) • snadno krystalizují látky s jednoduchou atomovou strukturou (kovy, jednoduché iontově a kovalentně vázané látky) • použití: odsolování a výroba soli z mořské vody

Obr. č. 8: Krystalizace soli z roztoku [9] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Salt-cristalls.jpg

Obr. č. 9: Farma na výrobu soli, Thajsko [10] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Salt_Farmers_-_Pak_Thale.jpg


7

Destilace • metoda oddělování kapalných látek založená na různé těkavosti složek ve vroucí kapalné směsi • nejdříve se ze směsi odděluje kapalina s nejnižší teplotou varu • použití: zpracování ropy, výroba destilátů metanol • tv = 65 °C

etanol • tv = 78 °C

voda • tv = 100 °C

1. teploměr 5. chladič 2. destilační nástavec 6. baňka s destilátem 3. destilační baňka 7. alonž 4. kahan Obr. č. 10: Destilační aparatura [11] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Aparat ura_do_destylacji_2_ubt.svg


8

Jednoduchá destilace • jednorázové částečné odpaření kapaliny spojené s kondenzací získaných par • neumožňuje účinné oddělení jednotlivých složek • využití: dělení látek s vysokým rozdílem bodu varu 1. zdroj tepla (zde Bunsenův kahan) 2. destilační baňka (s kulatým dnem) 3. spojovací trubice 4. teploměr 5. chladič

6. vtok chladicí vody 7. výtok chladicí vody 8. baňka s destilátem 9. odvod k vývěvě (při destilaci za sníženého tlaku) 10. alonž


Obr. č. 11: Destilační aparatura [12] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Simple _chem_distillation.PNG

9

Rektifikace (frakční destilace) • vícestupňová destilace, při níž se směs postupně rozděluje na jednotlivé složky • účinnější rozdělení směsi kapalin než při destilaci • teplota na dně kolony je maximální (360 °C u zpracování ropy)

• využití: dělení látek s vysokým rozdílem bodu varu Obr. č. 12: Frakční destilace [13] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Fract ional_distillation_lab_apparatus.svg


10

Rektifikace ropy • nepřetržitý (kontinuální) proces • probíhá v destilační koloně (průměr od 65 cm do 6 m a výška od cca 6 do 60 m) • kolona má výstupy v potřebných intervalech, což umožňuje odběr frakcí (produktů) s různým bodem • Produkty s nejnižší teplotou varu vycházejí na vrcholu kolony, s nejvyšší teplotou varu v její dolní části

Obr. č. 13: Destilační kolona [14] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Colonne_distillazione.jpg 11


Sublimace • skupenská přeměna pevné látky na plynnou bez vzniku kapalné fáze • opačný proces = desublimace • sublimace je využívána při lyofilizaci (sublimace vody z organického materiálu ve vakuu při teplotách od – 50 °C do – 100 °C jód

led

naftalen

kyselina benzoová

suchý led (pevný CO2)

• 113,7 °C

• pod 0 °C

• 80 °C

• 122,4 °C

• - 78,5 °C

Obr. č. 14: Sublimace jódu – fyzikální děj [15] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Iodineevaporating.jpg

Obr. č. 15: Kyselina benzoová [16] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Benzoid_acid.jpg


Obr. č. 16: Suchý led [17] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/ File:Dry_Ice_Sublimation_1.jpg

12

Sublimace jódu přesublimovaný jód

zahřívání jódu

Obr. č. 17: Zahřívání jódu – fyzikální děj [18] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:IodoAtomico.JPG

Obr. č. 18: Přesublimovaný jód [19] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Iod_Kristallin_doppeltsublimiert.JPG


13

Extrakce (vyluhování) • látky se rozpouštějí ve vhodném rozpouštědle a přecházejí do roztoku • použití: získávání látek z přírodních materiálů (tuky, barviva) • příprava čaje

Obr. č. 19: Extrakce čaje [20] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Tea_steeping.jpg

• extrakce tuhých látek za studena

• extrakce tuhých látek za horka

• extrakce kapalin látek za studena

• extrakce kapalin látek za horka

macerace

digesce

vytřepávání

perforace 14


Vytřepávání a digesce vytřepávání • oddělení dvou kapalin za studena • v dělící nálevce

digesce • oddělení pevné látky od kapaliny za horka • v extraktoru

dělící nálevka kapalina s nižší hustotou kapalina s vyšší hustotou kohout

rozpouštědlo (B) vymývá rozpustnou pevnou látku umístěnou v patroně (A); části C a D slouží k opakovanému použití vroucího rozpouštědla

oddělená kapalina Obr. č. 20: Dělící nálevka [21] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Liquid_liquid_extraction.png

Obr. č. 21: Soxhletův extraktor [22] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Soxhlet.jpg


15

Chromatografie • metoda založená na distribuci složek směsi mezi mobilní a stacionární fázi • Mobilní fáze – rozpouštědlo (voda, etanol) • stacionární fáze – papír, silikagel • název pochází z řečtiny (spojení slov barva a psát) • použití: separace a analýza složitých směsí lékařství - analýzy látek v krvi (alkoholů, vitaminů, hormonů, léků); analýzy v průmyslu, kriminalistice Obr. č. 22: Chromatografie chlorofylu [23] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chromatography_of_chlorophyll_-_Step_7.jpg


Dělení chromatografie podle uspořádání

podle mobilní fáze

• sloupcová • papírová • na tenké vrstvě

• plynová • kapalinová

Obr. č. 26: Plynová chromatografie [27] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Inverse_and _analytical_gas_chromatography.JPG

Obr. č. 23: Sloupcová chromatografie [24] dostupné z: http://commons.wikimed ia.org/wiki/File:Chromato graphy_column.jpg

Obr. č. 24: Papírová chromatografie [25] dostupné z: http://commons.wikimedia. org/wiki/File:Paper_chroma tography.png

Obr. č. 25: Chromatografie chlorofylu na tenké vrstvě silikagelu [26] dostupné z: http://commons.wikimedia. org/wiki/File:Chlorophyll_D %C3%BCnnschichtchromato graphie.jpg

Obr. č. 27: Kapalinový chromatograf [28] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Thermo_LC _%28Liquid_Chromatograph%29_%2B_LTQ_%28Line ar_Trap_Quadrupole%29.jpg


17

Zdroje 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28.

BENEŠ, Pavel, Václav PUMPR a Jiří BANÝR. Základy chemie pro 2. stupeň základní školy, nižší ročníky víceletých gymnázií a střední školy. 3. vyd. Praha: Fortuna, 2000, 143 s. ISBN 80-716-8720-0 . WaterAndFlourSuspensionLiquid.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-28]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:WaterAndFlourSuspensionLiquid.jpg Verzadigingsgraad_oplossingen.png. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-28]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Verzadigingsgraad_oplossingen.png Percolator_Cutaway_Diagram.png. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-28]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Percolator_Cutaway_Diagram.png PowerStation2.svg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-28]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:PowerStation2.svg Filtracia.png. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-28]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Filtracia.png Sand_filter.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-28]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sand_filter.jpg Cement_Biosand_Filter_Drawing.png. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-28]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cement_Biosand_Filter_Drawing.png Salt-cristalls.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-28]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Salt-cristalls.jpg Salt_Farmers_-_Pak_Thale.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-28]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Salt_Farmers_-_Pak_Thale.jpg Aparatura_do_destylacji_2_ubt.svg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-28]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Aparatura_do_destylacji_2_ubt.svg Simple_chem_distillation.PNG. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-28]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Simple_chem_distillation.PNG Fractional_distillation_lab_apparatus.svg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-28]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Fractional_distillation_lab_apparatus.svg Colonne_distillazione.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-28]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Colonne_distillazione.jpg Iodine-evaporating.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-28]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Iodine-evaporating.jpg Benzoid_acid.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-28]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Benzoid_acid.jpg Dry_Ice_Sublimation_1.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-28]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Dry_Ice_Sublimation_1.jpg IodoAtomico.JPG. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-28]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:IodoAtomico.JPG Iod_Kristallin_doppeltsublimiert.JPG. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-28]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Iod_Kristallin_doppeltsublimiert.JPG Tea_steeping.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-28]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Tea_steeping.jpg Liquid_liquid_extraction.png. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-28]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Liquid_liquid_extraction.png Soxhlet.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-28]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Soxhlet.jpg Chromatography_of_chlorophyll_-_Step_7.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-28]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chromatography_of_chlorophyll_-_Step_7.jpg Chromatography_column.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-28]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chromatography_column.jpg Paper_chromatography.png. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-28]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Paper_chromatography.png Chlorophyll_D%C3%BCnnschichtchromatographie.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-28]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chlorophyll_D%C3%BCnnschichtchromatographie.jpg Inverse_and_analytical_gas_chromatography.JPG Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-28]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Inverse_and_analytical_gas_chromatography.JPG Thermo_LC_%28Liquid_Chromatograph%29_%2B_LTQ_%28Linear_Trap_Quadrupole%29.jpg Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-28]. Dostupné z: 18 http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Thermo_LC_%28Liquid_Chromatograph%29_%2B_LTQ_%28Linear_Trap_Quadrupole%29.jpg


Směsi

Recommend Documents