การแยกสาร
การแยกสาร
ใช้ในการแยกสารประกอบซึ่งมี 7 วิธี
ได้แก่
การตกตะกอน
การตกตะกอน คือ
การแยกสารผสมที่เป็นของแข็งที่แขวนลอยอยู่ในของเหลว โดยมีหลักการที่สำคัญ คือ
การนำสารผสมตั้งทิ้งไว้ เนื่องจากอนุภาคของแข็งที่แฝงอยู่นั้นมีน้ำหนัก
ดังนั้นจึงตกตะกอนอยู่ที่ก้นภาชนะ
จากนั้นรินอนุภาคของเหลวด้านบนออกจากอนุภาคของของแข็งจะทำให้ได้สารบริสุทธิ์ทั้งสองส่วน
ตัวอย่างของผสมที่ใช้วิธีการแยกสารโดยการตกตะกอน คือ น้ำโคลน
ประกอบด้วยส่วนของดินที่แขวนลอยในน้ำ เมื่อตั้งทิ้งไว้นานๆ
อนุภาคของดินจะตกตะกอนอยู่ที่ก้นภาชนะ ส่วนน้ำจะใสขึ้นสามารถรินแยกออกจากกันได้
เพื่อเป็นการลดเวลาในการตกตะกอนของสารแขวนลอย
นักวิทยาศาสตร์จึงได้คิดค้นเครื่องเหวี่ยง (centrifuge) แรงเหวี่ยงดังกล่าวจะทำให้ของแข็งที่แขวนลอยในของเหลวตกตะกอนได้ง่ายและเร็วขึ้น
รูปแสดงเครื่องเหวี่ยงที่ใช้ในการตกตะกอน
การกลั่น
การกลั่น คือ
การแยกสารผสมที่เป็นของเหลวหรือของแข็งที่ละลายเป็นเนื้อเดียวกับของเหลว
โดยอาศัยความแตกต่างของจุดเดือดและสมบัติการระเหยยากของสาร หลักการที่สำคัญคือ
ทำให้ของเหลวกลายเป็นไอโดยการให้พลังงานความร้อน
ทำให้สารที่มีจุดเดือดต่ำกว่าจะระเหยเป็นไอก่อน
และเมื่อเย็นลงไอจะควบแน่นแล้วกลั่นตัวเป็นของเหลวที่บริสุทธิ์
การกลั่นแบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ
1. การกลั่นธรรมดา
โดยทั่วไปใช้แยกสารผสมที่เป็นอนุภาคของแข็งละลายในอนุภาคของเหลว
ซึ่งเนื่องจากองค์ประกอบของสารผสมมีสถานะต่างกันทำให้จุดเดือดมีความแตกต่าง กันมาก
เช่น น้ำเกลือ ประกอบด้วย น้ำที่มีสถานะเป็นของเหลวและเกลือที่มีสถานะเป็นของแข็ง
เมื่อให้ความร้อนแก่น้ำเกลือ น้ำจะระเหยกลายเป็นไอก่อนเพราะจุดเดือดต่ำกว่าเกลือ
และเมื่อไอน้ำผ่านถึงเครื่องควบแน่นจะทำให้ไอน้ำกลั่นตัวเป็นหยดน้ำที่บริสุทธิ์
ส่วนเกลือจะอยู่ในขวดกลั่นเพราะยังไม่ถึงจุดเดือดของเกลือจึงไม่สามารถกลายเป็นไอได้
ทำให้สารที่กลั่นได้คือ น้ำ สารที่เหลืออยู่ในขวดกลั่นคือ เกลือ ดังรูป
รูปแสดงการกลั่นแบบธรรมดา
ข้อควรทราบ
– การกลั่นธรรมดาเหมาะกับสารผสมที่ต่างสถานะกัน
หรือสารที่มีจุดเดือด (boiling point, b.p.) ต่างกันมากกว่า 80 องศาเซลเซียส
– การกลั่นนั้นมีกระบวนการแบบเดียวกับการเกิดฝน
2. การกลั่นลำดับส่วน
ใช้แยกสารละลายที่มีสถานะเป็นของเหลว เนื่องจากองค์ประกอบมีสถานะเหมือนกัน
ทำให้จุดเดือดต่างกันไม่มาก
ดังนั้นจึงไม่สามารถทำสารให้บริสุทธิ์ด้วยกระบวนการกลั่นธรรมดาได้
เพราะจะได้สารที่กลั่นออกมาไม่บริสุทธิ์อธิบายได้ดังนี้
สารที่ระเหยก่อนยังเป็นไอไม่สมบูรณ์ สารอีกชนิด ก็ระเหยกลายเป็นไอตามมา
เมื่อผ่านไปยังเครื่องควบแน่น
จะกลั่นตัวได้สารทั้งสองชนิดออกมาจึงเป็นการแยกสารที่ไม่สมบูรณ์ โดยมีหลักการ คือ
สามารถแยกสารละลายที่จุดเดือดต่างกันเล็กน้อย
และสารที่มีจุดเดือดต่ำจะกลั่นตัวออกมาก่อน เช่น การแยกน้ำออกจากแอลกอฮอล์
(น้ำมีจุดเดือด 100 องศาเซลเซียส แอลกอฮอล์มีจุดเดือด 78.5 องศาเซลเซียส)
เมื่อนำสารละลายมากลั่น แอลกอฮอล์จะระเหยกลายเป็นไอก่อน
ขณะเดือดนอกจากเกิดไอของแอลกอฮอล์แล้วยังมีไอน้ำระเหยตามมาด้วย
เมื่อไอลอยขึ้นสู่คอลัมน์แก้วที่อุณหภูมิต่ำลงเรื่อยๆ
ทำให้ไอน้ำควบแน่นกลับสู่ขวดกลั่น
ส่วนไอของแอลกอฮอล์จะผ่านไปได้และไปกลั่นตัวที่เครื่องควบแน่น
ซึ่งมีความบริสุทธิ์ของแอลกอฮอล์เกือบสมบูรณ์
รูปแสดงการกลั่นลำดับส่วน
นอกจากนี้
การกลั่นลำดับส่วนยังเป็นการนำสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีคุณค่าในน้ำมันดิบออกมาใช้ประโยชน์ได้ด้วยกระบวนการนี้
รูปแสดงผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการกลั่นลำดับส่วนของน้ำมันดิบ
การตกผลึก
การตกผลึก คือ
การแยกของผสมที่เป็นของแข็งที่มีสมบัติการละลายในตัวทำละลายต่างกันและได้ไม่เท่ากันทุกอุณหภูมิ
มีหลักการ คือ เมื่อนำของผสมละลายในตัวทำละลายต้มสารละลายนั้นจนละลายหมด
แล้วทิ้งให้อุณหภูมิลดลง สารที่ละลายน้อยกว่าจะอิ่มตัวแล้วตกผลึกแยกออกมาก่อน เช่น
น้ำตาลกับเกลือซิลเวอร์ไนเตรตกับโพแทสเซียมไนเตรต การแยกเกลือโซเดียมคลอไรด์ออกจากน้ำทะเล
รูปแสดงตัวอย่างผลึกบางชนิด
การสกัดด้วยตัวทำละลาย
การสกัดด้วยตัวทำละลาย คือ
การแยกสารโดยอาศัยสมบัติการละลายของสารในตัวทำละลาย
ต้องคำนึงถึงตัวทำละลายที่เหมาะสมเพื่อให้ได้สารที่ต้องการในปริมาณมาก
มีหลักการดังนี้
– เลือกตัวทำละลายที่เหมาะสมเพื่อสกัดให้ได้สารที่ต้องการออกมามากและต้องมีสิ่งเจือปนติดน้อยที่สุด
และไม่ทำปฏิกิริยากับสารที่ต้องการสกัด
– กรณีที่ต้องแยกสารผสมที่มีองค์ประกอบปนกันหลายชนิด
ต้องเลือกตัวทำละลายที่ละลายสารใดสารหนึ่งได้มากและอีกสารได้น้อยมาก เพื่อให้เจือปนกันน้อยที่สุด
– แยกสารที่ไม่ต้องการออกไป
โดยกระบวนการแยกสารต่างๆ เช่น การกรอง เป็นต้น
– แยกสารที่ต้องการออกจากตัวทำละลาย
ซึ่งวิธีการนี้จะนิยมใช้สกัดสีจากธรรมชาติ
สมุนไพร สกัดน้ำมันหอมระเหย เป็นวิธีการที่ประหยัดและปลอดภัย
รูปแสดงน้ำมันหอมระเหยที่ได้จากการสกัดด้วยตัวทำละลาย
การโครมาโทรกราฟี
เหมาะสมสำหรับการแยกสารที่มความสามารถในการละลาย
และ ดูดซับไม่เท่ากัน , สารที่มีปริมาณน้อย
และ ไม่มีสี โดยหลักสำคัญ มีดังนี้
– ในการทดลองทุกครั้งจะต้องปิดฝา
เพื่อป้องกันตัวทำละลายแห้ง ในขณะที่เคลื่อนที่บนตัวดูดซับ
– ถ้าสารเคลื่อนทีใกล้เคียงกันมาก
แสดงว่าสารมีความสามารถในการละลาย และ ดูดซับได้ใกล้เคียง และ จะแก้ไขได้โดย
การเปลี่ยนตัวทำละลาย หรือ เพิ่มความยาวของดูดซับได้
แต่สารที่เคลื่อนที่ได้ระยะทางเท่ากันในตัวทำละลาย และ ตัวดูดซับใกล้เคียงกัน
มักจะสรุปได้ว่าสารนั้นเป็นสารเดียวกัน
โดยวิธีนี้สามารถทำให้สารบริสุทธิ์ได้
โดยตัดแบ่งสารที่ต้องการละลายในตัวทำละลายที่เหมาะสม
แล้วระเหยตัวทำละลายนั้นทิ้งไป แล้วนำสารนั้นมาทำการโครมาโทรกราฟีใหม่
จนได้สารบริสุทธิ์
การสกัดด้วยไอน้ำ
เหมาะสมสำหรับการสกัดพวกน้ำมันหอมระเหยจากพืช
และ การทำน้ำหอม ( CH3COOH2O ) โดยมีหลักสำคัญ ดังนี้
– จุดเดือดต่ำจะระเหยง่าย
ถ้าเป็นสารที่มีจุดเดือดสูง จะต้องการกลั่นโดยอาศัยการเปลี่ยนแปลงความดันในระบบ
– สารส่วนใหญ่ไม่ละลายน้ำ
การกรอง
เป็นวิธีการแยกสารออกจากกันระหว่างของแข็งกับของเหลว
หรือใช้แยกสารแขวนลอยออกจากน้ำ ซึ่งใช้กันมากในทางเคมี
โดยเฉพาะในห้องปฏิบัติการที่กรองสารในปริมาณน้อย ๆ
การกรองนั้นจะต้องเทสารผ่านกระดาษกรอง
อนุภาคของแข็งที่ลอดผ่านรูกระดาษกรองไม่ได้จะอยู่บนกระดาษกรอง ส่วนน้ำและสารที่ละลายน้ำได้จะผ่านกระดาษกรองลงสู่ภาชนะ
เนื้อหาเข้าใจง่าย และครบถ้วนทำให้รู้วิธีการแยกสารแต่ละวิธีโดยละเอียด เหมาะกับการนำไปประกอบการเรียนต่อไปครับ ขอบคุณครับ
ตอบลบเนื้อหาอ่านเข้าใจดีรายระเอียดดีมาก...
ตอบลบรายละเอียดดีมากค่ะ
ตอบลบเหมาะสำหรับในการนำไปศึกษาเพื่อไปทำรายงานคะ
เนื้อหาดีมีภาพประกอบทำให้เข้าใจได้ง่าย เหมาะสำหรับนักศึกษาหรือเด็กมัธยมที่ชอบค้นคว้าหาความรู้ด้วยตัวเอง ดีงามมากเลยค่ะ
ตอบลบเนื้อหาดีมากค่ะ เข้าใจง่าย
ตอบลบเนื้อหาดีอ่านเข้าใจง่าย
ตอบลบ