Separare le componenti di un miscuglio può risultare più semplice per quelli eterogenei e più complessa per quelli omogenei.
I metodi più usati per separare i miscugli eterogenei sono: filtrazione, centrifugazione e decantazione.
LA FILTRAZIONE
Questo metodo ci permette di separare i componenti di una sospensione utilizzando dei filtri fatti di carta, opportunamente piegati in modo da aumentare la superficie di contatto con la miscela che si deve separare. Una volta versata la miscela, il componente solido, chiamato residuo, rimane sul filtro, mentre il liquido, ormai filtrato passa e va nel recipiente usato.
La filtrazione la si può usare per separare particelle solide di varie dimensioni, di miscugli sia solidi che gassosi.
Ovviamente l’efficacia della separazione dipende dai diametro dei pori del filtro, se questi hanno un diametro di circa 1 μm, il filtro riesce a trattenere anche i batteri.
Spesso il metodo della filtrazione serve per filtrare l’aria in alcuni ambienti di lavoro, per fare in modo che particelle in essa dispersa non vadano a contaminare i prodotti.
LA CENTRIFUGAZIONE
La centrifugazione è usata per separare i componenti di una miscela eterogenea che hanno diversa densità. La miscela da separare viene messa in una provetta e viene posto in una centrifuga. Questo macchinario ruotando a velocità tale da fornire un’accelerazione superiore a quella di gravità, fornisce una forza centrifuga maggiore sul componente più denso, che si depositerà sul fondo della provetta. Il liquido meno denso che rimane in superficie potrà essere eliminato per decantazione o con una pipetta,
In biologia la centrifuga è molto usata per separare le componenti delle cellule viventi.
LA DECANTAZIONE
La decantazione permette di separare in modo approssimativo un componente solido o liquido, disperso in un liquido di diversa densità. Grazie all’azione della forza di gravità avviene la separazione dei componenti secondo la diversa densità. Spesso la decantazione serve a chiarificare un liquido quindi diventa l’operazione che precede la filtrazione.
I metodi usati per separare i miscugli omogenei devono sfruttare le differenze tra le proprietà delle componenti della miscela. Quindi i metodi usati sono: la cromatografia, l’estrazione, la cristallizzazione e la distillazione.
LA CROMATOGRAFIA
La cromatografia è una tecnica che sfrutta la diversa velocità con cui i componenti di una soluzione trascinati da un fluido, detto fase mobile, migrano su un supporto, detto fase stazionaria.
Abbiamo due tipi di cromatografia e cioè quella su carta e quella su strato.
La cromatografia su carta funziona mettendo qualche goccia di soluzione all’estremità di una striscia di carta e si lascia asciugare. Si immerge tale estremità in un liquido che sarebbe la fase mobile; il liquido sale per capillarità lungo la striscia di carta e trascina con sè i vari componenti. Ciascuna componente è trattenuta in modo diverso dalla fase stazionaria e quindi salirà con velocità diversa lungo la striscia e raggiungerà altezze diverse. Dopo un determinato tempo i componenti saranno tutti separati.
Nella cromatografia su strato la fase fissa è costituita da un sottile strato di materiale inerte, come silice e allumina, è fissata su una lamina di alluminio.
Altre tecniche che usano gli stessi principi sono la gascromatografia(usa come fase mobile un gas) e la cromatografia ad alta pressione (HPLC) (usa come fase mobile un liquido ad alta pressione).
L’ESTRAZIONE
Se un componente di un miscuglio è solubile in un liquido(solvente), esso può essere allontanato dal miscuglio. Questo avverrà grazie alla capacità del solvente di sciogliere il componente del miscuglio che si desidera.
Per esempio immaginiamo di voler separare due soluti come cromato di potassio e iodio da un solvente, per esempio acqua. Si usa un imbuto separatore e si aggiunge alla soluzione un secondo solvente, per esempio trielina, in cui e solubile solo lo iodio.
Si agita e dopo si lascia riposare, si vedrà che si formano due soluzioni distinte contenenti ciascuna un soluto. Quella con maggiore densità e cioè trielina con iodio si depositeranno sul fondo dell’imbuto separatore. Aprendo il rubinetto si fanno defluire in due contenitori le due soluzioni formate, la prima che andrà via è quella con trielina e iodio e poi quella con acqua e cromato di potassio. Poi si fanno evaporare i due solventi e quindi avremo ottenuto così i due soluti.
Questo tipo di estrazione con solvente trova applicazione nell’industria farmaceutica.
LA CRISTALLIZZAZIONE
La cristallizzazione è un metodo che consente di allontanare da un componente solido piccole quantità di altre componenti che lo rendono impuro; si basa sulla diversa solubilità in un solvente della componente da purificare.
Per effettuare questo processo si deve usare un liquido in grado di sciogliere, a caldo, il componente da purificare e non i contaminanti. La soluzione così ottenuta viene filtrata in modo da separarla definitivamente dalle impurità. Il filtrato lasciato evaporare conterrà il solido puro sotto forma di cristalli.
La cristallizzazione viene usata sia in campo farmaceutico che alimentare.
LA DISTILLAZIONE
La distillazione è utile per la purificazione dei liquidi e si basa sulla diversa volatilità dei componenti delle miscele liquide. E’ una tecnica che consiste nel riscaldare una soluzione per trasformare uno dei componenti in vapore; successivamente si condensa il vapore che diventerà liquido.
Questo metodo quindi racchiude due passaggi di stato e cioè l’evaporazione e la condensazione.
Esiste la distillazione semplice che serve per separare il solvente da una soluzione che contiene un soluto, per esempio sale.
Si porta prima ad ebollizione la soluzione in un pallone di distillazione, il vapore acqueo che si forma ritorna allo stato liquido passando in un refrigerante; il sale , invece, rimane come solido nel pallone di distillazione.
Poi c’è la distillazione frazionata che separa due o più liquidi di una soluzione con punti di ebollizione diversi. Se due liquidi hanno temperature di ebollizione vicine, nel pallone di distillazione si aggiunge una colonna di frazionamento, nella quale la temperatura è intermedia tra le temperature di ebollizione delle due sostanze.
La distillazione frazionata si usa soprattutto nelle raffinerie di petrolio per estrarre benzina, gasolio e cherosene.
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