TYT-Kimya 22. Karışımlar-4

Ayırma Ve Saflaştırma Teknikleri

Karışımları oluşturan bileşenler fiziksel yollarla bir araya geldiklerinden, fiziksel yollar kullanılarak tekrar bileşenlerine ayrılabilirler.

Manyetik Özellik Farkı İle Ayırma

Demir, nikel ve kobalt metalleri mıknatıs tarafından çekilme özelliğine sahiptir. Bu metaller dışında kalan maddeler mıknatıs tarafından çekilmez.

Mıknatıs tarafından çekilen metalleri içeren alaşımlar da mıknatıs tarafından çekilir. Bu nedenle alaşım halindeki bir karışımda bulunan demir, nikel ve kobalt karışımdan ayrıştırılamaz.
Mıknatıs ile bir karışımın ayrılabilmesi için öncelikle karışımın heterojen olmalı ve karışımdaki maddelerden biri mıknatıs tarafından çekilmeli, diğeri ise çekilmemelidir.

Tanecik Boyutu Farkı İle Ayırma

Tanecik boyutları farklı bileşenlerden oluşan hetorojen karışımlar bu farklılıklardan yararlanılarak birkaç yöntemle ayrılabilir.

Eleme Ile Ayırma

Farklı tanecik boyutlarına sahip olan hetorojen katı-katı karışımlarının ayrılması için kullanılır.
Karışımdaki bileşenlerden birini geçiren, diğerini geçirmeyen gözeneklere sahip elekler kullanılır.
Kum-çakıl, kepekli un, topraklanmış kakao gibi karışımlar elenerek ayrılabilir.

Süzme Ile Ayırma

Farklı tanecik boyutlarına sahip olan katı-sıvı karışımlarının ya da katı-gaz karışımlarının ayrılması için kullanılır.
Süzme yönteminde çeşitli gözenek boyutlarına sahip süzgeç, filtre gibi araçlar kullanılır.
Makarna-su, çamurlu su, tozlu hava gibi karışımlar süzülerek ayrılabilir.
Baca dumanları için kullanılan filtreler ve otomobilelrdeki hava filtreleri tozu ve dumanı havadan ayırır.
Çökelme tepkimelerinde oluşan çökeltiler süzülerek ayrılır.

Süzgeçten geçebilecek kadar büyük taneciklere sahip olan ve karışımda asılı halde kalan maddeler santrifüj aletleri ile çöktürülerek ayrılabilir. Santrifüj aletlerinde merkezkaç kuvveti ile katı maddenin çökmesi sağlanır. Benzer bir işlem çamaşır makinalarında suyun ıslak çamaşırlardan ayrılması için ve kanı plazmadan ayırmak için de kullanılır.

Diyaliz Ile Ayırma

Hetorojen karışımlardaki parçacıkların süzeç ile ayrılamadığı kolloidal karışımlarda ayırma için diyaliz yöntemi kullanılır.
Diyaliz işleminde, karışımın gözenekli bir zardan geçirilerek büyük taneciklerin ayrılması sağlanır.
Diyaliz, en çok böbrekleri çalışmayan insanların kirli kanındaki metabolik atıkları temizlemesi için kullanılır.
Büyük tanecikler kanda kalırken küçük moleküllere sahip metabolik atıklar diyaliz ile ayrılır.

Yoğunluk Farkı İle Ayırma

Yoğunlukları farklı bileşenlerden oluşan hetorojen karışımlar için bu farklılıktan yararlanılan yöntemler vardır.

Ayırma Hunisi

Birbiri içinde çözünmeyen ve yoğunlukları farklı olan sıvı-sıvı heterojen karışımları ayırmak için kullanılır.
Ayırma hunisine konarak yeterince bekletilen karışımda faz ayrımı oluşur ve yoğunluğu büyük olan sıvı alt tarafta toplanır. Ayırma hunisinin musluğu açılarak büyük yoğunluğa sahip sıvı alttaki kaba aktarılır.
Zeytinyağı-su, mazot-su gibi karışımlar ayırma hunisi yardımı ile ayrıştırılabilir.

Yüzdürme

Birbiri içinde çözünmeyen katı-sıvı ya da katı-katı karışımların ayrılmasında kullanılır.

Katı-katı karışımlardan bir bileşenin uygun bir kimyasal madde ile karışımından ayrılarak yüzdürülmesi veya batırılması ile ayrılmasına flotasyon (yüzdürme) denir.

Yüzdürme işleminde karışımların ayrılması için her iki katıyı da çözmeyen ancak yoğunluğu katıların birinde büyük, diğerinden küçük bir sıvı kullanılır. Karışım sıvıya atıldığında yoğunluğu küçük olan katı sıvının üstünde, büyük olan sıvı ise dibinde toplanır.
Kum-odun talaşı karışımı ya da naftalin-kum karışımı su yardımıyla yüzdürme yapılarak ayrılır.

Hal Değişim Sıcaklığı Farkı İle Ayırma

Erime Noktası

Katıların oluşturduğu homojen karışımların ayrılması için katıların erime noktalarının farklı olmasından yararlanılır. Karışım ısıtıldığında erime noktası düşük olan bileşen önce erir ve karışımdan ayrılır. Bu şekilde ayırma yapılabilmesi için bileşenlerin erime noktaları arasında büyük fark olmalıdır.

Endüstride, metallerin saflaştırılmasında, kurşun-lehim gibi alaşımları oluşturan bileşenlerin ayrılmasında kullanılır.

Kaynama Noktası

Homojen karışımlardan en az biri sıvı olduğunda ve kaynama noktaları farklı ise bu farklılıktan yararlanılarak bileşenler ayrılabilir.

Bir sıvının buharlaştırıldıktan sonra tekrar yoğuşturulup sıvılaştırılmasına damıtma (destilasyon) denir.

Damıtma yöntemiyle ayrıştırılacak maddelerin kaynama noktalarının birbirinden yeterince farklı olması gerekir.

Basit Damıtma

Bir katı ile bir sıvıdan oluşan karışımlarda sadece katı bileşen elde edilmek istenirse ısıtılarak sıvı bileşenin tamamen buharlaştırılmasıyla katı bileşen elde edilir. Örneğin tuzlu suyun suyu buharlaştırılarak tuz elde edilebilir.

Bir katı ve bir sıvıdan oluşan karışımlarda hem katı bileşen hem sıvı bileşen ayrı ayrı elde edilmek istenirse damıtma işleminden yararlanılmalıdır.

Homojen karışımdaki; kaynama noktası diğer bileşenden daha küçük olan sıvının kaynayarak buharlaşmasıyla oluşan buharın soğutucu bir bölmeden geçirilerek yoğuşmasıyla sıvı bileşen farklı bir kapta elde edilirken ısıtılan kapta en son diğer bileşen kalır. Buna basit damıtma denir.

Sıvı-sıvı homojen karışımları basit damıtma düzeneği ile ayrılırsa kaynama noktası düşük olan sıvı kaynayarak soğutucu bölmeye geçerken, kaynama noktası yüksek olan sıvının da önemli bir kısmı bu sıcaklıkta bir miktar buharlaşacağından spğutucu bölmeye geçer. Bu nedenle toplama kabında kaynama noktası düşük olan sıvıyı daha çok içeren bir karışım bulunur.

Ayrımsal Damıtma

Homojen sıvı-sıvı karışımlarının kaynama noktalarından yararlanılarak ayrılması yöntemidir.

Su ve etil alkol karışımı basit bir damıtma düzeneğinde ayrıştırılırsa kaynama noktası 78 derece olan etil alkol kaynarken, karışımdaki su da bolca buharlaşır. Böylece soğutucu bölmeye su buharı ve alkol buharından oluşan bir karışım geçtiği için toplama kabında daha çok etil alkol içeren sulu bir karışım toplanır. Yani basit damıtma ile su-etil alkol karışımı verimli bir şekilde ayrıştırılamaz. Bu durumun önlenmesi için su buharının soğutucu bölmeye geçmeden yoğuşarak tekrar ısıtma kabına dönmesini sağlayacak bir düzenek gereklidir.

Etil alkol-su karışımı ısıtıldığında 78 derecede etil alkol kaynarken oluşan su buharı fraksiyon kolonunda yoğışarak ısıtma kabına geri döner. Böylece soğutucu bölmeye safa yakın alkol buharı geçerek burada yoğuşur ve toplama kabında toplanır.

Petrol rafinelerinde ham petrolün bileşenlerine ayrılması için ayrımsal damıtmadan yararlanılır. Böylece günlük hayatta çok sık kullanılan LPH, kerosen, benzin, mazot, zift gibi bileşenler elde edilir.

Çözünürlük Farkı İle Ayırma

Karışımlar, kendisini oluşturan bileşenlerine çözünürlüklerinin farklılığından yararlanılarak ayrılabilir.

Özütleme (Ekstraksiyon) Ile Ayırma

Karışımda bulunan bileşenlerden biri, bir çözücüde çözünüyor, diğeri çözünmüyorsa bu yöntemle birbirlerinden ayrıştırılabilirler.

Bir karışımda bileşenlerden birinin karışıma ilave edilen çözücü ile çözülerek karışımdan uzaklaştırılmasına özütleme, çekme (ekstraksiyon) denir.

Özütleme yönteminin uygulanacağı karışım, homojen veya heterojen olabildiği gibi fiziksel hali de katı, sıvı veya gaz olabilir.
- Kum-şeker karışımına su eklenerek özütleme kullanılır.
- Tuzlu peynir suda bekletilerek özütleme uygulanır.
- Şeker pancarından şeker elde etmek için özütleme kullanılır.
- Yağlı tohumlardan ve gül yapraklarından yağ elde etmek için özütleme kullanılır.
- Söğüt ağacından aspirin ana bileşeninin eldesinde özütleme kullanılır.
Özütleme yönteminde çözücü olarak su, aseton, karbon tetraklorür, eter, bazı alkoller, hidrokarbonlar ve sıvı yağlar gibi çözücüler kullanılır.

Kristallendirme Ile Ayırma

Katı-sıvı çözeltilerinde sıcaklık değişimiyle yapılan ayırma yöntemidir.

Bir çözeltideki katı bileşeninin katı hale geçerek çökme olayı kristallenme olarak adlandırılır. Kristallenme olayı sıcaklık değişimiyle çözünürlüğün azalması sonucunda gerçekleşir.

Deniz suyundan tuz eldesi
Şeker pancarındaki çeker özütlemeyle su fazına geçirildikten sonra, su-şeker karışımındaki şekerin kristallendirilmesi

Ayrımsal Kristallendirme İle Ayırma

Çözünürlükleri farklı olan iki ya da daha fazla katının bir sıvıda çözünmesiyle oluşan çözeltilerdeki bu katılar, çözünürlük farklarından yararlanılarak ayrılabilir. Sıcaklık artırılarak çözünürlüğü sıcaklıkla azalan madde çöktürülür, sıcaklık düşürülerek ise çözünürlüğü sıcaklıkla artan madde çöktürülür.

İki veya daha çok maddenin çözünürlük farkı ile ayrılmasına ayrımsal kristallenme denir. Ayrımsal kristallendirme yöntemi çözünürlükleri sıcaklıkla artan veya azalan iki bileşeni birbirinden ayırmak için kullanılabilir.