Tècniques de Separació i Purificació en Química

Tipus de tècniques de separació

• Densitat: Centrifugació o sedimentació
• Tamany: Filtració o diàlisi
• Càrrega: Electroforesi
• Solubilitat: Extracció
• Diferències característiques: Cromatografia

Centrifugació

Permet separar la part més densa de la menys densa. La menys densa queda sobrenedant i la més densa com a precipitat (pellet). Els nomogrames són graduacions que poden servir per conèixer un dels tres valors.

Filtració

S'utilitza paper de filtre (usar i tirar) llis (per quedar-se un residu) o plegat (millor per la seva superfície) i plaques/membranes.

Tipus de filtració

• Filtració per gravetat
• Filtració per succió

Plaques/membranes

Buchner: tenen un diàmetre concret i són de porcellana. Es poden utilitzar amb paper de filtre. La filtració per gravetat és adequada si es tracta de poca quantitat, i la filtració per succió si és molta quantitat.

Diàlisi

Utilitza una membrana semipermeable (diàmetre gran perquè pugui passar el material) i es basa en l'osmosi. Exemple: problema renal (ronyó).

Decantació

És una separació física que s'aplica després d'un altre sistema previ. Extracció (dv): líquid-líquid, líquid-sòlid. El líquid utilitzat com a extractor només serà capaç de dissoldre un component de la dissolució. Quan haguem utilitzat l'extractor, el nou líquid (compost 1 + dissolvent) serà una nova dissolució amb característiques diferents.

Dissolució

És una mescla homogènia (no podem veure els components).

Tipus d'extracció

Líquid-Líquid

S'utilitza un embut de decantació. Solut (menor proporció) i dissolvent (major proporció). Per extreure el solut utilitzarem el dissolvent o líquid extractor, i l'afegim dins la dissolució. Aquest líquid extractor farà una nova dissolució amb el solut de la dissolució inicial, i aquesta nova dissolució tindrà una densitat diferent del dissolvent sol. S'ha d'agitar perquè el líquid extractor es barregi bé. El solut afectat sortirà de la primera dissolució. Ho deixem en repòs un o dos segons. Per separar-ho físicament, utilitzarem l'aixeta de l'embut, per la seva densitat. El dissolvent ha de ser millor dissolvent pel solut que el que hi ha a la dissolució. Hem de vigilar que els dissolvents i soluts no reaccionin químicament.

Sòlid-líquid

La substància extractora és un líquid, però inicialment és sòlid. El dissolvent només dissol un sol component. Per no gastar tant dissolvent (extractor) s'utilitza aquest aparell: Bombolla de condensació. En escalfar, el dissolvent passarà de líquid a gas, es volatilitzarà, arribarà a la columna de condensació i caurà al recipient on es troba la mostra.

Dissoldrà la part que interessa, i caurà al matràs o recipient el líquid extractor (dissolvent), amb el component de la mostra dissolt. L'evaporació fa diverses vegades el circuit, per tant, es gasta menys dissolvent. També hi ha extractors gasosos, però no és habitual.

Destil·lació

Pot ser simple o fraccionada. Es basa en els punts d'ebullició de cada component de la dissolució. Necessitem: recipient recol·lector, condensador. Les diferències entre els punts d'ebullició han d'estar separades perquè es pugui fer normal. El límit és de 80 graus; si és inferior a 80, és destil·lació simple; si és superior a 80, és fraccionada. Encara que separin 20 graus, pot ser que algunes molècules s'evaporin abans. Per tant, el resultat serà el component que vols amb una mica d'altres. Es fa més d'un cop. Columnes de destil·lació més llargues.

Preparació de dissolucions

Dissolució, saturada, sobresaturada.

Dissolució

Barreja homogènia de diferents components. Poden tenir diferents soluts però un únic dissolvent. No té perquè ser solut (sòlid) i dissolvent (líquid); depèn de les quantitats. Podem tenir:

• Gas-gas (aire: dissolvent nitrogen, solut O2, CO2)
• Gas-líquid (gasosa: solut CO2)
• Sòlid-sòlid (aliatges metàl·lics, bronze, coure, ferro)

El dissolvent té una màxima capacitat per dissoldre, el punt de saturació. Quan arribem al punt, diem que és una dissolució saturada. Si et passes de solut, està sobresaturada i deixa de ser dissolució, ja que veiem el precipitat sobrenedant. Dissolució = solut + dissolvent.

Conceptes d'àcid i base

Concepte de pH

Àcid: substància que en dissolució aquosa té tendència a cedir protons.

Base: substància que té tendència a captar protons.

NH3 (amoníac) + H2O -> NH4 + OH

Amfòtera: substància que pot actuar com a àcid o com a base (aigua). L'H2O no altera mai el pH.

Formes de mesurar el pH

pH-metre o indicadors de pH (substàncies indicadores de pH, funcionen per color). Valor de pH que canvia de color per sota o per sobre d'aquest color inicial. Per millor exactitud, hi ha les barreges d'indicadors de pH. Si necessitem saber un pH exacte, utilitzarem un pH-metre. Depenent de la sensibilitat, et donarà uns decimals o uns altres (2 o 3). Un pH-metre ha de tenir un bon manteniment.