यदि बिखरे हुए कणों को माध्यम से धीरे-धीरे छोड़ा जाता है या किसी विषम प्रणाली को पूर्व-स्पष्ट करना आवश्यक होता है, तो फ्लोक्यूलेशन, प्लवनशीलता, वर्गीकरण, जमावट आदि विधियों का उपयोग किया जाता है।
जमाव समुच्चय के निर्माण के साथ कोलाइडल प्रणालियों (इमल्शन या सस्पेंशन) में कण आसंजन की प्रक्रिया है। ब्राउनियन गति के दौरान कणों के टकराव के कारण आसंजन होता है। जमावट एक सहज प्रक्रिया को संदर्भित करता है जो एक ऐसी स्थिति में प्रवेश करती है जिसमें कम मुक्त ऊर्जा होती है। जमावट सीमा प्रशासित पदार्थ की न्यूनतम सांद्रता है जो जमावट का कारण बनती है। कृत्रिम रूप से, कोलाइडल प्रणाली में विशेष पदार्थों - कोगुलेटर - को जोड़कर, साथ ही सिस्टम में एक विद्युत क्षेत्र (इलेक्ट्रोकोएग्यूलेशन), यांत्रिक क्रिया (कंपन, सरगर्मी) आदि को लागू करके जमावट को तेज किया जा सकता है।
जमावट के दौरान, अलग किए गए विषमांगी मिश्रण में अक्सर कौयगुलांट रसायन मिलाए जाते हैं, जो कणों की सतह पर स्थित दोहरी विद्युत परत के प्रसार भाग को कम करते हुए, घुलनशील शैलों को नष्ट कर देते हैं। इससे कणों के एकत्रीकरण और समुच्चय के निर्माण में सुविधा होती है। इस प्रकार, परिक्षिप्त चरण के बड़े अंशों के निर्माण के कारण कण जमाव में तेजी आती है। लौह, एल्यूमीनियम के लवण या अन्य बहुसंयोजी धातुओं के लवणों का उपयोग कौयगुलांट के रूप में किया जाता है।
पेप्टाइजेशन एक रिवर्स जमावट प्रक्रिया है, जो प्राथमिक कणों में समुच्चय का अपघटन है। फैलाव माध्यम में पेप्टाइजिंग पदार्थों को जोड़कर पेप्टाइजेशन किया जाता है। यह प्रक्रिया प्राथमिक कणों में पदार्थों के पृथक्करण को बढ़ावा देती है। पेप्टाइजिंग एजेंट सर्फेक्टेंट या इलेक्ट्रोलाइट्स हो सकते हैं, जैसे ह्यूमिक एसिड या फेरिक क्लोराइड। पेप्टाइजेशन प्रक्रिया का उपयोग पेस्ट या पाउडर से तरल परिक्षिप्त प्रणाली प्राप्त करने के लिए किया जाता है।
फ़्लोक्यूलेशन, बदले में, एक प्रकार का जमावट है। इस प्रक्रिया में, गैस या तरल मीडिया में निलंबित छोटे कण फ्लोकुलेंट समुच्चय बनाते हैं जिन्हें फ्लोक्स कहा जाता है। घुलनशील पॉलिमर, उदाहरण के लिए, पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स, का उपयोग फ़्लोकुलेंट के रूप में किया जाता है। फ्लोक्यूलेशन के दौरान फ्लॉक्स बनाने वाले पदार्थों को निस्पंदन या निपटान द्वारा आसानी से हटाया जा सकता है। फ्लोक्यूलेशन का उपयोग जल उपचार और अपशिष्ट जल से मूल्यवान पदार्थों को अलग करने के साथ-साथ खनिजों के संवर्धन के लिए किया जाता है। जल उपचार के मामले में, फ्लोकुलेंट का उपयोग कम सांद्रता (0.1 से 5 मिलीग्राम/लीटर तक) में किया जाता है।
तरल प्रणालियों में समुच्चय को नष्ट करने के लिए, एडिटिव्स का उपयोग किया जाता है जो कणों पर चार्ज उत्पन्न करते हैं जो उन्हें एक दूसरे के पास आने से रोकते हैं। यह प्रभाव पर्यावरण के पीएच को बदलकर भी प्राप्त किया जा सकता है। इस विधि को डीफ्लोक्यूलेशन कहा जाता है।
प्लवनशीलता तरल और गैसीय चरणों (तरल और गैस की संपर्क सतह या तरल चरण में बुलबुले की सतह) के बीच इंटरफेस पर चुनिंदा रूप से फिक्स करके तरल निरंतर चरण से ठोस हाइड्रोफोबिक कणों को अलग करने की प्रक्रिया है। तरल चरण की सतह से ठोस कण और गैस का समावेश हटा दिया जाता है। इस प्रक्रिया का उपयोग न केवल बिखरे हुए चरण के कणों को हटाने के लिए किया जाता है, बल्कि उनकी वेटेबिलिटी में अंतर के कारण विभिन्न कणों को अलग करने के लिए भी किया जाता है। इस प्रक्रिया में, हाइड्रोफोबिक कणों को इंटरफ़ेस पर तय किया जाता है और नीचे तक बसे हाइड्रोफिलिक कणों से अलग किया जाता है। सबसे अच्छा प्लवन परिणाम तब होता है जब कण का आकार 0.1 और 0.04 मिमी के बीच होता है।
प्लवन कई प्रकार के होते हैं: फोम, तेल, फिल्म, आदि। सबसे आम है झाग का तैरना। यह प्रक्रिया अभिकर्मकों से उपचारित कणों को हवा के बुलबुले का उपयोग करके पानी की सतह तक ले जाने की अनुमति देती है। यह एक फोम परत के गठन की अनुमति देता है, जिसकी स्थिरता को फोम सांद्रण का उपयोग करके समायोजित किया जाता है।
वर्गीकरण का उपयोग परिवर्तनीय क्रॉस-सेक्शन के उपकरणों में किया जाता है। इसकी सहायता से बड़े कणों से युक्त एक निश्चित संख्या में छोटे कणों को मुख्य उत्पाद से अलग करना संभव है। केन्द्रापसारक बल के प्रभाव के कारण सेंट्रीफ्यूज और हाइड्रोसाइक्लोन का उपयोग करके वर्गीकरण किया जाता है।
सिस्टम के चुंबकीय उपचार का उपयोग करके निलंबन को अलग करना एक बहुत ही आशाजनक तरीका है। चुंबकीय क्षेत्र में उपचारित किया गया पानी लंबे समय तक परिवर्तित गुणों को बरकरार रखता है, उदाहरण के लिए, गीला करने की क्षमता कम हो जाती है। यह प्रक्रिया निलंबन के पृथक्करण को तीव्र करना संभव बनाती है।
विषय: "मिश्रण अलग करने की विधियाँ" (8वीं कक्षा)
सैद्धांतिक ब्लॉक.
"मिश्रण" की अवधारणा की परिभाषा 17वीं शताब्दी में दी गई थी। अंग्रेजी वैज्ञानिक रॉबर्ट बॉयल: "मिश्रण विषम घटकों से बनी एक अभिन्न प्रणाली है।"
मिश्रण एवं शुद्ध पदार्थ की तुलनात्मक विशेषताएँ
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तुलना के लक्षण |
शुद्ध पदार्थ |
मिश्रण |
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स्थिर |
चंचल |
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पदार्थों |
वही |
विभिन्न |
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भौतिक गुण |
स्थायी |
चंचल |
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गठन के दौरान ऊर्जा परिवर्तन |
हो रहा |
नहीं हो रहा |
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पृथक्करण |
रासायनिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से |
भौतिक तरीकों से |
मिश्रण दिखने में एक दूसरे से भिन्न होते हैं।
मिश्रणों का वर्गीकरण तालिका में दिखाया गया है:
आइए हम निलंबन (नदी की रेत + पानी), इमल्शन (वनस्पति तेल + पानी) और समाधान (फ्लास्क में हवा, टेबल नमक + पानी, छोटा परिवर्तन: एल्यूमीनियम + तांबा या निकल + तांबा) के उदाहरण दें।
मिश्रण को अलग करने की विधियाँ
प्रकृति में पदार्थ मिश्रण के रूप में मौजूद होते हैं। प्रयोगशाला अनुसंधान, औद्योगिक उत्पादन और औषध विज्ञान और चिकित्सा की जरूरतों के लिए शुद्ध पदार्थों की आवश्यकता होती है।
पदार्थों को शुद्ध करने के लिए मिश्रण को अलग करने की विभिन्न विधियों का उपयोग किया जाता है।
वाष्पीकरण किसी तरल पदार्थ में घुले ठोस पदार्थों को भाप में परिवर्तित करके अलग करना है।
आसवन-आसवन, क्वथनांक के अनुसार तरल मिश्रण में निहित पदार्थों को अलग करना, इसके बाद भाप को ठंडा करना।
प्रकृति में पानी अपने शुद्ध रूप (लवण के बिना) में नहीं होता है। महासागर, समुद्र, नदी, कुआँ और झरने का पानी पानी में लवण के घोल के प्रकार हैं। हालाँकि, लोगों को अक्सर साफ पानी की आवश्यकता होती है जिसमें नमक न हो (कार इंजन में उपयोग किया जाता है; रासायनिक उत्पादन में विभिन्न समाधान और पदार्थ प्राप्त करने के लिए; तस्वीरें बनाने में)। ऐसे जल को आसुत कहा जाता है और इसे प्राप्त करने की विधि को आसवन कहा जाता है।
निस्पंदन - ठोस अशुद्धियों को साफ करने के लिए तरल पदार्थों (गैसों) को एक फिल्टर के माध्यम से छानना।
ये विधियाँ मिश्रण के घटकों के भौतिक गुणों में अंतर पर आधारित हैं।
पृथक्करण विधियों पर विचार करें विजातीय और सजातीय मिश्रण.
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मिश्रण का उदाहरण |
पृथक्करण विधि |
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सस्पेंशन - नदी की रेत और पानी का मिश्रण |
वकालत पृथक्करण प्रतिवाद करनापदार्थों के विभिन्न घनत्वों के आधार पर। भारी रेत नीचे बैठ जाती है। आप इमल्शन को अलग भी कर सकते हैं: पानी से तेल या वनस्पति तेल को अलग करें। प्रयोगशाला में यह एक विभाजक फ़नल का उपयोग करके किया जा सकता है। पेट्रोलियम या वनस्पति तेल सबसे ऊपरी, हल्की परत बनाता है। जमने के परिणामस्वरूप, कोहरे से ओस गिरती है, धुएँ से कालिख निकलती है, और दूध में मलाई जम जाती है। पानी और वनस्पति तेल के मिश्रण को जम कर अलग करना |
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पानी में रेत और टेबल नमक का मिश्रण |
छानने का काम का उपयोग करके विषमांगी मिश्रणों को अलग करने का आधार क्या है? छनन?पानी में पदार्थों की अलग-अलग घुलनशीलता और विभिन्न कण आकारों पर। केवल उनके तुलनीय पदार्थों के कण ही फिल्टर के छिद्रों से गुजरते हैं, जबकि बड़े कण फिल्टर पर बने रहते हैं। इस तरह आप टेबल नमक और नदी की रेत के विषम मिश्रण को अलग कर सकते हैं। फिल्टर के रूप में विभिन्न झरझरा पदार्थों का उपयोग किया जा सकता है: रूई, कोयला, पकी हुई मिट्टी, दबाया हुआ कांच और अन्य। निस्पंदन विधि वैक्यूम क्लीनर जैसे घरेलू उपकरणों के संचालन का आधार है। इसका उपयोग सर्जनों द्वारा किया जाता है - धुंध पट्टियाँ; ड्रिलर और लिफ्ट कर्मचारी - श्वसन मास्क। चाय की पत्तियों को छानने के लिए चाय की छलनी का उपयोग करते हुए, इलफ़ और पेत्रोव के काम के नायक, ओस्टाप बेंडर, एलोचका द ओग्रेस ("बारह कुर्सियाँ") से कुर्सियों में से एक लेने में कामयाब रहे। छानकर स्टार्च और पानी के मिश्रण को अलग करना |
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लौह और गंधक चूर्ण का मिश्रण |
चुम्बक या जल द्वारा क्रिया लोहे का पाउडर चुंबक द्वारा आकर्षित होता था, लेकिन सल्फर पाउडर नहीं। गैर-गीला करने योग्य सल्फर पाउडर पानी की सतह पर तैरने लगा, और भारी गीला करने योग्य लौह पाउडर नीचे बैठ गया। चुंबक और पानी का उपयोग करके सल्फर और लोहे के मिश्रण को अलग करना
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पानी में नमक का घोल एक सजातीय मिश्रण है |
वाष्पीकरण या क्रिस्टलीकरण पानी वाष्पित हो जाता है, जिससे चीनी मिट्टी के कप में नमक के क्रिस्टल रह जाते हैं। जब एल्टन और बासकुंचक झीलों से पानी वाष्पित होता है, तो टेबल नमक प्राप्त होता है। यह पृथक्करण विधि विलायक और विलेय के क्वथनांक में अंतर पर आधारित है। यदि कोई पदार्थ, उदाहरण के लिए चीनी, गर्म होने पर विघटित हो जाता है, तो पानी पूरी तरह से वाष्पित नहीं होता है - समाधान वाष्पित हो जाता है, और फिर चीनी के क्रिस्टल अवक्षेपित हो जाते हैं संतृप्त घोल। कभी-कभी सॉल्वैंट्स से अशुद्धियों को कम तापमान पर उबालकर निकालना आवश्यक होता है, उदाहरण के लिए नमक से पानी। इस मामले में, पदार्थ के वाष्पों को एकत्र किया जाना चाहिए और फिर ठंडा होने पर संघनित किया जाना चाहिए। सजातीय मिश्रण को अलग करने की इस विधि को कहा जाता है आसवन या आसवन. विशेष उपकरणों - डिस्टिलर्स में, आसुत जल प्राप्त किया जाता है, जिसका उपयोग फार्माकोलॉजी, प्रयोगशालाओं और कार कूलिंग सिस्टम की जरूरतों के लिए किया जाता है। घर पर, आप ऐसे डिस्टिलर का निर्माण कर सकते हैं: यदि आप अल्कोहल और पानी के मिश्रण को अलग करते हैं, तो क्वथनांक = 78 डिग्री सेल्सियस वाला अल्कोहल पहले आसुत हो जाएगा (एक प्राप्त टेस्ट ट्यूब में एकत्र किया जाएगा), और पानी टेस्ट ट्यूब में रहेगा। आसवन का उपयोग तेल से गैसोलीन, मिट्टी का तेल और गैस तेल का उत्पादन करने के लिए किया जाता है। सजातीय मिश्रण का पृथक्करण |
किसी निश्चित पदार्थ द्वारा उनके अलग-अलग अवशोषण के आधार पर घटकों को अलग करने की एक विशेष विधि है क्रोमैटोग्राफी.
क्रोमैटोग्राफी का उपयोग करते हुए, रूसी वनस्पतिशास्त्री एम. एस. त्सवेट पौधों के हरे भागों से क्लोरोफिल को अलग करने वाले पहले व्यक्ति थे। उद्योग और प्रयोगशालाओं में क्रोमैटोग्राफी के लिए फिल्टर पेपर के स्थान पर स्टार्च, कोयला, चूना पत्थर और एल्यूमीनियम ऑक्साइड का उपयोग किया जाता है। क्या शुद्धिकरण की समान डिग्री वाले पदार्थों की हमेशा आवश्यकता होती है?
विभिन्न उद्देश्यों के लिए, शुद्धिकरण की अलग-अलग डिग्री वाले पदार्थों की आवश्यकता होती है। खाना पकाने के पानी को अशुद्धियों को दूर करने के लिए पर्याप्त रूप से छोड़ा जाना चाहिए और इसे कीटाणुरहित करने के लिए क्लोरीन का उपयोग किया जाना चाहिए। पीने के लिए पानी को सबसे पहले उबालना चाहिए। और रासायनिक प्रयोगशालाओं में समाधान तैयार करने और प्रयोग करने के लिए, चिकित्सा में, आसुत जल की आवश्यकता होती है, इसमें घुले पदार्थों से जितना संभव हो सके शुद्ध किया जाता है। विशेष रूप से शुद्ध पदार्थ, जिनमें अशुद्धियों की मात्रा एक प्रतिशत के दस लाखवें हिस्से से अधिक नहीं होती है, का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक्स, अर्धचालक, परमाणु प्रौद्योगिकी और अन्य सटीक उद्योगों में किया जाता है।
मिश्रण की संरचना को व्यक्त करने की विधियाँ।
मिश्रण में घटक का द्रव्यमान अंश- घटक के द्रव्यमान का संपूर्ण मिश्रण के द्रव्यमान से अनुपात। आमतौर पर द्रव्यमान अंश को % में व्यक्त किया जाता है, लेकिन जरूरी नहीं।
ω ["ओमेगा"] = एम घटक / एम मिश्रण
मिश्रण में घटक का मोल अंश- किसी घटक के मोलों (पदार्थ की मात्रा) की संख्या और मिश्रण में सभी पदार्थों के मोलों की कुल संख्या का अनुपात। उदाहरण के लिए, यदि मिश्रण में पदार्थ ए, बी और सी हैं, तो:
χ ["ची"] घटक ए = एन घटक ए / (एन(ए) + एन(बी) + एन(सी))
घटकों का मोलर अनुपात.कभी-कभी किसी मिश्रण की समस्याएँ उसके घटकों के दाढ़ अनुपात का संकेत देती हैं। उदाहरण के लिए:
n घटक A: n घटक B = 2:3
मिश्रण में घटक का आयतन अंश (केवल गैसों के लिए)- पदार्थ ए के आयतन का संपूर्ण गैस मिश्रण के कुल आयतन से अनुपात।
φ ["फी"] = वी घटक / वी मिश्रण
व्यावहारिक ब्लॉक.
आइए समस्याओं के तीन उदाहरण देखें जिनमें धातुओं का मिश्रण प्रतिक्रिया करता है नमकअम्ल:
उदाहरण 1।जब 20 ग्राम वजन वाले तांबे और लोहे के मिश्रण को अतिरिक्त हाइड्रोक्लोरिक एसिड के संपर्क में लाया गया, तो 5.6 लीटर गैस (संख्या) निकली। मिश्रण में धातुओं के द्रव्यमान अंश निर्धारित करें।
पहले उदाहरण में, तांबा हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है, यानी जब एसिड लोहे के साथ प्रतिक्रिया करता है तो हाइड्रोजन निकलता है। इस प्रकार, हाइड्रोजन का आयतन जानकर, हम तुरंत लोहे की मात्रा और द्रव्यमान ज्ञात कर सकते हैं। और, तदनुसार, मिश्रण में पदार्थों का द्रव्यमान अंश।
उदाहरण 1 का समाधान.
हाइड्रोजन की मात्रा ज्ञात करना:
एन = वी / वी एम = 5.6 / 22.4 = 0.25 मोल।
प्रतिक्रिया समीकरण के अनुसार:
आयरन की मात्रा भी 0.25 mol है। आप इसका द्रव्यमान ज्ञात कर सकते हैं:
एम Fe = 0.25 56 = 14 ग्राम।
उत्तर: 70% लोहा, 30% तांबा।
उदाहरण 2.जब 11 ग्राम वजन वाले एल्यूमीनियम और लोहे के मिश्रण को अतिरिक्त हाइड्रोक्लोरिक एसिड के संपर्क में लाया गया, तो 8.96 लीटर गैस (एनएस) निकली। मिश्रण में धातुओं के द्रव्यमान अंश निर्धारित करें।
दूसरे उदाहरण में, प्रतिक्रिया है दोनोंधातु यहां, दोनों प्रतिक्रियाओं में एसिड से हाइड्रोजन पहले ही निकल चुका है। इसलिए यहां सीधी गणना का प्रयोग नहीं किया जा सकता. ऐसे मामलों में, समीकरणों की एक बहुत ही सरल प्रणाली का उपयोग करके हल करना सुविधाजनक होता है, जिसमें x को एक धातु के मोलों की संख्या और y को दूसरे धातु के पदार्थ की मात्रा माना जाता है।
उदाहरण 2 का समाधान.
2HCl = FeCl 2 +
ऐसी प्रणालियों को घटाव विधि का उपयोग करके हल करना अधिक सुविधाजनक है, पहले समीकरण को 18 से गुणा करना:
27x + 18y = 7.2
और पहले समीकरण को दूसरे से घटाना:(56 − 18)y = 11 − 7.2
y = 3.8 / 38 = 0.1 मोल (Fe)
x = 0.2 मोल (अल)
हाइड्रोजन की मात्रा ज्ञात करना:
एन = वी / वी एम = 8.96 / 22.4 = 0.4 मोल।
माना एल्युमीनियम की मात्रा x मोल है, और लोहे की मात्रा x मोल है। तब हम जारी हाइड्रोजन की मात्रा को x और y के रूप में व्यक्त कर सकते हैं:
हम हाइड्रोजन की कुल मात्रा जानते हैं: 0.4 मोल। मतलब,
1.5x + y = 0.4 (यह सिस्टम में पहला समीकरण है)।
धातुओं के मिश्रण के लिए हमें व्यक्त करने की आवश्यकता है जनतापदार्थों की मात्रा के माध्यम से.
एम = एम एन
तो, एल्यूमीनियम का द्रव्यमान
एम अल = 27x,
लोहे का द्रव्यमान
एम Fe = 56у,
और पूरे मिश्रण का द्रव्यमान
27x + 56y = 11 (यह सिस्टम में दूसरा समीकरण है)।
तो, हमारे पास दो समीकरणों की एक प्रणाली है:
एम फे = एन एम = 0.1 56 = 5.6 ग्राम
एम अल = 0.2 27 = 5.4 ग्राम
ω Fe = m Fe / m मिश्रण = 5.6 / 11 = 0.50909 (50.91%),
क्रमश,
ω अल = 100% - 50.91% = 49.09%
उत्तर: 50.91% लोहा, 49.09% एल्युमिनियम।
उदाहरण 3.जस्ता, एल्यूमीनियम और तांबे के मिश्रण के 16 ग्राम को हाइड्रोक्लोरिक एसिड समाधान की अधिकता से उपचारित किया गया। इस मामले में, 5.6 लीटर गैस (एन.एस.) निकली और 5 ग्राम पदार्थ घुला नहीं। मिश्रण में धातुओं के द्रव्यमान अंश निर्धारित करें।
तीसरे उदाहरण में, दो धातुएँ प्रतिक्रिया करती हैं, लेकिन तीसरी धातु (तांबा) प्रतिक्रिया नहीं करती है। इसलिए, शेष 5 ग्राम तांबे का द्रव्यमान है। शेष दो धातुओं - जिंक और एल्यूमीनियम (ध्यान दें कि उनका कुल द्रव्यमान 16 - 5 = 11 ग्राम है) की मात्रा समीकरणों की एक प्रणाली का उपयोग करके पाई जा सकती है, जैसा कि उदाहरण संख्या 2 में है।
उदाहरण 3 का उत्तर: 56.25% जस्ता, 12.5% एल्यूमीनियम, 31.25% तांबा।
उदाहरण 4.लोहे, एल्यूमीनियम और तांबे के मिश्रण को ठंडे सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड की अधिकता से उपचारित किया गया। इस मामले में, मिश्रण का कुछ हिस्सा घुल गया और 5.6 लीटर गैस (एन.एस.) निकली। शेष मिश्रण को अतिरिक्त सोडियम हाइड्रॉक्साइड घोल से उपचारित किया गया। 3.36 लीटर गैस निकली और 3 ग्राम अघुलनशील अवशेष रह गया। धातुओं के प्रारंभिक मिश्रण का द्रव्यमान और संरचना निर्धारित करें।
इस उदाहरण में, हमें यह याद रखना चाहिए ठंडा केंद्रितसल्फ्यूरिक एसिड लोहे और एल्यूमीनियम (निष्क्रियता) के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है, लेकिन तांबे के साथ प्रतिक्रिया करता है। इससे सल्फर (IV) ऑक्साइड निकलता है।
क्षार के साथप्रतिक्रिया केवल एल्यूमीनियम- उभयधर्मी धातु (एल्यूमीनियम के अलावा, जस्ता और टिन भी क्षार में घुल जाते हैं, और बेरिलियम भी गर्म सांद्र क्षार में घुल सकता है)।
उदाहरण 4 का समाधान.
(यह मत भूलिए कि ऐसी प्रतिक्रियाओं को इलेक्ट्रॉनिक संतुलन का उपयोग करके बराबर किया जाना चाहिए)
चूँकि तांबे और सल्फर डाइऑक्साइड का मोलर अनुपात 1:1 है, तो तांबा भी 0.25 मोल है। आप तांबे का एक द्रव्यमान पा सकते हैं:
एम Cu = n एम = 0.25 64 = 16 ग्राम।एल्युमीनियम एक क्षार घोल के साथ प्रतिक्रिया करता है, जिसके परिणामस्वरूप एल्युमीनियम और हाइड्रोजन का हाइड्रॉक्सो कॉम्प्लेक्स बनता है:
2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na + 3H 2अल 0 - 3ई = अल 3+
2H + + 2e = H 2
हाइड्रोजन के मोलों की संख्या:
n H3 = 3.36 / 22.4 = 0.15 मोल,
एल्यूमीनियम और हाइड्रोजन का मोलर अनुपात 2:3 है और इसलिए,
n अल = 0.15 / 1.5 = 0.1 मोल।
एल्यूमीनियम वजन:
एम अल = एन एम = 0.1 27 = 2.7 ग्रामशेष लोहा है, जिसका वजन 3 ग्राम है। आप मिश्रण का द्रव्यमान ज्ञात कर सकते हैं:
मी मिश्रण = 16 + 2.7 + 3 = 21.7 ग्राम।धातुओं के द्रव्यमान अंश:
केवल तांबा सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करता है, गैस के मोल की संख्या है:
n SO2 = V / Vm = 5.6 / 22.4 = 0.25 mol
|
2H 2 SO 4 (सांद्र) = CuSO 4 + |
ω Cu = m Cu/m मिश्रण = 16 / 21.7 = 0.7373 (73.73%)
ω अल = 2.7 / 21.7 = 0.1244 (12.44%)
ω Fe = 13.83%
उत्तर: 73.73% तांबा, 12.44% एल्यूमीनियम, 13.83% लोहा।
उदाहरण 5.जिंक और एल्यूमीनियम के मिश्रण का 21.1 ग्राम 20 डब्ल्यूटी वाले 565 मिलीलीटर नाइट्रिक एसिड समाधान में भंग कर दिया गया था। %HNO 3 और इसका घनत्व 1.115 ग्राम/मिलीलीटर है। जारी गैस की मात्रा, जो एक साधारण पदार्थ है और नाइट्रिक एसिड की कमी का एकमात्र उत्पाद है, 2.912 एल (एनएस) थी। द्रव्यमान प्रतिशत में परिणामी समाधान की संरचना निर्धारित करें। (आरएचटीयू)
इस समस्या का पाठ स्पष्ट रूप से नाइट्रोजन कटौती के उत्पाद को इंगित करता है - एक "सरल पदार्थ"। चूंकि धातुओं के साथ नाइट्रिक एसिड हाइड्रोजन का उत्पादन नहीं करता है, यह नाइट्रोजन है। दोनों धातुएँ अम्ल में घुल गईं।
समस्या धातुओं के प्रारंभिक मिश्रण की संरचना के बारे में नहीं, बल्कि प्रतिक्रियाओं के बाद परिणामी समाधान की संरचना के बारे में पूछती है। इससे कार्य और अधिक कठिन हो जाता है।
उदाहरण 5 का समाधान.
गैस पदार्थ की मात्रा निर्धारित करें:
एन एन2 = वी / वीएम = 2.912 / 22.4 = 0.13 मोल।
नाइट्रिक एसिड घोल का द्रव्यमान, घुले हुए HNO3 का द्रव्यमान और मात्रा निर्धारित करें:
एम समाधान = ρ वी = 1.115 565 = 630.3 ग्राम
m HNO3 = ω m समाधान = 0.2 630.3 = 126.06 ग्राम
n HNO3 = m / M = 126.06 / 63 = 2 मोल
कृपया ध्यान दें कि चूंकि धातुएं पूरी तरह से घुल चुकी हैं, इसका मतलब है - वहाँ निश्चित रूप से पर्याप्त एसिड था(ये धातुएँ पानी के साथ प्रतिक्रिया नहीं करती हैं)। तदनुसार, जांच करना आवश्यक होगा क्या बहुत ज्यादा एसिड है?, और परिणामी घोल में प्रतिक्रिया के बाद इसका कितना हिस्सा बचता है।
हम प्रतिक्रिया समीकरण बनाते हैं ( अपने इलेक्ट्रॉनिक बैलेंस के बारे में मत भूलना) और, गणना की सुविधा के लिए, हम जस्ता की मात्रा के लिए 5x लेते हैं, और एल्यूमीनियम की मात्रा के लिए 10y लेते हैं। फिर, समीकरणों में गुणांक के अनुसार, पहली प्रतिक्रिया में नाइट्रोजन x mol होगी, और दूसरी में - 3y mol:
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12HNO 3 = 5Zn(NO 3) 2 + |
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Zn 0 - 2e = Zn 2+ |
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2एन +5 + 10ई = एन 2 |
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36HNO3 = 10Al(NO3)3 + |
पहले समीकरण को 90 से गुणा करके और पहले समीकरण को दूसरे से घटाकर इस प्रणाली को हल करना सुविधाजनक है।
x = 0.04, जिसका अर्थ है n Zn = 0.04 5 = 0.2 mol
y = 0.03, जिसका अर्थ है n Al = 0.03 10 = 0.3 mol
आइए मिश्रण के द्रव्यमान की जाँच करें:
0.2 65 + 0.3 27 = 21.1 ग्राम।
अब आइए समाधान की संरचना पर आगे बढ़ें। प्रतिक्रियाओं को दोबारा लिखना और प्रतिक्रियाओं के ऊपर सभी प्रतिक्रियाशील और गठित पदार्थों (पानी को छोड़कर) की मात्रा लिखना सुविधाजनक होगा:
अगला प्रश्न यह है: क्या घोल में कोई नाइट्रिक एसिड बचा है और कितना बचा है?
प्रतिक्रिया समीकरणों के अनुसार, प्रतिक्रिया करने वाले एसिड की मात्रा:
n HNO3 = 0.48 + 1.08 = 1.56 मोल,
वे। अम्ल अधिक मात्रा में था और आप घोल में इसके अवशेष की गणना कर सकते हैं:
n HNO3 विश्राम. = 2 − 1.56 = 0.44 मोल.
तो, में अंतिम समाधानरोकना:
0.2 मोल की मात्रा में जिंक नाइट्रेट:
m Zn(NO3)2 = n M = 0.2 189 = 37.8 ग्राम
0.3 मोल की मात्रा में एल्यूमीनियम नाइट्रेट:
m Al(NO3)3 = n M = 0.3 213 = 63.9 ग्राम
0.44 मोल की मात्रा में अतिरिक्त नाइट्रिक एसिड:
मी HNO3 आराम. = एन एम = 0.44 63 = 27.72 ग्राम
अंतिम विलयन का द्रव्यमान क्या है?
आइए याद रखें कि अंतिम समाधान के द्रव्यमान में वे घटक शामिल होते हैं जिन्हें हमने मिश्रित किया (समाधान और पदार्थ) घटा उन प्रतिक्रिया उत्पादों को जो समाधान छोड़ गए (अवक्षेप और गैसें):
फिर हमारे कार्य के लिए:
मैं नया हूँ घोल = अम्ल घोल का द्रव्यमान + धातु मिश्र धातु का द्रव्यमान - नाइट्रोजन का द्रव्यमान
एम एन2 = एन एम = 28 (0.03 + 0.09) = 3.36 ग्राम
मैं नया हूँ समाधान = 630.3 + 21.1 - 3.36 = 648.04 ग्राम
ωZn(NO 3) 2 = m मात्रा / m समाधान = 37.8 / 648.04 = 0.0583
ωAl(NO 3) 3 = m आयतन / m समाधान = 63.9 / 648.04 = 0.0986
ω HNO3 विश्राम। = मी पानी / मी घोल = 27.72 / 648.04 = 0.0428
उत्तर: 5.83% जिंक नाइट्रेट, 9.86% एल्यूमीनियम नाइट्रेट, 4.28% नाइट्रिक एसिड।
उदाहरण 6.जब तांबे, लोहे और एल्यूमीनियम के 17.4 ग्राम मिश्रण को सांद्र नाइट्रिक एसिड की अधिकता के साथ उपचारित किया गया, तो 4.48 लीटर गैस (एन.ओ.) निकली, और जब इस मिश्रण को अतिरिक्त हाइड्रोक्लोरिक एसिड के समान द्रव्यमान के संपर्क में लाया गया, तो 8.96 लीटर गैस निकली। गैस (n.o.) जारी की गई। y.)। प्रारंभिक मिश्रण की संरचना निर्धारित करें. (आरएचटीयू)
इस समस्या को हल करते समय, हमें सबसे पहले यह याद रखना चाहिए कि एक निष्क्रिय धातु (तांबा) के साथ केंद्रित नाइट्रिक एसिड NO 2 का उत्पादन करता है, और लोहा और एल्यूमीनियम इसके साथ प्रतिक्रिया नहीं करते हैं। इसके विपरीत, हाइड्रोक्लोरिक एसिड तांबे के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है।
उदाहरण 6 के लिए उत्तर: 36.8% तांबा, 32.2% लोहा, 31% एल्यूमीनियम।
व्याख्यात्मक नोट
शुद्ध पदार्थ और मिश्रण. तरीकों पृथक्करण मिश्रण. शुद्ध पदार्थों की समझ विकसित करें और मिश्रण. तरीकोंपदार्थों की शुद्धि: ...विभिन्न पदार्थों को कक्षाओंकार्बनिक यौगिक। विशेषता: बुनियादी कक्षाओंकार्बनिक यौगिक...
2013 का आदेश क्रमांक शैक्षणिक विषय "रसायन विज्ञान" 8वीं कक्षा के लिए कार्य कार्यक्रम (मूल स्तर 2 घंटे)
कार्य कार्यक्रमअवसरों के बारे में छात्रों के ज्ञान का आकलन करना और तौर तरीकों पृथक्करण मिश्रणपदार्थ; उपयुक्त प्रायोगिक कौशल का निर्माण... बुनियादी पदार्थों का वर्गीकरण और रासायनिक गुण कक्षाओंअकार्बनिक यौगिकों के बारे में विचारों का निर्माण...
... मिश्रण, तौर तरीकों पृथक्करण मिश्रण. उद्देश्य: शुद्ध पदार्थों की अवधारणा देना और मिश्रण; वर्गीकरण पर विचार करें मिश्रण; छात्रों का परिचय दें तौर तरीकों पृथक्करण मिश्रण...छात्र और सामने उठाता है कक्षाएक अकार्बनिक पदार्थ के फार्मूले वाला कार्ड...
क्या आप जानते हैं कि मिश्रण को अलग करने की क्या विधियाँ हैं? नकारात्मक उत्तर देने में जल्दबाजी न करें। आप उनमें से कई का उपयोग अपनी दैनिक गतिविधियों में करते हैं।
शुद्ध पदार्थ: यह क्या है?
परमाणु, अणु, पदार्थ और मिश्रण बुनियादी रासायनिक अवधारणाएँ हैं। उनका क्या मतलब है? डी.आई.मेंडेलीव की तालिका में 118 रासायनिक तत्व हैं। ये विभिन्न प्रकार के प्राथमिक कण-परमाणु हैं। वे द्रव्यमान में एक दूसरे से भिन्न होते हैं।
परमाणु एक-दूसरे से जुड़कर अणु या पदार्थ बनाते हैं। बाद वाले, एक दूसरे से जुड़कर मिश्रण बनाते हैं। शुद्ध पदार्थों में निरंतर संरचना और गुण होते हैं। ये सजातीय संरचनाएँ हैं। लेकिन उन्हें रासायनिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से घटकों में अलग किया जा सकता है।
वैज्ञानिकों का दावा है कि शुद्ध पदार्थ व्यावहारिक रूप से प्रकृति में मौजूद नहीं हैं। उनमें से प्रत्येक में थोड़ी मात्रा में अशुद्धियाँ होती हैं। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि अधिकांश पदार्थ गतिविधि में भिन्न होते हैं। पानी में डूबी हुई धातुएँ भी आयन स्तर पर उसमें घुल जाती हैं।
शुद्ध पदार्थों का संघटन सदैव स्थिर रहता है। इसे बदलना बिल्कुल असंभव है। इसलिए, यदि आप कार्बन डाइऑक्साइड अणु में कार्बन या ऑक्सीजन की मात्रा बढ़ाते हैं, तो यह पूरी तरह से अलग पदार्थ होगा। और मिश्रण में आप घटकों की संख्या बढ़ा या घटा सकते हैं। इससे इसकी संरचना बदल जाएगी, लेकिन इसके अस्तित्व का तथ्य नहीं।
मिश्रण क्या है
कई पदार्थों के संयोजन को मिश्रण कहा जाता है। ये दो प्रकार के हो सकते हैं. यदि किसी मिश्रण में अलग-अलग घटक अलग-अलग नहीं हैं, तो इसे एकरूप या सजातीय कहा जाता है। एक और नाम है जो रोजमर्रा की जिंदगी में सबसे अधिक उपयोग किया जाता है - समाधान। ऐसे मिश्रण के घटकों को भौतिक तरीकों से अलग नहीं किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, खारे घोल से उसमें घुले क्रिस्टल को यंत्रवत् निकालना संभव नहीं है। प्रकृति में केवल तरल घोल ही नहीं पाए जाते हैं। तो, वायु एक गैसीय सजातीय मिश्रण है, और धातु मिश्र धातु एक ठोस है।
अमानवीय या विषमांगी मिश्रण में, व्यक्तिगत कण नग्न आंखों को दिखाई देते हैं। वे संरचना और गुणों में एक दूसरे से भिन्न होते हैं। इसका मतलब यह है कि उन्हें पूरी तरह से यंत्रवत् रूप से एक दूसरे से अलग किया जा सकता है। सिंड्रेला, जिसे उसकी दुष्ट सौतेली माँ ने मटर से फलियाँ अलग करने के लिए मजबूर किया था, ने इस कार्य को पूरी तरह से निभाया।
रसायन विज्ञान: मिश्रण को अलग करने की विधियाँ
रोजमर्रा की जिंदगी और प्रकृति में बड़ी संख्या में मिश्रण पाए जाते हैं। इन्हें अलग करने का सही तरीका कैसे चुनें? यह व्यक्तिगत घटकों के भौतिक गुणों पर आधारित होना चाहिए। यदि पदार्थों के क्वथनांक अलग-अलग हैं, तो क्रिस्टलीकरण के बाद वाष्पीकरण, साथ ही आसवन, प्रभावी होगा। ऐसी विधियों का उपयोग सजातीय समाधानों को अलग करने के लिए किया जाता है। विषम मिश्रणों को अलग करने के लिए, उनके घटकों के अन्य गुणों में अंतर का उपयोग किया जाता है: घनत्व, वेटेबिलिटी, घुलनशीलता, आकार, चुंबकत्व, आदि।
मिश्रण को अलग करने की भौतिक विधियाँ
मिश्रण के घटकों को अलग करते समय, पदार्थों की संरचना स्वयं नहीं बदलती है। इसलिए, मिश्रण को अलग करने की विधियों को रासायनिक प्रक्रिया नहीं कहा जा सकता है। इस प्रकार, व्यवस्थित करने, फ़िल्टर करने और चुंबक के संपर्क में आने से, व्यक्तिगत घटकों को यंत्रवत् अलग किया जा सकता है। प्रयोगशाला में, विभिन्न उपकरणों का उपयोग किया जाता है: अलग करने वाली फ़नल, फ़िल्टर पेपर, चुंबकीय पट्टियाँ। ये विषमांगी मिश्रणों को अलग करने की विधियाँ हैं।
स्क्रीनिंग
यह विधि शायद सबसे सरल है. हर गृहिणी इससे परिचित है। यह मिश्रण के ठोस घटकों के आकार में अंतर पर आधारित है। आटे को अशुद्धियों, कीड़ों के लार्वा और विभिन्न संदूषकों से अलग करने के लिए रोजमर्रा की जिंदगी में छानने का उपयोग किया जाता है। कृषि उत्पादन में, अनाज को इस तरह से विदेशी मलबे से साफ किया जाता है। निर्माण श्रमिक रेत और बजरी के मिश्रण को छानते हैं।
वकालत
मिश्रण को अलग करने की इस विधि का उपयोग विभिन्न घनत्व वाले घटकों के लिए किया जाता है। यदि रेत पानी में मिल जाती है, तो परिणामी घोल को अच्छी तरह मिलाना चाहिए और थोड़ी देर के लिए छोड़ देना चाहिए। पानी और वनस्पति तेल या पेट्रोलियम के मिश्रण के साथ भी ऐसा ही किया जा सकता है। रेत नीचे बैठ जायेगी। लेकिन इसके विपरीत, तेल ऊपर से इकट्ठा होगा। यह पद्धति रोजमर्रा की जिंदगी और प्रकृति में देखी जाती है। उदाहरण के लिए, धुएं से कालिख जम जाती है, और कोहरे से अलग-अलग ओस की बूंदें जम जाती हैं। और अगर आप घर का बना दूध रात भर के लिए छोड़ देते हैं, तो आप सुबह तक मलाई इकट्ठा कर सकते हैं।
छानने का काम
ब्रूड चाय प्रेमी इस विधि का प्रयोग प्रतिदिन करते हैं। हम निस्पंदन के बारे में बात कर रहे हैं - घटकों की विभिन्न घुलनशीलता के आधार पर मिश्रण को अलग करने की एक विधि। कल्पना कीजिए कि लोहे का बुरादा और नमक पानी में मिल गया। बड़े अघुलनशील कण फिल्टर पर बने रहेंगे। और घुला हुआ नमक इसमें से गुजर जाएगा। इस विधि का सिद्धांत वैक्यूम क्लीनर के संचालन, श्वसन मास्क और धुंध पट्टियों की क्रिया पर आधारित है।
चुम्बक द्वारा क्रिया
सल्फर और लौह चूर्ण के मिश्रण को अलग करने की एक विधि सुझाएँ। स्वाभाविक रूप से, यह चुंबक की क्रिया है। क्या सभी धातुएँ ऐसा करने में सक्षम हैं? बिल्कुल नहीं। संवेदनशीलता की डिग्री के आधार पर, पदार्थों के तीन समूहों को प्रतिष्ठित किया जाता है। उदाहरण के लिए, सोना, तांबा और जस्ता चुंबक से नहीं जुड़ेंगे। वे प्रतिचुंबकीय सामग्रियों के समूह से संबंधित हैं। मैग्नीशियम, प्लैटिनम और एल्युमीनियम की धारणा कमजोर है। लेकिन यदि मिश्रण में लौह चुम्बक हों तो यह विधि सर्वाधिक प्रभावी होगी। इनमें शामिल हैं, उदाहरण के लिए, लोहा, कोबाल्ट, निकल, टेरबियम, होल्मियम, थ्यूलियम।
वाष्पीकरण
जलीय सजातीय घोल के लिए मिश्रण को अलग करने की कौन सी विधि उपयुक्त है? यह वाष्पीकरण है. यदि आपके पास केवल खारा पानी है, लेकिन साफ पानी की जरूरत है, तो तुरंत परेशान न हों। आपको मिश्रण को क्वथनांक तक गर्म करना होगा। परिणामस्वरूप, पानी वाष्पित हो जाएगा। और घुले हुए पदार्थ के क्रिस्टल डिश के तल पर दिखाई देंगे। पानी इकट्ठा करने के लिए, इसे संघनित किया जाना चाहिए - गैसीय अवस्था से तरल में स्थानांतरित किया जाना चाहिए। ऐसा करने के लिए, वाष्प को कम तापमान वाली सतह को छूकर ठंडा किया जाता है और तैयार कंटेनर में प्रवाहित किया जाता है।
क्रिस्टलीकरण
विज्ञान में इस शब्द को व्यापक अर्थ में माना जाता है। यह केवल शुद्ध पदार्थ प्राप्त करने की विधि नहीं है। प्रकृति में क्रिस्टल में हिमखंड, खनिज, हड्डियाँ और दाँत तामचीनी शामिल हैं।
उनका विकास उन्हीं परिस्थितियों में होता है। तरल पदार्थों के ठंडा होने या भाप के अतिसंतृप्ति के परिणामस्वरूप क्रिस्टल बनते हैं, और फिर तापमान में बदलाव नहीं होना चाहिए। इस प्रकार, सबसे पहले कुछ सीमित स्थितियाँ हासिल की जाती हैं। परिणामस्वरूप, एक क्रिस्टलीकरण केंद्र प्रकट होता है, जिसके चारों ओर तरल, पिघल, गैस या कांच के परमाणु इकट्ठा होते हैं।
आसवन
निश्चित रूप से आपने पानी के बारे में सुना होगा, जिसे आसुत कहा जाता है। यह शुद्ध तरल दवाओं के निर्माण, प्रयोगशाला अनुसंधान और शीतलन प्रणालियों के लिए आवश्यक है। और वे इसे विशेष उपकरणों में प्राप्त करते हैं। उन्हें डिस्टिलर कहा जाता है।
आसवन विभिन्न क्वथनांक वाले पदार्थों के मिश्रण को अलग करने की एक विधि है। लैटिन से अनुवादित, इस शब्द का अर्थ है "नीचे टपकना।" उदाहरण के लिए, इस विधि का उपयोग करके, आप किसी घोल से अल्कोहल और पानी को अलग कर सकते हैं। पहला पदार्थ +78 o C के तापमान पर उबलना शुरू हो जाएगा। अल्कोहल वाष्प बाद में संघनित हो जाएगा। पानी तरल रूप में रहेगा.
इसी प्रकार, तेल से परिष्कृत उत्पाद प्राप्त होते हैं: गैसोलीन, मिट्टी का तेल, गैस तेल। यह प्रक्रिया कोई रासायनिक प्रतिक्रिया नहीं है. तेल को अलग-अलग अंशों में विभाजित किया जाता है, जिनमें से प्रत्येक का अपना क्वथनांक होता है। यह कई चरणों में होता है. सबसे पहले, प्राथमिक तेल पृथक्करण किया जाता है। इसे संबंधित गैस, यांत्रिक अशुद्धियों और जल वाष्प से शुद्ध किया जाता है। अगले चरण में, परिणामी उत्पाद को आसवन कॉलम में रखा जाता है और गर्म किया जाना शुरू हो जाता है। यह तेल का वायुमंडलीय आसवन है। 62 डिग्री से कम तापमान पर, शेष संबद्ध गैस वाष्पित हो जाती है। मिश्रण को 180 डिग्री तक गर्म करने पर, गैसोलीन अंश प्राप्त होते हैं, 240 तक - मिट्टी का तेल, 350 तक - डीजल ईंधन। थर्मल तेल शोधन से निकलने वाला अवशेष ईंधन तेल है, जिसका उपयोग स्नेहक के रूप में किया जाता है।
क्रोमैटोग्राफी
इस विधि का नाम उस वैज्ञानिक के नाम पर रखा गया जिसने सबसे पहले इसका प्रयोग किया था। उसका नाम मिखाइल सेमेनोविच त्सवेट था। प्रारंभ में, इस विधि का उपयोग पौधों के रंगद्रव्य को अलग करने के लिए किया जाता था। और क्रोमैटोग्राफी का शाब्दिक अनुवाद ग्रीक से "मैं रंग से लिखता हूं" के रूप में किया जाता है। फिल्टर पेपर को पानी और स्याही के मिश्रण में डुबोएं। पहला तुरंत अवशोषित होना शुरू हो जाएगा। यह सोखने के गुणों की विभिन्न डिग्री के कारण है। इसमें प्रसार और घुलनशीलता की डिग्री को भी ध्यान में रखा जाता है।
सोखना
कुछ पदार्थों में अन्य प्रकार के अणुओं को आकर्षित करने की क्षमता होती है। उदाहरण के लिए, विषाक्तता होने पर हम विषाक्त पदार्थों से छुटकारा पाने के लिए सक्रिय कार्बन लेते हैं। इस प्रक्रिया के लिए एक इंटरफ़ेस की आवश्यकता होती है जो दो चरणों के बीच स्थित होता है।
इस विधि का उपयोग रासायनिक उद्योग में गैसीय मिश्रण से बेंजीन को अलग करने, तेल शोधन के तरल उत्पादों को शुद्ध करने और उन्हें अशुद्धियों से शुद्ध करने के लिए किया जाता है।
इसलिए, हमारे लेख में हमने मिश्रण को अलग करने के मुख्य तरीकों पर गौर किया। लोग इनका उपयोग घर और औद्योगिक पैमाने पर करते हैं। विधि का चुनाव मिश्रण के प्रकार पर निर्भर करता है। एक महत्वपूर्ण कारक इसके घटकों के विशिष्ट भौतिक गुण हैं। ऐसे समाधानों को अलग करने के लिए जिनमें अलग-अलग हिस्से दृष्टिगत रूप से अप्रभेद्य हों, वाष्पीकरण, क्रिस्टलीकरण, क्रोमैटोग्राफी और आसवन की विधियों का उपयोग किया जाता है। यदि अलग-अलग घटकों की पहचान की जा सके, तो ऐसे मिश्रण को विषमांगी कहा जाता है। इन्हें अलग करने के लिए निपटान, फ़िल्टरिंग और चुंबकीय क्रिया की विधियों का उपयोग किया जाता है।
शुद्ध पदार्थ एवं मिश्रण. मिश्रण को अलग करने की विधियाँ.किसी पदार्थ के गुणों को स्थापित करने के लिए उसका शुद्ध रूप में होना आवश्यक है, लेकिन पदार्थ प्रकृति में शुद्ध रूप में नहीं पाए जाते।प्रत्येक पदार्थ में हमेशा एक निश्चित मात्रा में अशुद्धियाँ होती हैं। वह पदार्थ जिसमें लगभग कोई अशुद्धियाँ नहीं होती, शुद्ध कहलाता है। वे वैज्ञानिक प्रयोगशाला या स्कूल रसायन विज्ञान प्रयोगशाला में ऐसे पदार्थों के साथ काम करते हैं। ध्यान दें कि बिल्कुल शुद्ध पदार्थ मौजूद नहीं हैं।
मिश्रण में लगभग सभी प्राकृतिक पदार्थ, भोजन (नमक, चीनी और कुछ अन्य को छोड़कर), निर्माण सामग्री, घरेलू रसायन और कई दवाएं और सौंदर्य प्रसाधन शामिल हैं।
प्राकृतिक पदार्थ मिश्रण होते हैं, जिनमें कभी-कभी बहुत बड़ी संख्या में विभिन्न पदार्थ शामिल होते हैं। उदाहरण के लिए, प्राकृतिक जल में हमेशा लवण और गैसें घुली रहती हैं। कभी-कभी किसी अशुद्धि की बहुत कम मात्रा पदार्थ के कुछ गुणों में बहुत मजबूत परिवर्तन ला सकती है। उदाहरण के लिए, जस्ता में लोहे या तांबे के केवल सौवें हिस्से की सामग्री हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ इसकी बातचीत को सैकड़ों गुना तेज कर देती है। जब किसी मिश्रण में कोई एक पदार्थ प्रमुख मात्रा में होता है, तो आमतौर पर पूरे मिश्रण पर उसका नाम अंकित हो जाता है।
एक घटक एक मिश्रण में निहित प्रत्येक पदार्थ है।
सजातीय मिश्रण.
एक गिलास पानी में चीनी का एक छोटा सा हिस्सा मिलाएं और तब तक हिलाएं जब तक कि सारी चीनी घुल न जाए। तरल का स्वाद मीठा होगा. इस प्रकार, चीनी गायब नहीं हुई, बल्कि मिश्रण में बनी रही। लेकिन एक शक्तिशाली माइक्रोस्कोप के माध्यम से तरल की एक बूंद की जांच करने पर भी हम इसके क्रिस्टल नहीं देख पाएंगे।
चावल। 3. सजातीय मिश्रण (जलीय चीनी घोल)
चीनी और पानी का तैयार मिश्रण सजातीय है (चित्र 3); इन पदार्थों के सबसे छोटे कण इसमें समान रूप से मिश्रित होते हैं।
वे मिश्रण जिनमें घटकों को नग्न आंखों से नहीं पहचाना जा सकता, सजातीय कहलाते हैं।
रेत, चाक या मिट्टी मिला हुआ पानी O 0 C के तापमान पर जम जाता है और 100 0 C पर उबल जाता है।
कुछ प्रकार के विषम मिश्रणों के विशेष नाम होते हैं: फोम (उदाहरण के लिए, पॉलीस्टाइन फोम, साबुन का झाग), सस्पेंशन (थोड़ी मात्रा में आटे के साथ पानी का मिश्रण), इमल्शन (दूध, अच्छी तरह से हिलाया हुआ वनस्पति तेल और पानी), एरोसोल ( धुआं, कोहरा)।
चावल। 5. विषमांगी मिश्रण:
ए - पानी और सल्फर का मिश्रण;
बी - वनस्पति तेल और पानी का मिश्रण;
सी - हवा और पानी का मिश्रण
मिश्रण को अलग करने के विभिन्न तरीके हैं। मिश्रण को अलग करने की विधि का चुनाव मिश्रण बनाने वाले पदार्थों के गुणों से प्रभावित होता है।
आइए प्रत्येक विधि पर करीब से नज़र डालें:
वकालत- पानी में अघुलनशील यांत्रिक अशुद्धियों से तरल पदार्थ को शुद्ध करने की एक सामान्य विधि, यातरल पदार्थ जो एक दूसरे में अघुलनशील होते हैं और जिनका घनत्व अलग-अलग होता है।
अवसादन का उपयोग तकनीकी और घरेलू जरूरतों के लिए पानी तैयार करने, सीवेज के उपचार, कच्चे तेल के निर्जलीकरण और अलवणीकरण और कई रासायनिक प्रौद्योगिकी प्रक्रियाओं में किया जाता है। यह प्राकृतिक एवं कृत्रिम जलाशयों की प्राकृतिक आत्मशुद्धि का एक महत्वपूर्ण चरण है।
छानने का काम- ठोस अघुलनशील अशुद्धियों से तरल को अलग करना; तरल अणु फिल्टर के छिद्रों से गुजरते हैं, और अशुद्धियों के बड़े कण बरकरार रहते हैं।
कल्पना कीजिए कि आपके सामने नदी की रेत और पानी का मिश्रण है। मिश्रण का प्रकार निर्धारित करें. ( विजातीय). नदी की रेत और पानी के भौतिक गुणों की तुलना करें। (ये ऐसे पदार्थ हैं जो एक दूसरे में अघुलनशील होते हैं और इनका घनत्व अलग-अलग होता है)। इस मिश्रण को अलग करने की कोई विधि सुझाएँ ( छनन).
चुम्बक द्वारा क्रियाविषम मिश्रण को अलग करने की एक विधि है जब मिश्रण में से एक पदार्थ चुंबक द्वारा आकर्षित होने में सक्षम होता है
वाष्पीकरण -यह सजातीय मिश्रण को अलग करने की एक विधि है, जिसमें घोल से ठोस घुलनशील पदार्थ निकलता है; गर्म करने पर पानी वाष्पित हो जाता है और ठोस पदार्थ के क्रिस्टल रह जाते हैं।
आसवन (लैटिन में "गिराना") – यह सजातीय मिश्रण को अलग करने की एक विधि है, जिसमें तरल मिश्रण को ऐसे अंशों में अलग किया जाता है जो संरचना में भिन्न होते हैं। यह तरल के आंशिक वाष्पीकरण और उसके बाद भाप के संघनन द्वारा किया जाता है। आसुत अंश (डिस्टिलेट) अपेक्षाकृत अधिक अस्थिर (कम उबलते) पदार्थों से समृद्ध होता है, और गैर-आसुत तरल (बॉटम्स) अपेक्षाकृत कम अस्थिर (उच्च उबलते) पदार्थों से समृद्ध होता है।
प्रयोगशाला में, एक विशेष संस्थापन (चित्र 6) का उपयोग करके आसवन किया जाता है। जब तरल पदार्थों के मिश्रण को गर्म किया जाता है, तो सबसे कम क्वथनांक वाला पदार्थ सबसे पहले उबलता है। इसका वाष्प बर्तन से बाहर निकलता है, ठंडा होता है, संघनित होता है1 और परिणामी तरल रिसीवर में प्रवाहित होता है। जब यह पदार्थ मिश्रण में नहीं रहेगा, तो तापमान बढ़ना शुरू हो जाएगा और समय के साथ, एक अन्य तरल घटक उबल जाएगा। बर्तन में गैर-वाष्पशील तरल पदार्थ रहते हैं।
चावल। 6. आसवन के लिए प्रयोगशाला स्थापना: ए - पारंपरिक; बी - सरलीकृत
1 - विभिन्न क्वथनांक वाले तरल पदार्थों का मिश्रण;
2 - थर्मामीटर;
3 - जल रेफ्रिजरेटर;
4 - रिसीवर
आइए देखें कि कुछ कैसे उपयोग करते हैं तरीकों मिश्रण का पृथक्करण.
निस्पंदन प्रक्रिया एक श्वासयंत्र के संचालन का आधार है - एक उपकरण जो बहुत धूल भरे कमरे में काम करने वाले व्यक्ति के फेफड़ों की रक्षा करता है। रेस्पिरेटर में फिल्टर होते हैं जो धूल को फेफड़ों में प्रवेश करने से रोकते हैं (चित्र 7)। सबसे सरल श्वासयंत्र धुंध की कई परतों से बनी एक पट्टी है। वैक्यूम क्लीनर में एक फिल्टर भी होता है जो हवा से धूल हटाता है।
चावल। 7. श्वासयंत्र में काम करने वाला
निष्कर्ष निकालिए कि आप किन तरीकों से पानी में घुलनशील और अघुलनशील पदार्थों के मिश्रण को अलग कर सकते हैं।
विषमांगी (विषम) | सजातीय (सजातीय) |
| विषमांगी मिश्रण वे होते हैं जिनमें मूल घटकों के बीच के इंटरफेस को नग्न आंखों से या आवर्धक कांच या माइक्रोस्कोप के नीचे पहचाना जा सकता है: | ऐसे मिश्रणों में पदार्थ यथासंभव आणविक स्तर पर एक-दूसरे के साथ मिश्रित होते हैं। ऐसे मिश्रणों में, माइक्रोस्कोप के तहत भी मूल घटकों के बीच इंटरफ़ेस का पता लगाना असंभव है: |
| उदाहरण | |
| निलंबन (ठोस + तरल) इमल्शन (द्रव + तरल) धुआं (ठोस + गैस) ठोस पाउडर मिश्रण (ठोस+ठोस) | सही समाधान (उदाहरण के लिए, पानी में टेबल नमक का घोल, पानी में अल्कोहल का घोल) ठोस समाधान (धातु मिश्र धातु, क्रिस्टलीय नमक हाइड्रेट्स) गैस समाधान (गैसों का मिश्रण जो एक दूसरे के साथ प्रतिक्रिया नहीं करते हैं) |
मिश्रण को अलग करने की विधियाँ
गैस-तरल, तरल-ठोस, गैस-ठोस प्रकार के विषम मिश्रण गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में समय में अस्थिर होते हैं। ऐसे मिश्रण में, कम घनत्व वाले घटक धीरे-धीरे ऊपर की ओर बढ़ते हैं (तैरते हैं), और उच्च घनत्व वाले घटक नीचे की ओर डूबते हैं (व्यवस्थित होते हैं)। समय के साथ मिश्रण के सहज पृथक्करण की इस प्रक्रिया को कहा जाता है प्रतिवाद करना. उदाहरण के लिए, महीन रेत और पानी का मिश्रण बहुत जल्दी स्वतः ही दो भागों में विभाजित हो जाता है:
प्रयोगशाला स्थितियों में किसी तरल पदार्थ से उच्च घनत्व वाले पदार्थों के जमाव की प्रक्रिया को तेज करने के लिए, वे अक्सर निपटान विधि के अधिक उन्नत संस्करण का सहारा लेते हैं - centrifugation. सेंट्रीफ्यूज में गुरुत्वाकर्षण की भूमिका केन्द्रापसारक बल द्वारा निभाई जाती है, जो हमेशा घूर्णन के दौरान होती है। चूँकि केन्द्रापसारक बल सीधे घूर्णन की गति पर निर्भर करता है, इसे केवल प्रति इकाई समय में अपकेंद्रित्र के चक्करों की संख्या बढ़ाकर गुरुत्वाकर्षण बल से कई गुना अधिक बनाया जा सकता है। इसके कारण, जमने की तुलना में मिश्रण का पृथक्करण बहुत तेजी से होता है।
निपटान या सेंट्रीफ्यूजेशन के बाद, विधि का उपयोग करके सतह पर तैरनेवाला को तलछट से अलग किया जा सकता है छानना- तलछट से तरल पदार्थ को सावधानीपूर्वक निकालकर।
आप एक अलग फ़नल का उपयोग करके एक दूसरे में अघुलनशील दो तरल पदार्थों के मिश्रण को (निपटने के बाद) अलग कर सकते हैं, जिसके संचालन का सिद्धांत निम्नलिखित चित्रण से स्पष्ट है:
एकत्रीकरण की विभिन्न अवस्थाओं में पदार्थों के मिश्रण को अलग करने के लिए अवसादन और अपकेंद्रित्र के अलावा निस्पंदन का भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। विधि में यह तथ्य शामिल है कि मिश्रण के घटकों के संबंध में फ़िल्टर का थ्रूपुट अलग होता है। अक्सर यह अलग-अलग कण आकारों के कारण होता है, लेकिन यह इस तथ्य के कारण भी हो सकता है कि मिश्रण के अलग-अलग घटक फ़िल्टर सतह के साथ अधिक मजबूती से संपर्क करते हैं ( सोख लिया जाता हैउन्हें)।
उदाहरण के लिए, पानी के साथ ठोस अघुलनशील पाउडर के निलंबन को झरझरा पेपर फिल्टर का उपयोग करके अलग किया जा सकता है। ठोस फिल्टर पर रहता है, और पानी इसके माध्यम से गुजरता है और इसके नीचे स्थित एक कंटेनर में एकत्र किया जाता है:
कुछ मामलों में, घटकों के विभिन्न चुंबकीय गुणों के कारण विषम मिश्रण को अलग किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, सल्फर और धात्विक लौह चूर्ण के मिश्रण को चुंबक का उपयोग करके अलग किया जा सकता है। लोहे के कण, सल्फर कणों के विपरीत, चुंबक द्वारा आकर्षित और धारण किए जाते हैं:
चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करके मिश्रण के घटकों को अलग करना कहलाता है चुंबकीय पृथक्करण.
यदि मिश्रण किसी तरल में दुर्दम्य ठोस का घोल है, तो घोल को वाष्पित करके इस पदार्थ को तरल से अलग किया जा सकता है:
तरल सजातीय मिश्रण को अलग करने की विधि कहलाती है आसवन,या आसवन. इस विधि में वाष्पीकरण के समान संचालन का एक सिद्धांत है, लेकिन यह आपको न केवल अस्थिर घटकों को गैर-वाष्पशील घटकों से अलग करने की अनुमति देता है, बल्कि अपेक्षाकृत करीबी क्वथनांक वाले पदार्थों को भी अलग करता है। आसवन उपकरण के सबसे सरल विकल्पों में से एक नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है:
आसवन प्रक्रिया का अर्थ यह है कि जब तरल पदार्थों का मिश्रण उबलता है, तो पहले हल्के उबलने वाले घटक के वाष्प वाष्पित हो जाते हैं। इस पदार्थ के वाष्प, रेफ्रिजरेटर से गुजरने के बाद, संघनित होते हैं और रिसीवर में प्रवाहित होते हैं। तेल उद्योग में प्राथमिक तेल शोधन के दौरान तेल को अंशों (गैसोलीन, मिट्टी का तेल, डीजल, आदि) में अलग करने के लिए आसवन विधि का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
आसवन विधि से अशुद्धियों (मुख्य रूप से लवण) से शुद्ध पानी भी प्राप्त होता है। आसवन द्वारा शुद्ध किया गया जल कहलाता है आसुत जल.
