طرق فصل المخاليط المتجانسة

طرق فصل المخاليط المتجانسة هي التي تسمح بالحصول على مكوناتها أو المواد المذابة فيها، وأيضًا بيان حالة كل مكون سواء سائلة أو صلبة أو غازية، وتختلف تلك الطرق عن المُستخدمة في المخاليط غير المتجانسة.

فصل المخاليط المتجانسة

إنّ المادة لا تظهر على حالة واحدة، فكما أن هناك مواد نقية “خام” لا تدخل فيها أي عناصر أخرى، بل تمثل عنصر بذاتها.. هناك أيضًا المواد غير النقية.

فهي التي تُعرف باسم المخاليط، وسُميت كذلك لأنها عبارة عن تجمع بين أكثر من مادة، إمّا أن يكون بينهم مزيج تام فتكون مخاليط متجانسة أو لا تمتزج على نحو كبير فتكون مخاليط غير متجانسة.

لكن باعتبارها مخاليط فإنه يُمكن فصلها مهما كان نوعها، وعلى الرغم من أن فصل المخاليط غير المتجانسة هو الأكثر سهولة، إلا أن المخاليط المتجانسة كذلك يُمكن فصلها.

حيث تخضع لبعض الطرق الكيميائية بعيدًا عن الفصل بالعين المجردة، لتظهر الجزيئات الذائبة فيها من مواد متناهية الصغر.

فهناك حقيقة مفادها أن كل عنصر يحتفظ بحالته وخواصه الفردية قبل أن يوضع في مخلوط، وعليه يُمكن إعادة فصله ببعض الطرق.

1- طريقة التقطير

يُعتد بها الطريقة الأكثر استخدامًا في طرق فصل المخاليط المتجانسة لأنها تشمل الأملاح، والغازات، والمذيبات، والمستخلصات العضوية، والمعادن المنصهرة.

فالمُذاب على الأغلب يكون سائلًا، وتختلف نقطة غليانه عن المذيب بعدة درجات، إلا أن الفرق بين درجات الغليان حينما يكون أكثر من 70 درجة يتم اللجوء إلى التقطير البسيط.

أما إن تخطى تلك النسبة يكون التقطير الجزئي هو الأفضل، فهناك أكثر من نوع للتقطير لكل واحد إعداده ومنهاجيته في العمل مع المخاليط ذات الطبيعة الكيميائية المختلفة.

يختلف التقطير عن التبخر في أنه يحتفظ بكلٍ من المذيب والمذاب.. لذا يُمكن التدقيق في مكونات المخلوط على نحو أكثر من الوضوح.

1. تبخير السائل.
2. إعادة تكثيف السائل بناءً على فروقات الضغط البخاري.
3. تتبخر المادة ذات الضغط البخاري الأقل عند درجة حرارة أقل.
4. ينتقل البخار عبر المكثف البارد فيتكاثف.. عائدًا إلى حالته السائلة.
5. يُنتج السائل المقطر.

كما يوضع المحلول في جهاز للتقطير، يكون عبارة عن دورقين محكمي الإغلاق، يصل بينهما أنبوب ذو فتحة للتهوية.

على أن توضع الماء في الدورق الأول، مع إضافة الحرارة اللازمة لغليانُه، ثم يتكاثف البخار ويتحول إلى ماء بالمرور في أنبوب التقطير لينزل في الدورق الثاني.

لا يفوتك أيضًا: قارن بين المخاليط والمواد النقية

2- طريقة التبخر

يندرج تحت المخاليط المتجانسة عدة أنواع من أهمها المحاليل، وأبسطها تلك التي تذوب فيها مادة واحدة، في وسط مذيب موجود بنسبة أكبر.

فبمجرد الاهتزاز أو التحريك أو التقليب تمتزج مكونات المحلول، بحيث لا يصير هناك تمييزًا بالعين المجردة، فنلجأ إلى الحرارة (الطاقة الحرارية).. التي من شأنها فصل المكونات.

1. تسخين المحلول للسماح للمذيب بالتبخر خارجه.
2. يتناقص الحجم الموجود بين الجسيمات المذابة.
3. يزداد التفاعل بين الجسيمات المذابة.
4. النتيجة النهائية تتجلى حينما يتركز المذاب في القاع.. ويتبخر المذيب.

من المآخذ على تلك الطريقة من طرق فصل المخاليط المتجانسة أن التبخر يتخلص من المذيب من خلال تسخينه إلى حد الغليان، عوضًا عن فصل المذاب.

المشكلة تكمُن في أن المادة المتبقية يُمكن أن تتكون من أكثر مادة مذابة، وعليه تحتاج إلى طرق فصل أخرى لمعرفة مكوناتها.

3- آلية الكروماتوغرافيا

على عكس طرق فصل المخاليط المتجانسة الأخرى لا تعمل تلك الطريقة على الفصل الكامل من المخلوط.. فقط جزء ضئيل منه، لأنها تحدد المخلوط وفقًا لتكوينه.

كما أن هناك أنواع عدة منها إلا أن الشائع هو ورق الكروماتوغرافيا، ويوضع المخلوط عليه ومن خلال بعض الخطوات تتمكن من فصله.

تعتمد في فصلها للمخاليط على قدرة كل مكون على الالتصاق بقضيب صلب، وهي من أهم طرق الفصل المستخدمة لأنها تفصل بين المواد السائلة والصلبة والغازية.

أي أنها تجدي مع كافة حالات المادة، وتتم بالنظر إلى طورين.

الطور المتحرك	تختلف مكوناته وفقًا للمواد المراد فصلها.
الطور الثابت	مثل السيليكا، أو ورقة من السليولوز، أو أكسيد الألمونيوم.

بحيث يمر الخليط عبر أي من مواد الطور الساكن، فإن تجاذبت تلك المواد مع مكونات الطور الساكن فإنها تتحرك بمسافة أقصر.

بينما إن كانت أكثر جاذبية مع مكونات الطور المتحرك فإنها تتحرك بمسافة أكبر.. إلا أن هناك 3 أنواع للاستشراب.

استشراب الطبقة الرقيقة: هنا يتم استخدام ورقة ترشيح في فصل المخاليط المتجانسة، حيث يتم اتباع بعض الخطوات.

1. وضع قطرة من المادة المراد فصلها على بُعد 2.5 سم عن حافة ورقة الترشيح.
2. وضع الشريحة في وعاء به الطور المتحرك وهو المذيب.
3. يبدأ المذيب بالحركة.
4. تتحرك المادة المذابة مع الطور المتحرك للأعلى.
5. لا تتحرك المادة المذابة في الطور الساكن لمسافة طويلة.

هذا بالنظر إلى قاعدة علمية مفادها أن مواد المخلوط إن كانت (قطبية، غير قطبية) وكان الطور المتحرك غير قطبي أما الطور الساكن قطبي.

فإن المادة غير القطبية من شأنها التحرك لأعلى، أما المادة القطبية تظل مكانها لا تتحرك.

الاستشراب الغازي: يتم من خلال تبخير السائل إلى غاز، باستخدام أنبوب به مادة صلبة ماصة وهي الطور الساكن، إضافةً إلى الطور المتحرك الذي يتمثل في غاز حامل.

يعمل الغاز الحامل على نقل الخليط من خلال الأنبوب، فتُفصل المواد بناءً على الفرق في التجاذب بين الطورين المتحرك والساكن.

ثالثًا: الاستشراب على العمود: أما في ذلك النوع يُستخدم عمود أفقي به مادة صلبة ماصة وهي الطور الثابت، ومذيب يُمثل الطور المتحرك، وعليه يتم الفصل بناءً على فروق الذوبان.

لا يفوتك أيضًا: نوع المخلوط الذي يتكون من حبيبات من الرمل والماء

4- التبلور الجزئي

يُعتد بها طريقة هجينة وسط طرق فصل المخاليط المتجانسة، نظرًا لأنها تبدأ من خليط متجانس وتنتهي إلى المزيج غير المتجانس.

يتم استخدامها للحصول على مادة صلبة من فصل المحلول وهو من المخاليط المتجانسة.. من خلال إضافة المادة المذابة إليه، ثم تعريضه إلى الحرارة.

ففي حين الغليان، يتبخر السائل، وتترسب المادة المذابة بدورها على هيئة بلورات، ولذلك سُمي بالتبلور الجزئي.

كما يُمكن الحصول على بلورات صغيرة الحجم من خلال التبريد السريع للمحلول، أو التبريد البطيء للحصول على بلورات كبيرة الحجم.

لا يفوتك أيضًا: قارن بين المخاليط المتجانسة وغير المتجانسة واعط أمثلة عليهما

إمكانية فصل المخاليط

وفقًا إلى حالات المادة المختلفة يُمكن تصنيف طرق فصل المخاليط المتجانسة من حيث الإمكانية.

الطريقة	مواد صلبة وسائلة	صلب ذائب في سائل	مواد سائلة	مواد صلبة
الاستشراب	نعم	نعم	نعم	نعم
الترشيح	نعم	لا	لا	لا
التقطير	لا	نعم	نعم	لا
التبخر	نعم	نعم	لا	لا

اعتمادًا على مدى تعقيد الخليط المتجانس يتم انتقاء الطريقة الأفضل لفصل مكوناته.. حتى يتم كسر هذا التجانس ومعرفة خصائص كل مكون على حِدة.