Çay demlemek
bir ayırma
yöntemidir.
Böbreğin diyaliz yapar, mutfakta süzgeç kullanırsın, çamaşır makinesi santrifüjler. Bu ünitede karışımları bileşenlerine ayırmak için kullanılan bütün yöntemleri, hangi fiziksel özellik farkına dayandıklarıyla birlikte göreceğiz.
Karışımların bileşenlerine ayrılması için maddelerin bazı fiziksel özelliklerinin farklılıklarından yararlanılır. Aşağıdaki beş halkadan birine tıkla; o farka dayanan bütün yöntemleri gör.
Karışımlar fiziksel yöntemlerle bileşenlerine ayrılabilirken elementler fiziksel veya kimyasal hiçbir yöntemle bileşenlerine ayrılamaz. Bileşikleri bileşenlerine ayırmak için ısı, elektrik, ışık ve başka maddelerle tepkimeler gibi çeşitli yöntemler kullanılır.
CaCO₃(k) —ısı→ CaO(k) + CO₂(g)
H₂O(s) —elektroliz→ H₂(g) + ½O₂(g)
2AgNO₃(suda) + Cu(k) → Cu(NO₃)₂(suda) + 2Ag(k)
Bunlar kimyasal yöntemlerdir — bileşikler için gerekir. Bir karışımı ayırırken bileşenlerin kimliği değişmez. İşlem sırasında şap ya da yüzdürücü gibi bir kimyasal kullanılsa bile ortada bir kimyasal değişim yoktur; maddeler kendi kimliğini korur.
Ayırma hunisinde zeytinyağı - su karışımını ayıralım. Musluğu aç, hangi sıvının önce çıktığına dikkat et.
Sıvı - sıvı heterojen karışımların ayrılmasında kullanılır. Birbiri içinde çözünmeyen sıvıların yoğunluk farkından faydalanılır. Yoğunluğu büyük olan sıvı, ilk ayrılan sıvıdır. Zeytinyağı - su ve su - benzin gibi karışımlar bu yöntemle ayrılır.
Buğday - saman. Harman yerinde rüzgâra karşı savurmak, ağır tanenin yakına, hafif samanın uzağa düşmesini sağlar.
Kanın merkezcil kuvvet yardımıyla çöktürülmesi. Tahlil tüpünün hızla döndürülüp kan hücrelerinin dibe çökmesi.
Pirinç - su. Pirinci yıkadıktan sonra üstteki bulanık suyu dökmek tam olarak dekantasyondur.
Şap gibi koagülantlarla yapılır. Bulanık suya şap atınca askıdaki tanecikler birleşip çöker.
Katı - katı veya katı - sıvı karışımların ayrılmasında kullanılır. Katı - katı karışımlarda bir bileşenin uygun bir kimyasal madde ile yüzdürülmesi veya batırılması ile ayrılmasıdır. Madencilik sektöründe cevher zenginleştirme yöntemi olarak kullanılır. Cu, Pb, Zn cevherlerini zenginleştirmek için flotasyon yöntemi kullanılır.
Mıknatıslama (Fe – Co – Ni elementlerini diğerlerinden) ve elektriklenme (tuz - biber).
Demir, nikel, kobalt ve bu elementlerin alaşımlarını içeren maddeler mıknatıs tarafından kuvvetle çekilmeleri sebebiyle karışımdaki diğer maddelerden ayrılır. Yöntem geri dönüşüm ünitelerinde kâğıt malzemenin metallerden ayrılması amacıyla kullanılabilir.
Elektriklenmede ise saça sürtülmüş bir cetvel tuz-biber karışımına yaklaştırıldığında hafif olan biber taneleri cetvele yapışır.
Düğmelerle yöntemi seç; simülasyonda karışımın nasıl ayrıldığını izle.
Karışımdaki maddelerden birinin geçmesine izin verip diğerini tutan süzgeç ve filtrelerle yapılan bir ayırma işlemidir. Heterojen karışım katı - sıvı veya katı - gaz fazlarında olabilir. Mutfaklarda kullanılan süzgeçler, elektrik süpürgelerindeki toz filtreleri, otomobillerdeki yağ filtreleri, fabrika bacalarındaki filtreler, suyun bulanıklığını gideren filtreler ve laboratuvardaki süzgeç kâğıtları yerleştirilmiş huniler bu amaçla kullanılır.
Kum - çakıl gibi tanecik boyutu farklı katı karışımları ayırmak için uygun boyutlarda eleklerle gerçekleştirilen bir yöntemdir. Un elemek de aynı yöntemdir.
Bu yöntemde kolloidal karışımlar gözenekli yarı geçirgen zarlardan geçirilerek ayırma yapılır. Özellikle sağlık alanında kullanılır. Böbrek, diyaliz yöntemiyle çalışır. Böbreklerinde sorun olan hastalar belirli aralıklarla diyaliz makinesine bağlanır. Bu yöntemle kan tedavisi, hücre beslenmesi, virüs arındırma uygulamaları yapılabilir.
İki düzenek arasındaki tek fark, ortadaki damıtma kolonudur — ama bu fark her şeyi değiştirir. Düğmelerle geç ve karşılaştır.
Katı - sıvı çözeltideki her bileşeni elde etmek için tercih edilen bir yöntemdir. Yöntemde sıvı bileşen buharlaştırılıp yoğunlaştırılarak toplanır. Toplanan sıvıya "destilat" denir. Damıtma düzeneği; damıtma balonu, termometre, soğutucu, bek ve toplama kabından oluşur. Yağmur oluşumu damıtma örneğidir.
Sıvı - sıvı homojen karışımlarda bileşenlerin kaynama noktaları farkından faydalanılarak yapılan bir ayırma işlemidir. Yöntemde basit damıtmadan farklı olarak damıtma kolonu bulunur. Yöntem kolonya ve petrolü bileşenlerine ayırmak için kullanılır. Kaynama noktaları farkı büyük olan sıvılar daha başarılı ayrılır.
Katı - sıvı homojen karışımlardan yalnız katı bileşeni elde etmek için yapılan işlemdir. Şekerli su çözeltisinden şekeri elde etmek için su buharlaştırılır. Kapta şeker kalır. Tuzlalarda deniz suyundan tuz elde edilmesi de budur.
Katı - katı homojen karışımları (alaşımları) ayırmada kullanılır. Alaşımı oluşturan metallerden erime noktası düşük olan metal önce eriyeceğinden katı hâldeki diğer metalden ayrılır. Başarılı bir ayırma yapabilmek için metallerin erime noktaları arasındaki farkın büyük olması gerekmektedir.
Katı - sıvı homojen karışımda katının ayrılmasında kullanılabilecek yöntemlerden biridir. Katılar genellikle endotermik (ısı alarak) çözünür. Çözelti soğutulduğunda çözünürlüğü azalan katı çöker. Belirli geometrik şekle sahip katı parçaları "kristal" olarak adlandırılır. Şerbet çözeltisinde şeker, kristallendirme ile ayrılır.
Çözünürlükleri farklı katı - katı karışımları veya içinde birden fazla katı çözünmüş çözeltilerin ayrılmasında kullanılan bir yöntemdir. Tuz ve şeker karışımı suda çözülüp karışımın soğutulması ile bileşenler ayrılır. Deniz tuzundan yemek tuzu eldesinde bu yöntem kullanılır.
Karışımdaki bileşenlerden birinin karışıma ilave edilen çözücü yardımıyla ortamdan uzaklaştırılması işlemidir. Yöntem; katı, sıvı ve gaz karışımlara uygulanabilir. Şeker pancarından şeker eldesi, çayın demlenmesi, söğüt ağacından salisilik asit eldesi, peynir tuzunun suda bekletilerek uzaklaştırılması, zeytinden zeytinyağı eldesi örnek olarak verilebilir.
Hâl değiştirme sıcaklıklarının farklılığından yararlanan bir başka yöntem de süblimleştirmedir; parmak izi tespitinde kullanılır. Naftalin ve iyot gibi maddeler sıvı hâle geçmeden doğrudan gaz hâline geçer.
Karışım geliyor, sen yöntemi seçiyorsun.
32 sorudan oluşan bu test ile "Ayırma ve Saflaştırma Teknikleri" ünitesini ne kadar kavradığını gör.
Karışımların bileşenlerine ayrılması için maddelerin bazı fiziksel özelliklerinin farklılıklarından yararlanılır. Karışımlar fiziksel yöntemlerle ayrılabilirken elementler fiziksel veya kimyasal hiçbir yöntemle ayrılamaz. Bileşikleri ayırmak için ısı, elektrik, ışık ve başka maddelerle tepkimeler kullanılır.
Ayırma hunisi (zeytinyağı - su), savurma (buğday - saman), santrifüjleme (kanın merkezcil kuvvet yardımıyla çöktürülmesi), aktarma = dekantasyon (pirinç - su), pıhtılaştırma = koagülasyon (şap gibi koagülantlarla), yüzdürme = flotasyon (cevher zenginleştirme).
Mıknatıslama (Fe – Co – Ni elementlerini diğerlerinden), elektriklenme (tuz - biber). Demir, nikel, kobalt ve bu elementlerin alaşımlarını içeren maddeler mıknatıs tarafından kuvvetle çekilir. Yöntem geri dönüşüm ünitelerinde kâğıt malzemenin metallerden ayrılmasında kullanılabilir.
Ayrımsal kristallendirme (tuz - şeker), ekstraksiyon = özütleme (çayın demlenmesi, peynirin suda bekletilmesi).
Ayıklama (pirinç - taş), eleme (kum - çakıl), süzme (naftalin - su), diyaliz (böbrek fonksiyonu).
Buharlaştırma (tuzlu sudan tuz), süblimleştirme (parmak izi tespiti), erime noktası farkı (alaşımlar), damıtma (tuzlu sudan tuz ve su), ayrımsal damıtma (kolonyadan alkol ve su).
Karışımdaki maddelerden birinin geçmesine izin verip diğerini tutan süzgeç ve filtrelerle yapılan ayırma işlemidir. Heterojen karışım katı - sıvı veya katı - gaz fazlarında olabilir. Mutfak süzgeçleri, elektrik süpürgesi toz filtreleri, otomobil yağ filtreleri, fabrika baca filtreleri ve süzgeç kâğıdı yerleştirilmiş huniler örnektir.
Sıvı - sıvı heterojen karışımların ayrılmasında kullanılır. Birbiri içinde çözünmeyen sıvıların yoğunluk farkından faydalanılır. Yoğunluğu büyük olan sıvı ilk ayrılan sıvıdır. Zeytinyağı - su ve su - benzin gibi karışımlar bu yöntemle ayrılır.
Katı - katı veya katı - sıvı karışımların ayrılmasında kullanılır. Katı - katı karışımlarda bir bileşenin uygun bir kimyasal madde ile yüzdürülmesi veya batırılması ile ayrılmasıdır. Madencilikte cevher zenginleştirme yöntemi olarak kullanılır; Cu, Pb, Zn cevherleri için uygulanır.
Katı - sıvı çözeltideki her bileşeni elde etmek için tercih edilir. Sıvı bileşen buharlaştırılıp yoğunlaştırılarak toplanır; toplanan sıvıya "destilat" denir. Düzenek; damıtma balonu, termometre, soğutucu, bek ve toplama kabından oluşur. Yağmur oluşumu damıtma örneğidir.
Sıvı - sıvı homojen karışımlarda kaynama noktaları farkından faydalanılır. Basit damıtmadan farklı olarak damıtma kolonu bulunur; kolondaki cam parçaları kaynama noktası yüksek olan ancak düşük sıcaklıkta da buharlaşacak bileşenin ortamı terk etmesini engeller. Kolonya ve petrolü bileşenlerine ayırmak için kullanılır.
Buharlaştırma: katı - sıvı homojen karışımlardan yalnız katı bileşeni elde etmek için yapılır; şekerli sudan şeker için su buharlaştırılır. Kristallendirme: çözelti soğutulduğunda çözünürlüğü azalan katı çöker; belirli geometrik şekle sahip katı parçalarına kristal denir. Şerbet çözeltisinde şeker kristallendirme ile ayrılır.
Karışımdaki bileşenlerden birinin karışıma ilave edilen çözücü yardımıyla ortamdan uzaklaştırılmasıdır. Katı, sıvı ve gaz karışımlara uygulanabilir. Şeker pancarından şeker eldesi, çayın demlenmesi, söğüt ağacından salisilik asit eldesi, peynir tuzunun suda bekletilerek uzaklaştırılması, zeytinden zeytinyağı eldesi örnektir.
Kolloidal karışımlar gözenekli yarı geçirgen zarlardan geçirilerek ayrılır. Özellikle sağlık alanında kullanılır. Böbrek diyaliz yöntemiyle çalışır; böbreklerinde sorun olan hastalar belirli aralıklarla diyaliz makinesine bağlanır. Kan tedavisi, hücre beslenmesi, virüs arındırma uygulamaları yapılabilir.
Katı → sıvı erime, sıvı → gaz buharlaşma, katı → gaz süblimleşme, gaz → plazma iyonizasyon (ısı alan). Gaz → sıvı yoğunlaşma, sıvı → katı donma, gaz → katı kırağılaşma, plazma → gaz deiyonizasyon (ısı veren). Madde ısı aldıkça düzensizlik artar, akıcılık artar, tanecikler arası uzaklık artar, çekim azalır, özkütle genellikle azalır; formül veya sembol değişmez, çekirdek yapısı ve elektron düzeni korunur, toplam enerji artar.