2 - Metode de Purificare A Substantelor Chimice [PDF]

Zitiervorschau

Metode de purificare a substanțelor chimice

În general substanțele de analizat nu sunt pure ci reprezintă amestecuri cu grade de complexitate diferite. Aceasta observație este valabila atât pentru substanțele din natura, cât și pentru cele care se obțin in urma unor reacții chimice in laborator. Substanțele organice pe care le obținem prin sinteză sau cele extrase din produși naturali sunt amestecuri complexe din care izolăm, de obicei, componentul care ne interesează. Pentru a avea un compus unitar, este necesar să-l separăm de impuritățile ce-l însoțesc sau de alte substanțe care ne interesează în mod egal. Se pune problema separării amestecului de substanțe în substanțe chimice individuale pure. Metodele de purificare depind de starea de agregare a componentelor ce se separă din amestecul respectiv. Purificarea substanțelor solide se face, de obicei, folosind diferența de solubilitate a substanței respective într-un dizolvant dat, la cald și la rece și anume substanța se dizolvă în cantitate mai mare la cald, iar prin răcire precipită cantitativ.

Cristalizarea Purificarea prin cristalizare se bazează pe proprietatea cristalelor de a nu include substanțe străine, in momentul formării lor. Astfel gheața care se formează la solidificarea parțială prin răcire a apei sărate (de ex. a apei de mare) sau a unei soluții diluate de alcool (cum este vinul) este apă solidă curată. La dizolvarea unei substanțe impure într-un solvent, sau la topirea unei asemenea substanțe, impuritățile fie nu se dizolvă sau nu se topesc (așa că pot fi îndepărtate prin filtrare sau decantare), fie rămân în soluția (lichidul mumă) sau în topitura reziduală, după depunerea cristalelor substanței purificate.

Filtrarea Filtrarea este o metodă de separare a impurităților solide din fluide în urma curgerii prin medii poroase permeabile, denumite medii filtrante sau filtre. Noțiunii de filtrare i se poate atribui și posibilitatea separării componenților unor sisteme (amestecuri) omogene lichide sau gazoase, utilizând straturi granulare active ca de exemplu: înlăturarea substanțelor colorate sau rău mirositoare cu ajutorul cărbunelui activ, dedurizarea cu schimbători de ioni, separarea componenților nocivi din aerul poluat cu filtrele măștilor de gaze, separarea prin cromatografie. Aceste procese se bazează pe efectele proceselor de adsorbție ori ale reacțiilor chimice pe suprafața granulelor stratului filtrant active.

Purificarea (limpezirea) constă în eliminarea unei cantități relativ mici de solide fine sau coloizi aflați în suspensie în fluidul de purificat. Limita concentrațiilor între filtrarea prin „separarea de solide” și „purificarea (limpezire)” se situează între 0,1 la 0,15 % (procente de masă). Anumite filtre de limpezire nu permit recuperarea materiilor solide în stare pură, acestea fiind reținute sau amestecate în interiorul mediului filtrant (filtre de nisip, cartușe filtrante). Operația de limpezire (purificare) care include și microfiltrarea, se aplică în următoarele cazuri: 

pentru obținerea unui fluid curat, limpede, clar sau transparent;



pentru a facilita tratamente ulterioare;



pentru protejarea instalațiilor contra abraziunii mecanice produse de impuritățile solide.

Distilarea Purificarea lichidelor prin distilare se bazează pe diferența de volatilitate a diferitelor lichide dintr‐ un amestec și pe faptul că în timpul distilării unei substanțe pure, temperatura de distilare rămâne constantă, dacă presiunea nu variază. Eficacitatea unei distilări depinde de o serie de factori care pot fi: diferența presiunii vaporilor componentelor amestecului lichid, volumul probei de distilare, aparatul folosit, precum și posibilitatea de formare a unor amestecuri azeotrope. La distilarea unui amestec de lichide, vaporii de deasupra sunt mai bogați în componenta mai volatilă, fapt pentru care printr‐o distilare obișnuită, simplă, nu se poate ajunge la o separare completă a două sau mai multe componente volatile. Aceasta problemă se poate rezolva numai printr‐o distilare fracționată. În timpul distilării unei substanțe ce conține mici cantități de impurități lichide, la început temperatura de distilare crește mai rapid sau mai încet‚ din cauza distilării impurităților mai volatile), până ce atinge un punct la care se menține constantă și unde trece majoritatea substanței pure. Apoi se observă din nou o creștere a temperaturii, ceea ce indică faptul că distilarea componentei principale s‐a terminat, urmând distilarea impurităților cu puncte de fierbere mai ridicate (mai puțin volatile).

Extracția Extracția este o operație cu multiple aplicații la purificarea substanțelor solide sau lichide. Operația constă în dizolvarea, cu ajutorul solvenților, a uneia sau a mai multor substanțe dintr-un amestec. Extracția se bazează pe diferența de solubilitate a componentelor amestecului într-un anumit solvent. Pentru efectuarea extracției, se alege de obicei un solvent care să dizolve una din componentele amestecului, iar soluția se separă de componenta insolubilă cu ajutorul unei pâlnii de separare, prin filtrare, sau cu ajutorul unui aparat de extracție. Solvenții cei mai utilizați pentru extracție sunt: eterul etilic, eterul de petrol benzenul, cloroformul, tetraclorura de carbon, etc.. Operația are largi aplicații în practică, de exemplu la obținerea unor substanțe naturale din regnul animal sau vegetal. Substanțele organice pot fi conținute în țesuturile vegetale sau animale de unde urmează a fi extrase cu ajutorul solvenților potriviți. Substanțele pot exista în amestec sau pot fi chiar amestecuri de substanțe organice cu substanțe anorganice, în

care caz, de asemenea este necesară o separare bazată pe diferența de solubilitate. Aparatele folosite permit un contact îndelungat între substanță și dizolvant. De cele mai multe ori se folosesc aparatele de tip Soxhlet, unde substanța este acoperită treptat de solventul care curge prin refrigerentul ascendent; extractul se scurge printr-un sifon în balonul în care inițial a fost introdus solventul.

Sublimarea Sublimarea este operația de purificare a unei substanțe solide prin trecerea directa din stare solida in stare de vapori, urmata de condensarea acestora (de exemplu, naftalina, iodul s.a.). Sublimarea poate avea loc atât la temperatura camerei – mai lent, cât și la temperatură ridicată, prin încălzirea substanței – mai rapid. Unele substanțe solide pot fi purificate datorită proprietăților de a se transforma direct din stare de vapori în stare solidă. Această proprietate poartă numele de sublimare. Substanțele rezultate prin sublimare sunt foarte pure. La cele mai multe substanțe, punctul desublimare se găsește deasupra punctului de topire și substanța se topește înainte de a sublima Puritatea substanței purificate prin sublimare se verifică prin determinarea punctului de topire, care este o constantă caracteristică.

Bibliografie: https://vdocuments.mx/metode-de-purificare-a-substantelor-chimice.html https://sim.utcluj.ro/stm/download/Procedee_separare/Cap_5.pdf https://www.scribd.com/document/111121942/1-Metode-de-Separare-Si-Purificare-a-SubstantelorChimice C.D. Nenițescu: Chimie Generală, p. I-a – Introducere, structura substanțelor, Ed. Didactică și Pedagogică, București, 1979.

Elev: Mihai Radu Cristian Școala Postliceală Sanitară „Fundeni” Asistent Medical Generalist, Anul I