Les 9 techniques de séparation par mélange les plus courantes

Le choix des techniques de séparation par mélange dépend du type de mélange et de la différence entre les propriétés chimiques des composants d’un mélange (Université Amrita et CDAC Mumbai, SF).

La plupart des matériaux présents dans notre environnement sont des mélanges de deux composants ou plus. Les mélanges sont homogènes ou hétérogènes. Les mélanges homogènes sont uniformes dans la composition, au contraire des mélanges hétérogènes.

L'air est un mélange homogène et l'huile dans l'eau est un mélange hétérogène. Des mélanges homogènes et hétérogènes peuvent être séparés en leurs composants par diverses méthodes physiques.

Dans une réaction chimique, il est important d'isoler le (s) composant (s) d'intérêt de tous les autres matériaux afin de pouvoir les caractériser davantage.

Les études de systèmes biochimiques, les analyses environnementales, la recherche pharmaceutique, ces domaines de recherche et bien d’autres nécessitent des méthodes de séparation fiables (Separating Mixtures, SF).

Les mélanges se présentent sous plusieurs formes et phases. La plupart d'entre eux peuvent être séparés, et le type de méthode de séparation dépend du type de mélange.

Méthodes courantes de séparation des mélanges

Filtration

La filtration est une méthode utilisée pour séparer des substances pures en mélanges composés de particules, dont certaines sont assez grosses pour être capturées avec un matériau poreux.

La taille des particules peut varier considérablement en fonction du type de mélange. Par exemple, l'eau des cours d'eau est un mélange contenant des organismes biologiques naturels tels que des bactéries, des virus et des protozoaires.

Certains filtres à eau peuvent filtrer les bactéries, dont la longueur est de l'ordre du micron. D'autres mélanges, tels que le sol, ont des tailles de particules relativement grandes, qui peuvent être filtrées à travers quelque chose comme un filtre à café.

Décantation

Cette méthode peut être utilisée lorsque les densités de deux liquides non miscibles entre eux doivent être séparées.

L'entonnoir de séparation permet de recueillir séparément les liquides de remorquage. Dans le cas des solides, les solides plus légers peuvent être séparés en les décantant en milieu aqueux lorsque les deux solides ne sont pas solubles. Lorsque vous insufflez de l'air, la séparation peut également être effectuée avec des mélanges solides très légers et lourds.

Sublimation

C'est la propriété physique de certaines substances de passer directement de l'état solide à l'état gazeux sans l'apparition de l'état liquide.

Toutes les substances n'ont pas cette caractéristique. Si un composant d'un mélange est sublimé, cette propriété peut être utilisée pour le séparer des autres composants du mélange.

L'iode (I 2 ), le naphtalène (C 10 H 8, les billes de naphtalène), le chlorure d'ammonium (NH 4 Cl) et la neige carbonique (CO 2 solide) sont des substances sublimées (TECHNIQUES DE SÉPARATION PHYSIQUE, SF ).

Évaporation

L'évaporation est une technique utilisée pour séparer des mélanges homogènes contenant un ou plusieurs solides dissous.

Cette méthode expulse les composants liquides des composants solides. Le processus implique généralement de chauffer le mélange jusqu'à ce qu'il ne reste plus de liquide.

Avant d'utiliser cette méthode, le mélange ne devrait contenir qu'un composant liquide, à moins qu'il ne soit pas important d'isoler les composants liquides.

En effet, tous les composants liquides s’évaporent avec le temps. Cette méthode convient à la séparation d’un solide soluble d’un liquide.

Dans de nombreuses régions du monde, le sel de table est obtenu par évaporation de l'eau de mer. La chaleur du processus provient du soleil (CK-12 Foundation, SF).

Distillation simple

La distillation simple est une méthode utilisée pour séparer les composants d'un mélange contenant deux liquides miscibles qui bouillent sans décomposition et dont la différence de point d'ébullition est suffisante.

Le processus de distillation consiste à chauffer un liquide à son point d’ébullition et à transférer les vapeurs dans la partie froide de l’appareil, puis à condenser les vapeurs et à collecter le liquide condensé dans un récipient.

Dans ce processus, lorsque la température d'un liquide augmente, la pression de vapeur du liquide augmente. Lorsque la pression de vapeur du liquide et la pression atmosphérique atteignent le même niveau, le liquide passe à son état de vapeur.

Les vapeurs passent sur la partie chauffée de l'appareil jusqu'à ce qu'elles entrent en contact avec la surface froide du condenseur à eau.

Lorsque la vapeur refroidit, elle se condense et passe à travers le condenseur. Elle est collectée dans un récepteur via l'adaptateur à vide.

Distillation fractionnée

Lorsque la différence entre les points d’ébullition est proche et qu’elle est faible, une distillation détaillée est effectuée, appelée distillation fractionnée. Cela se fait dans une colonne appelée colonne de fractionnement.

La colonne de fractionnement permet de condenser différents solvants à différentes températures et de renvoyer la fraction du mélange dans le ballon.

La distillation du pétrole est effectuée dans la colonne de fractionnement en plusieurs composants sur une large plage de températures.

Les différences de point de fusion peuvent également être utilisées de la même manière que le point d'ébullition lors de la séparation de mélanges.

Des icebergs sont formés qui sont de l’eau douce solidifiée et sont basés sur le phénomène de dépression du point de congélation (Tutorvista.com, SF).

Chromatographie

La chromatographie est une famille de techniques de chimie analytique pour la séparation de mélanges. Il consiste à faire passer l'échantillon, un mélange contenant l'analyte, dans la "phase mobile", souvent sous un courant de solvant, à travers la "phase stationnaire".

La phase stationnaire retarde le passage des composants de l'échantillon. Lorsque les composants traversent le système à des vitesses différentes, ils se séparent dans le temps, en tant que coureurs de marathon.

Idéalement, chaque composant a un temps caractéristique de passage dans le système. Cela s'appelle un "temps de rétention".

Un chromatographe prend un mélange chimique transporté par le liquide ou le gaz et le sépare en ses composants à la suite de distributions différentielles des solutés lorsqu’ils s'écoulent autour ou au-dessus d’une phase liquide ou solide stationnaire.

Diverses techniques de séparation de mélanges complexes reposent sur les affinités différentielles de substances pour un fluide mobile gazeux ou liquide et pour un adsorbant stationnaire à travers lequel elles passent. Tels que le papier, la gélatine ou le gel de silicate de magnésium (Techniques de séparation, SF).

La centrifugation

En centrifugation, un liquide est brassé si rapidement que les particules se séparent. Les différences de densité entraînent la pénétration de particules plus lourdes vers le bas et l'accumulation de particules plus légères vers le haut.

Les médecins séparent les échantillons de sang pour analyse (étude) à l'aide d'une centrifugeuse (Kindersley, 2007).

Séparation magnétique

Les électrolytes et les non-électrolytes, les substances magnétiques et non-magnétiques peuvent être séparés par cette technique de séparation utilisant un champ électrique ou un champ magnétique.