Tema 6. Mescles i solucions
Tema 6. Mescles i solucions
Tema 6. Mescles i solucions
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
<strong>6.</strong> 1 |<strong>Mescles</strong> homogènies i heterogènies<br />
La matèria està formada per substàncies pures: elements o compostos.<br />
Normalment les substàncies pures no estan soles sinó barrejades amb<br />
altres formant mescles que poden ser homogènies o heterogènies.<br />
<strong>Mescles</strong> heterogènies: tenen fases diferenciades amb composició i<br />
propietats diferents.<br />
<strong>Mescles</strong> homogènies: apareix del tot uniforme i presenta la mateixa<br />
composició i propietats en tots els punts.
<strong>6.</strong> 2 |Dispersions, <strong>solucions</strong> i suspensions<br />
Dispersions: Tipus molt freqüent de mescles en les que es distingeix un medi dispersant,<br />
generalment més abundant, en què es troben dispersos els altres components.<br />
Segons el tamany de les partícules disperses podem tenir:<br />
• Solucions: Dispersions en què el component dispers,<br />
igual que el medi dispersant, es troba repartit a nivell<br />
molecular, atòmic o iònic. El diàmetre de les partícules és<br />
de l’ordre d’1 nm (10 -9 m) o d’1 Å (10 -10 m).<br />
Exemple: solució de sal o clorur de sodi en aigua.<br />
• Suspensions: Dispersions en què els components<br />
dispersos tenen un diàmetre més gran que 1 μm (10 -6 m).<br />
Al cap d’un cert temps, si no s’agita, les partícules<br />
sedimenten.<br />
Exemple: argila en aigua.<br />
• Dispersió col·loïdal o col·loide: Dispersió que<br />
conté partícules disperses en un medi en què no es<br />
dissolen i la seva grandària és intermèdia entre el de les<br />
suspensions i el de les dis<strong>solucions</strong>. Les partícules queden<br />
“suspeses” sense sedimentar.<br />
Exemple: la nata, la boira o la maionesa<br />
La mescla d’argila i aigua forma un líquid<br />
tèrbol que sedimenta al cap d’un cert temps.
<strong>6.</strong> 3 |Dis<strong>solucions</strong> o <strong>solucions</strong><br />
Dissolució o solució: mescla homogènia de composició variable, formada per<br />
dos o més components dispersos fins a nivell molecular, atòmic o iònic.<br />
Els components d’una solució:<br />
• Solut: substància que es dissol o dispersa. Normalment és el component<br />
minoritari.<br />
• Dissolvent: substància que actua com a medi dispersant. Normalment és el<br />
component majoritari.<br />
Un dels dissolvents més habituals és l’agua i aleshores parlem de <strong>solucions</strong><br />
aquoses.<br />
El iode, sòlid de color gris, es dissol en alcohol.<br />
La solució, de color marró fosc, està formada per<br />
molècules de iode i d’alcohol. Aquesta solució es<br />
coneix amb el nom de tintura de iode.
<strong>6.</strong>4 |Tipus de <strong>solucions</strong><br />
Solucions gasoses (Ex: aire format per nitrogen, oxigen i altres gasos)<br />
Solucions líquides: - Gas dissolt en un líquid (Ex: beguda carbònica)<br />
- Líquid dissolt en un altre líquid (Ex: aigua i etanol)<br />
- Sòlid dissolt en un líquid (Ex: sal o clorur de sodi en aigua)<br />
Solucions sòlides (Ex: un aliatge com el llautó format per coure i zinc)<br />
Gasosa. Solució líquida en la qual el solut dissolt és<br />
el diòxid de carboni (gas).<br />
Llautó
<strong>6.</strong>5 |Composició de les <strong>solucions</strong><br />
Qualitativament:<br />
-Solució diluïda: conté poc solut.<br />
-Solució concentrada: conté molt de solut.<br />
Quantitativament:<br />
Cal expressar numèricament la quantitat de solut respecte la quantitat<br />
de solució o de dissolvent.<br />
a) Tant per cent en massa<br />
b) Tant per cent en volum<br />
c) Concentració en massa<br />
d) Molaritat o concentració molar<br />
e) Molalitat<br />
f) Fracció molar<br />
g) Parts per milió (ppm)
a) Tant per cent en massa (m/m) / b) Tant per cent en volum (V/V)<br />
a) El tant per cent en massa de solut (o simplement tant per cent de solut) és<br />
el nombre de grams de solut dissolts en 100 grams de solució.<br />
b) El tant per cent en volum d’una solució es defineix com el nombre d’unitats<br />
de volum de solut dissolt en 100 unitats de volum de solució.
c) Concentració en massa / d) Molaritat o concentració molar<br />
c) La concentració en massa indica la massa de solut dissolta en cada unitat<br />
de volum de solució. (No és la densitat de la solució).<br />
d) La molaritat o concentració molar indica la quantitat de substància<br />
dissolta (mols) en cada unitat de volum de solució.<br />
La composició d’una solució en mol/dm 3 s’anomena molaritat (M).
e) Molalitat / f) Fracció molar / g) Parts per milió<br />
e) La molalitat és la quantitat de substància (nombre de mols) dissolta en cada<br />
unitat de massa de dissolvent (no de solució).<br />
La composició d’una solució en mol/kg s’anomena molalitat (m).<br />
f) La fracció molar d’un dels components d’una solució és el quocient entre el<br />
nombre de mols d’aquest component i el nombre de mols de tots els components.<br />
<br />
s<br />
n<br />
n<br />
s s<br />
d<br />
ns<br />
nd<br />
nt<br />
<br />
n<br />
s<br />
nd<br />
n<br />
d<br />
nd<br />
<br />
n<br />
g) Parts per milió o ppm, és una unitat que s’utilitza per expressar soluts<br />
presents en petites quantitats (traces) en una mescla. Generalment es refereix<br />
a percentatges en massa en el cas de sòlids i en volum pels gasos.<br />
Si les quantitats són petitíssimes, s’expressen en parts per bilió o ppb.<br />
1 ppm = 1 mg/kg = 1 mg/L (si és aigua)<br />
t
<strong>6.</strong>6 |Preparació de <strong>solucions</strong><br />
a) Solució amb solut sòlid.<br />
a.1. Composició expressada en % en massa o en molalitat. (Solut respecte massa)<br />
1. Calcular la massa de solut i de dissolvent (normalment aigua destil·lada).<br />
2. Pesar a la BALANÇA la massa de solut (usar un recipient prèviament tarat).<br />
3. Posar el solut en un VAS DE PRECIPITATS (s’hi pot haver pesat el solut usant-lo com<br />
a recipient).<br />
4. Mesurar amb una PROVETA el volum de dissolvent que equival a la seva massa<br />
(en l’aigua la densitat és 1g/cm 3 , si és un altre dissolvent caldrà saber-ne la densitat).<br />
5. Abocar el dissolvent al vas de precipitats amb el solut.<br />
<strong>6.</strong> Agitar per homogeneïtzar la mescla. Etiquetar i guardar.
<strong>6.</strong>6 |Preparació de <strong>solucions</strong><br />
a) Solució amb solut sòlid.<br />
a.2. Composició expressada en molaritat o en concentració en massa.<br />
(Solut respecte volum)<br />
1. Calcular la massa de solut.<br />
2. Pesar a la BALANÇA la massa de solut (usar un recipient prèviament tarat).<br />
3. Posar el solut en un VAS DE PRECIPITATS (s’hi pot haver pesat el solut usant-lo<br />
com a recipient).<br />
4. Abocar dissolvent (normalment aigua destil·lada) en el vas de precipitats amb el solut<br />
fins a obtenir una solució prèvia d’aproximadament 3/4 del volum a preparar.<br />
5. Traspassar la solució prèvia al MATRÀS AFORAT del volum a preparar.<br />
<strong>6.</strong> Rentar el vas amb aigua destil·lada i afegir les aigües de rentat al matràs aforat.<br />
7. Acabar d’omplir el matràs amb aigua destil·lada fins a l’enràs (posar les darreres<br />
porcions de gota en gota).<br />
8. Agitar, homogeneïtzar, etiquetar i guardar.<br />
* Preparar 250 mL de solució de clorur de potassi, KCl, 0’1 mol/dm 3<br />
0'1 mol KCl 74'5 g KCl<br />
1 dm 3 0'25 L o dm 1'86 g KCl<br />
solució 1 mol KCl<br />
3 solució x x =
<strong>6.</strong>6 |Preparació de <strong>solucions</strong><br />
b) Solució diluïda a partir de solució concentrada<br />
1. Calcular el volum de solució concentrada necessari.<br />
2. Mesurar-lo amb PROVETA (> 25 mL) o PIPETA amb<br />
PERA o PREPIPETA (< 25 mL).<br />
3. Abocar la solució concentrada al MATRÀS AFORAT<br />
del volum a preparar.<br />
(En el cas d’àcids concentrats, és necessari que el<br />
matràs ja contingui una part d’aigua: quan un àcid<br />
concentrat es dissol en aigua hi ha gran alliberament<br />
de calor, per això sempre s’ha d’afegir l’àcid<br />
concentrat sobre aigua i mai a l’inrevés, així l’aigua<br />
absorbeix la calor i s’eviten esquitxos perillosos).<br />
4. Rentar la proveta o la pipeta amb aigua destil·lada i<br />
afegir les aigües de rentat al matràs.<br />
5. Acabar d’omplir el matràs aforat amb aigua destil·lada<br />
fins a l’enràs (posar les darreres porcions de gota en<br />
gota).<br />
<strong>6.</strong> Agitar, homogeneïtzar, etiquetar i guardar.<br />
• Preparar 250 mL de solució d’acid sulfúric 0’2 mol/L, a partir de la solució concentrada del 91’33 % en massa i<br />
1’812 g/cm 3 de densitat.<br />
0'2 mol H2SO4 98 g H2SO4 100 g solució conc. 1 cm 3 sol. conc.<br />
1 dm 3 0'25 L solució diluïda x x x<br />
x<br />
solució dil. 1 mol H2SO4 91'33 g sol. conc. 1'813 g sol. Conc.<br />
= 3 cm 3 solució concentrada
<strong>6.</strong>7 |Solubilitat i solució saturada.<br />
En una solució saturada i per a una temperatura determinada, la quantitat de<br />
substància dissolta és la màxima possible i ja no se’n pot dissoldre més.<br />
S’anomena solubilitat d’una substància, en un dissolvent determinat, la<br />
composició de la solució saturada.<br />
La solubilitat d’un solut en un dissolvent depèn del tipus d’enllaç químic i de la<br />
polaritat o apolaritat del dissolvent: soluts polars o bé iònics són solubles en<br />
dissolvents polars (com l’aigua) i insolubles en dissolvents apolars, i a l’inrevés,<br />
si el solut és apolar és soluble en dissolvents apolars i insoluble en dissolvents<br />
polars. En el cas de mescles de líquids diem que són miscibles o immiscibles.<br />
La solució de iode en aigua està saturada, ja<br />
que els petits cristalls que apareixen al fons<br />
del vas no es dissolen per més que s’agiti.
<strong>6.</strong>8 |Variació de la solubilitat de soluts sòlids.<br />
La solubilitat d’una substància en un dissolvent determinat és una propietat<br />
característica de la substància i únicament depèn de la temperatura.<br />
En els soluts sòlids, la solubilitat augmenta en augmentar la temperatura.<br />
Cristal·lització: la solució es satura i precipita el solut en forma de cristalls. Es<br />
produeix en disminuir la temperatura o bé en evaporar-se el dissolvent.<br />
Corba de solubilitat: representació gràfica de la solubilitat amb la temperatura<br />
.
<strong>6.</strong>9 |Solucions de gasos en líquids.<br />
Els gasos, en general, són poc solubles en els líquids.<br />
La solubilitat d’un gas en un líquid depèn de la temperatura i de la pressió.<br />
Efecte de la temperatura:<br />
La solubilitat d’un gas en un líquid disminueix en augmentar la temperatura.<br />
(Els gasos són més solubles en fred que en calent, al revés que els sòlids)<br />
Efecte de la pressió:<br />
La solubilitat d’un gas en un líquid és directament proporcional a la pressió que<br />
exerceix el gas sobre el líquid.
<strong>6.</strong>10 |Propietats col·ligatives<br />
Propietats de les <strong>solucions</strong> que depenen del nombre de partícules (molècules<br />
o ions) de solut dissoltes, però no de la naturalesa d'aquestes partícules.<br />
Propietats col·ligatives<br />
a) Disminució de la pressió de vapor ( llei de Raoult ) p 0 – p = χ s p 0<br />
b) Augment del punt d'ebullició Δt e = K e m<br />
c) Disminució del punt de congelació Δt c = K c m<br />
d) Pressió osmòtica (π ) π = c R T<br />
http://www.ehu.es/biomoleculas/agua/coligativas.htm
<strong>6.</strong>10 |Propietats col·ligatives<br />
a) Disminució de la pressió de vapor ( llei de Raoult )<br />
http://www.ehu.es/biomolecula<br />
s/agua/coligativas.htm#pv
<strong>6.</strong>10 |Propietats col·ligatives<br />
b) Augment del punt d'ebullició<br />
http://group.chem.iastate.edu/Greenbowe/sections/projec<br />
tfolder/flashfiles/propOfSoln/colligative.html<br />
Una solució que conté un solut no volàtil té una temperatura d’ebullició més elevada que<br />
la del dissolvent pur.<br />
Experimentalment es comprova que l’increment del punt d’ebullició és proporcional a la<br />
molalitat de la solució:
<strong>6.</strong>10 |Propietats col·ligatives<br />
c) Disminució del punt de congelació<br />
http://group.chem.iastate.edu/Greenbowe/sections/p<br />
rojectfolder/flashfiles/propOfSoln/colligative.html
<strong>6.</strong>10 |Propietats col·ligatives<br />
d) Pressió osmòtica (π )
<strong>6.</strong>10 |Propietats col·ligatives<br />
http://www.ehu.es/biomolecul<br />
as/agua/coligativas.htm#po
<strong>6.</strong>11 |Mètodes de separació de mescles<br />
<strong>6.</strong>11. Mètodes de separació de mescles<br />
1. Mètodes mecànics<br />
• Decantació<br />
• Filtració<br />
• Filtració a pressió reduïda<br />
• Centrifugació<br />
• Imantació<br />
2. Mètodes amb canvi d’estat<br />
• Sublimació<br />
• Cristal·lització<br />
• Destil·lació simple<br />
• Destil·lació fraccionada<br />
3. Mètodes de dissolució i extracció<br />
• Dissolució<br />
• Extracció líquid-líquid<br />
4. Mètodes cromatogràfics<br />
• Cromatografia plana<br />
• Cromatografia de gasos<br />
• Cromatografia de líquids<br />
http://www.ub.edu/oblq/oblq%20catala/index.html
<strong>6.</strong>11 |Mètodes de separació de mescles<br />
1. Mètodes mecànics<br />
• Decantació<br />
• Filtració<br />
• Filtració a pressió reduïda<br />
• Centrifugació<br />
• Imantació
Decantació<br />
La decantació és una tècnica que permet separar un sòlid<br />
mesclat heterogèniament amb un líquid en el qual és<br />
insoluble o bé dos líquids immiscibles de densitat diferent.<br />
- Decantació d'un sòlid<br />
Si el sòlid és prou dens i gros, es dipositarà al fons del<br />
recipient. Inclinant el recipient amb cura, es pot separar el<br />
líquid, vessant-lo en un altre recipient sense que caigui el<br />
sòlid. La separació no acaba de ser perfecta i s’utilitza quan<br />
la part que interessa és el líquid.
- Decantació d'un líquid<br />
Decantació<br />
Per separar líquids immiscibles, com per<br />
exemple aigua i oli, cal introduir la mescla en<br />
un recipient anomenat embut de decantació i<br />
deixar que reposi fins que els líquids se<br />
separin en dues capes.<br />
Després, s'obre la clau i es deixa sortir el<br />
líquid de la capa inferior (el més dens) a poc a<br />
poc, i es tanca la clau quan falti poc perquè<br />
surti l'altre líquid.<br />
Per no contaminar els components de la<br />
mescla en separar-los, no és convenient<br />
aprofitar ni el final del primer líquid ni el<br />
començament del segon, per això es recull en<br />
un segon vas la interfase.<br />
Finalment, cal agafar un tercer recipient i<br />
recollir el líquid de la capa superior (el menys<br />
dens).
Filtració<br />
La filtració és una operació que, basantse<br />
en la mida diferent de les partícules,<br />
permet separar mescles heterogènies<br />
(sòlid-líquid) mitjançant filtres.<br />
El líquid és capaç de travessar el filtre, el<br />
qual reté les partícules de sòlid. El filtre<br />
pot ser més o menys fi, segons la mida de<br />
les partícules de sòlid que es vol separar.<br />
Es fa passar el líquid a través d'un paper<br />
especial, anomenat paper de filtre. El<br />
paper de filtre és una mena de tamís, amb<br />
uns orificis molt petits que permeten el<br />
pas dels líquids però que impedeixen el<br />
pas dels sòlids. Es pot plegar de manera<br />
que quedi llis o bé en forma de plecs (així<br />
s’aconsegueix més superfície i la filtració<br />
és més ràpida).<br />
El líquid que travessa el filtre s'anomena<br />
filtrat, i el sòlid que ha quedat retingut<br />
s'anomena residu.
Filtració a pressió reduïda<br />
Filtració a pressió reduïda<br />
(o filtració per succió)<br />
En aquest tipus de filtració es recull el líquid<br />
en un recipient en el qual s'ha reduït la<br />
pressió.<br />
En el laboratori, aquest recipient sol ser un<br />
erlenmeyer de vidre amb tub lateral,<br />
anomenat kitasato, que es connecta a una<br />
bomba o trompa de buit (dispositiu que<br />
s’acobla a una aixeta i quan surt l’aigua<br />
aconsegueix un efecte de succió).<br />
L’embut és de porcellana i s’anomena embut<br />
de Büchner i s’ajusta al kitasato.<br />
Amb la pressió reduïda s’aconsegueix que la<br />
filtració sigui més ràpida.
Centrifugació<br />
La centrifugació és un mètode pel qual es<br />
poden separar sòlids de líquids de diferent<br />
densitat mitjançant una centrifugadora.<br />
Aquesta imprimeix a la barreja un moviment<br />
rotatori amb una força de major intensitat<br />
que la gravetat, provocant la sedimentació<br />
del sòlid o de les partícules de major<br />
densitat.<br />
Totes les partícules, per posseir massa, es<br />
veuen afectades per qualsevol força (origen<br />
d'una acceleració). La centrifugació imposa,<br />
gràcies a l'acceleració centrífuga, una força<br />
centrífuga a les partícules que les obliga a<br />
sedimentar.
Imantació<br />
Consisteix a separar una mescla<br />
de substàncies sòlides aprofitant<br />
la propietat d’una d’elles de ser<br />
atreta per un imant.<br />
Tenen propietats magnètiques<br />
alguns metalls (Fe, Ni, Co) i els<br />
seus aliatges. Els més habituals<br />
són els de ferro també<br />
anomenats materials<br />
ferromagnètics.
<strong>6.</strong>11 |Mètodes de separació de mescles<br />
2. Mètodes amb canvi d’estat<br />
• Sublimació<br />
• Cristal·lització<br />
• Destil·lació simple<br />
• Destil·lació fraccionada
Sublimació<br />
La sublimació és un canvi d'estat de la<br />
matèria consistent en el pas directe<br />
d'estat sòlid a gasós o bé d'estat gasós<br />
a sòlid, sense passar per l’estat líquid.<br />
La sublimació és un mètode de<br />
purificació eficaç per a mescles de<br />
substàncies sòlides en què algun<br />
component és sublimable.<br />
Un exemple és el iode: I 2. En escalfar<br />
una mescla sòlida que conté iode,<br />
aquest sublima formant vapors lilosos. Si<br />
aquests es recullen en una superfície<br />
freda, tornen a solidificar-se.
Cristal·lització<br />
La cristal·lització és l’obtenció d’un sòlid cristal·litzat.<br />
Al laboratori és un procés que consisteix a fer que el sòlid dissolt es<br />
vagi dipositant lentament, bé sigui per l'evaporació del dissolvent, o<br />
bé per la disminució de la seva solubilitat amb el refredament de la<br />
solució.<br />
El sòlid no dissolt apareix en forma de cristalls al fons i a les parets<br />
del recipient.<br />
La cristal·lització és un mètode que s’utilitza per purificar substàncies<br />
. Si una solució que conté un solut acompanyat d'impureses es<br />
concentra per evaporació, les impureses solubles no arriben a<br />
formar, una solució saturada ja que es troben en quantitats petites,<br />
per la qual cosa els cristalls que s'obtenen són pràcticament de la<br />
substància que es vol purificar. Podem reduir aquestes impureses<br />
amb unes recristal·litzacions successives.
Destil·lació simple<br />
La destil·lació és un mètode de separació de substàncies basat en les<br />
diferents volatilitats que presenten cadascuna. Aquest procés s'utilitza<br />
sobretot per tal de separar o purificar els components d'una dissolució<br />
líquida (mescla homogènia). A major diferència de volatilitat entre les<br />
substàncies a separar, millor funcionarà la destil·lació.<br />
En el procés de destil·lació es combinen dos canvis d’estat: el pas de<br />
líquid a vapor (ebullició) seguit del pas invers (condensació).<br />
La destil·lació simple s'inicia escalfant la mescla de substàncies, a l’entrar<br />
en ebullició la substància més volàtil s'evapora, es condensa en un<br />
condensador o refrigerant (proveït d’un circuit exterior d’aigua que manté<br />
fredes les seves parets) i es recull en un altre recipient. Mentre dura<br />
l’ebullició del líquid més volàtil, la temperatura es manté constant.<br />
Aquesta començarà a pujar quan estigui separat tot el líquid volàtil.
Destil·lació fraccionada<br />
La destil·lació fraccionada és un procés per separar barreges<br />
amb un ampli intercanvi calòric i màssic entre vapors i líquids.<br />
S'empra principalment quan és necessari separar compostos<br />
de substàncies amb punts d'ebullició diferents però propers.<br />
Alguns dels exemples més comuns són el petroli, i la producció<br />
d'etanol.<br />
La principal diferència que té amb la destil·lació simple és l'ús<br />
d'una columna de fraccionament. Aquesta permet un major<br />
contacte entre els vapors que ascendeixen amb el líquid<br />
condensat que descendeix, per la utilització de diferents<br />
plaques o bé anells de vidre. Això facilita l'intercanvi de calor<br />
entre els vapors i els líquids.<br />
La barreja es posa en l'aparell de destil·lació, que sol consistir<br />
en un matràs esfèric. A la boca del recipient, a la part superior,<br />
hi ha una columna de fraccionament, consistent en un tub<br />
gruixut, amb unes plaques de vidre en posició horitzontal o bé<br />
anells de vidre que omplen l’interior. Mentre la barreja bull, el<br />
vapor produït puja per la columna, es va condensant en les<br />
successives plaques de vidre i torna a caure cap al líquid,<br />
produint un reflux . La columna s'escalfa des de baix i, per tant,<br />
la placa de vidre més calent és a la part inferior, i la més freda a<br />
la superior. En condicions estables, el vapor i el líquid de cada<br />
placa de vidre estan en equilibri i, només els vapors més volàtils<br />
arriben a la part superior en estat gasós. Aquest vapor passa al<br />
condensador, que el refreda i el dirigeix cap a un altre recipient,<br />
on es recull el destil·lat ja liquat.
<strong>6.</strong>11 |Mètodes de separació de mescles<br />
3. Mètodes de dissolució i<br />
extracció<br />
• Dissolució<br />
• Extracció líquid-líquid
Dissolució<br />
La separació d’una mescla de compostos sòlids es pot dur a terme aprofitant diferències de<br />
solubilitat d’aquests compostos en un determinat dissolvent.<br />
En el cas favorable d’una mescla de sòlids en la qual un dels compostos és soluble en un<br />
determinat dissolvent, mentre que els altres són insolubles, podem fer una extracció consistent a<br />
afegir aquest dissolvent a la mescla i separar per filtració la dissolució que conté el producte<br />
extret i la fracció insoluble que conté els altres components.<br />
Un exemple pot ser la separació de clorur de sodi (soluble en aigua) de sulfat de bari (insoluble<br />
en aigua).<br />
Un altre exemple d’ús d’aquesta tècnica és per a fer rentat en sec a les tintoreries, on s’utilitza<br />
algun dissolvent que dissol les taques mentre que les fibres de teixit no es dissolen. Un<br />
dissolvent habitual és el tricloroetilè o “tri” (Cl 2C=CHCl).<br />
Afegir aigua<br />
Residu:<br />
sulfat de bari<br />
clorur de sodi i sulfat de bari<br />
sulfat de bari i clorur de sodi dissolt en aigua<br />
FILTRACIÓ<br />
Líquid filtrat:<br />
Clorur de sodi dissolt en aigua<br />
CRISTAL·LITZACIÓ<br />
Clorur de sodi
Extracció líquid-líquid<br />
L’extracció d’un component d’una mescla dissolta en un determinat dissolvent es pot aconseguir<br />
afegint un altre dissolvent que compleixi les condicions següents:<br />
– Que no sigui miscible amb l’altre dissolvent. El dissolvent d’extracció ha de ser immiscible amb la<br />
dissolució que s’ha d’extreure. L’aigua o una dissolució aquosa sol ser un dels dissolvents implicats.<br />
L’altre dissolvent és un dissolvent orgànic.<br />
– Que el component desitjat sigui més soluble en el dissolvent d’extracció que en el dissolvent original.<br />
– Que la resta de components no siguin solubles en el dissolvent d’extracció.<br />
– Que sigui suficientment volàtil, per poder-lo eliminar fàcilment del producte extret.<br />
L’extracció líquid-líquid consisteix a passar un solut d’un dissolvent a un altre, en què és més soluble.<br />
Un exemple pot ser l’extracció de iode inicialment dissolt en aigua amb un dissolvent orgànic en el<br />
que es dissol més (per exemple, diclorometà: CH 2Cl 2).<br />
En sacsejar els dos dissolvents immiscibles, el iode passa de la fase aquosa a la fase orgànica. Això<br />
es pot observar ja que la fase orgànica adquireix el color violeta del iode mentre que l’aigua es<br />
decolora. Uns minuts després de l’agitació, les dues fases se separen de nou, amb la qual cosa la<br />
fase orgànica que conté el iode es podrà separar mitjançant una simple decantació de la fase<br />
aquosa. Després d’aquesta extracció, la fase aquosa freqüentment encara conté una determinada<br />
quantitat de iode, s’acostuma a repetir el procés d’extracció un parell de vegades més.<br />
Un cop finalitzada l’operació d’extracció, s’ha de recuperar el producte extret a partir de les fases<br />
orgàniques reunides, normalment per evaporació del dissolvent.
<strong>6.</strong>11 |Mètodes de separació de mescles<br />
4. Mètodes cromatogràfics<br />
• Cromatografia plana<br />
• Cromatografia de gasos<br />
• Cromatografia de líquids
Mètodes cromatogràfics<br />
La cromatografia és una tècnica de separació basada en la diferent afinitat dels components<br />
d’una mescla entre una fase mòbil i una fase estacionària. Els components de la mescla<br />
interaccionen amb la fase mòbil o la fase estacionària segons polaritat, solubilitat relativa o<br />
adsorció.<br />
De manera general, la tècnica consisteix a passar una fase mòbil (una mostra que conté la mescla<br />
i un o diversos dissolvents) a través d’una fase estacionària. La fase estacionària retarda el pas<br />
dels components de la mostra, de manera que els components la travessen a diferents velocitats i<br />
se separen en el temps.<br />
Les diferents tècniques cromatogràfiques es poden dividir segons com estigui la fase estacionària:<br />
– Cromatografia plana: La fase estacionària es situa sobre un paper (cromatografia sobre<br />
paper) o sobre a placa plana amb silicagel (cromatografia en capa fina).<br />
– Cromatografia en columna: La fase estacionària es situa dins d’una columna. Segons el fluid<br />
usat com a fase mòbil podem tenir la cromatografia de líquids o la cromatografia de gasos
Mètodes cromatogràfics<br />
• Cromatografia plana (sobre paper o capa fina)<br />
La cromatografia sobre paper consisteix a dipositar una petita gota de la mescla líquida a prop<br />
de l’extrem d’una tira de paper de filtre (aprox. un cm). La tira de paper de filtre es situa vertical a<br />
l’interior d’una cambra cromatogràfica (un recipient prou alt i tapat, pot ser un vas de precipitats)<br />
que conté el dissolvent que actuarà de fase mòbil (que no puja més de mig cm aprox.) i on queda<br />
mullat el paper de filtre. El dissolvent ascendeix per capilaritat, i en el seu moviment arrossega els<br />
diferents components de la mescla que van quedant retinguts a diferents alçades segons tinguin<br />
més afinitat per la cel·lulosa del paper o pel dissolvent.<br />
La cromatografia en capa fina és semblant però utilitza com a fase estacionària una fina capa de<br />
sílice col·loïdal anomenada silicagel que està en un suport d’alumini.
Mètodes cromatogràfics<br />
•Cromatografia de gasos<br />
La cromatografia de gasos és útil per a mescles gasoses o per a<br />
compostos relativament volàtils (molts compostos orgànics).<br />
La mostra és un gas o un líquid volàtil, que s’injecta a l’extrem del que es<br />
coneix com a “columna” i que consisteix en un tub calent, llarg i estret,<br />
ple d’un material adsorbent (és la fase estacionària). La mostra injectada<br />
és arrossegada al llarg de la columna per un corrent de gas inert,<br />
generalment heli que actua de fase mòbil. També aquí es produeixen<br />
milers d’adsorcions i arrossegaments, i els diferents components<br />
avancen a diferent velocitat. A la sortida de la columna, un detector<br />
adequat indica el pas dels diferents components separats i la seva major<br />
o menor quantitat.<br />
L’aparell on es realitza la cromatografia de gasos s’anomena cromatògraf<br />
i sovint està associat a un altre aparell que mesura les masses<br />
moleculars de les substàncies que van sortint (espectròmetre de<br />
masses), de manera que les substàncies que formaven la mescla poden<br />
quedar identificades.<br />
•Cromatografia de líquids<br />
En la cromatografia de líquids la fase mòbil que avança per la columna<br />
és un o diversos dissolvents líquids.<br />
Dins d’aquesta tècnica destaca la cromatografia líquida d’alta resolució<br />
(HPLC, de l’anglès High Performance Liquid Chromatography) que és<br />
una de les tècniques cromatogràfiques més usada en l’actualitat.
Criteris de puresa de les substàncies<br />
Un cop separats els components d’una mescla, pot ser necessari<br />
determinar la puresa de cada substància.<br />
Com a criteris de puresa s’usen les propietats que es modifiquen quan<br />
la substància està mesclada amb altres. Les principals són:<br />
-Punts de fusió i ebullició: si coincideixen exactament amb les que<br />
corresponen a la substància, indica que és pura. Han estat els criteris<br />
de puresa més usats durant molt de temps.<br />
-Densitat: les mescles presenten densitats intermèdies a les de les<br />
substàncies que les formen.<br />
-Solubilitat: en un determinat dissolvent, és propietat característica de<br />
cada substància.<br />
-Índex de refracció: per les substàncies transparents, aquesta és una<br />
propietat característica.<br />
-Composició centesimal: és el percentatge en massa de cada element<br />
que forma el compost, d’ella és pot deduir la fórmula empírica.