جداسازی مخلوطها سنگ بنای پردازش شیمیایی است، اما انتخاب بین تقطیر و فیلتراسیون کاملاً به آنچه که میخواهید جداسازی کنید بستگی دارد. در حالی که فیلتراسیون به طور فیزیکی مانع عبور جامدات از یک مانع میشود، تقطیر از قدرت گرما و تغییرات فاز برای جداسازی مایعات بر اساس نقاط جوش منحصر به فرد آنها استفاده میکند.
فرآیند جداسازی حرارتی که شامل تبخیر یک مایع و سپس چگالش مجدد بخار به حالت مایع است.
روشی مکانیکی که برای جداسازی ذرات جامد از یک سیال (مایع یا گاز) با عبور دادن آن از یک محیط متخلخل استفاده میشود.
| ویژگی | تقطیر | فیلتراسیون |
|---|---|---|
| نوع فرآیند | حرارتی/فیزیکی-شیمیایی | مکانیکی/فیزیکی |
| جدا میکند... | مایعات از مایعات یا جامدات حل شده | جامدات نامحلول از مایعات یا گازها |
| ویژگی کلیدی مورد استفاده | نقطه جوش | اندازه ذرات |
| نیاز انرژی | زیاد (نیاز به گرما دارد) | کم (معمولاً گرانش یا فشار) |
| تغییر فاز؟ | بله (تبدیل مایع به گاز و برعکس) | خیر |
| تجهیزات مورد نیاز | فلاسک، کندانسور، منبع گرما | فیلتر مدیوم، قیف |
فیلتراسیون ساده است: اگر ذرهای برای عبور از سوراخهای فیلتر خیلی بزرگ باشد، در آن باقی میماند. مثل استفاده از آبکش برای پاستا است. تقطیر پیچیدهتر است و در سطح مولکولی عمل میکند. با گرم کردن یک مخلوط، مادهای که نقطه جوش پایینتری دارد ابتدا به بخار تبدیل میشود و سایر اجزای آن در ظرف اصلی باقی میمانند.
اینجاست که دو روش به شدت از هم جدا میشوند. اگر شکر را در آب هم بزنید تا ناپدید شود، فیلتراسیون نمیتواند آنها را جدا کند زیرا مولکولهای شکر به اندازه کافی کوچک هستند که از هر فیلتر استانداردی عبور کنند. با این حال، تقطیر به راحتی این مشکل را حل میکند؛ آب به بخار تبدیل میشود و کریستالهای جامد شکر در ته فلاسک باقی میمانند.
فیلتراسیون اغلب اولین گام در گردشهای کاری صنعتی است که برای پاک کردن «آشغال» مانند شن یا ماسه استفاده میشود. تقطیر معمولاً آخرین گام و گرانتر است که برای پالایش محصولات استفاده میشود. در صنعت نفت، برجهای تقطیر جزء به جزء سازههای عظیمی هستند که نفت خام را بر اساس گرادیان دما به همه چیز از آسفالت سنگین گرفته تا سوخت سبک هواپیما جدا میکنند.
فیلتراسیون عموماً بسیار سریعتر است و میتواند حجم عظیمی از مواد را به سرعت تصفیه کند، مانند فیلتر کردن کل منبع آب یک شهر. تقطیر فرآیندی کندتر و دقیقتر است. در حالی که جوشاندن و تغلیظ یک مایع زمان و انرژی بیشتری میبرد، سطح خلوص حاصل به طور قابل توجهی بالاتر است، به همین دلیل است که آب آزمایشگاهی همیشه تقطیر میشود.
جوشاندن آب همان تقطیر کردن آن است.
جوشاندن آب میکروبها را از بین میبرد، اما در واقع مواد معدنی و فلزات سنگین را غلیظ میکند زیرا آب به بخار تبدیل میشود در حالی که ناخالصیها باقی میمانند. تقطیر نیاز به گرفتن آن بخار و خنک کردن آن در یک ظرف جدید دارد تا ناخالصیها باقی بمانند.
یک فیلتر ریزتر میتواند نمک را از آب جدا کند.
فیلتراسیون استاندارد نمیتواند نمک محلول را حذف کند زیرا یونها بخشی از ساختار مایع هستند. فقط «اسمز معکوس» (یک فیلتراسیون ویژه با فشار بالا) یا تقطیر میتوانند این کار را انجام دهند.
تقطیر همیشه منجر به خلوص ۱۰۰٪ میشود.
بعضی از مایعات، مانند اتانول و آب، یک «آزئوتروپ» تشکیل میدهند که در آن، پس از رسیدن به غلظت خاصی، در دمای یکسانی میجوشند. این بدان معناست که تقطیر استاندارد معمولاً فقط میتواند به خلوص حدود ۹۵٪ برای الکل برسد.
فیلتراسیون فقط برای مایعات است.
فیلتراسیون برای گازها نیز به همان اندازه مهم است. فیلتر هوای ماشین شما و فیلتر HEPA در جاروبرقی نمونههای کاملی از فیلتراسیون فاز گازی هستند که برای به دام انداختن ذرات گرد و غبار جامد استفاده میشوند.
وقتی نیاز دارید که مواد جامد یا بقایای قابل مشاهده را به سرعت از یک سیال حذف کنید، از فیلتراسیون استفاده کنید. وقتی نیاز دارید مایعاتی را که با هم مخلوط شدهاند از هم جدا کنید یا وقتی میخواهید مواد معدنی و ناخالصیهای محلول را حذف کنید تا به خلوص بالایی برسید، تقطیر را انتخاب کنید.
محافظت از فلز در برابر پیشروی بیوقفه خوردگی نیاز به یک مانع فیزیکی دارد که معمولاً توسط آبکاری الکتریکی یا گالوانیزه کردن فراهم میشود. در حالی که آبکاری الکتریکی از جریانهای الکتریکی برای رسوب یک لایه نازک و دقیق از یک فلز روی فلز دیگر استفاده میکند، گالوانیزه کردن به یک حمام روی مذاب متکی است تا یک سپر آلیاژی ناهموار مخصوص فولاد و آهن ایجاد کند.
این مقایسه تفاوتهای بین آلکانها و آلکنها در شیمی آلی را توضیح میدهد و ساختار، فرمولها، واکنشپذیری، واکنشهای معمول، خواص فیزیکی و کاربردهای رایج آنها را پوشش میدهد تا نشان دهد چگونه وجود یا عدم وجود پیوند دوگانه کربن-کربن بر رفتار شیمیایی آنها تأثیر میگذارد.
اگرچه اسیدهای آمینه و پروتئینها اساساً به هم مرتبط هستند، اما مراحل مختلفی از ساختار بیولوژیکی را نشان میدهند. اسیدهای آمینه به عنوان بلوکهای سازنده مولکولی منفرد عمل میکنند، در حالی که پروتئینها ساختارهای پیچیده و عملکردی هستند که وقتی این واحدها در توالیهای خاصی به هم متصل میشوند تا تقریباً هر فرآیندی را در یک موجود زنده تأمین کنند، تشکیل میشوند.
این مقایسه به بررسی اسیدها و بازها در شیمی میپردازد و با توضیح ویژگیهای تعریفکننده، رفتار آنها در محلولها، خواص فیزیکی و شیمیایی، مثالهای رایج و تفاوتهایشان در زمینههای روزمره و آزمایشگاهی کمک میکند تا نقش آنها در واکنشهای شیمیایی، شناساگرها، سطوح pH و خنثیسازی روشنتر شود.
این مقایسه، تمایزات شیمیایی بین اسیدهای قوی و ضعیف را با تمرکز بر درجات مختلف یونیزاسیون آنها در آب روشن میکند. با بررسی اینکه چگونه قدرت پیوند مولکولی، آزادسازی پروتون را تعیین میکند، بررسی میکنیم که چگونه این تفاوتها بر سطح pH، رسانایی الکتریکی و سرعت واکنشهای شیمیایی در محیطهای آزمایشگاهی و صنعتی تأثیر میگذارند.
