Karışımların Ayrıştırılması Konu Anlatımı

Karışımların ayrıştırılması yöntemleri. Heterojen karışımların ayrılması, homojen karışımların ayrılması.

KARIŞIMLARIN BİLEŞENLERİNE AYRILMASI

Karışımlar maddelerin fiziksel yollarla bir araya gelmesi sonucunda oluşan homojen ya da heterojen maddelerdir.

Karışımlar fiziksel yollarla bir araya gelen maddelerden oluşur karışımı oluşturan maddeler yine fiziksel yollar kullanılarak birbirinden ayrılabilir.

Karışımları ayırabilmek için karışımı oluşturan maddelerin fiziksel özelliklerinin bilinmesi gerekir. Ayırma yönteminin belirlenebilmesi için maddelerin öz kütle, çözünürlük, hal değişim sıcaklıkları, fiziksel hali, tanecik büyüklükleri, magnetik özellik, elektriklenmiş çubuktan etkilenme gibi özellikler ya da niceliklerinden yararlanılır.

Bu yöntemler aşağıda sırasıyla

  1. Heterojen karışımların ayrılması ve
  2. Homojen karışımların ayrılması

ana başlıkları altında sıralanmıştır.

1-) HETEROJEN KARIŞIMLARIN AYRILMASI

A. Mıknatıs ile Ayırma

Demir nikel ve kobalt gibi ferromanyetik maddeler mıknatıs tarafından çekilirler. Bu metallerden herhangi birini içeren heterojen karışımlar mıknatıs ile ayrılırlar. Örneğin demir tozu ve bakır tozundan oluşan heterojen karışıma mıknatıs yaklaştırılırsa demir tozlarını çekerek ayırır.

Homojen karışımlar ayrılamaz. Örneğin demir ve bakırdan oluşan alaşıma mıknatıs yaklaştırılırsa alaşımın tamamını mıknatıs çeker ve karışım ayrıştırılamaz.  

B. Elektriklenme ile Ayırma

Cam, plastik ve ebonit sürtünme sonucunda elektrik yükü ile yüklenebilen maddelerdir. Elektriklenmiş bu maddeler bazı hafif tanecikleri kendilerine doğru çekebilirler. Örneğin kırmızı biber ve tuzdan oluşan karışıma yüklü bir ebonit çubuk yaklaştırılırsa karabiber taneciklerini çeker.

C. Tanecik Boyutu Farkı İle Ayırma

Eleme ile Ayırma

Taneciklerinin büyüklüğü birbirinden farklı olan katı – katı karışımları uygun elek kullanılarak ayrılabilirler.

Örneğin, kepekli un çok ince bir elek yardımıyla elenerek kepeklerinden ayrılabilir. Elemede kullanılan eleğin delikleri ne kadar küçük olursa elde edilen kepeksiz un miktarı o kadar çok olur.

Bir başka örnek olarak arkeolojik kazılarda ya da inşaatlarda toprak karışımları değişik büyüklüklerdeki elekler yardımıyla elenerek içerisindeki belirli büyüklüğün üzerindeki taş parçaları ayrılabilir.

Süzme ile Ayrılma

Birbiri içinde çözünmeyen katı ve sıvıdan oluşan karışımlar ya da katı ve gazdan oluşan karışımlar uygun bir süzgeç ile bileşenlerine ayrılır. Katı tanecikleri süzekte kalırken sıvı kısım aşağıya geçer. Aşağı geçen kısmı süzüntü adı verilir.

Günlük hayatımızda birçok yerde süzme ile ayırma yöntemini gözleyebiliriz.

  • Örneğin makarna yemeği yaparken, suda haşlanmış makarna, suyunun geçebilecek bir elek yardımıyla suyu süzülerek ayrılabilir.
  • Kahve makinesi yardımıyla kahve filtreden geçilerek süzülebilir.
  • Klimalarda kullanılan filtreler parçacıkları süzerek havanın temizlenmesinde yardımcı olur. Bunun yanında gaz ve katıların oluşturduğu heterojen karışımlar da süzülerek ayrılabilir.
  • Örneğin motorlu taşıtlarda yakıtlar için kullanılan hava, öncelikle bir filtreden geçirilerek tozundan ayrılır. Bu da bir süzme yöntemidir.
  • Tozlu bir ortamda çalışan bir işçinin yüzüne maske takarak çalışması süzme işlemlerine örnek olarak verilebilir.

Ayıklama ile Ayırma

Tanecikleri arasında belirgin bir büyüklük farkı olan katı – katı karışımların ayrılmasında kullanılan yöntemdir. Makineler yardımıyla ya da elle gerçekleştirilen bu yöntem çok farklı türdeki karışımları bileşenlerine ayırmada kullanılabilir.

  • Ayıklama özellikle meyve ve sebzeler toplandığında boyuna ya da türüne göre ayırmada kullanılır.
  • Ev hanımları özellikle mercimek çorbası ya da pirinç pilavı yaparken elle ayıklamaya elle ayıklama yaparak bunlara karışmış olan taş ya da çöpleri ayırırlar.
  • Çöpler içerisindeki değerli malzemeler ayıklama yöntemi ile bileşenlerine ayrılır.

Diyaliz

Tanecik boyutu ile karışımların ayrılmasına örnek olarak verilecek yöntemlerden birisi de diyalizdir.

Diyaliz, insanların böbreklerinin olmadığı ya da yeterli düzeyde çalışmadı hastalarda bir çeşit böbrek görevinin özel bir makine ile yapılması işlemine denir. Diyaliz makineleri yardımıyla insanların kanındaki zararlı atıklar temizlenir.

Diyaliz yönteminde tanecik büyüklüklerinin farklılığından yılında yararlanılmaktadır. Sistem yarı geçirgen özelliğe sahiptir. Zararlı maddeler yarı geçirgen özellikteki sistemin diğer tarafına geçerek kandan ayrılır.

Bu yöntemde kandaki atık maddeler olan küçük moleküller zardan geçerler. Ancak kan plazmasında bulunan protein molekülleri zardan geçemeyerek kanda kalır. Böylelikle kan temizlenmiş olur.

D. Çözünürlük Farkı ile Ayırma

Bazı katı – katı heterojen karışımların bileşenlerine ayrılmasında bu katıların bir sıvıdaki çözünürlük farkından yararlanılır.

  • Bu yöntem ile ayırma da katı – katı heterojen karışımını oluşturan katılardan birisi bir sıvıda çözünürken diğeri aynı sıvıda hiç çözülmüyorsa, karışım ayrılabilir. Örneğin kükürt ve bakır (II) klorür oluşan karışım suya atıldığında bakır (II) klorür çözünürken, kükürt çözünmez. Oluşan karışım süzülür ve kükürt süzgeçte kalır. Böylelikle kükürt karışımdan ayrılmış olur. Süzüntünün suyu tamamen buharlaştırılırsa bakır (II) klorür katı olarak çöker.

Kristallendirme

Katı – sıvı çözeltisindeki çözücünün buharlaştırılarak katının kristaller halinde eldesine kristallendirme denir. Örneğin içinde bakır (II) klorür çözünmüş olan çözeltisinin suyun buharlaştırıldığında bakır (II) klorür kristaller oluşturarak çöker.

Ayrımsal Kristallendirme

Katı – katı heterojen karışımını oluşturan katıların her ikisi de aynı sıvıda çözünüyorsa oluşan karışımın sıcaklığı değiştirilerek maddelerden birinin diğerinden önce çekmesi sağlanır.

Bu olayda olduğu gibi, özellikle birisinin çözünürlüğü sıcaklıkla artan, diğerinin çözünürlüğü ise sıcaklıkla azalan katıların heterojen karışımlarının ayrılmasında kullanılan yönteme ayrımsal kristallendirme denir.

Özütleme (Ekstraksiyon)

Katı ya da sıvı bir karışımın bu karışıma eklenen bir çözücü yardımıyla bileşenlerine ayrılması işlemine özütleme ya da ekstraksiyon (çekme) adı verilir. Günümüzde özütleme yöntemi ilaç ve parfüm üretiminde kullanılan hammaddeleri değişik bitkilerden elde etmek amacıyla kullanılır.

  • Şeker pancarından özütleme yolu ile şeker elde edilir.
  • Bitkilerden parfüm ve ilaç eldesinde özütleme yöntemi kullanılır.
  • Çayın demlenmesi sırasında çaya rengini ve aroması veren maddeler suda çözünür. Böylelikle gerçekte katı bir madde olan çay yaprağındaki maddeler özütlenmiş olur.
  • Özellikle sanayide belirli işyerlerinde hava özütleme cihazları kullanılarak havayı kirleten tozlar çalışanların bulunduğu ortamdan uzaklaştırılır.

E. Öz Kütle Farkı ile Ayırma

Heterojen karışımlar bileşenlerinin öz kütle farkı kullanılarak da bileşenlerine ayrılabilir.

Savurma ile Ayırma

Buğday ve samandan oluşan karışımlar öz kütle farkı ile ayrılabilirler. Rüzgârlı bir havada savrulan bu karışımdan öz kütlesi küçük olan saman ayrılır.

Çöktürme ile Ayırma

Sanayide kullanılan heterojen karışımları ayırma yollarından biride çöktürme ile ayırmadır. Özellikle su arıtma tesislerinde bu yöntem yaygın olarak kullanılır. Bu yöntemde suyun içerisinde bulunan istenmeyen iyonlar suya katılan başka maddeler yardımıyla dibe çöktürülür.

  • Benzer şekilde laboratuarlarda iki çözelti birbirine karıştırıldığında çözeltideki bazı iyonlar bir araya gelerek çözünmeyen bir katı oluşturması olayına da çökme adı verilir. Bu çöken katı çökelek olarak adlandırılır.

Aktarma (Dekantasyon)

Katı – sıvı heterojen karışımları ayırmada kullanılan en yaygın ve kullanışlı yöntemlerden biri de aktarma yöntemidir. Dekantasyon olarak da adlandırılan bu yöntemde adından da anlaşılacağı gibi bir karşımda bulunan çökelek dağılmadan karışımdaki sıvının başka bir kaba aktarılması işlemidir.

  • Aktarma zeytinyağı üretiminde yağın posasından ayrılmasında yaygın olarak kullanılır.

Yüzdürme (Flotasyon)

 Yüzdürme ya da flotasyon olarak adı verilen bu yöntemde karışımda bulunan katı maddelerin bir sıvı üzerinde yüzebilme özelliğinden yararlanılarak ayırma işlemi gerçekleştirilir.

  • Yüzdürme ile ayırma yöntemi özellikle madencilik sektöründe bakır, kurşun, çinko içeren kükürtlü cevherleri ayırmada yaygın olarak kullanılır. Bu yöntemde yüzdürülecek olan maden cevherleri uygun sıvılar içerisinde köpük oluşturacak şekilde karıştırılır. Oluşturulan köpük bazı maddeleri yüzeye çıkarır, bu maddeler üstten alınarak karışım ayrıştırılır.
  • Yüzdürme atık şehir sularının arıtılmasında da kullanılır.

Sıvı – Sıvı Heterojen Karışımların Ayırma Hunisi ile Ayırma

Sıvı –sıvı heterojen karışımını oluşturan sıvıların öz kütleleri birbirinden farklı ise öz kütlesi büyük olan altta olacak şekilde en az iki farklı faz oluştururlar.

Bu karışım ayırma hunisine konduğunda, musluk açılarak altta bulunan ve öz kütlesi büyük olan sıvı toplama kabına aktarılır. İkiden fazla sıvı varsa, işlem sırasıyla gerçekleştirilir.

2-) HOMOJEN KARIŞIMLARIN AYRILMASI

A. Basit Damıtma (Destilasyon)

 Sıvı görünümlü homojen karışımların bileşenlerine ayrılmasında kullanılan yönteme destilasyon ya da basit damıtma adı verilir. Bu yöntemde karışımdaki maddelerin kaynama noktalarının farklılığından yararlanılır.

Bu yöntemde karışımdaki sıvı buharlaştırıldıktan sonra soğutulmuş bir ortamdan geçirilerek yoğunlaştırılmıştır. Bu şekilde yapılacak bir ayrıştırma işlemi için özel bir damıtma düzeneği gereklidir.

B. Ayrımsal Damıtma

Kaynama noktaları farklı olan sıvıların genellikle homojen karışımlarının ayrılması işlemidir.

Sıvı – sıvı karışımı ısıtıldığında kaynama noktası düşük olan sıvı önce kaynar ve buharlaşır soğutma kolonundan geçerken yoğunlaşarak toplama kabında sıvı halde birikir. Sıvılar her sıcaklıkta buharlaşırlar. Bu sebeple ayrımsal damıtma işlemi sırasında kaynama noktası düşük olan sıvı kaynarken diğer sıvı ya da sıvılar da bir miktar buharlaşırlar. Yani toplama kabında saf madde toplanamaz. Saflığın artırılması için buharlar soğutma kolonuna gelmeden, fraksiyon kolonu adı verilen bir yerden geçirilir. Böylece kaynama noktası yüksek olan sıvının buharları önceden bir miktar yoğunlaştırılır.

 Sanayide, ham petrolün rafinerilerde damıtılması sonucunda birçok petrol ürünü elde edilir.

Petrolün Damıtılması

Petrol farklı gaz ve sıvıların karışmasıyla tabii olarak oluşan ve çoğunlukla siyah ya da koyu kahve renkli bir karışımdır. Yeraltından çıkarılan petrol rafinerilerde yapısında içerdiği maddelere ayrılmaktadır.

Bu işlem yapılırken petroldeki maddelerin hal değiştirme sıcaklıklarının farklılığından yararlanılır. Kısacası bir damıtma işlemi gerçekleştirilir. Kaynama noktası düşük olan petrol gazları öncelikle karışımdan ayrılır. Kaynama noktaları yüksek olan maddeler ise sırasıyla ayrılarak yoğunlaştırılır.

4 comments

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir