Homojen Karışımları Ayırma Yöntemleri Nelerdir? Nasıl Ayrılırlar?

Homojen karışımları ayırma yöntemleri nelerdir? Homojen karışımlar malzemelerin hangi özellikleri kullanarak nasıl ayrılırlar, örnekler.

Homojen Karışımları Ayırma Yöntemleri

Homojen karışımlarda (çözeltilerde) maddeler birbiri içinde çözünmüştür. Bu nedenle çözeltileri bileşenlerine ayırmak için heterojen karışımlardakilerden farklı yöntemler kullanılır.

Heterojen karışımları ayırmada maddelerin hâl değişim sıcaklıkları ve çözünürlük gibi farklı fiziksel özellikleri kullanılır.

A. KAYNAMA SICAKLIKLARI FARKINI KULLANARAK AYIRMA

Saf maddelerin erime ve kaynama noktaları birbirinden farklıdır ve bunlar maddelerin ayırt edici özellikleridir.

Hâl değiştirme sıcaklıklarının farklı olmasından yararlanarak erime noktaları farklı olan katı karışımları, kaynama noktaları farklı olan sıvı karışımları ve kaynama noktaları farklı olan gaz karışımları bileşenlerine ayrılabilir.

Sıvı içeren bir karışım ısıtıldığında içindeki sıvı önce buharlaşmaya daha sonra kaynama noktasına gelince kaynamaya başlar. Eğer elde edilen buhar bir soğutucu sistemden geçirilirse buhar yoğunlaşarak tekrar sıvılaşır. Böylelikle sıvı karışımdan ayrılmış olur.

Bir sıvıyı önce buharlaştırıp daha sonra soğutma yoluyla yoğunlaştırarak başka bir kapta toplanması işlemine damıtma denir.
Damıtma, sıvıların saflaştırmasında ve sıvıların karışımlardan ayrılmasında kullanılan en temel yöntemlerdendir.

Damıtma yöntemi,

***Bir sıvının uçucu olmayan bileşenlerden ayrılması,
***Farklı kaynama noktalarına sahip sıvıların oluşturduğu karışımların bileşenlerine ayrılması
***Sıvının saflaştırılması gibi amaçlar için kullanılır.
***Damıtma ile ayırma yönteminde karışımdaki sıvıların kaynama noktaları arasındaki farktan yararlanılır.
***Damıtma işlemi sonucu başka bir kapta toplanan sıvıya damıtık sıvı veya destilat adı verilir.

1. Basit Damıtma

2. Ayrımsal Damıtma

Hâl Değişim Grafikleri
Ayrımsal Damıtma Örnekleri

3. Yoğunlaştırma

Gaz karışımlarını ayırmada da kaynama noktası sıcaklıklarının farklı olması kullanılabilir.

Bir gaz karışımının sıcaklığı düşürüldüğünde, gazlar yoğunlaşma noktası en yüksek olan gazdan başlayarak sırasıyla kendi yoğunlaşma noktalarında sıvılaşırlar.

Örneğin kurşun (II) nitrat (Pb(N03)2) bileşiği ısıtıldığında, $\displaystyle N{{O}_{2}}$ ve 02 gazları karışım hâlinde oluşur. Bu gaz karışımı buzla soğutulmuş bir ortamdan geçirildiğinde $\displaystyle N{{O}_{2}}$ gazı yoğunlaşarak sıvı hâle geçer. $\displaystyle {{O}_{2}}$ gazı ise yoğunlaşmaz. Çünkü $\displaystyle N{{O}_{2}}$ gazının yoğunlaşma noktası 21 °C, $\displaystyle {{O}_{2}}$ in ise – 183 °C tur.

Buz ortamın sıcaklığını ancak 0 °C ta kadar düşürebilir. Bu sıcaklık $\displaystyle N{{O}_{2}}$ in yoğunlaşma noktası olan 21 °C un altında olduğu için $\displaystyle N{{O}_{2}}$ gazı yoğunlaşır fakat $\displaystyle {{O}_{2}}$ gazı yoğunlaşmaz.

B. ÇÖZÜNÜRLÜK FARKINI KULLANARAK AYIRMA

Maddelerin bir çözücüdeki çözünürlükleri farklıdır. Aynı şekilde maddelerin sudaki çözünürlükleri de farklıdır. Ayrıca maddelerin bir çözücüdeki çözünürlüğü sıcaklık ve basınç gibi niceliklerle değişir.

Maddelerin çözünürlüklerinin farklı olmasından yararlanılarak kristallendirme, ayrımsal kristallendirme, çöktürme ve özütleme gibi ayırma teknikleri geliştirilmiştir.

1. Kristallendirme

2. Ayrımsal Kristallendirme

Karışımdaki maddeler aynı sıvıda çözünebilir veya birinin çözünüp, diğerinin çözünmediği sıvı bulunamayabilir. Bu durumda karışımdaki maddelerin çözünürlüklerinin sıcaklıkla değişimi kullanılır.

Bir çözücüde bulunan birden fazla katının çözünürlük farkından yararlanılarak ayrı ayrı kristalleştirilmesine ayrımsal kristallendirme denir.

Potasyum nitrat ( $\displaystyle KN{{O}_{3}}$ ) ve sezyum sülfat ( $\displaystyle C{{s}_{2}}S{{O}_{4}}.8{{H}_{2}}O$ ) tuzları suda çözünür. Fakat bu tuzların çözünürlükleri sıcaklıkla farklı şekilde değişir. Sıcaklığın artırılmasıyla potasyum nitratın sudaki çözünürlüğü artarken, sezyum sülfatın ki azalır.

Potasyum nitrat ( $\displaystyle KN{{O}_{3}}$ ) ve sezyum sülfat karışımı suya atılarak tamamının çözünmesi sağlanır. Çözelti ısıtılarak sıcaklığı artırılırsa sezyum sülfat çöker. Sezyum sülfat katısı süzülüp alındıktan sonra çözelti soğutulursa bu defa potasyum nitrat kabın dibine çöker. Potasyum nitrat da süzülerek ayrılır.