l’expression « comme le pétrole et l’eau » fait référence à des choses qui ne se mélangent pas, tout comme le pétrole et l’eau de puits, dont les propriétés chimiques empêchent Mais dans de nombreux cas, ce dont nous avons vraiment besoin, ce sont des moyens d’atteindre le contraire – des substances mixtes séparées.,
Le pétrole brut en est un bon exemple: il s’agit d’un mélange de nombreux glucides (composés constitués d’hydrogène et de carbone), dont certains sont utilisés pour alimenter les moteurs comme carburant, et d’autres dans la fabrication de plastiques ou d’autres composés. Un processus de distillation les sépare. Parallèlement à la distillation, il existe une gamme de techniques de séparation – certaines physiques, d’autres chimiques. Les premiers sont basés sur les propriétés physiques des matériaux, c’est-à-dire,, propriétés qui peuvent être observées ou mesurées sans changer l’identité du matériau (par exemple, son état de la matière), tandis que les méthodes chimiques sont basées sur les propriétés chimiques – qui déterminent l’identité de la substance.
méthodes de séparation Physique
séparation Physique méthodes, telles que la filtration et distillation, sont basés sur la différence de taille des particules et sur le point d’ébullition de la substance dans le mélange, respectivement. Ce sont des propriétés qui peuvent être observées et mesurées sans changer le matériau lui-même.,
Filtration
Il s’agit de la méthode de séparation la plus simple, qui peut être réalisée à l’aide d’équipements ménagers de base. Dans la vie quotidienne, il est appliqué dans la séparation des solides des liquides dans lesquels ils ont été cuits – les pâtes, par exemple.
la Filtration est basée sur le fait que les particules d’eau plus petites peuvent facilement passer à travers le filtre, ce qui retient les particules solides plus grosses. Lorsque nous filtrons les pâtes, notre intérêt réside dans les solides, mais dans d’autres cas, c’est le liquide que nous recherchons, nous devons donc éliminer les solides les plus gros, en les gardant dans le filtre., La taille du trou du filtre détermine les matériaux retenus dans le filtre et ceux qui le traversent.
la stérilisation est un exemple d’application industrielle de la filtration. Pour éliminer une contamination bactérienne d’une solution, la solution est passée à travers un filtre. Les micro-organismes sont piégés dans le filtre, tandis que les molécules de solution plus petites passent à travers., Également appelé microfiltration (en raison de la taille relativement petite des molécules), ce procédé est utilisé pour la stérilisation lorsque d’autres techniques, telles que le chauffage ou le rayonnement ultraviolet, sont inapplicables en raison de leurs effets nocifs potentiels sur les molécules de la solution.
pour filtrer des molécules encore plus petites, dont la taille ne dépasse pas 100 nanomètres (moins d’un millième de millimètre), un processus appelé nanofiltration est utilisé., La caractéristique principale de ce processus n’est pas la taille des pores mais les forces électriques à l’œuvre entre les molécules, dont la signification augmente à mesure que la taille de la molécule diminue. Un exemple de nanofiltration est l’osmose inverse, utilisée pour le dessalement. En osmose inverse, une membrane sélective, qui permet à l’eau de la traverser mais pas aux particules dissoutes, est utilisée. Une pression est appliquée pour inverser le flux naturel de l’eau, les forçant à passer de la solution la plus concentrée à la plus faible. Ainsi, les sels et les contaminants sont concentrés d’un côté et l’eau propre – de l’autre.,
Distillation
dans la distillation, les composants d’un mélange liquide sont séparés sur la base des différences de températures d’ébullition. Dans sa forme la plus simple, la distillation consiste à faire bouillir le mélange et à recueillir la vapeur dans un récipient de condensation, où elle se transforme en liquide. Les premières vapeurs à apparaître sont celles de la substance dont le point d’ébullition est le plus bas. Au fur et à mesure que l’ébullition se poursuit, les vapeurs de la substance suivante sont capturées dans un récipient de condensation différent, et ainsi de suite.,
pour savoir quand un composant a fini d’bouillir et un autre a commencé, la température du mélange doit être surveillée en permanence. Pendant l’ébullition d’une substance, la température du mélange sera « collée » au point d’ébullition de ce matériau, puis continuera à augmenter rapidement.
la distillation du pétrole brut est basée sur ce principe, qui constitue la première étape de séparation, par laquelle le pétrole est séparé en fractions – groupes de substances avec différentes plages de température d’ébullition. Ensuite, des produits chimiques sont ajoutés, dans le but d’améliorer la qualité des distillats.,
Les fractions primaires produites par la distillation initiale du pétrole brut sont le naphta, utilisé pour créer du benzène pour les moteurs automobiles et comme matière première pour l’industrie du plastique; le kérosène, utilisé pour créer du carburant pour les moteurs à réaction; le carburant diesel utilisé pour alimenter les moteurs diesel, et le mazout, utilisé comme carburant
les raffineries de Haïfa au début des années 1950. Photographie: Wikipedia.,
méthodes de séparation chimique
Les méthodes de séparation chimique, telles que l’extraction et la chromatographie, sont basées sur les interactions chimiques entre les composants du mélange, ou, pour être plus précis – les différences dans les forces des interactions des différents matériaux dans le mélange avec un autre matériau qui n’en fait pas partie. Naturellement, ces interactions sont basées sur les propriétés chimiques des matériaux à séparer.
Extraction
En extraction, un soluté est extrait de son solvant., Dans l’extraction liquide, deux phases liquides non miscibles (non mélangées) sont utilisées. Une substance organique (c’est-à – dire un composé à base de carbone) dissoute dans une phase aqueuse passe à une phase organique à partir de laquelle elle est extraite, ou vice versa-la substance passe de la phase organique à la phase aqueuse, à partir de laquelle elle est extraite.
un exemple de processus d’extraction est la séparation de L’ADN des protéines dans un échantillon biologique., Dans le processus d’extraction, un échantillon biologique aqueux est mélangé avec deux composés organiques – phénol et chloroforme, puis l’ensemble du mélange est centrifugé pour séparer la phase aqueuse de la phase organique. L’ADN reste dans la phase aqueuse plus légère, tandis que les protéines passent à la phase organique plus lourde.
chromatographie
La chromatographie est une méthode de chimie analytique qui permet non seulement de séparer les composés, mais aussi de les identifier et de déterminer leurs quantités., C’est donc un outil important dans la recherche scientifique, les industries pharmaceutiques et la médecine légale. Le mot vient de chromo, ou « couleur », et graphy, ou” écriture », car il a été développé à l’origine par Mikhail Tsvet, un botaniste russo-italien qui a étudié la chlorophylle, qui donne aux feuilles leur couleur verte. Lors de la séparation d’un mélange de pigments végétaux qu’il a extraits, il a remarqué des bandes colorées individuelles caractéristiques de chacun des composants. Aujourd’hui, Cette méthode est utilisée pour la séparation de matériaux sans rapport avec leur couleur.,
Tous les types de chromatographie reposent sur le même principe: séparer des substances dans un mélange dissous dans un liquide ou un gaz, ou qui est lui-même un liquide ou un gaz, en fonction de leurs interactions chimiques avec la surface ou la colonne utilisée pour la chromatographie. Cette surface est appelée « phase stationnaire », tandis que le liquide ou le gaz dans lequel le mélange est dissous est appelé « phase mobile »., »Étant donné que la force des interactions entre les différents composants de la phase stationnaire est différente de celle de la phase mobile, les composants se déplaceront le long de celle-ci à des vitesses variables, atteignant différents points le long de la phase stationnaire et pouvant ainsi être séparés.
Une représentation graphique de la séparation chromatographique entre les matériaux – chaque pic représente un composant différent. Source: Wikipedia.
deux types de chromatographie de surface fréquemment utilisés sont la chromatographie sur papier et la chromatographie sur couche mince TLC., En chromatographie sur papier, la phase stationnaire est une mince bande de papier en cellulose, sur laquelle une petite goutte du mélange est appliquée. Le papier est plongé dans un liquide tel que de l’eau ou de l’éthanol, qui « monte » vers le haut du papier à cause de la force capillaire. Lorsque le liquide atteint le mélange, il « traîne » avec les constituants du mélange. Les composants du mélange qui ont formé de fortes interactions avec le papier grimperont lentement sur le papier, tandis que les substances qui ont formé de faibles interactions avec le papier grimperont rapidement., Le produit final est une séquence de points, où chaque point représente un composant différent du mélange.
la chromatographie sur couche mince est basée sur un principe similaire, mais dans ce cas, la phase stationnaire est faite de verre, de papier d’aluminium ou de plastique recouvert d’un matériau absorbant, tel que la silice ou l’oxyde d’aluminium. Cette méthode est plus rapide et plus précise que la chromatographie sur papier, et est couramment utilisée en chimie organique pour évaluer la pureté d’un matériau et pour le test initial des quantités de composants dans un mélange.
