Mélanges de séparation

Mélanges de séparation

Bon nombre des substances que nous utilisons tous les jours faisaient autrefois partie d'un mélange. Quelqu'un quelque part a séparé cette substance du mélange pour que nous puissions l'utiliser. Il s'avère que de nombreux composés et éléments ne se trouvent pas dans la nature sous leur forme pure, mais se trouvent en tant que parties de mélanges. La séparation des substances des mélanges est une partie importante de la chimie et de l'industrie moderne.

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Pourquoi voulons-nous séparer les mélanges?

Tout le chemin du retour à l'histoire ancienne, les humains industrieux ont séparé les mélanges afin d'obtenir les substances spécifiques dont ils ont besoin. Un exemple de ceci est l'extraction du métal du minerai afin de fabriquer des outils et des armes. Nous discuterons d'autres exemples de séparation ci-dessous.

Processus de séparation

La manière dont les différentes substances d'un mélange sont séparées s'appelle un processus. Il existe un certain nombre de procédés différents utilisés pour la séparation. Beaucoup d'entre eux sont très complexes et impliquent des produits chimiques dangereux ou des températures élevées. De nombreuses industries importantes dans le monde sont aujourd'hui basées sur des procédés de séparation.

Filtration

Une méthode courante de séparation est la filtration. Les filtres sont utilisés partout. Nous les utilisons dans nos maisons pour filtrer la poussière et les acariens de l'air que nous respirons. Nous les utilisons pour filtrer les impuretés de notre eau. Nous avons même des filtres dans notre corps, comme nos reins, qui agissent comme des filtres pour éliminer les mauvaises choses de notre sang.

Le processus de filtration est généralement utilisé pour séparer un mélange en suspension où de petites particules solides sont en suspension dans du liquide ou de l'air. Dans le cas de la filtration de l'eau, l'eau est forcée à travers un papier constitué d'un très fin maillage de fibres. L'eau qui a traversé le filtre s'appelle le filtrat. Les particules qui sont retirées de l'eau par le filtre sont appelées le résidu.

Diagramme de filtration montrant le résidu et le filtrat
Distillation

Un autre processus de séparation courant est appelé distillation. La distillation utilise l'ébullition pour séparer les mélanges de solutions liquides. Il tient compte du fait que différentes substances dans le mélange auront des points d'ébullition différents.

Par exemple, si vous chauffez de l'eau salée, l'eau de la solution bouillira avant le sel. L'eau s'évaporera alors en laissant le sel derrière. Si la vapeur de l'eau est collectée, elle redeviendra liquide en refroidissant. Cette eau refroidie sera de l'eau pure sans sel.

Centrifuger

Dans certains cas, il existe des mélanges en suspension où les particules solides sont trop fines pour être séparées avec un filtre. Dans ces cas, une centrifugeuse est parfois utilisée. Les centrifugeuses sont des dispositifs mécaniques qui tournent à des vitesses très élevées. Ces vitesses élevées permettent aux particules solides en suspension de se déposer très rapidement. Par exemple, plutôt que d'attendre que le sable se dépose lentement au fond de l'eau, une centrifugeuse peut provoquer la sédimentation du sable en quelques secondes.

Quelques exemples d'utilisation des centrifugeuses comprennent la séparation du sang en plasma et en globules rouges, la séparation de la crème du lait et la séparation des isotopes d'uranium pour les centrales nucléaires.

Les particules les plus lourdes se déplacent vers l'extérieur
du cylindre lorsque la centrifugeuse tourne
permettant au mélange d'être séparé.

Autres processus

Il existe de nombreux autres procédés de séparation tels que la sublimation, l'adsorption, la cristallisation et la chromatographie. Parfois, il faut plusieurs étapes de processus pour arriver au résultat final. Le traitement du pétrole brut en est un exemple. Le pétrole brut utilise de nombreux niveaux de distillation fractionnée pour produire un certain nombre de produits différents, notamment l'essence, le carburéacteur, le gaz propane et le mazout.

Faits intéressants sur la séparation des mélanges
  • Pour séparer les solutions liquides où les substances ont des points d'ébullition similaires, une version plus complexe de la distillation est utilisée, appelée distillation fractionnée.
  • La peinture utilise le processus de séparation par évaporation. La peinture humide est un mélange de pigment de couleur et d'un solvant. Lorsque le solvant sèche et s'évapore, il ne reste que le pigment de couleur.
  • Le processus de séparation du vannage était utilisé dans les cultures anciennes pour séparer le grain de l'ivraie. Ils jetteraient le mélange dans l'air et le vent soufflerait la balle la plus légère, laissant le grain le plus lourd.
  • Les centrifugeuses à grande vitesse peuvent tourner jusqu'à 30 000 fois par minute.
  • De nombreux processus de séparation se produisent constamment dans la nature.