Miscele omogenee

Proprietà delle miscele omogenee

I miscugli omogenei (detti anche miscugli uniformi) sono caratterizzati dal fatto che i loro componenti non sono riconoscibili né ad occhio nudo né da semplici strumenti ottici, come una lente di ingrandimento. La trasformazione delle singole sostanze in miscele omogenee o il processo inverso, cioè la separazione di una miscela nei suoi singoli componenti, avviene mediante processi fisici chiamati miscelazione e separazione. Tutte le sostanze che formano una miscela mantengono le loro proprietà originali. Sono caratterizzati dal fatto che non ci sono legami chimici tra loro. Tuttavia, i componenti di miscele omogenee possono avere stati fisici diversi. Le soluzioni sono esempi di tali miscele omogenee. Il loro componente principale è il solvente in cui sono disciolti (o dispersi) gli altri componenti della miscela. Nelle soluzioni liquide, il solvente è sotto forma di liquido, tuttavia, nelle soluzioni gassose il solvente è un gas e nelle leghe metalliche è un solido.

Metodi di separazione dei componenti di miscele omogenee

Le miscele omogenee si formano combinando i loro componenti con metodi fisici. La scelta di un metodo di separazione adeguato dipende principalmente dallo stato fisico dei singoli componenti della miscela. Quando miscelati, i componenti di miscele omogenee mantengono le loro proprietà originali. Tali proprietà influenzano anche il metodo di separazione della miscela. Questi includono la densità, la solubilità e il punto di ebollizione. Di seguito sono stati forniti diversi esempi di metodi per separare miscele omogenee.

Distillazione

La distillazione è un metodo efficace per separare componenti liquidi di miscele omogenee. La distillazione richiede punti di ebollizione relativamente bassi dei singoli componenti e la loro stabilità termica (per evitare il degrado a temperature elevate). Per distillare le singole sostanze, la miscela deve essere riscaldata gradualmente in un pallone di distillazione collegato a un condensatore. Quando la temperatura viene gradualmente aumentata, i componenti successivi della miscela omogenea iniziano a bollire (in una sequenza che dipende dai loro punti di ebollizione). Passano da uno stato liquido a uno stato di vapore, che viene indirizzato a un condensatore. L’acqua di raffreddamento che vi scorre (in controcorrente) raffredda i vapori e li condensa. In questo modo vengono distillati tutti i componenti della miscela.

Cristallizzazione

Il processo di cristallizzazione è l’opposto della distillazione. Viene utilizzato per precipitare in cristalli i componenti di miscele omogenee, mediante evaporazione controllata del solvente. Nella prima fase del processo di cristallizzazione, deve essere evaporato quanto più solvente possibile per ottenere una soluzione satura. Quindi la soluzione viene quindi raffreddata. Man mano che la temperatura si abbassa, diventa sovrasatura e i cristalli della sostanza originale disciolta nella soluzione iniziano lentamente a crescere. In condizioni rigorosamente definite e controllate, il processo di cristallizzazione porta all’ottenimento di cristalli di grandi dimensioni, forma desiderata ed elevata purezza (anche oltre il 99%).

Adsorbimento

La separazione di miscele omogenee (gassose o liquide) può essere ottenuta anche mediante adsorbimento. Il processo utilizza la capacità di determinate sostanze di assorbire altri componenti (ad esempio i costituenti della miscela). Un tale "assorbitore" è chiamato adsorbente. Lega le molecole dell’adsorbato (la sostanza disciolta che viene adsorbita) sulla sua superficie a seguito di interazioni di natura fisica (adsorbimento fisico) o chimica (adsorbimento chimico o chemisorbimento). I solidi che hanno una superficie specifica altamente sviluppata sono spesso usati come adsorbenti (il che aumenta l’efficienza di separazione). Il carbone attivo viene spesso utilizzato per questo scopo.

Cromatografia su carta

È una tecnica cromatografica che può essere utilizzata efficacemente per separare i componenti di una miscela omogenea. Consente, ad esempio, di separare i componenti dell’inchiostro nei pennarelli. Per fare ciò, la miscela deve essere applicata sul fondo di un’apposita carta cromatografica (linea di partenza). Quindi il substrato con la miscela applicata viene posto in camere riempite con un solvente (chiamato eluente) sul fondo. Grazie alle forze capillari, l’eluente sale lungo la carta assorbente, portando con sé la miscela. I suoi componenti specifici interagiscono in modo diverso sia con il substrato che con il solvente, il che alla fine porterà alla separazione.

Miscele omogenee: esempi

La benzina è un esempio comune di una miscela liquida omogenea. È costituito da idrocarburi le cui molecole contengono da 5 a 12 atomi di carbonio. Questi includono principalmente alcani , quindi composti saturi. La benzina contiene anche composti alifatici insaturi – hanno doppi o tripli legami tra gli atomi di carbonio – e composti ciclici. Una miscela omogenea essenziale per la vita umana è l’aria. L’aria pulita e non inquinata è una combinazione di vari elementi e composti chimici. I suoi componenti di base includono azoto, ossigeno e gas nobili . I restanti componenti di questa miscela gassosa variano nel contenuto a seconda di una serie di fattori. Questi includono monossido di carbonio (IV), ozono, ossidi di zolfo e di azoto, vapore acqueo, idrogeno e metano. Anche le soluzioni chimiche di sale in un solvente sono miscele omogenee. Un esempio di tale miscela è la salamoia. Si forma come risultato di un processo fisico di scioglimento del cloruro di sodio (sale da tavola) in acqua. La salamoia è ampiamente utilizzata, ad esempio, nell’industria alimentare. Le quantità di ciascun componente (NaCl e H ₂ O) possono essere specificate indicando la loro concentrazione nella soluzione.