I vardagen är det sällsynt med individuella, rena ämnen. Vi står mycket oftare inför deras blandningar. Exempel kan vara te, mjölk eller metallegeringar. En blandning är en kombination av två eller flera ämnen erhållna med fysikaliska metoder (vilket betyder att det inte finns några kemiska bindningar mellan dem). Om enskilda komponenter i en sådan blandning kan kännas igen med bara ögat, kallar vi dem heterogena blandningar. Annars kallas de homogena blandningar.
Egenskaper hos homogena blandningar
Homogena blandningar (även kallade enhetliga blandningar) kännetecknas av att deras beståndsdelar inte går att känna igen vare sig med blotta ögat eller enkla optiska instrument, såsom ett förstoringsglas. Omvandlingen av enskilda ämnen till homogena blandningar eller den omvända processen, nämligen separationen av en blandning i dess individuella komponenter, sker genom fysikaliska processer som kallas blandning och separation. Alla ämnen som bildar en blandning behåller sina ursprungliga egenskaper. De kännetecknas av att det inte finns några kemiska bindningar mellan dem. Emellertid kan komponenterna i homogena blandningar ha olika fysikaliska tillstånd. Lösningar är exempel på sådana homogena blandningar. Deras huvudkomponent är lösningsmedlet i vilket de andra komponenterna i blandningen är lösta (eller dispergerade). I flytande lösningar är lösningsmedlet i form av en vätska, men i gasformiga lösningar är lösningsmedlet en gas och i metallegeringar är det ett fast ämne.
Metoder för att separera komponenter i homogena blandningar
Homogena blandningar bildas genom att kombinera deras komponenter med fysikaliska metoder. Valet av en adekvat separationsmetod beror i första hand på det fysiska tillståndet för de enskilda komponenterna i blandningen. När de blandas behåller komponenterna i homogena blandningar sina ursprungliga egenskaper. Sådana egenskaper påverkar också metoden för blandningens separation. Dessa inkluderar densitet, löslighet och kokpunkt. Flera exempel på metoder för att separera homogena blandningar har tillhandahållits nedan.
Destillering
Destillation är en effektiv metod för att separera flytande komponenter i homogena blandningar. Destillation kräver relativt låga kokpunkter för enskilda komponenter och deras termiska stabilitet (för att förhindra nedbrytning under höga temperaturer). För att destillera de enskilda ämnena måste blandningen värmas upp gradvis i en destillationskolv ansluten till en kylare. När temperaturen gradvis ökas börjar efterföljande komponenter i den homogena blandningen att koka (i en sekvens som beror på deras kokpunkter). De går från flytande tillstånd till ångtillstånd, som leds till en kondensor. Kylvattnet som strömmar i den (i motström) kyler ner ångorna och kondenserar dem. På detta sätt destilleras alla komponenterna i blandningen.
Kristallisering
Kristallisationsprocessen är motsatsen till destillation. Det används för att fälla ut komponenterna i homogena blandningar till kristaller genom kontrollerad avdunstning av lösningsmedlet. I det första steget av kristallisationsprocessen bör så mycket lösningsmedel som möjligt förångas för att erhålla en mättad lösning. Därefter kyls lösningen. När temperaturen sänks blir den övermättad och kristaller av det ursprungliga ämnet löst i lösningen börjar sakta växa. Under strikt definierade och kontrollerade förhållanden resulterar kristallisationsprocessen i att man erhåller kristaller av stor storlek, önskad form och hög renhet (även över 99%).
Adsorption
Separationen av homogena blandningar (gasformiga eller flytande) kan också uppnås genom adsorption. Processen utnyttjar kapaciteten hos vissa ämnen att absorbera andra komponenter (t.ex. beståndsdelarna i blandningen). En sådan "absorberare" kallas en adsorbent. Det binder molekyler av adsorbatet (det lösta ämnet som adsorberas) på dess yta som ett resultat av interaktioner av fysisk (fysisk adsorption) eller kemisk (kemisk adsorption eller kemisorption). Fasta ämnen som har en högt utvecklad specifik yta används oftast som adsorbenter (vilket ökar separationseffektiviteten). Aktivt kol används ofta för detta ändamål.
Papperskromatografi
Det är en kromatografisk teknik som kan användas effektivt för att separera komponenterna i en homogen blandning. Det gör det till exempel möjligt att separera bläckets komponenter i markörer. För att göra detta måste blandningen appliceras på botten av ett speciellt kromatografipapper (startlinje). Sedan placeras substratet med den applicerade blandningen i kammare fyllda med ett lösningsmedel (kallat elueringsmedel) i botten. Tack vare kapillärkrafterna stiger eluenten längs läskpapperet och tar med sig blandningen. Dess specifika komponenter interagerar med både substratet och lösningsmedlet på olika sätt, vilket så småningom kommer att leda till separation.
Homogena blandningar: exempel
Bensin är ett vanligt exempel på en flytande homogen blandning. Den består av kolväten vars molekyler innehåller från 5 till 12 atomer kol. Dessa inkluderar huvudsakligen alkaner , alltså mättade föreningar. Bensin innehåller också omättade alifatiska föreningar – de har dubbel- eller trippelbindningar mellan kolatomerna – och cykliska föreningar. En homogen blandning som är nödvändig för mänskligt liv är luft. Ren, oförorenad luft är en kombination av olika grundämnen och kemiska föreningar. Dess grundläggande komponenter inkluderar kväve, syre och ädelgaser . De återstående komponenterna i denna gasformiga blandning varierar i innehåll beroende på ett antal faktorer. Dessa inkluderar kol(IV)monoxid, ozon, svavel- och kväveoxider, vattenånga, väte och metan. Kemiska lösningar av salt i ett lösningsmedel är också homogena blandningar. Ett exempel på en sådan blandning är saltlösning. Det bildas som ett resultat av en fysisk process för att lösa upp natriumklorid (bordssalt) i vatten. Saltlake används flitigt, till exempel inom livsmedelsindustrin. Mängden av varje komponent (NaCl och H 2 O) kan specificeras genom att ange deras koncentration i lösningen.