Günlük yaşamda, bireysel, saf maddelere nadiren rastlanır. Karışımlarıyla çok daha sık karşılaşıyoruz. Örnekler çay, süt veya metal alaşımlarını içerebilir. Karışım, fiziksel yöntemlerle elde edilen iki veya daha fazla maddenin bir kombinasyonudur (bu, aralarında kimyasal bağ olmadığı anlamına gelir). Böyle bir karışımın tek tek bileşenleri çıplak gözle tanınabiliyorsa, o zaman onlara heterojen karışımlar diyoruz. Aksi halde homojen karışımlar denir.
homojen karışımların özellikleri
Homojen karışımlar (aynı zamanda üniform karışımlar olarak da adlandırılır), bileşenlerinin çıplak gözle veya büyüteç gibi basit optik aletlerle tanınamaması gerçeğiyle karakterize edilir. Tek tek maddelerin homojen karışımlara dönüştürülmesi veya tersi işlem, yani bir karışımın ayrı bileşenlerine ayrılması, karıştırma ve ayırma adı verilen fiziksel işlemlerle gerçekleşir. Karışımı oluşturan tüm maddeler orijinal özelliklerini korur. Aralarında kimyasal bağ olmaması ile karakterize edilirler. Ancak homojen karışımların bileşenleri farklı fiziksel durumlara sahip olabilir. Çözeltiler bu tür homojen karışımlara örnektir. Ana bileşenleri, karışımın diğer bileşenlerinin içinde çözüldüğü (veya dağıldığı) çözücüdür. Sıvı çözeltilerde çözücü sıvı haldeyken, gaz çözeltilerde çözücü gaz, metal alaşımlarında ise katıdır.
Homojen karışımların bileşenlerini ayırma yöntemleri
Homojen karışımlar, bileşenlerinin fiziksel yöntemlerle birleştirilmesiyle oluşur. Uygun bir ayırma yönteminin seçimi, öncelikle karışımın bireysel bileşenlerinin fiziksel durumuna bağlıdır. Homojen karışımların bileşenleri karıştırıldıklarında orijinal özelliklerini korurlar. Bu tür özellikler de karışımın ayrılma yöntemini etkiler. Bunlar yoğunluk, çözünürlük ve kaynama noktasını içerir. Homojen karışımları ayırma yöntemlerine ilişkin birkaç örnek aşağıda verilmiştir.
Damıtma
Damıtma, homojen karışımların sıvı bileşenlerini ayırmak için etkili bir yöntemdir. Damıtma, tek tek bileşenlerin nispeten düşük kaynama noktaları ve bunların termal stabilitesini gerektirir (yüksek sıcaklıklarda bozulmayı önlemek için). Tek tek maddeleri damıtmak için, karışımın bir kondansatöre bağlı bir damıtma şişesinde kademeli olarak ısıtılması gerekir. Sıcaklık kademeli olarak artırıldığında, homojen karışımın sonraki bileşenleri kaynamaya başlar (kaynama noktalarına bağlı olarak sırayla). Sıvı halden, bir kondansatöre yönlendirilen buhar haline geçerler. İçinde akan (ters akışlı) soğutma suyu buharları soğutur ve yoğuşturur. Bu şekilde karışımın tüm bileşenleri damıtılır.
kristalleşme
Kristalizasyon işlemi, damıtmanın tersidir. Çözücünün kontrollü buharlaştırılması yoluyla homojen karışımların bileşenlerini kristaller halinde çökeltmek için kullanılır. Kristalizasyon işleminin ilk adımında, doymuş bir çözelti elde etmek için mümkün olduğu kadar çok çözücünün buharlaştırılması gerekir. Daha sonra çözelti soğutuluyor. Sıcaklık düşürüldükçe aşırı doymuş hale gelir ve çözeltide çözünen orijinal maddenin kristalleri yavaş yavaş büyümeye başlar. Kesin olarak tanımlanmış ve kontrol edilen koşullarda, kristalleştirme işlemi, büyük boyutta, istenen şekilde ve yüksek saflıkta (%99’un üzerinde bile) kristaller elde edilmesini sağlar.
Adsorpsiyon
Homojen karışımların (gaz veya sıvı) ayrılması da adsorpsiyon ile sağlanabilir. İşlem, belirli maddelerin diğer bileşenleri (örneğin, karışımın bileşenleri) emme kapasitesini kullanır. Böyle bir "soğurucuya" adsorban denir. Fiziksel (fiziksel adsorpsiyon) veya kimyasal (kimyasal adsorpsiyon veya kemisorpsiyon) nitelikteki etkileşimlerin bir sonucu olarak yüzeyinde adsorbat moleküllerini (adsorbe edilen çözünmüş madde) bağlar. Oldukça gelişmiş bir özgül yüzey alanına sahip olan katılar, çoğunlukla adsorban olarak kullanılır (bu da ayırma verimliliğini artırır). Aktif karbon genellikle bu amaç için kullanılır.
Kağıt kromatografisi
Homojen bir karışımın bileşenlerini ayırmak için etkin bir şekilde kullanılabilen kromatografik bir tekniktir. Örneğin, keçeli kalemlerdeki mürekkebin bileşenlerini ayırmayı sağlar. Bunun için karışım özel bir kromatografi kağıdının (başlangıç çizgisi) altına uygulanmalıdır. Daha sonra, uygulanan karışımın bulunduğu substrat, altta bir çözücü (eluent olarak adlandırılır) ile doldurulmuş haznelere yerleştirilir. Kılcal kuvvetler sayesinde eluent, karışımı da beraberinde alarak kurutma kağıdı boyunca yükselir. Spesifik bileşenleri, hem substrat hem de çözücü ile farklı şekilde etkileşime girer ve bu da sonunda ayrılmaya yol açacaktır.
Homojen karışımlar: örnekler
Benzin, sıvı homojen karışımın yaygın bir örneğidir. Molekülleri 5 ila 12 karbon atomu içeren hidrokarbonlardan oluşur. Bunlar esas olarak alkanları , yani doymuş bileşikleri içerir. Benzin ayrıca doymamış alifatik bileşikler (karbon atomları arasında ikili veya üçlü bağlara sahiptir) ve siklik bileşikler içerir. İnsan yaşamı için gerekli olan homojen bir karışım havadır. Temiz, kirlenmemiş hava, çeşitli elementlerin ve kimyasal bileşiklerin bir kombinasyonudur. Temel bileşenleri nitrojen, oksijen ve asal gazları içerir. Bu gaz karışımının geri kalan bileşenleri, bir dizi faktöre bağlı olarak içerik olarak değişir. Bunlara karbon (IV) monoksit, ozon, kükürt ve nitrojen oksitler, su buharı, hidrojen ve metan dahildir. Bir çözücü içindeki tuzun kimyasal çözeltileri de homojen karışımlardır. Böyle bir karışımın bir örneği tuzlu sudur. Sodyum klorürün (sofra tuzu) suda çözülmesi fiziksel bir işlemin bir sonucu olarak oluşur. Tuzlu su, örneğin gıda endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Her bir bileşenin (NaCl ve H 2 O ) miktarları, çözeltideki konsantrasyonları belirtilerek belirtilebilir.