Separationsmetoder

Vi har i tidigare artiklar läst om hur vanliga blandningar är i naturen. Ibland kan detta vara ett problem, till exempel när användbara ämnen är uppblandade med oanvändbara eller rent av farliga ämnen. Låt oss titta på tre exempel:

  • Vatten, som vi behöver för att överleva, finns oftast i naturen tillsammans med mikroorganismer, salt eller annat som behöver tas bort om man vill kunna använda vattnet utan att bli sjuk av det.
  • Trä innehåller innehåller cellulosafibrer som vi kan använda för att tillverka papper, men trä innehåller också brunt lignin och andra ämnen som behöver tas bort för att man ska kunna tillverka bra papper.
  • Många läkemedel är svåra att framställa utan att det samtidigt bildas små mängder av andra ämnen. Dessa så kallade biprodukter måste tas bort för att läkemedlet ska fungera som det är tänkt.

För att lösa dessa problem – och se till att vi har rent vatten, rent papper och rena läkemedel – har kemister utvecklat metoder för att dela upp (separera) blandningar. Sådana metoder kallas för separationsmetoder,

Kort om blandningar

Det är viktigt att komma ihåg att en blandning består av två eller flera rena ämnen som är blandade med varandra. Eftersom de bara är blandade med varandra och inte har reagerat på något sätt behåller ämnena i blandningen många av sina egenskaper såsom färg, smak, kokpunkt, smältpunkt och magnetism.

Löser vi upp salt i vatten kommer till exempel saltet trots att det ingår i en blandning att smaka salt. Saltet kommer också att behålla sin mycket höga kokpunkt på drygt 1300 °C och vattnet kommer att behålla sin kring 100 °C (även om saltet faktiskt höjer vattnets kokpunkt några enstaka grader).

Att ett ämne behåller sina egenskaper trots att det ingår i en blandning utnyttjar kemister när de vill genomföra en separation. Vi ska nu titta på några av de enklaste metoderna för detta.

Magnetism

Om ett av ämnena i en blandning är magnetiska kan man utnyttja magnetism för att separera ämnet i fråga från blandningen. Låt oss till exempel säga att vi har blandat sand (inte magnetiskt) med järnfilspån (magnetiska). För vi en magnet mot blandningen kommer järnfilspånen (men inte sandkornen) att fastna och kan därmed enkelt separeras från blandningen.

För att enkelt kunna avlägsna det magnetiska ämnet från magneten kan det vara en god idé att använda en elektromagnet (som går att sätta av och på) eller först stoppa magneten i en påse.

Dekantering

dekantering

Vill man separera fasta partiklar från en vätska är dekantering en enkel metod. Ordet dekantering kommer härstammar från franskans ord för ”hälla av” vilket är just vad metoden går ut på. För att dekantera en suspension låter man de fasta partiklarna sjunka till bottnen och häller därefter försiktigt av vätskan utan att de fasta bitarna följer med. På detta vis kan exempelvis en blandning av sand och vatten separeras.

Filtrering

filtering

Om bitarna är små eller inte sjunker till bottnen kan en filtrering vara ett smart sätt att separera fasta partiklar från en vätska. Då låter man blandningen gå genom en tratt med ett filterpapper som innehåller så små hål att bara enskilda molekyler, atomer och joner kan tränga igenom. De fasta partiklarna fastnar i pappret och bildar en så kallad filterkaka medan vätskans molekyler går igenom och samlas upp (kallas för filtrat). Observera att en lösning av ett fast ämne (till exempel salt) går rakt igenom normala filterpapper och att metoden därför inte kan användas för att separera lösningar.

För att se till att filterkakan blir helt ren kan den behöva tvättas (vilket man ofta gör med destillerat vatten).

Filtrering används i en kaffebryggare där kaffelösningen går igenom ett filterpapper och på så vis separeras från det fasta kaffepulvret.

Indunstning

När det kommer till lösningar fungerar som bekant inte filtrering. Ett sätt att separera en lösning är att utnyttja att de lösta ämnena sällan har samma kokpunkt som lösningsmedlet. Låt oss säga att vi har en lösning av socker i vatten och att vi vill göra oss av med vattnet. Socker har en mycket högre kokpunkt än vatten. Då kan vi helt enkelt låta en bägare med lösningen stå i rumstemperatur några dagar och låta vattnet avdunsta (alternativt försiktigt värma lösningen med en värmeplatta för att snabba på processen). Till slut har allt vatten avdunstat och kvar i bägaren finns bara sockret.

Destillation

Indunstning är i och för sig en mycket effektiv metod när det gäller att utvinna ett eller flera av ämnena ur en lösning. Men om man vill ta till vara på det ämne som dunstar bort måste man använda sig av en lite mer avancerad metod som kallas destillation eller destillering.

Låt oss säga att vi har löst socker i vatten och nu vill separera de båda ämnena. Då behöver vi en utrustning som kan se ut som den på bilden nedan. Sockerlösningen hälls i en kolv som sätts på en värmeplatta. Vi låter vattnet koka och leder ångan genom ett rör till en annan kolv. Runt omkring ett av rören låter vi kylvatten strömma vilket leder till att vattenångan kondenserar och enkelt kan samlas upp i en annan kolv. Kvar i den första kolven blir sockret och vi har nu två separerade ämnen.

destillering

Destillering kan användas när man vill framställa helt rent vatten till kemiska försök (som vi har sett tidigare innehåller kranvatten en liten mängd salter och andra orenheter). Sådant vatten kallas för destillerat vatten.

Metoden används också för separering av råolja (lösning av kolväten) när man vill utvinna bensin, fotogen och andra råolje-produkter. Sådan destillation sker på stora anläggningar som kallas raffinaderier.

separertratt

Separertratt

När man vill skilja på två vätskor som inte är lösta i varandra har man användning av en separertratt. Man häller i blandningen man vill separera i tratten och låter vätskorna bilda två eller flera skikt. Därefter öppnar man kranen och tappar av skikten ett efter ett. Observera att korken på separertrattens ovansida inte får sitta i eftersom det då bildas ett undertryck vilket leder till att separationen inte kan genomföras.

Med hjälp av separertratt kan till exempel en blandning av matolja och vatten med lätthet separeras.

Extraktion

Vissa ämnen är lösliga i ett visst lösningsmedel medan andra inte är det. Detta kan man utnyttja vid extraktion. När man exempelvis brygger kaffe blandar man malda kaffebönor med kokande vatten. En del av alla de ämnen som finns i kaffet löser sig i vattnet och följer med ut genom ett filterpapper medan resten av ämnena blir kvar i pulvret.

När man förväller vissa grönsaker går man tillväga på ett liknande sätt. Giftiga ämnen i grönsakerna extraheras när grönsakerna kokas och kan lätt silas bort. Också vid läkemedelsframställning använder man sig ofta av extraktion.

Övningsuppgifter

Försök lösa nedanstående frågor med hjälp av det du har lärt dig i den här artikeln.

Övningsuppgift 1Förslag

Låt oss säga att du genom en serie misstag har råkat blanda vatten i en halvliter bensin. Hur ska du gå tillväga för att separera bensinen från vattnet? Tänk på att vatten är olösligt i bensin.

Häll blandningen i separertratt och låt de båda vätskorna bilda två skikt (bensinen kommer lägga sig ovanpå vattnet). Öppna kranen och låt vattnet rinna ut ur tratten. Kvar i separertratten blir ren bensin.

Övningsuppgift 2Förslag

Du har en blandning av vatten och vanligt salt. Hur gör du för att få fram rent salt ur den blandningen?

Låt vattnet avdunsta genom att förvara blandningen i rumstemperatur. Det går också bra att värma lösningen för att påskynda avdunstningen.

Övningsuppgift 3Förslag

Hur ska man gå tillväga för att separera en blandning av sand och koksalt?

Blanda blandningen med vatten och rör om kraftigt några minuter. Saltet kommer då lösa sig i vattnet, vilket inte sanden gör. Filtrera blandningen och samla upp filtratet. Filterkakan (sanden) tvättas och får torka några dagar medan vattnet i filtratet får avdunsta. Kvar blir sand respektive salt.

Övningsuppgift 4Svar

Vilka separationsmetoder använder man vid tillagning av en kopp te med hjälp av en tepåse?

Tepåsen placeras i en kopp med varmt vatten. Visa ämnen i tepåsen är vattenlösliga och kommer att lösas i det varma vattnet genom extraktion. Genom filtrering kommer te-lösningen ut ur påsen medan det som är kvar av det fasta tepulvret blir kvar i påsen.


Artikeln skriven av Oskar Henriksson. Lämna feedback / ställ en fråga.
Publicerad 6 april 2009. Senast uppdaterad 10 november 2017.

Kommentarer är stängda