Πώς σχεδιάζετε ένα μηχάνημα που χωρίζει 3 ουσίες;
1. Προσδιορίστε τις ουσίες:
* Ποιες είναι οι τρεις ουσίες που θέλετε να διαχωρίσετε;
* Ποιες είναι οι φυσικές και χημικές τους ιδιότητες;
* Φυσικές ιδιότητες: Πυκνότητα, σημείο βρασμού, σημείο τήξης, μέγεθος σωματιδίων, διαλυτότητα, μαγνητισμός.
* Χημικές ιδιότητες: Αντιδραστικότητα, ρΗ, πολικότητα.
2. Επιλέξτε τη μέθοδο διαχωρισμού:
* Με βάση τις φυσικές ιδιότητες:
* διήθηση: Διαχωρίζει τα στερεά από τα υγρά με βάση το μέγεθος των σωματιδίων.
* εξάτμιση/απόσταξη: Διαχωρίζει υγρά με διαφορετικά σημεία βρασμού.
* Αποσυνδεθείτε: Διαχωρίζει υγρά με διαφορετικές πυκνότητες.
* καθίζηση: Διαχωρίζει τα στερεά από τα υγρά επιτρέποντάς τους να εγκατασταθούν.
* μαγνητισμός: Διαχωρίζει μαγνητικά υλικά από μη μαγνητικά.
* Κλιμί: Διαχωρίζει τα στερεά με βάση το μέγεθος των σωματιδίων.
* Με βάση τις χημικές ιδιότητες:
* Χημικές αντιδράσεις: Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επιλεκτική κατάργηση ή μετατροπή ενός στοιχείου.
* χρωματογραφία: Διαχωρίζει μείγματα με βάση τη συγγένειά τους για μια στατική φάση.
* Εξαγωγή: Διαχωρίζει τα συστατικά με βάση τη διαλυτότητα τους σε διαφορετικούς διαλύτες.
3. Σχεδιάστε το μηχάνημα:
* Διάγραμμα ροής: Δημιουργήστε ένα διάγραμμα ροής που περιγράφει την ακολουθία των βημάτων που απαιτούνται για τον διαχωρισμό.
* Εξοπλισμός: Επιλέξτε τον κατάλληλο εξοπλισμό με βάση τις επιλεγμένες μεθόδους:
* διήθηση: Διαστάσεις, διηθητικό χαρτί, χοάνη Buchner, αντλία κενού.
* απόσταξη: Φιάλη απόσταξης, συμπυκνωτής, θερμάστρα, θερμόμετρο.
* Αποσυνδεθείτε: Διαχωριστική χοάνη, ποτήρια.
* μαγνητισμός: Μαγνητικό διαχωριστή, μαγνήτης.
* Κλιμί: Κουτάλια διαφορετικών μεγεθών ματιών.
* Έλεγχος διαδικασίας: Σχεδιάστε ένα σύστημα για τον έλεγχο των παραμέτρων της διαδικασίας, όπως η θερμοκρασία, η πίεση, ο ρυθμός ροής κ.λπ.
Παράδειγμα:
Ας υποθέσουμε ότι πρέπει να διαχωρίσετε ένα μείγμα άμμου, αλατιού και σιδήρου.
* Ιδιότητες: Η άμμος είναι αδιάλυτη, το αλάτι διαλύεται στο νερό και ο σίδηρος είναι μαγνητικό.
* Μέθοδος:
1. μαγνητικό διαχωρισμό: Χρησιμοποιήστε έναν μαγνήτη για να αφαιρέσετε τις αρχειοθετήσεις σιδήρου.
2. Διάλυση: Διαλύστε το αλάτι στο νερό, αφήνοντας πίσω την άμμο.
3. Εξάτμιση: Εξατμίστε το νερό για να ανακτήσετε το αλάτι.
Σχεδιασμός μηχανής:
* Ένας μεταφορικός ιμάντας που μεταφέρει το μείγμα περνά κάτω από έναν μαγνητικό διαχωριστή, αφαιρώντας τις αρχειοθετήσεις σιδήρου.
* Το υπόλοιπο μίγμα στη συνέχεια πέφτει σε μια δεξαμενή νερού, όπου το αλάτι διαλύεται.
* Η άμμος εγκαθίσταται στο κάτω μέρος της δεξαμενής.
* Το θαλασσινό νερό μεταφέρεται σε άλλη δεξαμενή, όπου θερμαίνεται για να εξατμιστεί το νερό, αφήνοντας το αλάτι πίσω.
Θυμηθείτε: Ο ειδικός σχεδιασμός του μηχανήματος θα εξαρτηθεί από τις συγκεκριμένες ιδιότητες των ουσιών και τις επιλεγμένες μεθόδους διαχωρισμού.
