Konu anlatımı
Tuzlu sudan içme suyu elde etmek, ham petrolden benzin ayırmak ya da çay yapraklarından çayın tadını almak için farklı ayırma yöntemleri kullanılır. Bu alt başlıkta erime noktası, kaynama noktası ve çözünürlük farkına dayanan yöntemleri göreceksin.
Erime noktası farkı
Erime noktaları farklı iki katıdan oluşan bir karışım dikkatle ısıtılırsa erime noktası düşük olan bileşen önce erir ve akıtılarak ayrılabilir. Kükürt ile kumdan oluşan bir karışımda kükürt kumdan çok daha düşük sıcaklıkta erir. Metal hurdalarında erime noktası düşük metaller de bu yolla ötekilerden ayrılabilir.
Basit ve ayrımsal damıtma
Damıtma, bir sıvının buharlaştırılıp buharının soğutularak yeniden sıvılaştırılmasıdır ve kaynama noktası farkına dayanır. Basit damıtma, kaynama noktaları çok farklı bileşenleri ayırır; çoğunlukla bir sıvıda çözünmüş katıyı sıvıdan ayırmak için kullanılır. Tuzlu su ısıtılınca su buharlaşır, buhar soğutucudan geçerken yoğuşur ve saf su toplanır; tuz kapta kalır. Ayrımsal damıtma ise kaynama noktaları birbirine yakın sıvıları ayırır: etil alkol ile su, rafinerilerde ham petrolden benzin, gazyağı ve motorin gibi ürünler ve sıvı havadan azot ile oksijen bu yolla ayrılır.
Özütleme
Özütleme (ekstraksiyon), bir karışımdaki bileşenlerden birinin uygun bir çözücüde çözülerek ötekilerden ayrılmasıdır ve çözünürlük farkına dayanır. Çay demlenirken çay yapraklarındaki renk, tat ve koku veren maddeler sıcak suya geçer, yaprak kalır. Bitkilerdeki kokulu maddeler alkol gibi çözücülerle alınır. İyodun sulu çözeltisine karbon tetraklorür eklenip çalkalanınca iyot, daha iyi çözündüğü karbon tetraklorüre geçer; iki sıvı ayırma hunisiyle ayrılır.
Kristallendirme ve ayrımsal kristallendirme
Kristallendirme, çözünmüş bir katının çözücünün buharlaştırılmasıyla ya da sıcak çözeltinin soğutulmasıyla kristaller hâlinde elde edilmesidir. Tuzlalarda deniz suyu güneşte buharlaştırılarak tuz, şeker fabrikalarında şeker pancarı şerbetinden şeker elde edilir. Ayrımsal kristallendirme, sudaki çözünürlükleri sıcaklıkla farklı ölçüde değişen iki katıyı ayırır. Örneğin potasyum nitratın sudaki çözünürlüğü sıcaklıkla çok değişir, sodyum klorürünki ise az değişir. İki tuzun sıcak çözeltisi soğutulunca önce potasyum nitrat kristallenir ve süzülerek ayrılır.
Çözümlü örnekler
Örnek 1. Tuzlu su, etil alkol-su karışımı ve ham petrol hangi damıtma yöntemiyle ayrılır? Nedenini açıklayınız.
Çözüm. Tuzlu suda su ile tuzun kaynama noktaları çok farklıdır; su buharlaştırılıp yoğuşturulur, tuz kapta kalır. Bu yüzden basit damıtma yeterlidir. Etil alkol ile su her oranda karışır ve kaynama noktaları birbirine yakındır; ayrımsal damıtma gerekir. Ham petrol kaynama noktaları birbirine yakın çok sayıda maddeden oluştuğu için rafinerilerde ayrımsal damıtmayla bileşenlerine ayrılır.
Örnek 2. Potasyum nitrat ile az miktarda sodyum klorür içeren bir karışımdan saf potasyum nitrat nasıl elde edilebilir?
Çözüm. Karışım sıcak suda çözülür. Potasyum nitratın sudaki çözünürlüğü sıcaklık düştükçe çok azalırken sodyum klorürünki az değişir. Çözelti soğutulunca potasyum nitratın büyük bölümü kristaller hâlinde çöker, sodyum klorür ise çözeltide kalır. Kristaller süzülerek ayrılır. Sıcaklıkla çözünürlüğün farklı değişmesine dayanan bu yönteme ayrımsal kristallendirme denir.
Sık yapılan hatalar
- Kaynama noktaları yakın sıvıları basit damıtmayla ayırmaya çalışmak.
- Özütlemeyi kaynama noktası farkına dayanan bir yöntem sanmak; özütleme çözünürlük farkına dayanır.
- Kristallendirmede çözücünün de kristallendiğini düşünmek; kristallenen çözünendir.
- Damıtma: kaynama noktası farkı; yakın kaynama noktalarında ayrımsal damıtma.
- Özütleme, kristallendirme ve ayrımsal kristallendirme: çözünürlük farkı.
- Erime noktası düşük katı önce erir ve akıtılarak ayrılır.