7.2: Filtrace

Existuje několik velmi základních metod čištění, které se běžně používají v laboratoři a které jsou ve skutečnosti klíčovými kroky v jiných metodách. Filtrace je jedním z nich.

Předpokládejme, že máte směs, která obsahuje jak pevnou látku, tak kapalinu. Existuje několik způsobů, jak můžete jeden od druhého oddělit. Dekantace je jedním ze způsobů. Při dekantaci kapalina sedí pěkně na povrchu pevné látky, takže můžete kapalinu jen vysypat a pevnou látku nechat za sebou. Obvykle však v kapalině zůstane část kapaliny, takže je úplně neoddělíte.

Filtrace je důkladnějším způsobem, jak oddělit pevnou látku od kapaliny. Nejznámějším příkladem může být kávovar. Kávovar filtruje kávu z mletých kávových zrn. Káva padá přes filtrační papír poháněný gravitací a kávová sedlina zůstává na filtračním papíru.

Filtrace se spoléhá na porézní materiál. V porézním materiálu jsou v materiálu póry nebo otvory, které umožňují průchod malých molekul. Póry si můžete představit jako tunely. Malé molekuly, jako je voda a organické molekuly odpovědné za vlastnosti kávy, se mohou snadno pohybovat póry ve filtračním papíru. Jiné materiály, například kávová sedlina, nemohou.

V laboratoř, filtraci lze provádět stejně jako v kávovém filtru. Do nálevky se umístí filtrační papír, směs se nalije a kapalina odkapává gravitací. Kapalina, která kape přes filtrační papír, se nazývá „filtrát“.

Trychtýř je obvykle jednoduchý skleněný kužel s otvorem ve spodní části, nejčastěji se skleněnou trubicí nebo stopkou vedoucí z naděje do pomozte vést kapalinu do níže uvedené nádoby. Nálevka může někdy mít ploché dno s otvory ve dně nebo dokonce zdánlivě pevný, ale porézní materiál. Tento poslední typ se nazývá fritovaný trychtýř. Frita ve fritované nálevce je porézní materiál, stejně jako filtrační papír, ale může být vyrobena ze skla nebo plastu.

Jednou z výhod fritované nálevky je, že je snadné použít vakuum k urychlit filtraci. Snížením tlaku na spodní straně frity atmosférický tlak nad fritou pomáhá rychleji protlačit roztok přes fritu.

Problém je v tom, že frity se mohou snadno ucpat. Předpokládejme, že v roztoku jsou suspendovány částice, které jsou dost malé na to, aby se dostaly do pórů, ale nejsou dost malé na to, aby se mohly pohybovat celou cestou. Uvíznou. Nyní máme problém.

Obrázek \ (\ PageIndex {2} \): Karikatura ukazující, jak frita se může během filtrace ucpat.

Nejběžnějším způsobem, jak tomuto problému zabránit, je prosté přes fritu kousek filtračního papíru. Papír může zabránit tomu, aby se tyto částice dostaly k fritě. Filtrační papír se může ucpat stejným způsobem, ale můžete ho jednoduše vyhodit. Jednorázový filtrační papír se může zdát jako odpad, ale je to mnohem menší odpad než jednorázová fritovaná nálevka.

Ve skutečně nepříznivých situacích patří mezi další filtrační pomůcky celit, prášek z křemeliny. Na filtrační papír se jednoduše umístí vrstva celitu. Stejně jako filtrační papír je i celit na jedno použití, ale chrání fritu a umožňuje hladší průběh filtrace.

Pamatujte, že filtrace může umožnit izolaci pevné i kapalné fáze. V prvním případě bychom jednoduše shromáždili pevnou látku, která byla zadržena na filtračním papíru (nepoužili bychom filtrační prostředek jako celit, který by tuhou látku kontaminoval. Pevná látka se obvykle nechá vysušit, než se zváží a charakterizuje.

Pokud nás kapalina zajímá, možná nás čeká více práce. Možná je kapalina čistá, v takovém případě jsme hotovi. Pokud se jedná o roztok, možná bychom chtěli odpařit rozpouštědlo, že bychom mohli izolovat rozpustnou látku, kterou chceme.

Obrázek \ (\ PageIndex {3} \): Karikatura zobrazující filtrace řešení.