7.2: Filtrering

Der er et par meget grundlæggende oprensningsmetoder, der bruges rutinemæssigt i laboratoriet, og det er faktisk nøgletrin i andre metoder. Filtrering er en af dem.

Antag at du har en blanding, der indeholder både et fast stof og en væske. Der er et par måder, du kan adskille den ene fra den anden på. Dekantering er en måde. Ved dekantering sidder væsken pænt oven på det faste stof, så du kan bare hælde væsken af og efterlade det faste stof. Normalt efterlader det dog noget af væsken i det faste stof, så du har ikke adskilt dem fuldstændigt.

Filtrering er en mere grundig måde at adskille et faststof fra en væske på. Det mest velkendte eksempel kan være en kaffemaskine. En kaffemaskine filtrerer kaffe fra de malede kaffebønner. Kaffen falder gennem et filterpapir, der drives af tyngdekraften, og kaffegrunden forbliver oven på filterpapiret.

Filtrering er afhængig af en porøst materiale. I et porøst materiale er der porer eller åbninger i materialet, der gør det muligt for små molekyler at passere igennem. Du kan tænke på porerne som tunneler. Små molekyler, såsom vand og de organiske molekyler, der er ansvarlige for egenskaberne ved kaffe, kan let bevæge sig gennem porerne i filterpapiret. Andre materialer, såsom kaffegrums, kan ikke.

I laboratorium, kan filtrering udføres ligesom i kaffefilteret. Et filterpapir anbringes i en tragt, og blandingen hældes i, og væsken drypper ud under tyngdekraften. Væsken, der drypper gennem filterpapiret, kaldes “filtrat”.

Normalt er tragten en simpel glaskegle med et hul i bunden, oftest med et glasrør eller en stilk, der fører fra håbet til hjælpe med at lede væsken til beholderen nedenfor. Undertiden kan tragten have en flad bund med huller i bunden eller endda et tilsyneladende solidt, men porøst materiale. Denne sidste type kaldes en frittet tragt. Fritten i den frittede tragt er porøst materiale, ligesom filterpapir, men det kan være lavet af glas eller plast.

En af fordelene ved en frittet tragt er, at det er let at bruge et vakuum til fremskynde filtreringen. Ved at reducere trykket på bunden af friten hjælper det atmosfæriske tryk over frit’en med at skubbe opløsningen hurtigere gennem friten.

Problemet er, at frits let kan blive tilstoppet. Antag at der er partikler suspenderet i opløsningen, der bare er små nok til at komme ind i porerne, men ikke små nok til at bevæge sig hele vejen igennem. De sidder fast. Nu har vi et problem.

Figur \ (\ PageIndex {2} \): En tegneserie, der viser hvordan en frit kan blive tilstoppet under filtrering.

Den mest almindelige måde at forhindre dette problem på er bare at lægge et stykke filterpapir over friten. Papiret kan forhindre, at disse partikler i første omgang kommer til fritten. Filterpapiret kan blive tilstoppet på samme måde, men du kan bare smide det ud. Engangsfilterpapir kan virke som spild, men det er et meget mindre affald end en engangstragt tragt.

For virkelig klæbrige situationer inkluderer andre filterhjælpemidler celite, et pulver lavet af kiselgur. Et lag celite er simpelt placeret oven på filterpapiret. Ligesom filterpapiret er celiten engangsbrug, men det beskytter fritten og tillader filtreringen at gå mere glat.

Bemærk, at filtrering muligvis isolerer enten den faste fase eller den flydende fase. I det tidligere tilfælde ville vi simpelthen samle det faste stof, der blev holdt på filterpapiret (vi ville ikke bruge et filtermiddel som celite, som ville forurene det faste stof. Det faste stof får normalt tørre, inden det vejes og karakteriseres.

Hvis vi er interesserede i væsken, har vi måske mere arbejde at gøre. Måske er væsken ren, i hvilket tilfælde vi er færdige. Hvis det er en løsning, vil vi muligvis fordampe opløsningsmidlet så at vi kunne isolere det opløste stof, vi ønsker.

Figur \ (\ PageIndex {3} \): En tegneserie, der viser filtrering af en opløsning.