7.2: Filtrazione

Ci sono un paio di metodi di purificazione molto basilari che vengono usati abitualmente in laboratorio e che sono in realtà passaggi chiave in altri metodi. La filtrazione è una di queste.

Supponi di avere una miscela che contiene sia un solido che un liquido. Ci sono un paio di modi in cui potresti separarli l’uno dall’altro. La decantazione è un modo. Durante la decantazione, il liquido si trova bene sopra il solido, quindi puoi semplicemente versare il liquido e lasciare il solido dietro. Tuttavia, di solito questo lascia parte del liquido nel solido, quindi non li si separa completamente.

La filtrazione è un modo più completo per separare un solido da un liquido. L’esempio più familiare potrebbe essere una caffettiera. Una caffettiera filtra il caffè dai chicchi di caffè macinati. Il caffè cade attraverso una carta da filtro, alimentata per gravità, e i fondi di caffè rimangono sopra la carta da filtro.

La filtrazione si basa su un materiale poroso. In un materiale poroso, ci sono pori o aperture nel materiale che consentiranno il passaggio di piccole molecole. Puoi pensare ai pori come tunnel. Piccole molecole, come l’acqua e le molecole organiche responsabili delle proprietà del caffè, possono facilmente passare attraverso i pori della carta da filtro. Altri materiali, come i fondi di caffè, non possono.

Nella in laboratorio, la filtrazione può essere effettuata proprio come nel filtro del caffè. Una carta da filtro viene posta in un imbuto e la miscela viene versata e il liquido gocciola fuori per gravità. Il liquido che gocciola attraverso la carta da filtro è chiamato “filtrato”.

Di solito l’imbuto è un semplice cono di vetro con un foro sul fondo, il più delle volte con un tubo di vetro o uno stelo che porta dalla speranza a aiutare a guidare il liquido al vaso sottostante. A volte, l’imbuto può avere un fondo piatto con fori sul fondo, o anche un materiale apparentemente solido, ma poroso. Quest’ultimo tipo è chiamato imbuto fritto. La fritta nell’imbuto fritta è un materiale poroso, proprio come la carta da filtro, ma può essere di vetro o plastica.

Uno dei vantaggi di un imbuto fritta è che è facile usare un aspirapolvere per accelerare la filtrazione. Riducendo la pressione sul lato inferiore della fritta, la pressione atmosferica sopra la fritta aiuta a spingere la soluzione attraverso la fritta più rapidamente.

Il problema è che le fritte possono facilmente ostruirsi. Supponiamo che ci siano particelle sospese nella soluzione che sono appena abbastanza piccole da entrare nei pori, ma non abbastanza piccole da muoversi completamente. Rimangono bloccati. Ora abbiamo un problema.

Figura \ (\ PageIndex {2} \): un fumetto che mostra come una fritta può ostruirsi durante la filtrazione.

Il modo più comune per prevenire questo problema è semplicemente mettere un pezzo di carta da filtro sulla fritta. La carta potrebbe impedire a quelle particelle di raggiungere la fritta in primo luogo. La carta da filtro potrebbe ostruirsi allo stesso modo, ma puoi semplicemente buttarla via. La carta da filtro usa e getta può sembrare uno spreco, ma è uno spreco molto più piccolo di un imbuto di frittelle usa e getta.

Per situazioni molto appiccicose, altri coadiuvanti del filtro includono la celite, una polvere a base di farina fossile. Uno strato di celite è semplice posto sopra la carta da filtro. Come la carta da filtro, la celite è usa e getta, ma protegge la fritta e consente alla filtrazione di procedere più agevolmente.

Si noti che la filtrazione potrebbe consentire l’isolamento della fase solida o della fase liquida. Nel primo caso, raccogliamo semplicemente il solido che è stato trattenuto sulla carta da filtro (non useremmo un agente filtrante come la celite, che contaminerebbe il solido. Il solido viene solitamente lasciato asciugare prima di essere pesato e caratterizzato.

Se siamo interessati al liquido, potremmo avere più lavoro da fare. Forse il liquido è puro, nel qual caso abbiamo finito. Se è una soluzione, potremmo voler evaporare il solvente in modo che possiamo isolare il soluto che vogliamo.

Figura \ (\ PageIndex {3} \): una vignetta che mostra filtrazione di una soluzione.