7.2: Filtratie

Er zijn een aantal zeer basale zuiveringsmethoden die routinematig worden gebruikt in het laboratorium en die in feite de belangrijkste stappen zijn in andere methoden. Filtratie is er een van.

Stel dat je een mengsel hebt dat zowel een vaste stof als een vloeistof bevat. Er zijn een aantal manieren waarop u de een van de ander kunt scheiden. Decanteren is een manier. Bij het decanteren zit de vloeistof mooi op de vaste stof, dus je kunt de vloeistof gewoon weggieten en de vaste stof achterlaten. Meestal blijft dan echter een deel van de vloeistof achter in de vaste stof, zodat u ze niet volledig van elkaar scheidt.

Filtratie is een meer grondige manier om een vaste stof van een vloeistof te scheiden. Het bekendste voorbeeld is misschien een koffiezetapparaat. Een koffiezetapparaat filtert koffie uit de gemalen koffiebonen. De koffie valt door een filterpapier, aangedreven door de zwaartekracht, en het koffieresidu blijft bovenop het filterpapier.

Filtratie is gebaseerd op een poreus materiaal. In een poreus materiaal zijn er poriën of openingen in het materiaal waardoor kleine moleculen kunnen passeren. Je kunt de poriën zien als tunnels. Kleine moleculen, zoals water en de organische moleculen die verantwoordelijk zijn voor de eigenschappen van koffie, kunnen gemakkelijk door de poriën in het filterpapier bewegen. Andere materialen, zoals koffiedik, kunnen dat niet.

In de laboratorium, kan filtratie worden gedaan net als in het koffiefilter. Een filtreerpapier wordt in een trechter gedaan en het mengsel wordt erin gegoten en de vloeistof druipt onder invloed van de zwaartekracht uit. De vloeistof die door het filtreerpapier druppelt, wordt het “filtraat” genoemd.

Meestal is de trechter een eenvoudige glazen kegel met een gat in de bodem, meestal met een glazen buis of steel die van de hoop naar help de vloeistof naar het onderstaande vat te leiden. Soms heeft de trechter een platte bodem met gaten in de bodem, of zelfs een ogenschijnlijk stevig, maar poreus materiaal. Dit laatste type wordt een gefritte trechter genoemd. De frit in de gefritte trechter is net als filterpapier poreus materiaal, maar het kan ook van glas of plastic zijn gemaakt.

Een van de voordelen van een gefritte trechter is dat het gemakkelijk is om een vacuüm te gebruiken om versnellen filtratie. Door de druk aan de onderkant van de frit te verminderen, helpt de atmosferische druk boven de frit om de oplossing sneller door de frit te duwen.

Het probleem is dat fritten gemakkelijk verstopt kunnen raken. Stel dat er deeltjes in de oplossing zweven die net klein genoeg zijn om in de poriën te komen, maar niet klein genoeg om er helemaal doorheen te bewegen. Ze lopen vast. Nu hebben we een probleem.

Figuur \ (\ PageIndex {2} \): een cartoon die laat zien hoe een frit kan tijdens het filteren verstopt raken.

De meest gebruikelijke manier om dit probleem te voorkomen, is door gewoon een stuk filtreerpapier over de frit te leggen. Het papier kan voorkomen dat die deeltjes in de eerste plaats bij de frit terechtkomen. Het filterpapier kan op dezelfde manier verstopt raken, maar u kunt het gewoon weggooien. Wegwerpfilterpapier lijkt misschien een verspilling, maar het is veel minder afval dan een wegwerpfrittrechter.

Voor echt plakkerige situaties zijn andere filterhulpmiddelen celite, een poeder gemaakt van diatomeeënaarde. Een laag celite wordt eenvoudig op het filterpapier gelegd. Net als het filtreerpapier is celite wegwerpbaar, maar het beschermt de frit en zorgt ervoor dat de filtratie soepeler verloopt.

Merk op dat filtratie isolatie van de vaste fase of de vloeibare fase mogelijk maakt. In het eerste geval zouden we gewoon de vaste stof verzamelen die op het filterpapier zat (we zouden geen filtermiddel zoals celite gebruiken, dat de vaste stof zou verontreinigen. De vaste stof wordt meestal gedroogd voordat deze wordt gewogen en gekarakteriseerd.

Als we geïnteresseerd zijn in de vloeistof, hebben we misschien meer werk te doen. Misschien is de vloeistof puur, in welk geval we klaar zijn. Als het een oplossing is, willen we misschien het oplosmiddel verdampen, dus dat we de opgeloste stof die we willen kunnen isoleren.

Figuur \ (\ PageIndex {3} \): een cartoon met filtratie van een oplossing.