Homogénne zmesi

Vlastnosti homogénnych zmesí

Homogénne zmesi (nazývané aj homogénne zmesi) sa vyznačujú tým, že ich zložky nemožno rozpoznať ani voľným okom, ani jednoduchými optickými prístrojmi, ako je napríklad lupa. Premena jednotlivých látok na homogénne zmesi alebo spätný proces, a to delenie zmesi na jej jednotlivé zložky, prebieha fyzikálnymi procesmi nazývanými miešanie a separácia. Všetky látky, ktoré tvoria zmes, si zachovávajú svoje pôvodné vlastnosti. Vyznačujú sa tým, že medzi nimi nie sú žiadne chemické väzby. Zložky homogénnych zmesí však môžu mať rôzne fyzikálne stavy. Príklady takýchto homogénnych zmesí sú roztoky. Ich hlavnou zložkou je rozpúšťadlo, v ktorom sú rozpustené (alebo dispergované) ostatné zložky zmesi. V kvapalných roztokoch je rozpúšťadlo vo forme kvapaliny, avšak v plynných roztokoch je rozpúšťadlom plyn a v kovových zliatinách je to pevná látka.

Spôsoby oddeľovania zložiek homogénnych zmesí

Homogénne zmesi vznikajú spojením ich zložiek pomocou fyzikálnych metód. Voľba vhodnej separačnej metódy závisí predovšetkým od fyzikálneho stavu jednotlivých zložiek zmesi. Pri zmiešaní si zložky homogénnych zmesí zachovávajú svoje pôvodné vlastnosti. Takéto vlastnosti ovplyvňujú aj spôsob delenia zmesi. Patrí medzi ne hustota, rozpustnosť a bod varu. Niekoľko príkladov spôsobov separácie homogénnych zmesí je uvedených nižšie.

Destilácia

Destilácia je účinný spôsob oddeľovania kvapalných zložiek homogénnych zmesí. Destilácia vyžaduje relatívne nízke teploty varu jednotlivých zložiek a ich tepelnú stabilitu (aby sa zabránilo degradácii pri vysokých teplotách). Na destiláciu jednotlivých látok je potrebné zmes postupne zahrievať v destilačnej banke napojenej na chladič. Keď sa teplota postupne zvyšuje, ďalšie zložky homogénnej zmesi začnú vrieť (v poradí, ktoré závisí od ich teploty varu). Prechádzajú z kvapalného stavu do parného stavu, ktorý je vedený do kondenzátora. V ňom prúdiaca chladiaca voda (v protiprúde) pary ochladzuje a kondenzuje. Takto sa destilujú všetky zložky zmesi.

Kryštalizácia

Proces kryštalizácie je opakom destilácie. Používa sa na vyzrážanie zložiek homogénnych zmesí do kryštálov prostredníctvom riadeného odparovania rozpúšťadla. V prvom kroku kryštalizačného procesu by sa malo odpariť čo najviac rozpúšťadla, aby sa získal nasýtený roztok. Potom sa roztok ochladí. Pri znižovaní teploty sa presýti a pomaly začnú rásť kryštály pôvodnej látky rozpustené v roztoku. Za presne definovaných a kontrolovaných podmienok vedie kryštalizačný proces k získaniu kryštálov veľkej veľkosti, požadovaného tvaru a vysokej čistoty (dokonca nad 99 %).

Adsorpcia

Separáciu homogénnych zmesí (plynných alebo kvapalných) je možné dosiahnuť aj adsorpciou. Proces využíva kapacitu určitých látok absorbovať iné zložky (napr. zložky zmesi). Takýto „absorbér“ sa nazýva adsorbent. Viaže molekuly adsorbátu (rozpustená látka, ktorá sa adsorbuje) na svoj povrch v dôsledku interakcií fyzikálnej (fyzikálna adsorpcia) alebo chemickej (chemická adsorpcia, resp. chemisorpcia) povahy. Ako adsorbenty sa najčastejšie používajú pevné látky, ktoré majú vysoko vyvinutý špecifický povrch (čo zvyšuje účinnosť separácie). Na tento účel sa často používa aktívne uhlie.

Papierová chromatografia

Je to chromatografická technika, ktorú možno efektívne použiť na oddelenie zložiek homogénnej zmesi. Umožňuje napríklad oddeliť zložky atramentu v popisovačoch. Aby sa to dosiahlo, zmes sa musí naniesť na spodok špeciálneho chromatografického papiera (štartovacia čiara). Potom sa substrát s nanesenou zmesou umiestni do komôr naplnených na dne rozpúšťadlom (nazývaným eluent). Vďaka kapilárnym silám stúpa eluent pozdĺž savého papiera a berie so sebou aj zmes. Jeho špecifické zložky interagujú so substrátom aj rozpúšťadlom odlišne, čo nakoniec povedie k separácii.

Homogénne zmesi: príklady

Benzín je bežným príkladom tekutej homogénnej zmesi. Pozostáva z uhľovodíkov, ktorých molekuly obsahujú 5 až 12 atómov uhlíka. Patria sem hlavne alkány , teda nasýtené zlúčeniny. Benzín obsahuje aj nenasýtené alifatické zlúčeniny – majú dvojité alebo trojité väzby medzi atómami uhlíka – a cyklické zlúčeniny. Homogénna zmes, ktorá je nevyhnutná pre ľudský život , je vzduch. Čistý, neznečistený vzduch je kombináciou rôznych prvkov a chemických zlúčenín. Medzi jeho základné zložky patrí dusík, kyslík a vzácne plyny . Zvyšné zložky tejto plynnej zmesi sa líšia svojim obsahom v závislosti od množstva faktorov. Patria sem oxid uhoľnatý (IV), ozón, oxidy síry a dusíka, vodná para, vodík a metán. Chemické roztoky soli v rozpúšťadle sú tiež homogénne zmesi. Príkladom takejto zmesi je soľanka. Vzniká ako výsledok fyzikálneho procesu rozpúšťania chloridu sodného (kuchynskej soli) vo vode. Soľanka má široké využitie napríklad v potravinárskom priemysle. Množstvo každej zložky (NaCl a _H20 ) možno špecifikovať uvedením ich koncentrácie v roztoku.