طرق فصل المركبات

ما هو المركب

يمكن أن تكون المادة النقية إما عنصرًا أو مركبًا ، العنصر هو شيء لا يمكن تقسيمه إلى مادة أبسط ، إنه مكون من ذرات ، تمامًا مثل أي شيء آخر في العالم ، غازات الهيدروجين والأكسجين كلاهما عنصران ، تتحد هذه العناصر لتشكل مادة جديدة تسمى الماء ، الماء مركب ، المركب عبارة عن مادة مصنوعة من عناصر مختلفة ، تختلف خصائص المركب عن خصائص عناصره الفردية ، الهيدروجين والأكسجين غازان ، لكن الماء غالبًا ما يكون سائلًا.

تتحد عناصر المركب دائمًا بنفس النسبة ، هذا يعني أن كل جزيء ماء هو نفسه جزيء الماء الآخر ،يتكون كل جزيء ماء من جزئين من الهيدروجين وجزء واحد من الأكسجين ، هناك 118 عنصرًا وحوالي 23 مليون مركب معروف بوجودها الآن. يعتقد العلماء أن هناك العديد من المركبات التي لم يتم اكتشافها بعد.

العناصر هي تلك المواد النقية التي لا يمكن أن تتحلل بوسائل كيميائية عادية مثل التسخين أو التحليل الكهربائي أو التفاعل ، الذهب والفضة والأكسجين أمثلة على العناصر ، المركبات عبارة عن مواد نقية تتكون من مزيج من العناصر نتيجة اتحاد كميائي ؛ يمكن أن تتحلل بوسائل كيميائية عادية ، صودا الخبز مركب ؛ يحتوي على عناصر الصوديوم والهيدروجين والكربون والأكسجين ويتحلل عند التسخين.

ومن الأمثلة على المركبات أكسيد الزئبق الثنائي مركب آخر ،  يحتوي على عنصري الزئبق والأكسجين ، وعند تسخينه يتحلل إلى تلك العناصر :

• حيث تختلف المركبات عن المخاليط من حيث أن العناصر الموجودة في المركب يتم تجميعها معًا بواسطة روابط كيميائية ولا يمكن فصلها عن طريق الاختلافات في خصائصها الفيزيائية. لا يتم ربط مكونات الخليط ببعضها البعض بواسطة أي روابط كيميائية ، ويمكن فصلها عن بعضها البعض من خلال الاختلافات في خصائصها الفيزيائية.
•  لاحظ أنه يمكن فصل المخاليط إلى مكوناتها باختلاف الخواص الفيزيائية ، لا يمكن فصل المركبات إلى مكوناتها إلا عن طريق الفصل الكيميائي .

طرق فصل المركبات

فصل المركبات يتم بطرق كميائية صعبة ، حيث أن المركبات تنتج من متغيرات كميائية ، أي أن المواد المكونة لها تفقد خصائصها ، وتنتج خصائص جديدة ، الآن يستخدم العلماء طرق كميائية صعبة ومعقدة لفصل المركبات إلى المواد المكونة لها  ، وأحد هذه الطرق هي :

التحليل الكهربائي

حيث يتم استخدام الكهرباء لتحليل المركبات إلى العناصر المكونة لها ، ومن التطبيقات على ذلك التحليل الكهربائي للماء ، جميعنا يعلم أن الماء جزء مركب يتكون من جزئيات صغيرة ، هذه الجزيئات تتكون من ذرتي هيدروجين وذرة أكسجين ، لذا هل يمكن فصل ذرات الهيدروجين عن ذرة الأكسجين في الماء ، نعم يمكن ذلك من خلال التحليل الكهربائي .

تجربة التحليل الكهربائي  : عن طريق جهاز هوفمان ( جهاز التحليل الكهربائي للماء) ، وليتم إجراء ذلك تحتاج إلى وجود بطارية وأسلاك وأقلام رصاص لأنها تحتوي على كربون وتحتاج إلى حوض ماء ، وعندما يتم غلق الدائرة الكهربائية ، ماذا ستلاحظ ؟، الملاحظة : وجود فقاعات عند طرفي  كل قلم .

الاستنتاج : يفصل الماء إلى مكوناته ( الأكسجين والهيدروجين ) بطريقة التحليل الكهربائي  ، هذه الفقاعات توفر غاز الأكسجين وغاز الهيدروجين .

ومن أهم التطبيقات العملية للتحليل الكهربائي في حياتنا اليومية هو الطلاء الكهربائي ، ويتميز الطلاء الكهربائي عن غيره من طرق الطلاء التقليدية أنه يكون أكثر لمعانًا ، وأكثر مقاومة للظروف الخارجية .

ومن هنا يمكن تفسير لماذا لايمكن فصل الماء عن طريق التقطير ، لأن التقطير هو أحد التقنيات المستخدمة في فصل انواع المخاليط ، أما الماء هو مركب .

طرق فصل المركبات العضوية

المركبات العضوية هي المركبات التي تحتوي على الكربون مرتبطًا بالهيدروجين ، وتنقسم إلى نوعين ألفاتية ( لا تحتوي على حلقة بنزين )، وأروماتية )أساسها هو حلقات بنزين ) ، التنقية تعني إزالة الشوائب غير المرغوب فيها الموجودة في المركب العضوي ، إحدى الطرق السهلة للتحقق من نقاوة المركب العضوي هي إما صهره أو غليه لأن المركبات العضوية تميل إلى الحصول على نقاط انصهار وغليان حادة ، الطرق العامة للتنقية هي :

كروماتوغرافيا

تعتمد العديد من طرق الفصل على الفصل الكروماتوجرافي ، أي فصل مكونات الخليط عن طريق الاختلافات في طريقة توزيعها (أو تقسيمها) بين مرحلتين مختلفتين ، تم تطوير كروماتوغرافيا السائل والصلب في الأصل لفصل المواد الملونة ، ومن هنا جاء اسم اللوني ، الذي ينبع من الكلمة اليونانية كروما التي تعني اللون.

التسامي

يمكن لبعض المواد الصلبة أن تنتقل مباشرة إلى حالة البخار دون المرور بالمرحلة السائلة ، تقنية التنقية التي تستغل هذه الخاصية تسمى التسامي ، وهي جيدة في فصل المركبات القابلة للتحلل عن المركبات غير القابلة للتسامي.

نستخدم هذه العملية لفصل المركبات المتطايرة المتطايرة عن الشوائب غير القابلة للتغير ، نستخدم هذا لأغراض تنقية الكافور والنفتالين والأنثراسين وحمض البنزويك واليود وحمض الساليسيليك وغيرها التي تحتوي على شوائب غير متطايرة.

التبلور

المبدأ هنا هو أن المركب والشوائب لها قابلية ذوبان مختلفة في المذيب ، يتم اختيار المذيب حيث يكون المركب المراد تنقيته قليل الذوبان ، أي أنه قليل الذوبان عند درجة حرارة منخفضة وقابل للذوبان عند درجة حرارة أعلى. يتم تسخين المحلول للحصول على محلول مشبع ، وعند التبريد ، تتم إزالة بلورات المركبات عن طريق الترشيح ، إذا احتوى الخليط على شوائب لها نفس قابلية الذوبان للمركب المراد تنقيته ، يتم إجراء التبلور المتكرر

المذيبات الأكثر استخدامًا للتبلور هي الماء والكحول والأثير والكلوروفورم ورابع كلوريد الكربون والأسيتون والبنزين والإيثر البترولي وما إلى ذلك ، على سبيل المثال ، يمكن بلورة بلورات حمض البنزويك بالماء ، حمض البنزويك قابل للذوبان في الماء البارد بشكل ضئيل وقابل للذوبان في الماء الساخن.

الاستخلاص التفاضلي

تستخدم طرق الاستخلاص هذه للسوائل غير القابلة للامتزاج ، أي السوائل التي لا تختلط معًا ، على سبيل المثال ، الزيت والماء غير قابلين للمزج ، يتم أخذ السوائل غير القابلة للامتزاج في قمع فصل وتركها دون إزعاج ، بعد فترة ، ينفصلون وفقًا لجاذبية هم النوعية ، مع وجود سائل أثقل في القاع ،  ثم يتم جمعها لاحقًا.

التقطير البسيط

التقطير هو عملية مشتركة للتبخير والتكثيف ، نستخدم هذه الطريقة لتنقية السوائل التي تغلي بدون تحلل وتحتوي على شوائب غير متطايرة ، يمكننا أيضًا استخدام هذه الطريقة لفصل السوائل ذات الاختلاف الكافي في نقاط غليانها.

التقطير التجزيئي

يمكننا استخدام هذه العملية لفصل خليط من اثنين أو أكثر من السوائل القابلة للامتزاج والتي لها نقاط غليان قريبة من بعضها البعض. نقوم بهذه العملية باستخدام تجزئة الأعمدة. عمود التجزئة هو نوع خاص من الأنابيب الزجاجية الطويلة التي بها عوائق لمرور البخار لأعلى والسائل إلى أسفل.

التقطير تحت ضغط مخفض

نستخدم هذه الطريقة لتنقية السوائل عالية الغليان والسوائل التي تتحلل عند درجة غليانها أو أقل منها. تشمل الأمثلة العملية صناعة النفط الخام وصناعة قصب السكر وما إلى ذلك.

التقطير بالبخار

في حالة عدم وجود توتر مائي ، فإن عملية الغليان ستستمر حتى تتساوى مع الضغط الجوي ، مع إضافة البخار ، يتم تسريع هذه العملية ، هذه الطريقة قابلة للتطبيق لفصل وتنقية تلك المركبات العضوية (المواد الصلبة أو السائلة) التي:

• غير قابلة للذوبان في الماء
• متقلبة في البخار
• تمتلك ضغط بخار مرتفع (10-15 ملم زئبق) عند 373 كلفن .
• تحتوي على شوائب غير متطايرة.