在之前的章節 我們曾經有提過物質分成純物質 和混合物兩種。 純物質是由單一物質所組成。 而混合物是由兩種以上的純物質組成。 生活中大部分的物質都是混合物。 所以,要瞭解這些混合物就必須 先將它們分開。但是, 要如何讓混在一起的物質分離呢? 以下就來一一介紹分離混合物的方法 首先我們來介紹傾析法 在非勻相混合物中當彼此間的密度差異較大 這時我們就可以利用密度不同進行分離。 畫面上可以看到, 固體A的密度較大,會快速且緊密地沉降。 當固體A沉降到液體底部,不再懸浮於溶液中時, 就可以小心地將液體B傾倒出來, 並將固體A留置在容器內, 使液體B與固體A得以簡便的分離。 這種分離方法就是傾析。 是生活中、實驗室中 常用來分離固、液體的簡便方法。 像是生活中洗米時 會利用傾析法將洗米水倒掉, 或是當我們去醫院抽血後, 利用離心機將紅血球與血漿分離也是運用這樣的方法。 早上起床,來一杯熱咖啡最提神了。 當我們泡咖啡時, 會把咖啡粉放在濾紙上沖下熱水, 顆粒較大的咖啡渣會留在濾紙上, 只有液體會被濾出, 讓我們在喝咖啡時不會喝到滿口咖啡渣。 這種利用混合物顆粒大小的性質差異, 達到分離混合物的效果, 我們稱為過濾法。 另外在進行過濾法實驗時 要將摺好的濾紙撕去一角, 目的是使濾紙能與漏斗緊密接觸,易於過濾。 此外,溶液要沿玻璃棒緩緩傾入漏斗中 是利用附著力使濾液順著玻璃棒流入漏斗, 不致溢出。 過濾時,漏斗頸下端要與燒杯內壁接觸, 以利用水與燒杯內壁的附著力, 使過濾的速率加快,且避免濾液濺起。 不知道大家有去過臺南的井仔腳瓦盤鹽田嗎? 一落落的鹽田,在夕陽下閃閃發光 是很多網美必拍攝的景點之一。 而這個鹽田就是利用 太陽能蒸發鹵水中的水分,以取得鹽結晶的設施 在臺灣又稱為「鹽灘」。 由於鹽田是仰賴太陽能運作, 所以通常都設立在南部、有明顯乾季的地區 以避免日曬不足或中途遭到雨水的破壞。 一般來說, 結晶有兩種方式, 一種就是剛剛提到的鹽田蒸發結晶, 當含有食鹽的海水曝曬在太陽底下, 水分蒸發, 溶劑會漸漸減少, 使水溶液的溶解量下降, 導致食鹽結晶析出。 另一種結晶方式 就是利用溶質溶解度對溫度變化的差異, 使晶體析出, 進而得到純物質。 以圖中為例, 將溫度 T1 的飽和食鹽水冷卻至 T2, 食鹽在水中的溶解度會從W1降至W2, 這時我們就會觀察到燒杯中有食鹽結晶析出。 另外,在18、19世紀, 歐洲有一種天氣瓶可用來預測天氣。 就是在密閉的玻璃容器中, 裝入含有樟腦、水、乙醇、硝酸鉀 和氯化銨等數種化學物質組成的透明溶液。 根據外界每天溫度、天氣的不同, 瓶內會展現出不同型態的結晶, 進而預報天氣的變化。 而變化主要是藉由樟腦在溶劑中的溶解度, 因隨溫度變化的差異, 而出現不同的結晶型態。 臺灣金門, 最有名的不外乎就是金門高粱了, 這種透明無色的酒, 酒精濃度可以高達百分之58% 除了高粱, 威士忌 伏特加等酒精含量百分之40以上的酒 我們稱他們為蒸餾酒。 蒸餾酒是利用穀物、 水果或蔬菜 經酒精發酵後的原料 以蒸餾方式所製造出的酒。 蒸餾過程中會分離酒和水, 以提高酒精濃度。 那什麼是蒸餾法呢? 蒸餾,是利用物質沸點不同的差異, 將液體經過加熱得到充分的熱能, 此時沸點低的液體會先汽化, 然後蒸氣再經由冷凝管冷卻, 又重新凝結成為液體, 而達到分離收集的目的。 接下來談萃取法。 萃取是利用同一物質在兩種不互溶溶劑中溶解度的差異, 達到分離的目的。 舉例來說, 若想將物質從溶劑A中萃取, 必須使用合適的溶劑B。 萃取法過程中, 第一步是挑選與溶劑A不互溶的溶劑B。 再將兩種液體充分的接觸, 從而使物質從溶劑A轉移到溶劑B中, 以進行分離。 最後, 還有一種分離混合物的方式, 叫做色層分析法, 是利用不同物質對濾紙纖維(固定相 ) 與溶劑(流動相)間的吸引力差異來分離。 選取適當溶劑, 當物質A跟濾紙纖維間吸引力較大, 物質A就會跑得比較慢, 而當物質B跟流動相間吸引力比較大, 物質B就會被流動相帶著跑。 我們可以藉由這種方式, 分離原先一開始混合在一起的AB。 色層分析有許多不同的應用方式, 其中最常見的就是薄層層析法。 在實驗室中將混合物(通常是色素) 點在薄層層析片上, TLC片末端浸入適當的流動相液體, 使液體帶動混合物在 TLC 片上移動, 利用混合物中各成分物質的吸引力差異, 使各成分分離。 剛剛聽了這麼多分離的方法, 我們現在就來練習看看, 下列混合物 以及其可選用分離方法的配對, 何者正確? 最後, 我們來複習一下 剛剛學到的所有混合物分離的方法: 傾析法是利用物質密度不同來分離; 過濾法則是利用顆粒大小; 結晶法是固態晶體從溶液中形成的過程, 進而分離固態晶體跟溶液; 蒸餾法利用沸點高低來分離物質; 而萃取法則利用溶解度的差異; 最後的色層分析法, 則是不同物質對濾紙纖維(固定相)與 溶劑(流動相)間的吸引力差異來分離。 這樣你學會了嗎? 同一包咖啡豆, 因為不同人, 手沖出來的咖啡味道會有所差異。 手沖咖啡除了前面說的過濾的原理外, 還有透過水把咖啡豆的香氣跟味道萃取出來。 請大家想想看, 決定手沖咖啡不苦澀且香醇順口的關鍵是什麼?