การแยกสาร

วัตถุประสงค์
– ทดลองและอธิบายหลักการแยกสารด้วยวิธีการกรอง การตกผลึก การสกัด การกลั่น และโครมาโทกราฟี และนำความรู้ไปใช้ประโยชน์ (ว 3.1 ม. 2/3)

สาระการเรียนรู้  การแยกสาร
1. การแยกสารเนื้อผสม

1.1 การกรอง
                 คือการทำให้ของแข็งและของเหลวแยกออกจากกันโดยใช้วัสดุต่างๆนอกเหนือ จากกระดาษกรองก็ได้ เช่น ผ้าขาวบางหรือผ้าชนิดต่างๆ เป็นต้นส่วนวิธีกรองนั้นก็นำที่มีสิ่งอื่นๆเจือปนมาเทลงที่กระดาษกรองที่พับ เป็นรูปกรวยและใส่กรวยแก้วไว้แล้วถ้าของแข็งที่เจือปนอยู่ในของเหลวนั้นมี ขนาดใหญ่กว่า10ยกกำลังลบ4ของแข็งนั้นก็ไม่สามารถผ่านกระดาษกรองไปได้แต่ถ้า เล็กกว่าก็จะสามารถผ่านได้ สำหรับกรณีที่ของแข็งเล็กกว่า10ยกกำลังลบ4นั้นเราก็สามารถใช้กระดาษเซลโลเฟน ที่มีขนาด10ยกกำลังลบ7ก็ได้

1.2 การระเหิด (sublimation หรือ primary drying)
คือ ปรากฏการณ์ที่สสารเปลี่ยนสถานะจาก ของแข็ง กลายเป็น ไอหรือก๊าซ ที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดหลอมเหลว โดยไม่ผ่านสถานะ ของเหลว

การเกิด
เมื่อลดความดันลงจนถึงจุดสมดุล ระหว่างสถานะของแข็งและก๊าซ จะเกิดการระเหิดของอนุภาคของสารนั้น การระเหิดเกิดขึ้นได้เพราะอนุภาคในของแข็งมีการสั่น และชนกับอนุภาคข้างเคียงตลอดเวลา ทำให้มีการถ่ายเทพลังงานจลน์ระหว่างอนุภาค เช่นเดียวกับในของเหลวและก๊าซ

ปัจจัยที่มีผลต่อการระเหิด
1.อุณหภูมิ อัตราการระเหิดเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอุณหภูมิ
2.ชนิดของของแข็ง ของแข็งที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคน้อยจะระเหิดได้ง่าย
3.ความดันของบรรยากาศ ถ้าความดันของบรรยากาศสูงของแข็งจะระเหิดได้ยาก
4.พื้นที่ผิวของของแข็ง ถ้ามีพื้นที่มากจะระเหิดได้ง่าย
5.อากาศเหนือของแข็ง อากาศเหนือของแข็งจะต้องมีการถ่ายเทเสมอ เพื่อป้องกันการอิ่มตัวของไอ

สารที่ระเหิดได้
แนฟทาลีน (ลูกเหม็น)
คาร์บอนไดออกไซด์ (น้ำแข็งแห้ง)

การบูร
พิมเสน

1.3 การใช้แม่เหล็กดูด

 การใช้อำนาจแม่เหล็ก ป็นวิธีที่ใช้แยกองค์ประกอบของสารเนื้อผสมซึ่งองค์ประกอบหนึ่งมีสมบัติในการ ถูกแม่เหล็กดูดได้ เช่น ของผสมระหว่างผงเหล็กกับผงกำมะถัน โดยใช้แม่เหล็กถูไปมาบนแผ่นกระดาษที่วางทับของผสมทั้งสอง แม่เหล็กจะดูดผงเหล็กแยกออกมา

1.4  การใช้มือหยิบออกหรือเขี่ยออก

ใช้แยกของผสมเนื้อผสม ที่ของผสมมีขนาดโตพอที่จะหยิบออกหรือเขี่ยออกได
การแพร่คือการเคลื่อนที่ของโมเลกุลของสารชนิดหนึ่งจากที่หนึ่งไปยังอีกที่ หนึ่ง ทั้งนี้การแพร่เกิดได้หลายรูปแบบแล้วแต่แรงขับเคลื่อนที่มีในขณะนั้น การแพร่ของสารแบบธรรมดา (simple diffusion) คือการเคลื่อนที่ของโมเลกุลสาร จากที่ที่ความเข้มข้นมาก ไป ความเข้มข้นน้อย ตัวอย่างที่เห็นง่ายๆก็ คือ เวลาเราหยดหมึกลงในน้ำแล้วโมเลกุลหมึกค่อยๆกระจายไปในโมเลกุลน้ำ

1.5  การตกตะกอน 
            การ ตกตะกอน ใช้แยกของผสมเนื้อผสมที่เป็นของแข็งแขวนลอยอยู่ในของเหลว ทำได้โดยนำของผสมนั้นวางทิ้งไว้ให้สารแขวนลอยค่อย ๆ ตกตะกอนนอนก้น ในกรณีที่ตะกอนเบามากถ้าต้องการให้ตกตะกอนเร็วขึ้นอาจทำได้โดย ใช้สารตัวกลางให้อนุภาคของตะกอนมาเกาะ เมื่อมีมวลมากขึ้น น้ำหนักจะมากขึ้นจะตกตะกอนได้เร็วขึ้น เช่น ใช้สารส้มแกว่ง อนุภาคของสารส้มจะทำหน้าที่เป็นตัวกลางให้โมเลกุลของสารที่ต้องการตกตะกอนมา เกาะ ตะกอนจะตกเร็วขึ้น

1.6  การใช้กรวยแยก 
ใช้แยกสารเนื้อผสม ที่เป็นของเหลวผสมอยู่กับของเหลวแต่ไม่รวมเป็นเนื้อเดียวกัน โดยของเหลวที่มี ความหนาแน่นน้อยกว่าจะอยู่ข้างบน ของเหลวที่มีความหนาแน่นมากกว่า จะอยู่ข้างล่าง ตัวอย่าง การแยกน้ำมันที่ผสมปนอยู่กับน้ำ ทำได้โดยนำของผสมมาใส่ลงในกรวยแยก น้ำมันมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำจะลอยอยู่เหนือน้ำ จากนั้นค่อย ๆเปิดก๊อกของกรวยแยกไข แยกน้ำออกมาก่อน และแยกน้ำมันออกมาทีหลัง

http://e-chemistry.tripod.com/sasan/image/3_3.jpg

1.7  การสกัดด้วยตัวทำละลาย 
การสกัดด้วยตัวทำละลาย เป็นวิธีทำสารให้บริสุทธิ์ หรือเป็นวิธีแยกสารออกจากกันวิธีหนึ่งการสกัดด้วยตัวทำละลาย อาศัยสมบัติของการละลายของสารแต่ละชนิดสารที่ต้องการสกัดต้องละลายอยู่ในตัว ทำละลายซอลซ์เลต เป็นเครื่องมือที่ใช้ตัวทำละลายปริมาณน้อย การสกัดจะเป็นลักษณะการใช้ตัวทำละลายหมุนเวียนผ่านสารที่ต้องการสกัดหลาย ๆ ครั้ง ต่อเนื่องกันไปจนกระทั่งสกัดสาร ออกมาได้เพียงพอ
หลักการสกัดสาร
เติมตัวทำละลายที่เหมาะสมลงในการที่เราต้องการสกัดจากนั้นก็เขย่าแรงๆหรือนำ ไปต้ม เพื่อให้สารที่เราต้องการจะสกัดละลายในตัวทำละลายที่เราเลือกไว้ สารที่เราสกัดได้นั้นยังเป็นสารละลายอยู่ ถ้าเราต้องการทำให้บริสุทธิ์เราควรจะนำสารที่ได้ไปแยกตัวทำละลายออกมาก่อน อาจจะนำไประเหย หรือนำไปกลั่นต่อไป ตัวอย่างเช่น การสกัดน้ำขิงจากขิง  การสกัดคลอโรฟีลล์ของใบไม้

2. การแยกสารเนื้อเดียว 

2.1 การระเหยแห้ง
การแยกสารด้วยวิธีนี้เหมาะสำหรับใช้แยกสารผสมที่เป็นของเหลวและมีของแข็ง ละลายในของเหลวนี้  จนทำให้สารผสมมีลักษณะเป็นของเหลวใส ซึ่งเราเรียกสารผสมนี้ว่า สารละลาย เช่น น้ำทะเล น้ำเชื่อมน้ำเกลือ เป็นต้น การแยกสารโดยวิธีการระเหยแห้งนิยมใช้ในการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล มีการนำเกลือเพื่อแยกน้ำทะเลให้ได้เกลือสมุทรโดยวิธีการระเหยแห้ง  ชาวนาเกลือเตรีมแปงนาแล้วใช้กังหันฉุดน้ำทะเลเข้าสู้แปลงนาเกลือหลังจาก นั้นปล่อยให้น้ำทะเลได้รับแสงแดดเป็นเวลานานจนกระทั่งน้ำระเหยจนแห้ง จะเหลือเกลืออยู่ในนา เกลือที่ได้นี้เรียกว่า เกลือสมุทรซึ่งเป็นเกลือที่นำมาปรุงอาหาร ทำเครื่องดื่ม
การเปลี่ยนอุณหภูมิและความดัน
วิธีนี้ใช้สำหรับแยกของผสมที่องค์ประกอบทั้งหมดเป็นก๊าซแต่ละชนิดมีจุดเดือดไม่เท่ากัน
การใช้ความร้อน
วิธีนี้แยกของผสมชนิดก๊าซละลายในของเหลว
การเปลี่ยนอุณหภูมิและความดัน
วิธีนี้ใช้สำหรับแยกของผสมที่องค์ประกอบทั้งหมดเป็นก๊าซแต่ละชนิดมีจุดเดือดไม่เท่ากัน

2.2  โครมาโทรกราฟี 
                อาศัยสมบัติ2ประการคือ 
สารต่างชนิดกันมีความสามารถในการละลายในตัวทำละลายได้ต่างกัน
สารต่างชนิดกันมีความสามารถในการถูกดูดซับด้วยตัวดูดซับได้ต่างกัน
                โครมาโทกราฟี (chromatography) เป็นการแยกสารผสมที่มีสี หรือสารที่สามารถทำให้เกิดสีได้  วิธีการนี้จะมีเฟส 2 เฟส   คือ เฟสอยู่กับที่ (stationary phase) กับ เฟสเคลื่อนที่ (mobile phase)  โดยที่สารในเฟสอยู่กับที่จะทำหน้าที่ดูดซับ (adsorb) สารผสมด้วยแรงไฟฟ้าสถิตย์   สารที่ใช้ทำเฟสอยู่กับที่จึงมีลักษณะเป็นผง ละเอียดมีพื้นที่ผิวมากเช่นอลูมินา  (alumina,Al2O3)  ซิลิกาเจล(silica gel,SiO2)  หรืออาจจะใช้วัสดุที่สามารถดูดซับได้ดี เช่น ชอล์ก กระดาษ ซึ่งสารที่ทำหน้าที่ดูดซับในเฟสอยู่กับที่ เช่น น้ำ   ส่วนเฟสเคลื่อนที่จะทำหน้าที่ชะ (elute)เอาสารผสมออกจากเฟสอยู่กับที่ให้เคลื่อนที่ไปด้วย การจะเคลื่อนที่ ได้มากหรือน้อยขึ้นอยู่กับแรงดึงดูดระหว่างสารในสารผสมกับตัวดูดซับในเฟสอ ยู่กับที่    ดังนั้นสารที่ใช้เป็นเฟสเคลื่อนที่จึงได้แก่ พวกตัวทำละลาย เช่น ปิโตรเลียมอีเทอร์ เฮกเซน คลอโรฟอร์ม เบนซีน ฯลฯ    การทำโครมาโทกราฟีสามารถทำได้หลายวิธีจะแตกต่างกันที่เฟสอยู่กับที่ว่า อยู่ในลักษณะใด เช่น
– โครมาโทกราฟีแบบคอลัมน์ (column chromatography)  ทำได้โดยการบรรจุสารที่เป็นเฟสอยู่กับที่  เช่น    อลูมินาหรือซิลิกาเจลไว้ ในคอลัมน์  แล้วเทสารผสมที่เป็นสารละลายของเหลว
ลงสู่คอลัมน์ สารผสมจะผ่านคอลัมน์ช้าๆ โดยตัวทำละลายซึ่งเป็นเฟสเคลื่อนที่ เป็นผู้พาไป สารในเฟสอยู่กับที่จะดูดซับสารในสารผสมไว้ส่วนประกอบใดของสารผสมที่ถูกดูด ซับได้ดีจะเคลื่อนที่ช้า
ส่วนที่ถูกดูดซับไม่ดีจะเคลื่อนที่ได้เร็ว  ทำให้สารผสมแยกจากกันได้
–  โครมาโทกราฟีแบบชั้นบาง (thin layer chromatography) เป็นโครมาโทกราฟีแบบระนาบ(plane chromatography) โดยทำเฟสอยู่กับที่ให้มีลักษณะเป็นครีมข้น แล้วเคลือบบนแผ่นกระจกให้ความหนาของการเคลือบเท่ากันตลอดแล้วนำไปอบให้แห้ง หยดสารละลายของสารผสมที่ต้องการแยกบนแผ่นที่เคลือบเฟสอยู่กับที่นี้ไว้  แล้วนำไปจุ่มในภาชนะที่บรรจุตัวทำละลายที่เป็นเฟสเคลื่อนที่ไว้ โดยให้ระดับของตัวทำละลายต้องอยู่ต่ำกว่าระดับของจุดที่หยดสารผสมไว้  ตัวทำละลายจะซึมไปตามเฟสอยู่กับที่ด้วยการซึมตามรูเล็กเหมือนกับน้ำที่ซึมไป ในกระดาษหรือผ้า  เมื่อซึมถึงจุดที่หยดสารผสมไว้ ตัวทำละลายจะชะเอาองค์ประกอบในสารผสมนั้นไปด้วยอัตราเร็วที่แตกต่างกัน  ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสภาพมีขั้ว (polarity) ของสารที่เป็นองค์ประกอบกับสารที่เป็นตัวทำละลาย  ถ้าตัวทำละลายเป็นโมเลกุลมีขั้ว (polar molecules) จะชะเอาสารในสารผสมที่เป็นสารมีขั้วไปด้วยได้เร็ว  ส่วนสารที่ไม่มีขั้วในสารผสมจะถูกชะพาไปได้ช้า  สารผสมก็จะแยกออกจากกัน
– โครมาโทกราฟีแบบกระดาษ (paper chromatography) เป็นโครมาโทกราฟีแบบระนาบอีกแบบหนึ่ง มีวิธีการและหลักการเหมือนกับโครมาโทกราฟีแบบชั้นบาง แตกต่างกันที่เฟสอยู่กับที่ใช้กระดาษที่สามารถดูดซับได้แทนกระจกที่เคลือบ ด้วยซิลิกาเจล
– โครมาโทกราฟีแบบแก๊ส (gas chromatography , GC)  ใช้สำหรับแยกสารผสมที่เป็นแก๊ส โดยมีเฟสเคลื่อนที่เป็นแก๊สเช่นกันแต่ไม่ทำปฏิกิริยากับสารผสม เช่น  ฮีเลียม จะทำหน้าที่เป็นตัวพา (carier) สารผสม ส่วนเฟสอยู่กับที่อาจจะเป็นของแข็งหรือของเหลวที่บรรจุอยู่ในคอลัมน์ เมื่อทั้งตัวพาและสารผสมเคลื่อนที่ผ่านคอลัมน์นี้  เฟสอยู่กับที่ในคอลัมน์จะดึงดูดด้วยแรงดึงดูดไฟฟ้าสถิตย์ตามความเป็นขั้วของ สารกับโมเลกุลในสารผสมทำให้องค์ประกอบในสารผสมถูกพาไปด้วยอัตราเร็วที่ต่าง กัน สารผสมก็จะแยกออกจากกัน
ปัจจุบันเทคนิคของโครมาโทกราฟีได้ถูกพัฒนาให้สามารถทำงานได้รวดเร็ว และใช้แยกสารตัวอย่างได้ครั้งละหลายสารตัวอย่าง เช่น Gas – Liquid Chromatography (GLC), High Performance Liquid Chromatography (HPLC)  เป็นต้น

หลักการของโครมาโทกราฟี 
โครมาโทกราฟี  อาศัยหลักการละลายของสารในตัวทำละลาย  และการถูกดูดซับโดยตัว ดูดซับ  โดยสารที่ต้องการนำมาแยกโดยวิธีนี้จะมีสมบัติการละลายในตัวทำละลาย ได้ไม่เท่ากัน  และตัวถูกดูดซับโดยตัวดูดวับได้ไม่เท่ากัน  ทำให้สารเคลื่อน ที่ได้ไม่เท่ากัน
วิธีการทำโครมาโทกราฟี 
นำสารที่ต้องการแยกมาละลายในตัวทำละลายที่เหมาะสมแล้วให้เคลื่อนที่ไปบนตัว ดูดซับ  การเคลื่อนที่ของสารบนตัวดูดซับขึ้นอยู่กับความสามารถในการละลายของ สารแต่ละชนิดในตัวทำละลาย  และความสามารถในการดูดซับที่มีต่อสารนั้น  กล่าว คือ  สารที่ละลายในตัวทำละลายได้ดี  และถูกดูดซับน้อยจะถูกเคลื่อนที่ออกมา ก่อน  ส่วนสารที่ละลายได้น้อยและถูกดูดซับได้ดี  จะเคลื่อนที่ออกมาที หลัง  ถ้าใช้ตัวดูดซับมาก ๆ  จะสามารถแยกสารออกจากกันได้
การเลือกตัวทำละลายและตัวดูดซับ
1.  ตัวทำละลายและสารที่ต้องการแยกจะต้องมีการละลายไม่เท่ากัน
2.  ควรเลือกตัวดูดซับที่มีการดูดซับสารได้ไม่เท่ากัน
3.  ถ้าต้องการแยกสารที่ผสมกันหลายชนิด  อาจต้องใช้ตัวทำละลายหลายชนิดหรือใช้ตัวทำละลายผสม
4.  ตัวทำละลายที่นิยมใช้  ได้แก่  เฮกเซน  ไซโคลเฮกเซน  เบนซีน  อะซีโตน คลอไรฟอร์ม เอธานอล
5.  ตัวดูดซับที่นิยมใช้  ได้แก่  อะลูมินาเจค (Al2O3)  ซิลิกาเจล  (SiO2)
ค่า Rf
                โครมาโทกราฟีแบบกระดาษสามารถนำมาคำนวณหาค่า Rf ได้
ค่า Rf (Rate of flow) เป็นค่าเฉพาะตัวของสาร ขึ้นอยู่กับชนิดของตัวทำละลายและตัวดูดซับ ดังนั้นการบอกค่า Rf ของสารแต่ละชนิดจึงต้องบอกชนิดของตัวทำละลาย และตัวดูดซับเสมอค่า Rf สามารถคำนวณได้จากสูตร

Rf    =     ระยะทางที่สารเคมีคลื่อนที่ (cm)
ระยะทางที่ตัวทำละลายเคลื่อนที่ (cm)
สารต่างชนิดกันจะมีค่า Rf แตกต่างกัน เพราะฉะนั้นเราจึงสามารถใช้ค่า Rf มาใช้ในการวิเคราะห์ชนิดของสารได้ กล่าวคือ ถ้าสารใดมีความสามารถในการละลายสูงจะมีค่า Rf มาก เนื่องจากตัวทำละลายจะเคลื่อนที่เร็วกว่าสารที่จะแยก ค่า Rf < 1 เสมอ
ถ้าใช้ตัวทำละลายและตัวดูดซับชนิดเดียวกันปรากฏว่ามีค่า Rf เท่ากัน อาจสันนิษฐานได้ว่า สารดังกล่าวเป็นสารชนิดเดียวกัน หรือนำสารตัวอย่างมาทำโครมาโทกราฟีคู่กับสารจริงก็ได้

ข้อดีของโครมาโทกราฟี
                1. สามารถแยกสารที่มีปริมาณน้อยได้
2. สามารถแยกได้ทั้งสารที่มีสี และไม่มีสี
3. สามารถใช้ได้ทั้งปริมาณวิเคราะห์ (บอกได้ว่าสารที่แยกออกมา มีปริมาณเท่าใด)
และคุณภาพวิเคราะห์ (บอกได้ว่าสารนั้นเป็นสารชนิดใด)
4. สามารถแยกสารผสมออกจากกันได้
5. สามารถแยกสารออกจากกระดาษกรองหรือตัวดูดซับโดยสกัดด้วยตัวทำละลาย

2.3 การกลั่น (distillation) 
การกลั่นเป็นการแยกสารละสายที่เป็นของเหลวออกจากของผสม  โดยอาศัยหลักการระเหยกลายเป็นไปและควบแน่น  โดนที่สารบริสุทธิ์แต่ละชนิดเปลี่ยนสถานะได้ที่อุณหภูมิจำเพาะ  สารที่มจุดเดือดต่ำจะเดือดเป็นไอออกมาก่อน  เมื่อทำให้ไอของสารมีอุณหภูมิต่ำลงจะควบแน่นกลับมาเป็นของเหลวอีกครั้ง

1. การกลั่นแบบธรรมดาหรือการกลั่นอย่างง่าย(simple distillation)
2. การกลั่นลำดับส่วน(fractional distillation)
3. การกลั่นน้ำมันดิบ (refining)        
4. การสกัดโดยการกลั่นด้วยไอน้ำ

1. การกลั่นแบบธรรมดาหรือการกลั่นอย่างง่าย(simple distillation)

                เป็นวิธีการ ที่ใช้กลั่นแยกสารที่ระเหยง่ายซึ่งปนอยู่กับสารที่ระเหยยาก การกลั่นธรรมดานี้จะ ใช้แยกสารออกเป็นสารบริสุทธิ์เพียงครั้งเดียวได้สารที่มีจุดเดือดต่างกัน ตั้งแต่ 80 องศาเซลเซียส ขึ้นไป     การกลั่น.jpg

เครื่องมือที่ใช้สำหรับการกลั่นอย่างง่าย ประกอบด้วย ฟลาสกลั่น เทอร์โมมิเตอร์ เครื่องควบแน่น และภาชนะรองรับสารที่กลั่นได้ การกลั่นอย่างง่ายมีเทคนิคการทำเป็นขั้น ๆ ดังนี้ 
1. เทของเหลวที่จะกลั่นลงในฟลาสกลั่น โดยใช้กรวยกรอง
2. เติมชิ้นกันเดือดพลุ่ง เพื่อให้การเดือดเป็นไปอย่างสม่ำเสมอและไม่รุนแรง
3. เสียบเทอร์โมมิเตอร์
4. เปิดน้ำให้ผ่านเข้าไปในคอนเดนเซอร์เพื่อให้คอนเดนเซอร์เย็นโดยให้น้ำเข้าทางที่ต่ำแล้วไหลออกทางที่สูง
5. ให้ความร้อนแก่พลาสกลั่นจนกระทั่งของเหลวเริ่มเดือด ให้ความร้อนไปเรื่อย ๆ จน กระทั่งอัตราการกลั่นคงที่ คือได้สารที่กลั่นประมาณ 2-3 หยด ต่อวินาที ให้สารที่กลั่นได้นี้ไหลลงในภาชนะรองรับ
6. การกลั่นต้องดำเนินต่อไปจนกระทั่งเหลือสารอยู่ในฟลาสกลั่นเพียงเล็กน้อยอย่ากลั่นให้แห้ง

การกลั่นสามารถนำมาใช้ทดสอบความบริสุทธิ์ของของเหลวได้ ซึ่งของเหลวที่บริสุทธิ์
จะมีลักษณะดังนี้ 

1. ส่วนประกอบของสารที่กลั่นได้ จะมีลักษณะเหมือนกับส่วนประกอบของของเหลว
2. ส่วนประกอบจะไม่มีการเปลี่ยนแปลง
3. อุณหภูมิของจุดเดือดในขณะกลั่นจะคงที่ตลอดเวลา
4. การกลั่นจะทำให้เราทราบจุดเดือดของของเหลวบริสุทธิ์ได้

               การกลั่นนอกจากจะนำมาใช้ตรวจสอบ ความบริสุทธิ์ของของเหลวแล้ว ยังสามารถใช้กลั่น สารละลายได้อีกด้วย การกลั่นสารละลายเป็นกระบวนการแยกของแข็งที่ไม่ระเหยออกจากตัวทำละลายหรือ ของเหลวที่ระเหยง่าย โดยของแข็งที่ไม่ระเหยหรือตัวละลายจะอยู่ในฟลาสกลั่น ส่วนของเหลวที่ระเหยง่ายจะถูกกลั่นออกมา เมื่อการกลั่นดำเนินไปจนกระทั่งอุณหภูมิของการกลั่นคงที่แสดงว่าสารที่เหลือ นั้นเป็นสารบริสุทธิ์               
               อนึ่งในขณะกลั่นจะสังเกตเห็นว่าอุณหภูมิของสารละลายจะเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ เพราะสารละลายเข้มข้นขึ้น เนื่องจากตัวทำละลายระเหยออกไปและได้ของแข็งที่บริสุทธิ์ในที่สุด

 2. การกลั่นลำดับส่วน(fractional distillation)

               การกลั่นลำดับส่วนเป็นวิธีการแยกของเหลวที่สามารถระเหยได้ตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไป มีหลักการเช่นเดียวกันกับการกลั่นแบบธรรมดา คือเพื่อต้องการแยกองค์ประกอบในสารละลายให้ออกจากกัน แต่ก็จะมีส่วนที่แตกต่างจากการกลั่นแบบธรรมดา คือ การกลั่นแบบกลั่นลำดับส่วนเหมาะสำหรับใช้กลั่นของเหลวที่เป็นองค์ประกอบของ สารละลายที่จุดเดือดต่างกันน้อยๆ ในขั้นตอนของกระบวนการกลั่นลำดับส่วน จะเป็นการนำไอของแต่ละส่วนไปควบแน่น แล้วนำไปกลั่นซ้ำและควบแน่นไอเรื่อย ๆ ซึ่งเทียบได้กับเป็นการการกลั่นแบบธรรมดาหลาย ๆ ครั้งนั่นเอง ความแตกต่างของการกลั่นลำดับส่วนกับการกลั่นแบบธรรมดา จะอยู่ที่คอลัมน์ โดยคอลัมน์ของการกลั่นลำดับส่วนจะมีลักษณะเป็นชั้นซับซ้อน เป็นชั้นๆ ในขณะที่คอลัมน์แบบธรรมดาจะเป็นคอลัมน์ธรรมดา ไม่มีความซับซ้อนของคอลัมน์     การกลั่นลำดับส่วน.gif                  ในการกลั่นแบบลำดับ ส่วน จะต้องมีการเพิ่มอุณหภูมิอย่างช้า ๆ ดังนั้น จำเป็นที่จะต้องมีอุปกรณ์ที่ให้ความร้อน (heater) และสามารถควบคุมอุณหภูมิได้ เพราะของผสมที่กลั่นแบบลำดับส่วนมักจะมีจุดเดือดที่ใกล้เคียงกัน ซึ่งตรงกันข้ามกับการกลั่นแบบธรรมดา ความร้อนที่ให้ไม่จำเป็นต้องควบคุมเหมือนการกลั่นลำดับส่วน แต่ก็ไม่ควรให้ความร้อนที่สูงเกินไป เพราะความร้อนที่สูงเกินไป อาจจะไปทำลายสารที่เราต้องการกลั่นเพราะฉะนั้น ประสิทธิภาพในการกลั่นลำดับส่วนจึงดีกว่าการกลั่นแบบธรรมดา

3.การกลั่นน้ำมันดิบ (refining)

              เนื่องจากน้ำมันดิบ ประกอบด้วยสารประกอบไฮโดรคาร์บอนหลายพันชนิด ดังนั้นจึงไม่สามารถแยกสารที่มีอยู่ออกเป็น สารเดี่ยวๆได้ อีกทั้งสารเหลวนี้มีจุดเดือดใกล้ เคียงกันมากวิธีการแยกองค์ ประกอบน้ำมันดิบจะทําได้โดยการกลั่นลําดับสวนและเก็บสารตามชวงอุณหภูมิ ซึ่งก่อนที่จะกลั่นจะต้องนําน้ำมันดิบมาแยกเอาน้ำและสารประกอบกํามะถัน ออกซิเจน ไนโตรเจนและโลหะหนักอื่นๆ ออกไปก่อนที่จะนําไปเผาที่อุณหภูมิ 320 – 385 C ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการกลั่น ได้แก่
          - ก๊าซ (C1 – C4) ซึ่งเป็ นของผสมระหว่างก๊าซมีเทน อีเทน โพรเพนและบิวเทน เป็นต้นประโยชน์ : มีเทนใช้เป็นเชื้อเพลิงผลิตกระแสไฟฟ้า อีเทน โพรเพนและบิวเทน ใช่ในอุตสาหกรรม
          - ปิโตรเคมี และโพรเพนและบิวเทนใช่ ทําก๊าซหุงต้ม (LPG)
          - แนฟทาเบา (C5 – C7) ประโยชน์ : ใช้ทําตัวทําละลาย – แนฟทาหนัก (C6 – C12) หรือ เรียกว่าน้ำ
          - มันเบนซินประโยชน์ : ใช้ทําเชื้อเพลิงรถยนต์
          - น้ำมันก๊าด (C10 – C14) ประโยชน ์ : ใช้ทําเชื้อเพลิงสําหรับตะเกียงและเครื่องยนต์
          - น้ำมันดีเซล (C14 – C19) ประโยชน์ : ใช่ ทําเชื้อเพลิงเครื่องยนต์ดีเซล ได้แก่ รถบรรทุก , เรือ
          - น้ำมันหล่อลื่น (C19 – C35) ประโยชน์: ใช่ทําน้ำมันหล่ อลื่นเครื่องยนตเครื่องจักรกล
          - ไขน้ำมันเตาและยางมะตอย (C > C35)     การกลั่นลำดับส่วน

 4. การสกัดโดยการกลั่นด้วยไอน้ำ

              เป็นวิธีการสกัดสารออก จากของผสมโดยใช้ไอน้ำเป็นตัวทำละลาย วิธีนี้ใช้สำหรับแยกสารที่ละเหยง่าย ไม่ละลายน้ำ และไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำ ออกจากสารที่ระเหยยาก การสกัดโดยการกลั่นด้วยไอน้ำนอกจากใช้สกัดสารระเหยง่ายออกจากสารระเหยยาก แล้วยังสามารถใช้แยกสารที่มีจุดเดือดสูงและสลายตัวที่จุดเดือดของมันได้อีก เพราะการกลั่นโดยวิธีนี้ความดันไอเป็นความดันไอของไอน้ำบวกความดันไอของของ เหลวที่ต้องการแยก จึงทำให้ความดันไอเท่ากับความดันของบรรยากาศก่อนที่อุณหภูมิจะถึงจุดเดือด ของของเหลวที่ต้องการแยก ของ ผสมจึงกลั่นออกมาที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดเดือดของของเหลวที่ต้องการแยก เช่น สาร A มีจุดเดือด 150 C เมื่อสกัดโดยการกลั่นด้วยไอน้ำจะได้สาร A กลายเป็นไอออกมา ณ อุณหภูมิ 95 C ที่ความดัน 760 มิลลิเมตรของปรอท อธิบายได้ว่า ที่ 95 C ถ้าความดันไอของสาร A เท่ากับ 120 มิลลิเมตรของปรอท และไอน้ำเท่ากับ 640 มิลลิเมตรของปรอท เมื่อความดันไอของสาร A รวมกับไอน้ำจะเท่ากับ 760 มิลลิเมตรของปรอท หรือเท่ากับความดันบรรยากาศ จึงทำให้สาร A และน้ำกลายเป็นไอออกมาได้ที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดเดือดของสาร Aตัวอย่างการแยกสารโดยการกลั่นด้วยไอน้ำได้แก่การแยกน้ำมันหอมระเหยออกจาก ส่วนต่างๆของพืชเช่นการแยกน้ำมันยูคาลิปตัสออกจากใบยูคาลิปตัสการแยกน้ำมัน มะกรูดออกจากผิวมะกรูดการแยกน้ำมันอบเชยจากเปลือกต้นอบเชยเป็นต้นในการกลั่น ไอน้ำจะไปทำให้น้ำมันหอมระเหยกลายเป็นไอแยกออกมาพร้อมกับไอน้ำเมื่อทำให้ไอ ของของผสมควบแน่นโดยผ่านเครื่องควบแน่นก็จะได้น้ำและน้ำมันหอมระเหยปนกันแต่ แยกชั้นกันอยู่ทำให้สามารถแยกเอาน้ำมันหอมระเหยออกจากน้ำได้ง่าย

การกลั่นด้วยไอน้ำ

รูปการกลั่นด้วยไอน้ำ

เครื่องกลั่นน้ำที่ใช้ในห้องปฏิบัติการ

เครื่องกลั่นน้ำที่ใช้ในห้องปฏิบัติการ

2.4  การตกผลึก (Crystallization)
คือกระบวนการเกิดผลึกของแข็งจากสารละลาย(solution) จากของเหลว (melt) หรือไอ (vapor)โดยกระบวนการดังกล่าว อาจเกิดขึ้นเองในธรรมชาติหรือเกิดขึ้นจากการทดลองในห้องปฏิบัติการตัวอย่าง การเกิดผลึกในธรรมชาติ เช่น ผลึกน้ำแข็ง(ice crystals) หิมะ (snow) เป็นต้น ผลึกของสารอินทรีย์เช่น อินซูลินและน้ำตาล ผลึกของธาตุเช่น แกลเลียม และซิลิกอน ซึ่งสามารถเกิดในธรรมชาติและถูกสังเคราะห์
การตกผลึก เป็นวิธีทำสารให้บริสุทธิ์ หรือเป็นวิธีแยกสารออกจากกัน วิธีหนึ่ง
การตกผลึก ทำโดยเลือกตัวทำละลายที่เหมาะสมไปสกัดสารที่ต้องการแล้วนำมาตกผลึก สารที่มี สภาพละลายได้ต่างกันมาก สามารถตกผลึกแยกออกจากกันได้
 การเลือกตัวทำละลายที่เหมาะสมต่อการตกผลึก มีหลักในการเลือกดังนี้
1. ละลายสารที่ต้องการตกผลึกในขณะร้อนได้ดี และละลายได้น้อยหรือไม่ละลายเลยที่อุณหภูมิต่ำ
(ขณะเย็น)
2. ไม่ละลายสารปนเปื้อนขณะร้อนหรือละลายได้น้อยขณะร้อน แต่ละลายได้ดีขณะเย็น
3. ควรมีจุดเดือดต่ำ เพื่อสามารถกำจัดออกจากผลึกได้ง่าย
4. ไม่ทำปฏิกิริยากับสารที่ต้องการตกผลึก
5. ควรทำให้สารที่ที่ต้องการทำให้บริสุทธิ์เกิดเป็นผลึกที่มีรูปร่างชัดเจน
6. ไม่เป็นพิษ
7. หาง่าย และราคาถูก

ขอขอบคุณที่มาของข้อมูลหรือเว็บ

http://www.lks.ac.th/student/kroo_su/chem11/sub07.html

ใส่ความเห็น

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Connecting to %s