I principali metodi di separazione in chimica, con focus sulla centrifugazione

I PRINCIPALI METODI DI SEPARAZIONE

La chimica è l'arte di separare, pesare e
distinguere:
sono tre esercizi utili
anche a chi si accinge a descrivere fatti
o a dare corpo alla propria fantasia ... "

PRIMO LEVII miscugli sono sistemi costituiti da più di
un componente ES. sabbia/sale

A PARTIRE DA UN
MISCUGLIO E'

POSSIBILE
OTTENERE LE SOSTANZE CHE LO COMPONGONO
TRAMITE UNA SEPARAZIONE
IN BASE AL TIPO DI MISCUGLIO PUÒ ESSERE
APPLICATA
UNA DETERMINATA
TECNICA CHE
PERMETTE
LA
SEPARAZIONE
DEI
SUOI
COMPONENTIutilizzando
possono essere
SOSTANZE PURE
METODI di
SEPARAZIONE
Per esempio
DECANTAZIONE
FILTRAZIONE
CENTRIFUGAZIONE
DISTILLAZIONE
CROMATOGRAFIA
MISCUGLI
separati inI PRINCIPALI METODI DI SEPARAZIONE E IL
PRINCIPIO SU CUI SI BASANO

Principi dei Metodi di Separazione

Metodo di separazione	Principio su cui si basa
1. Filtrazione	Diversa dimensione particelle
2. Decantazione	Diversa densità
3. Centrifugazione	Diversa densità
4. Cristallizzazione	Diversa solubilità e stato aggregazione
5. Estrazione con solvente	Diversa solubilità
6. Cromatografia	Diversa adsorbibilità e velocita' di spostamento su un solido
7. Distillazione	Diversa volatilità o diversa temperatura di ebollizione

LA FILTRAZIONE

METODO PER SEPARARE, PER MEZZO DI FILTRI, I MATERIALI SOLIDI DA UN
MISCUGLIO ETEROGENEO LIQUIDO O GASSOSO.
UTILIZZANDO UN MATERIALE POROSO, DI SOLITO CARTA DA FILTRO,
SFRUTTANDO LA DIVERSA DIMENSIONE DELLE PARTICELLE. IL SOLIDO VIENE
TRATTENUTO DALLA CARTA, IL LIQUIDO RIESCE A PASSARE

Fasi per Ottenere un Filtro di Carta

LE FASI PRINCIPALI DA SEGUIRE PER OTTENERE UN FILTRO DI CARTA
Carlo Gardini, Parma
carta da filtro
4. Inserire
il filtro
in un
imbuto.
1. Piegare a metà
la carta da filtro.
2. Piegare ancora
a metà.
3. Arrotolare a
cono e allargare
la punta.
30
Matteo Di Giosia, Bologna

Componenti della Filtrazione

LA FILTRAZIONE
Supporto
Becher contenente il
miscuglio eterogeneo
Bacchetta
di vetro
Filtro di carta
contenente il solido
Pinze
Becher contenente il
filtrato

Esempio di Prova di Laboratorio con Filtrazione

Esempio di PROVA DI LABORATORIO:
Data una miscela solida di solfato di rame (solido azzurro) e sabbia, separarla nei
suoi componenti. Per la separazione si aggiunge acqua. Il solfato di rame si
scioglie e la sabbia no.
In questo modo è sufficiente attuare la filtrazione della miscela: la sabbia rimane sul
filtro mentre la soluzione percola nella beuta sottostante

LA SETACCIATURA

setacciatura
PER SEPARARE UN MISCUGLIO
ETEROGENEO SOLIDO- SOLIDO
Il setaccio è una rete a magli pi
o meno fitte
che permette di separare due
componenti con diversa
granulometria
da un miscuglio eterogeneo
solido-solido
Le maglie lasciano passare
solo i componenti del miscuglio
con dimensioni inferiori a quelle
dei pori.

DECANTAZIONE

SEPARA I COMPONENTI DI UN MISCUGLIO ETEROGENEO DI SOLIDI
E/O LIQUIDI (PER ESEMPIO, SABBIA E ACQUA) CHE HANNO
DENSITA' DIVERSE, STRATIFICANDOSI L'UNA SULL'ALTRA
CONSISTE NEL LASCIARE A RIPOSO IL MISCUGLIO
SI LASCIA CHE AGISCA LA GRAVITÀ, PER UN PERIODO DI TEMPO
VARIABILE IN FUNZIONE DELLE DIMENSIONI DELLE PARTICELLE DEL
SOLIDO
QUANTO PIÙ PICCOLE SONO LE PARTICELLE, TANTO PIÙ LUNGO
SARÀ IL TEMPO NECESSARIO PERCHÉ "DECANTINO".
AL TERMINE
DELL'OPERAZIONE, LA
PARTE SOLIDA, CADRÀ SUL
FONDO DEL RECIPIENTE,
MENTRE QUELLA LIQUIDA
RIMARRÀ AL DI SOPRA.
L'
Acqua fangosa
Terra
Acqua

Esempio di Decantazione: Trattamento Acque

ESEMPIO:TRATTAMENTO
E DEPURAZIONE DELLE
ACQUE
LA DECANTAZIONE VIENE
UTILIZZATA PER SEPARARE
L'ACQUA DAI FANGHI PRODOTTI
NELLA DEPURAZIONE DELLE
ACQUE DI SCARICO
Acqua vasche di lavaggio prima della
decantazione:
Acqua vasche di lavaggio dopo la
decantazione:
O
ona
0L'imbuto separatore permette di separare i miscugli
eterogenei liquido-liquido: il componente più denso (per
esempio, l'acqua) si stratifica in basso, rispetto al
componente meno denso (per esempio, l'olio), e viene poi
isolato e raccolto aprendo il rubinetto posto sul fondo
dell'imbuto stesso.

LA CENTRIFUGAZIONE

LA CENTRIFUGAZIONE È UNA
TECNICA CHE SEPARA I
COMPONENTI IN BASE ALLA
DIFFERENTE DENSITÀ.
LA CENTRIFUGA È UN DISPOSITIVO CHE,
RUOTANDO MOLTO VELOCEMENTE,
PERMETTE DI RAGGIUNGERE
UN'ACCELERAZIONE MAGGIORE DI
QUELLA DI GRAVITÀ.
ACCELERANDO IL MISCUGLIO, IL
COMPONENTE CON DENSITÀ MAGGIORE
SI DEPOSITA SUL FONDO, MENTRE IL
LIQUIDO RESTA NELLA PARTE
SUPERIORE
CENTRIFUGA MANUALE
SEBA 2150
CENTRIFUGA ELETTRICA

Funzionamento delle Centrifughe da Laboratorio

CENTRIFUGAZIONE
LE CENTRIFUGHE DA LABORATORIO SONO COSTITUITE DA UN
ALLOGGIAMENTO, CHIAMATO CROCIERA.
LE PROVETTE, SI INFILANO
NELLA CROCIERA.
UNA VOLTA CHE LA
CENTRIFUGA VIENE AZIONATA,
LA CROCIERA INIZIA A RUOTARE
A CIRCA 4000 / 5000 GIRI AL
MINUTO.
IN QUESTO MODO LA FORZA
CENTRIFUGA SPINGE LA PARTE
SOLIDA SUL FONDO DELLA
PROVETTA PERMETTENDOLE DI
SEPARARSI DALLA PARTE
LIQUIDA E TRASFORMANDOLA
IN «PRECIPITATO»
25
6
ZENTRIFUGEN
-EBA 21-

Esempio di Centrifugazione: Analisi del Sangue

ESEMPIO: ANALISI DEL SANGUE
Dopo la centrifugazione si
osservano le differenti frazioni
ottenute per gradiente di
intensità.
dopo centrifugazione
55%
plasma
Acqua
Proteine
Lipidi
Glucosio
Aminoacidi
Ioni
Albumine
Globuline
Fibrinogeno
~1%
globuli bianchi
e piastrine
Neutrofili
Linfociti
Monociti
Eosinofili
Basofili
45%
globuli
rossi

Altri Esempi di Centrifugazione

ALTRI ESEMPI:
· OLIO
EXTRAVERGINE
D'OLIVA (Dopo
l'estrazione con
decanter, la parte
liquida della pasta di
olive, che consiste
ancora in un mix di
acqua e olio, viene
centrifugata)

ESTRAZIONE CON SOLVENTE

È IL METODO PER SEPARARE I COMPONENTI DI UN
MISCUGLIO (OMOGENEO O ETEROGENEO) PER MEZZO DI UN
LIQUIDO DETTO SOLVENTE CHE E' IN GRADO DI SCIOGLIERE
SOLO IL COMPONENTE CHE SI VUOLE SEPARARE
PER SEPARARE DUE LIQUIDI MISCIBILI UNITI IN UN'UNICA SOLUZIONE, SI SFRUTTA LA LORO
DIVERSE SOLUBILITÀ IN UN SOLVENTE APPOSITAMENTE SCELTO.
IL SOLVENTE DOVRÀ SCIOGLIERE SELETTIVAMENTE SOLTANTO UNO DEI DUE LIQUIDI ED
ESSERE INSOLUBILE NELL'ALTRO.
E
C
K
1. IL SISTEMA VIENE POSTO IN
Olio
UN IMBUTO SEPARATORE NEL
QUALE SI AGGIUNGE IL
PRELEVATI SEPARATAMENTE DA
UN RUBINETTO POSTO ALLA
BASE DELL'IMBUTO STESSO.
SOLVENTE E, DOPO AVERLO
TAPPATO, SI AGITA
Rubinetto
chiudo
Rubinetto
chiuso
3. IL SOLVENTE CHE HA
ESTRATTO UNO DEI
-COMPONENTI PUÒ ESSERE
ALLONTANATO PER
EVAPORAZIONE
2. A RIPOSO, SI FORMANO DUE
STRATI DI DIVERSA DENSITÀ,
CHE POSSONO ESSERE

Esempio di Estrazione con Solvente: Iodio e Solfato di Rame

ESTRAZIONE CON SOLVENTE
ESEMPIO: Se si devono separare due solidi, ad esempio iodio e
solfato di rame, si trattano con due solventi non miscibili, in cui
le due sostanze presentano diversa solubilità.
Ponendo il tutto in un
imbuto separatore, le due
soluzioni stratificheranno e
così sarà
possibile separarle.
I solidi si otterranno per
successiva evaporazione
del solvente.

Esempi di Estrazione con Solvente: Liquori e Bevande

ESEMPI: PREPARAZIONE DI LIQUORE DAGLI AGRUMI
LE ESSENZE OLEOSE, PROFUMATE E GUSTOSE
VENGONO ESTRATTE DALLE BUCCE GRAZIE
ALL'AZIONE SOLVENTE DELL'ALCOOL ETILICO
INFUSI, TISANE , TE', CAFFE'
Si preparano per estrazione selettiva in acqua di alcuni
componenti aromatici. Il miscuglio eterogeneo ottenuto viene
poi filtrato. L'acqua calda nel bicchiere estrae il tè. La parte
solida viene eliminata con il filtro alla fine del processo.

La cromatografia

E' una tecnica, analoga all'estrazione, che permette di separare i componenti di
una miscela omogenea sfruttando la loro diversa velocità di spostamento su un
solido, la fase fissa o stazionaria, quando vengono trascinati da un eluente, la
fase mobile.
La fase fissa può
essere una striscia di
carta porosa
(cromatografia su
carta) oppure silice
o allumina fissato su
una lamina di alluminio
(cromatografia su
strato sottile)
Mancha
de tinta
La carta o la lamina viene messa in contatto
con la fase liquida che risale per capillarità,
trascinando le diverse componenti del
miscuglio con velocità diverse e separandole
in base alla loro affinità (solubilità) per la
fase mobile o la fase fissa

Cromatografia su Carta

La cromatografia su carta
fase fissa
carta cromatografica
linea di partenza
fase mobile

Tecniche Strumentali Cromatografiche

Le tecniche strumentali cromatografiche più note sono la
gascromatografia e la HPLC (High Performance Liquid
Chromatography).
La gascromatografia utilizza come solvente di trasporto un
gas (viene utilizzata per analizzare in pochi minuti i campioni
di fluidi biologici degli atleti per evidenziare anche deboli
tracce di sostanze dopanti)
La HPLC utilizza come solvente un liquido ad alta pressione

DISTILLAZIONE SEMPLICE

PERMETTE DI SEPARARE I COMPONENTI DI UNA MISCELA LIQUIDA SFRUTTANDO LA
LORO DIVERSA VOLATILITA (TENDENZA AD EVAPORARE) E QUINDI LA LORO DIVERSA
TEMPERATURA
DI
EBOLLIZIONE,
INFATTI
COINVOLGE
EVAPORAZIONE
E
CONDENSAZIONE.
IL COMPONENTE PIU VOLATILE DIVENTA VAPORE PER PRIMO, E GIUNGE AD UN
DISPOSITIVO RAFFREDDATO CON L'ACQUA, IL REFRIGERANTE, DOVE SUBISCE UN
SECONDO PASSAGGIO DI STATO, LA CONDENSAZIONE, E QUINDI SI RACCOGLIE COME
LIQUIDO PURO NEL RECIPIENTE DI RACCOLTA
termometro
ciascun componente
della miscela diventa vapore
al proprio punto di ebollizione
il vapore
sale nel tubo
palloncino di raccolta
del condensato
il vapore si condensa
pallone
per
distillazione
0 00
0
refrigerante
0
l'acqua circola
in controcorrente
0

CRISTALLIZZAZIONE

LA CRISTALLIZZAZIONE È UNA TECNICA CHE I
CHIMICI
UTILIZZANO
PER
PURIFICARE
COMPOSTI SOLIDI
Solfato di rame
VIDROS
150
Si generano cristalli
tanto più grandi
quanto più lenta è
l'evaporazione del
solvente.
SI BASA SULLA PROPRIETÀ CHE PRESENTA LA
MAGGIOR PARTE DEI COMPOSTI SOLIDI (SOLUTI)
DI ESSERE PIÙ SOLUBILE IN UN LIQUIDO CALDO
(SOLVENTE) PIUTTOSTO CHE IN UN LIQUIDO
FREDDO.
SE UNA SOLUZIONE AD ELEVATA TEMPERATURA È
LASCIATA RAFFREDDARE, IL SOLUTO SI PRESENTA
MENO SOLUBILE E SI SEPARA SOTTO FORMA DI
CRISTALLI, MENTRE LE IMPUREZZE
RIMANGONO IN
SOLUZIONE.
ESEMPIO: In natura
questo fenomeno
avviene nelle saline (si
ricava sale da cucina
dalle acque di mare).