หน่วย2_การแยกสารผสม

เรือ่ ง การแยกสารผสม วจิ ิตรพงษ์ ระพพิ งษ์ โรงเรยี นเทศบาล ๑ บา้ นะอา(ชะอาวิทยาคาร)

หน่วยการเรยี นรทู้ ี่ 1 หนว่ ยการเรยี นรู้ที่ 2 วทิ ยาศาสตร์ เลม่ 1 ช้นั มัธยมศึกษาปีท่ี 2 กลมุ่ สาระการเรยี นรู้วิทยาศาสตร์ หนว่ ยการเรยี นรูท้ ่ี 3 Slide PowerPoint_ส่ือประกอบการสอน บรษิ ทั อกั ษรเจริญทศั น์ อจท. จำกดั : 142 ถนนตะนำว เขตพระนคร กรงุ เทพฯ 10200 Aksorn CharoenTat ACT.Co.,Ltd : 142 Tanao Rd. Pranakorn Bangkok 10200 Thailand โทรศพั ท์ : 02 622 2999 โทรสำร : 02 622 1311-8 [email protected] / www.aksorn.com

2หน่วยการเรยี นรทู้ ่ี การแยกสารผสม ตัวชี้วดั • อธบิ ำยกำรแยกสำรผสมโดยกำรระเหยแห้ง กำรตกผลึก กำรกลั่นอย่ำงง่ำย โครมำโทกรำฟีแบบกระดำษ กำรสกดั ดว้ ยตวั ทำละลำย โดยใช้หลกั ฐำนเชงิ ประจกั ษ์ • แยกสำรโดยกำรระเหยแห้ง กำรตกผลึก กำรกลนั่ อย่ำงง่ำย โครมำโทกรำฟีแบบกระดำษ กำรสกัดดว้ ยตวั ทำละลำย • นำวธิ ีกำรแยกสำรไปใช้แกป้ ัญหำในชวี ิตประจำวัน โดยบรู ณำกำรวิทยำศำสตร์ คณิตศำสตร์ เทคโนโลยี และวิศวกรรมศำสตร์

การแยกสารผสม โครมาโทกราฟีแบบกระดาษ การระเหยแห้ง การสกดั ดว้ ยตวั ทาละลาย การตกผลกึ การกล่ัน

การระเหยแหง้ กำรแยกสำรละลำยซึง่ ประกอบดว้ ยตัวละลำยทีเ่ ปน็ ของแข็งในตวั ทำละลำยทีเ่ ปน็ ของเหลว โดยใชค้ วำมร้อนทำให้ของเหลวระเหย อย่ำงชำ้ ๆ เหลอื แต่ของแขง็ หลักการ สารละลาย สารทม่ี จี ดุ เดอื ดต่าระเหยกลายเปน็ ไอ ของแข็งทเี่ หลืออยู่ สารท่ีมีจุดเดือดต่ากว่าระเหยกลาย เป็นไอได้ดีกว่าสารที่มีจุดเดือดสูงกว่า ดังน้ัน สารท่ีระเหยออกมาก่อนจึงเป็น ของเหลว (ตัวทาละลาย) ส่วนสารที่ เหลืออยู่เปน็ ของแข็ง (ตัวละลาย) ใหค้ วามร้อน การระเหยแหง้ ของสารละลาย

การผลติ เกลอื สมทุ ร ความรอ้ นจากดวงอาทติ ย์ นา้ ระเหยกลายเป็นไอ น้าทะเล สูบน้าเข้านา เกลือสมทุ ร ขน้ั ตอนที่ 1 ข้นั ตอนท่ี 2 ข้นั ตอนท่ี 3 • นำทะเลมีโซเดียมคลอไรด์ (NaCl) • ให้ควำมร้อนจำกดวงอำทิตย์กับ • เหลือเฉพำะโซเดียมคลอไรด์ที่มี ละลำยอยู่ในรูปโซเดียมไอออน (Na+) และคลอไรดไ์ อออน (Cl−) นำทะเลในนำเกลือ นำซึ่งมีจุดเดือด จุดเดือดสูงกว่ำ (1,413 องศำเซลเซียส) ต่ำกว่ำ (100 องศำเซลเซียส) ระเหย อยู่ในรูปผลึกของแข็ง ซ่ึงเป็นผลึกของ กลำยเปน็ ไอ เกลอื สมุทร

การตกผลกึ กำรแยกตวั ละลำยท่ีเป็นของแขง็ ออกจำกตวั ทำละลำยท่เี ปน็ ของเหลวในสภำพของสำรละลำยอม่ิ ตัว สารผสม หลกั การ เมื่อให้ความร้อนกับตัวทาละลาย ตัวละลายจะสามารถละลายใน ตัวทาละลายได้เพิ่มขนึ้ จนกลายเป็น ส า ร ล ะ ล า ย อ่ิ ม ตั ว ท่ี อุ ณ ห ภู มิ สู ง เมื่ออุณหภูมิของสารละลายลดลง ตวั ละลายจะตกผลึกแยกออกมา การทาสารให้บรสิ ทุ ธโิ์ ดยวธิ ีการตกผลึก สารบรสิ ทุ ธิ์

การผลิตนา้ ตาลทราย ข้นั ตอนท่ี 1 เกบ็ เกยี่ วออ้ ยทปี่ ลกู เป็นเวลำ 12-18 เดือน 1 ขน้ั ตอนที่ 2 นำอ้อยมำตดั และบดละเอยี ด 6 2 ขั้นตอนที่ 3 นำอ้อยมำตม้ เพ่อื สกัดเปน็ นำออ้ ย 5 ขน้ั ตอนที่ 4 นำนำออ้ ยมำทำใหบ้ ริสทุ ธิ์ โดยแยก ส่งิ เจือปนต่ำงๆออก 3 ขนั้ ตอนที่ 5 นำนำออ้ ยมำเคียวเพื่อระเหยนำออก จนกลำยเปน็ นำอ้อยอ่ิมตวั 4 ขน้ั ตอนที่ 6 นำนำออ้ ยอ่มิ ตวั มำปัน่ เหวี่ยงเพอ่ื แยกนำตำล ออกมำ ซ่งึ อยใู่ นรปู ผลึกนำตำล

การกลนั่ กำรแยกสำรละลำยทีป่ ระกอบดว้ ยของเหลว 2 ชนิดขนึ ไป ท่มี จี ุดเดอื ดตำ่ งกันโดยใช้ควำมรอ้ น หลกั การ • ของเหลวแต่ละชนิดระเหยกลายเป็นไอ ท่ีอุณหภมู ติ า่ งกนั • ของเหลวท่ีมีจุดเดือดต่ากว่าระเหยกลาย เป็นไอออกมากอ่ น ส่วนของเหลวที่มีจุดเดือด สูงกวา่ ระเหยกลายเป็นไอออกมาทหี ลัง ประเภทของการกลน่ั • การกลัน่ แบบธรรมดา • การกล่ันแบบไอนา้ • การกล่นั ลาดับสว่ น

การกล่นั ธรรมดา กำรแยกสำรละลำยทป่ี ระกอบดว้ ยตัวทำละลำยเปน็ สำรระเหยง่ำยและมจี ุดเดอื ดต่ำออกจำกตัวละลำยที่เปน็ สำรระเหยยำก และมจี ุดเดือดสงู โดยตวั ทำละลำยและตวั ละลำยควรมจี ดุ เดอื ดตำ่ งกันตังแต่ 30 องศำเซลเซียสขนึ ไป ตัวอย่างเช่น ทางน้าออก การกล่ันน้าออกจากน้าเกลอื น้าเกลือ เครอ่ื งควบแน่น ทางนา้ เข้า น้า

การกลนั่ ไอน้า กำรแยกสำรที่มีจุดเดือดต่ำ ระเหยง่ำย และไม่ละลำยนำ ออกจำกสำรที่ระเหยยำก โดยควำมดันจำกไอนำทำให้สำรเดือกลำย เป็นไอ และถูกกลั่นออกมำพรอ้ มกับไอนำ แลว้ ควบแนน่ กลับเปน็ ของเหลวอกี ครัง แตส่ ำรท่ีถูกกล่ันออกมำจะแยกชันกับนำ ทางน้าออก เครือ่ งควบแน่น ตัวอยา่ งเชน่ การกล่ันนา้ มันหอมระเหยจากพืช น้า พชื ทางนา้ เขา้ น้ามนั หอมระเหย นา้

การกลัน่ ลาดบั สว่ น กำรแยกสำรละลำยทป่ี ระกอบด้วยสำรทมี่ ี จุดเดือดใกล้เคียงกัน หรือสำรละลำยท่ีมี ตัวทำละลำยและตัวละลำยเป็นสำรท่ี ระเหยงำ่ ย หอกล่ัน ทางน้าออก เคร่อื งควบแนน่ ตัวอยา่ งเชน่ เอทานอลผสมน้า ทางน้าเขา้ • การกล่นั แยกเอทานอลออกจากนา้ • การกล่นั น้ามนั ดบิ เอทานอล

การกลัน่ นา้ มนั ดบิ ตา่ แก๊สปโิ ตรเลียม จดุ เดอื ด : < 30°C แนฟทาเบา คจวุดาแเมลดหะือนดืด ประโยชน์ : ทาสารเคมี จุดเดอื ด : 30 - 110°C วสั ดสุ ังเคราะห์ เชื้อเพลงิ แก๊สหงุ ต้ม ประโยชน์ : ทาสารเคมี สงู ตัวทาละลาย น้ามันเบนซนิ จดุ เดอื ด : 65 - 170°C นา้ มนั กา๊ ด ประโยชน์ : ทาเชอื้ เพลิงใน จุดเดือด : 170 - 250°C เครอ่ื งยนต์เบนซนิ ประโยชน์ : เชือ้ เพลิงใน ตะเกียงและเคร่อื งยนตไ์ อพน่ นา้ มันดีเซล จดุ เดือด : 250-340°C นา้ มันหลอ่ ล่ืน ประโยชน์ : ทาเชอื้ เพลงิ ใน เคร่อื งยนตด์ เี ซล จุดเดือด : > 350°C ประโยชน์ : ทานา้ มันหลอ่ ล่นื นา้ มันหล่อลื่น น้ามันเคร่อื ง จดุ เดือด : > 500°C ประโยชน์ : ไขใช้ทาเทยี นไข นา้ มันดิบ และเคร่อื งสาอางค์ น้ามันเตา ใชเ้ ปน็ เชื้อเพลงิ เครือ่ งจักร อณุ หภมู ิ 320-385°C

โครมาโทกราฟีแบบกระดาษ ตัวทาละลาย กำรแยกสำรละลำยที่ประกอบด้วยสำรมำกกว่ำ 1 ชนิด ออก - ทำหนำ้ ทล่ี ะลำยและพำสำรให้เคลอ่ื นท่ี จำกกัน โดยอำศัยควำมสำมำรถในกำรละลำยของสำรใน - สำรทล่ี ะลำยในตัวทำละลำยไดด้ ีจะเคล่อื นท่ี ตวั ทำละลำยและกำรถกู ดดู ซับบนตัวดดู ซบั ท่แี ตกตำ่ งกัน แยกออกมำกอ่ น สว่ นสำรที่ละลำยในตัวทำละลำย สารผสม ได้ไม่ดีจะแยกออกมำทีหลัง สารองค์ประกอบ - ตวั ทำละลำยท่นี ยิ มใช้ เชน่ นำ แอลกอฮอล์ เฮกเซน อเี ทอร์ สำรละลำยโซเดียมคลอไรด์ ระยะทางทตี่ ัวทาละลายเคลอ่ื นท่ี ตวั ดูดซับ ตวั ดดู ซับ - ดดู ซับสำรและเป็นตัวกลำงใหส้ ำรเคลอื่ นท่ผี ่ำน - สำรทีถ่ กู ดูดซับดว้ ยตวั ดดู ซบั ไดด้ ีจะเคล่อื นทีช่ ้ำ ตวั ทาละลาย ส่วนสำรท่ถี กู ดูดซบั ด้วยตัวดดู ซับได้ไม่ดจี ะเคล่อื นท่เี รว็ - ตัวดดู ซับท่ีนิยมใช้ เชน่ กระดำษโครมำโทกรำฟี กระดำษกรอง

โครมาโทรกราฟีแบบกระดาษ คานวณหาอตั ราการเคลอ่ื นที่ของสาร ระยะทางที่สารเคลือ่ นท่ี (ซม.) Rf = ระยะทางท่ีตวั ทาละลายเคลอ่ื นท่ี (ซม.) การแยกสารสีในพืชชนิดหนึ่งโดยวิธีโครมาโทกราฟีแบบกระดาษ พบว่า ประกอบด้วยสารสี 4 ชนิด คือ คลอโรฟิลล์เอ คลอโรฟิลล์บี แคโรทีนอยด์ และแซนโทฟิลล์ จงคานวณหาอัตราการเคลื่อนที่ของสารสีท้ัง 4 ในเอทิลแอลกอฮอล์ พรอ้ มเรยี งลาดบั ความสามารถในการละลายจากสูงไปตา่ ระยะทาง (เซนตเิ มตร) ตวั ทำละลำย 9.5 แคโรทนี อยด์ 8.2 แซนโทฟิลล์ 3.8 คลอโรฟิลล์เอ 2.4 คลอโรฟลิ ลบ์ ี 10..50 สำรสผี สม

โครมาโทรกราฟแี บบกระดาษ วิธที า จำกสูตร Rf = ระยะทางทีส่ ารเคลอ่ื นท่ี (ซม.) คลอโรฟลิ ลเ์ อ ระยะทางทต่ี ัวทาละลายเคล่อื นที่ (ซม.) คลอโรฟิลลบ์ ี แคโรทนี อยด์ = 2.4 แซนโทฟลิ ล์ 9.5 = 0.25 = 1.5 สรปุ = 09..516 แคโรทีนอยด์มีความสามารถในการละลายในเอทิลแอลกอฮอล์สูงท่ีสุด = 8.2 มอี ัตราการเคล่อื นที่ 0.86 รองลงมา คือ แซนโทฟิลล์ คลอโรฟิลล์เอ และ 9.5 คลอโรฟิลล์บี มีอตั ราการเคลื่อนท่ี 0.40 0.25 และ 0.16 ตามลาดบั = 0.86 = 3.8 9.5 = 0.40

การสกดั ด้วยตัวทาละลาย กำรแยกสำรออกจำกสำรผสม ทังสำรทเ่ี ป็นของเหลวปนกับของเหลว หรือของเหลวปนกับของแข็ง โดยอำศัย สมบัติกำรละลำยของสำรในตัวทำละลำย ซ่ึงสำรแต่ละชนิดละลำยในตัวทำละลำยแต่ละชนิดได้แตกต่ำงกัน และละลำยได้ในปริมำณท่ีแตกต่ำงกนั หลักการเลือกตวั ทาละลาย การสกดั สารจากใบพืชด้วยตัวทาละลาย • ต้องละลายสารที่ตอ้ งการแยก • ไมล่ ะลายสารอ่นื ทไี่ ม่ต้องการหรอื ละลายได้นอ้ ยมาก • ไมท่ าปฏิกริ ยิ ากับสารท่ตี อ้ งการแยก • มจี ดุ เดือดตา่ และระเหยงา่ ย • ไมเ่ ปน็ พษิ • แยกออกจากสารละลายได้งา่ ย • ทาให้บริสทุ ธิเ์ พื่อนากลบั มาใชใ้ หมไ่ ด้ • ตวั ทาละลายทนี่ ิยมใช้ เชน่ น้า เบนซนี เอทลิ แอลกอฮอล์ อีเทอร์ โทลอู ีน เฮกเซน

การสกดั นา้ มนั จากเมลด็ พชื น้ามนั จากเมล็ดทานตะวัน เมลด็ เฮกเซน เฮกเซน เฮกเซน ทานตะวัน ขัน้ ตอนที่ 2 ขนั้ ตอนท่ี 3 ขน้ั ตอนที่ 1 การกรอง การกล่นั การสกดั ด้วยตวั ทาละลาย • นำเฮกเซนที่มีนำมันจำกเมล็ด ทำนตะวันละลำยอยู่มำกรอง • นำเฮกเซนจำกขันตอนท่ี 2 มำกลั่น • นำเมล็ดพืชชนิดต่ำง ๆ เช่น เพื่อแยกกำกของเมล็ดออก เพ่ือแยกเฮกเซนออก จะได้นำมัน ทำนตะวนั ถ่วั ลสิ ง รำข้ำว องุ่น เมล็ดทำนตะวันออกมำ (แต่ต้อง ปำล์ม มำสกัดในตัวทำละลำย นำไปฟอกสี ดูดกลิ่น กำจัดสำรอ่ืน เชน่ เฮกเซน ออกกอ่ นนำไปใช)้