การแยกสารในชีวิตประจําวัน ตัวอย่าง

ความเป็นกรด-เบส ของสารแบ่งเป็น 3 ประเภท

1. สารที่เป็นกรด สารที่เปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสจากน้ำเงินเป็นแดง

2. สารที่เป็นเบส สารที่เปลี่ยนกระดาษลิตมัสจากแดงเป็นน้ำเงิน

3. สารที่เป็นกลาง สารที่ไม่เปลี่ยนสีกระดาษลิตมัส

​

สารรอบตัวมีสถานะของแข็ง ของเหลวและก๊าซ สารบางชนิดถ้าสังเกตด้วยตาเปล่า จะมองเห็นเป็นสารเนื้อเดียวกัน เช่น สารละลายไอโอดีน สารบางชนิดถ้ามองด้วยตาเปล่าจะสามารถเห็นเนื้อสารแยกออกมาอย่างชัดเจน เช่น ขมิ้นกับปูน แต่สารบางชนิดไม่สามารถใช้การสังเกตด้วยตาเปล่าแยกเนื้อสารได้

วิธีในการแยกสารส่วนมากที่ใช้กัน ได้แก่ การกลั่น การสกัดโดยการกลั่นด้วยไอน้ำ การสกัดด้วยตัวทำละลาย วิธีโครมาโทรกราฟี การตกผลึก การกรอง การใช้กรวยแยก การระเหยแห้ง

วิธีการแยกสาร
การระเหย (Evaporation) ใช้กับสารละลายที่มีของแข็งที่ระเหยยาก อยู่ในตัวทำละลลายที่ระเหยง่าย สามารถแยกออกโดยใช้ความร้อน ดังนี้ คือ ให้ความร้อนกับสานละลายโดยไม่ต้องควบคุมอุณหภูมิ เมื่อสารละลายงวดลง ต้องหยุดให้ความร้อนแล้วปล่อยให้สารละลายนั้นแข็งตัวตกผลึก

การตกผลึก (Crystallization) เป็นวิธีการที่ทำให้สารบริสุทธ์วิธีหนึ่งที่ใช้กัน เพราะของแข็งแต่ละชนิดมีความสามารถในการละลาย ณ อุณหภูมิหนึ่งไม่เท่ากัน เมื่อสารใดถึงจุดอิ่มตัวก่อนสารนั้นจะตกผลึกออกมาก่อน จึงควรเลือกตัวทำะลลายให้เหมาะสมกับสารนั้น นั่นคือควรละลายสารผสมให้ได้มากที่สุดในตัวทำละลายที่ร้อน จากนั้นทำให้เย็นแล้วจึงนำไปกรองด้วยกระดาษกรอง

การกรอง (Filltration) เป็นวิธีแยกสารที่เป็นของแข็งที่ไม่ละลายในของเหลวโดยใช้ กระดาษกรองในการแยกสารละลาย

การกลั่น (Distillation) เป็นกระบวนการที่ทำให้ของเหลวที่ประกอบด้วยตัวทำละลายและตัวถูกละลายได้รับความร้อนจนกลายเป็นไอ เมื่อกระทบกับความเย็นจะเกิดการเปลี่ยนสถานะกลายเป็นของเหลว การเปลี่ยนสถานะของสารจากก๊าซกลายเป็นของเหลว เรียกว่า การควบแน่น ทำให้แยกตัวทำละลายและตัวถูกละลายที่เป็นของเหลวออกจากกันโดยอาศัยความแตกต่างของจุดเดือด การกลั่นจะใช้ได้ผลเมื่อตัวทำละลายและตัวถูกละลายเดือดที่อุณหภูมิต่างกันค่อนข้างมาก

ปัจจุบัน ได้มีการณรงค์ในเรื่องการนำสารหรือผลิตภัณฑ์พื้นบ้านมาใช้ประโยชน์ เช่น พืชสมุนไพรบางชนิดได้แก่ ขิง ข่า เป็นต้น เพื่อประหยัดการนำเข้าสินค้าจากต่างประเทศ

การสกัดด้วยตัวทำละลาย (Solvent Extration) ใช้แยกสารเนื้อเดียวที่เป็นของแข็งกับของแข็ง หรือของเหลวกับของเหลวได้โดยอาศัยสมบัติการละลายเป็นวำคัญ ดังนั้นจึงต้องเลือกตัวทำละลายให้เหมาะสม เพื่อสกัดสารที่ต้องการให้ได้มากที่สุด และสกัดสารที่ไม่ต้องการให้ได้น้อยที่สุด

การสกัดโดยการกลั่นด้วยไอน้ำ(Steam Distilation) สารที่ต้องการสกัดต้องระเหยได้ง่าย สามารถให้ไอน้ำพาออกมาได้ สารที่สกัดได้ต้องไม่รวมเป็นเนื้อเดียวกับน้ำหรือต้องไม่ละลายน้ำ ถ้ารวมกับน้ำต้องเสียเวลากลั่นอีก สารที่กลั่นได้จะอยู่รวมกับน้ำเป็น 2 ชั้น แยกออกได้โดยใช้กรวยแยก

โครมาโทรการฟี (Chromatography) เป็นเทคนิคอย่างหนึ่งที่ใช้แยกสารผสมออกจากกันให้บริสุทธิ์ เทคนิคนี้เริ่มใช้ครั้งแรกในปี พ.ศ. 2449 โดยนักพฤกษศาสตร์ชาวรัสเซีย ชื่อมิเชล สเวต คำว่า โครมาโทกราฟี หมายถึงการแยกสีที่ผสมออกจากกัน แต่ปัจจุบันสามารถพัฒนามาใช้แยกสารไม่มีสีได้ และใช้ได้แม้สารนั้นมีเพียงเล็กน้อย

หลักการสำคัญของโครมาโทรการฟี คือ สารใดในของผสมละลายในตัวทำละลายที่ใช้ได้ดีจะเคลื่อนที่ไปกับตัวทำละลายได้ ไกล หรือดูดซับไว้ได้มากหรือได้ดี ระยะทางการเคลื่อนที่ของตัวถูกละลายแต่ละชนิดกับระยะทางการเคลื่อนที่ของตัว ทำละลายที่เท่ากัน เมื่อนำมาเปรียบเทียบในแต่ละชนิดของตัวถูกละลายจะเห็นความแตกต่างกัน อัตราส่วนที่ได้เรียกว่า Rate of Flow Values หรือย่อว่า Rf

คำว่า Rf ขึ้นอยู่กับชนิดของตัวทำละลาย ชนิดของตัวดูดซับ สภาวะ เช่น อุณหภูมิ ความกดดัน ความชื้นในอากาศ ความสามรถในการละลายของสารบริสุทธ์กับตัวทำละลายที่นำมาใช้

ค่า Rf ของสารชนิดหนึ่งในตัวทำละลายอย่างหนึ่งมีค่าคงที่ ดังนั้น เมื่อระบุ Rf ของสารใดต้องบอกชนิดของตัวทำละลายที่ใช้แลัสภาวะที่ใช้ด้วย

ถ้าองค์ประกอบที่เคลื่อนที่บนตัวดูดซับ เคลื่อนที่ไปได้เท่า ๆ กันหรือ ใกล้เคียงกันต้องแก้ไขโดยเพิ่มระยะทางให้ไกลออกไปจากจุดเริ่มต้นหรือเปลี่ยนตัวทำละลายใหม่ เมื่อแบ่งเทคนิคโครมาโทรกราฟตามลักษณะตัวดูดซับและตัวทำละลายมี 4 แบบคือ
1) โครมาโทรการาฟีแบบกระดาษ
2) โครมาโทรการาฟแบบหลอดแก้วหรือแบบคอลัมน์
3) โครมาโทรการาฟีแบบเยื่อบาง
4) โครมาโทรการาฟแบบก๊าซ - ของเหลว

วิธีโครมาโทรกราฟีใช้ประโยชน์ทั้งทางปริมาณวิเคราะห์ และคุณภาพวิเคราะห์ในกรณีที่ใช้กับสารไม่มีสี อาจตรวจดดยส่องด้วยรังสีอัลตราไวดอเลต (UV) ถ้าสารนั้นเรืองแสงหรือพ่นด้วยไอดอดีนบนตัวดูดซับในภาชนะปิด สารบางชนิดเมื่อถูกไอโอดีนจะให้สีน้ำตาลหรือพ่นนินไฮอดริน (Ninhydrin) ถ้าสารนั้นมีกรดอะมิโนจะได้สีน้ำเงินปนม่วง

            สารต่างๆ ในธรรมชาติจะสามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้ต้องผ่านกระบวนการทำให้สารบริสุทธิ์ เพื่อแยกองค์ประกอบที่ปะปนกันให้แยกส่วนจากกัน เพื่อนำส่วนที่แยกได้ไปใช้ประโยชน์ต่อไป เช่น การแยกทรายออกจากน้ำตาล การสกัดน้ำมันหอมระเหยจากพืชต่างๆ การแยกน้ำกับแอลกอฮอล์ เป็นต้น
            ดังนั้น การแยกสาร คือ กระบวนการทำสารผสมให้บริสุทธิ์ โดยอาศัยความแตกต่างของสมบัติทั้งทางกายภาพและเคมีมาใช้เป็นเกณฑ์ในการแยกสารผสม รวมทั้งต้องคำนึงถึงประสิทธิภาพและความประหยัด ซึ่งโดยทั่วไปการแยกสารมักใช้วิธีการดังต่อไปนี้ เช่น การกรอง การกลั่น การระเหย การตกตะกอน การตกผลึก การสกัดด้วยตัวทำละลาย เป็นต้น
การกรอง
            การกรอง คือ การแยกสารผสมที่มีสถานะเป็นของแข็งออกจากของเหลว โดยใช้กระดาษกรองซึ่งมีรูพรุนขนาดเล็ก ทำให้อนุภาคของของแข็งนั้นไม่สามารถผ่านกระดาษกรองได้ ส่วนอนุภาคของของเหลวจะผ่านกระดาษกรองได้ ซึ่งในชีวิตประจำวันเราจะคุ้นเคยกับการกรองในรูปของการใช้ผ้าขาวบางในการคั้นน้ำกะทิจากมะพร้าว แผ่นกรองอากาศในเครื่องปรับอากาศ อุปกรณ์กรองน้ำสะอาดในเครื่องกรองน้ำ เป็นต้น
             

การตกตะกอน

            การตกตะกอน คือ การแยกสารผสมที่เป็นของแข็งที่แขวนลอยอยู่ในของเหลว โดยมีหลักการที่สำคัญ คือ การนำสารผสมตั้งทิ้งไว้ เนื่องจากอนุภาคของแข็งที่แฝงอยู่นั้นมีน้ำหนัก ดังนั้นจึงตกตะกอนอยู่ที่ก้นภาชนะ จากนั้นรินอนุภาคของเหลวด้านบนออกจากอนุภาคของของแข็งจะทำให้ได้สารบริสุทธิ์ทั้งสองส่วน ตัวอย่างของผสมที่ใช้วิธีการแยกสารโดยการตกตะกอน คือ น้ำโคลน ประกอบด้วยส่วนของดินที่แขวนลอยในน้ำ เมื่อตั้งทิ้งไว้นานๆ อนุภาคของดินจะตกตะกอนอยู่ที่ก้นภาชนะ ส่วนน้ำจะใสขึ้นสามารถรินแยกออกจากกันได้
เพื่อเป็นการลดเวลาในการตกตะกอนของสารแขวนลอย นักวิทยาศาสตร์จึงได้คิดค้นเครื่องเหวี่ยง (centrifuge) แรงเหวี่ยงดังกล่าวจะทำให้ของแข็งที่แขวนลอยในของเหลวตกตะกอนได้ง่ายและเร็วขึ้น
 

การกลั่น

            การกลั่น คือ การแยกสารผสมที่เป็นของเหลวหรือของแข็งที่ละลายเป็นเนื้อเดียวกับของเหลว โดยอาศัยความแตกต่างของจุดเดือดและสมบัติการระเหยยากของสาร หลักการที่สำคัญคือ ทำให้ของเหลวกลายเป็นไอโดยการให้พลังงานความร้อน ทำให้สารที่มีจุดเดือดต่ำกว่าจะระเหยเป็นไอก่อน และเมื่อเย็นลงไอจะควบแน่นแล้วกลั่นตัวเป็นของเหลวที่บริสุทธิ์ การกลั่นแบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ
            1. การกลั่นธรรมดา โดยทั่วไปใช้แยกสารผสมที่เป็นอนุภาคของแข็งละลายในอนุภาคของเหลว ซึ่งเนื่องจากองค์ประกอบของสารผสมมีสถานะต่างกันทำให้จุดเดือดมีความแตกต่าง กันมาก เช่น น้ำเกลือ ประกอบด้วย น้ำที่มีสถานะเป็นของเหลวและเกลือที่มีสถานะเป็นของแข็ง เมื่อให้ความร้อนแก่น้ำเกลือ น้ำจะระเหยกลายเป็นไอก่อนเพราะจุดเดือดต่ำกว่าเกลือ และเมื่อไอน้ำผ่านถึงเครื่องควบแน่นจะทำให้ไอน้ำกลั่นตัวเป็นหยดน้ำที่บริสุทธิ์
ส่วนเกลือจะอยู่ในขวดกลั่นเพราะยังไม่ถึงจุดเดือดของเกลือจึงไม่สามารถกลายเป็นไอได้ ทำให้สารที่กลั่นได้คือ น้ำ สารที่เหลืออยู่ในขวดกลั่นคือ เกลือ ดังรูป
 ข้อควรทราบ
            - การกลั่นธรรมดาเหมาะกับสารผสมที่ต่างสถานะกัน หรือสารที่มีจุดเดือด (boiling point, b.p.) ต่างกันมากกว่า 80 องศาเซลเซียส
            - การกลั่นนั้นมีกระบวนการแบบเดียวกับการเกิดฝน
            2. การกลั่นลำดับส่วน ใช้แยกสารละลายที่มีสถานะเป็นของเหลว เนื่องจากองค์ประกอบมีสถานะเหมือนกัน ทำให้จุดเดือดต่างกันไม่มาก
ดังนั้นจึงไม่สามารถทำสารให้บริสุทธิ์ด้วยกระบวนการกลั่นธรรมดาได้ เพราะจะได้สารที่กลั่นออกมาไม่บริสุทธิ์อธิบายได้ดังนี้ สารที่ระเหยก่อนยังเป็นไอไม่สมบูรณ์ สารอีกชนิด ก็ระเหยกลายเป็นไอตามมา เมื่อผ่านไปยังเครื่องควบแน่น จะกลั่นตัวได้สารทั้งสองชนิดออกมาจึงเป็นการแยกสารที่ไม่สมบูรณ์ โดยมีหลักการ คือ สามารถแยกสารละลายที่จุดเดือดต่างกันเล็กน้อย และสารที่มีจุดเดือดต่ำจะกลั่นตัวออกมาก่อน เช่น การแยกน้ำออกจากแอลกอฮอล์ (น้ำมีจุดเดือด 100 องศาเซลเซียส แอลกอฮอล์มีจุดเดือด 78.5 องศาเซลเซียส) เมื่อนำสารละลายมากลั่น แอลกอฮอล์จะระเหยกลายเป็นไอก่อน ขณะเดือดนอกจากเกิดไอของแอลกอฮอล์แล้วยังมีไอน้ำระเหยตามมาด้วย เมื่อไอลอยขึ้นสู่คอลัมน์แก้วที่อุณหภูมิต่ำลงเรื่อยๆ ทำให้ไอน้ำควบแน่นกลับสู่ขวดกลั่น ส่วนไอของแอลกอฮอล์จะผ่านไปได้และไปกลั่นตัวที่เครื่องควบแน่น ซึ่งมีความบริสุทธิ์ของแอลกอฮอล์เกือบสมบูรณ์             นอกจากนี้ การกลั่นลำดับส่วนยังเป็นการนำสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีคุณค่าในน้ำมันดิบออกมาใช้ประโยชน์ได้ด้วยกระบวนการนี้
 

การตกผลึก

            การตกผลึก คือ การแยกของผสมที่เป็นของแข็งที่มีสมบัติการละลายในตัวทำละลายต่างกันและได้ไม่เท่ากันทุกอุณหภูมิ มีหลักการ คือ เมื่อนำของผสมละลายในตัวทำละลายต้มสารละลายนั้นจนละลายหมด แล้วทิ้งให้อุณหภูมิลดลง สารที่ละลายน้อยกว่าจะอิ่มตัวแล้วตกผลึกแยกออกมาก่อน เช่น น้ำตาลกับเกลือซิลเวอร์ไนเตรตกับโพแทสเซียมไนเตรต การแยกเกลือโซเดียมคลอไรด์ออกจากน้ำทะเล
 การสกัดด้วยตัวทำละลาย
            การสกัดด้วยตัวทำละลาย คือ การแยกสารโดยอาศัยสมบัติการละลายของสารในตัวทำละลาย ต้องคำนึงถึงตัวทำละลายที่เหมาะสมเพื่อให้ได้สารที่ต้องการในปริมาณมาก มีหลักการดังนี้
                 - เลือกตัวทำละลายที่เหมาะสมเพื่อสกัดให้ได้สารที่ต้องการออกมามากและต้องมีสิ่งเจือปนติดน้อยที่สุด และไม่ทำปฏิกิริยากับสารที่ต้องการสกัด
                 - กรณีที่ต้องแยกสารผสมที่มีองค์ประกอบปนกันหลายชนิด ต้องเลือกตัวทำละลายที่ละลายสารใดสารหนึ่งได้มากและอีกสารได้น้อยมาก เพื่อให้เจือปนกันน้อยที่สุด
                 - แยกสารที่ไม่ต้องการออกไป โดยกระบวนการแยกสารต่างๆ เช่น การกรอง เป็นต้น
                 - แยกสารที่ต้องการออกจากตัวทำละลาย
            ซึ่งวิธีการนี้จะนิยมใช้สกัดสีจากธรรมชาติ สมุนไพร สกัดน้ำมันหอมระเหย เป็นวิธีการที่ประหยัดและปลอดภัย
 

ตัวทำละลายสารในชีวิตประจำวันที่ดีที่สุดคืออะไร

ประเภทของสารในชีวิตประจําวัน มีกี่ประเภท อะไรบ้าง

วิธีการแยกสารมีกี่วิธี อะไรบ้าง

การระเหิดในชีวิตประจำวันมีอะไรบ้าง