Lekcje Chemii

Zdecydowana większość substancji występuje w przyrodzie w postaci mieszanin. To z nich wyodrębniamy potrzebne nam surowce, pozwalające na kształtowanie otaczającego nas środowiska w sposób odpowiadający człowiekowi.

Większość substancji wykorzystywanych przez człowieka do kształtowania otaczającej nas rzeczywistości występuje w postaci mieszanin lub substancji zanieczyszczonych domieszkami. Zazwyczaj w tej postaci potrzebne substancje nie nadają się do wykorzystania. Stąd pojawia się konieczność oczyszczania i rozdzielania mieszanin.

Pewna grupa substancji wykorzystywanych przez człowieka występuje w przyrodzie w postaci gotowej do użycia, także w stanie czystym. Można tu wymienić paliwa kopalne, choćby torf, węgiel kamienny i brunatny, skały tj. bazalty, granity i piaskowce, minerały tj. marmury, czy też samorodki metali, w tym złota, srebra, a nawet platyny.

Dobór metody rozdzielania mieszaniny

Rozdzielanie niektórych mieszanin jest procesem nie stwarzającym większych problemów. Za przykład może posłużyć sortownia śmieci, w której metale wyodrębniane są z masy odpadów z pomocą magnesów. Inne mieszaniny wymagają bardziej zaawansowanych technik rozdziału, a ich wybór uzależniony jest przede wszystkim od cech mieszaniny, jak i właściwości wyodrębnianej substancji. Przed podjęciem decyzji ważne staje się określenie kilku z tych cech:

• właściwości fizyczne i chemiczne poszczególnych składników mieszaniny,
• zawartość interesującego składnika,
• liczba składników towarzyszących,
• cena surowca, czyli mieszaniny, oraz cena wyodrębnianego składnika,
• potrzebny stopień oczyszczenia substancji,
• skala operacji rozdziału,
• względy ekologiczne.

Każdy z tych aspektów jest istotny, choć pod nieco innym względem. Różnice w właściwościach fizycznych lub chemicznych pozwalają na rozdzielenie substancji znajdujących się w mieszaninie. Im te różnice są większe, a konkretna właściwość może być w prosty sposób wykorzystana, tym łatwiej przeprowadzić rozdział. Przykładem może być mieszanina metali, czyli stop metali, w obrębie której poszczególne metale posiadają różne temperatury topnienia.

Zawartość interesującego nas składnika może się wahać do niewielkiego procenta, czy nawet ułamka procenta, po niemal 100 % skład, czyli substancję zanieczyszczoną domieszkami. Im większy skład procentowy wyodrębnianego składnika, tym większa wydajność procesu. Jednak im większa liczba różnych substancji towarzyszących wydzielanemu składnikowi, tym trudniejsze może okazać się oddzielenie.

Jednym z bardzo istotnych aspektów rozdzielania mieszanin są ceny surowców i wydzielonych produktów rozdziału. Im większa jest różnica pomiędzy tymi cenami, a więc większy zysk, tym bardziej opłacalne staje się wykorzystanie nawet skomplikowanych metod rozdziału. Przy nieznacznej różnicy pomiędzy cenami substancji wyodrębnionych, a ceną mieszaniny, niektóre metody rozdziału mogą okazać się całkowicie nieopłacalne w praktyce, będąc od czasu do czasu stosowane w praktyce laboratoryjnej, na potrzeby badań naukowych.

Im wyższy jest wymagany stopień oczyszczenia substancji, tym bardziej skomplikowane i droższe mogą okazać się konieczne do zastosowania procedury rozdziału. Dotyczy to zarówno konieczności znacznego oczyszczenia substancji z domieszek, jak i konieczności niemal całkowitego wyeliminowania którejś domieszki.

Kolejnym ważnym aspektem jest skala operacji rozdziału. Tak skala laboratoryjna, jak i wielkoprzemysłowa, może utrudniać prowadzenie rozdziału mieszanin. W przypadku rozdziału mieszanin na potrzeby badawcze można pogodzić się z wykorzystaniem drogich, czy nawet mało efektownych metod rozdziału mieszanin, jednak przy konieczności rozdziału większych ilości, koszt prowadzenia operacji staje się bardzo istotny. Równocześnie problematyczne może okazać się przygotowanie odpowiedniej technologii, pozwalającej na przerób znacznej masy surowca.

Względy ekologiczne jeszcze jakiś czas temu nie stanowiły ważnego aspektu przy rozdzielaniu mieszanin.