物質の物理的分離と精製

物質の分離と精製は、各成分の特性や化学組成を変えることなく、混合物または異種物質内の成分をより純粋なまたは均質な成分に分離するプロセスです。 これは、沸点、融点、溶解度、密度、粒子サイズなどの物理的特性の違いを利用して行われます。 物質の物理的な分離と精製には、不均一な混合物または物質内の成分をより純粋な成分に分離することが含まれます。 それは均一であるか、各成分の特性や化学組成を変えることはありません。 これは、沸点、融点、溶解度、密度、粒子サイズなどの物理的特性の違いを利用して行われます。 分離と精製の主な目的は、混合物からより純粋な、またはより均質な成分を取得することです。 混合物は、混合物を分離するための基礎となる異なる特性を持っているため、混合物から物質や材料を分離することができます。 実際には、分離と精製は切り離せないものです。
混合物から物質を物理的に分離および精製するには、デカンテーション、濾過、結晶化、物理吸着などのさまざまな方法があります。
1.デカンテーションは、上部の液体層を下の固体または液体層から除去することにより、固体およびその他の不混和性（混合不可能な）液体から液体を分離するプロセスです。 たとえば、水中での砂の分離です。 デカンテーションの原理は、重力を利用することで、砂などの重い固体粒子が容器の底に沈殿し、空気などの軽い液体が容器の上部に集まります。 この方法は非常に簡単で、密度差が非常に大きい固体と水の混合物を分離するのに効果的です。
2. 濾過は、固体物質を多孔質または繊維状の媒体に通過させることにより、液体 (溶液) から分離するプロセスです。 濾過プロセスの主な目的は、懸濁固体を液体から分離することです。 ろ過は、泥、砂、その他の堆積物などの液体に懸濁した固体粒子を分離するために使用されます。 これは、空気処理、食品加工、化学産業などの多くの業界で重要です。

一例として、砂糖とエタノールの混合物の濾過が挙げられます。砂糖とエタノールの混合物を直接濾過すると、次のような結果が得られます。濾液（フィルターを通過する液体）。濾液はエタノール中の砂糖の溶液です。砂糖はエタノールに溶解する固体物質であるため、溶媒（エタノール）とともにフィルターを通過します。残留物（フィルター上に残る固体）。均質な砂糖とエタノールの混合物を濾過する場合、砂糖はエタノールに完全に溶解しているため、フィルター上に固体残留物は残っていません。

ただし、混合物中に汚れやその他の固体不純物が含まれている場合、これらの不純物はフィルター上に残留物として残ります。 そのため、均一な糖とエタノールの混合物を濾過すると、フィルターに固形残留物が残らず、糖のエタノール溶液の形で濾液のみが得られます。
3. 結晶化は、溶液、溶融物、または気相から固体結晶を形成するプロセスです。結晶化では、液体または気相の分子またはイオンが規則的に配列され、固体結晶構造を形成します。規則的な結晶格子の形成。分子またはイオンが規則的な繰り返しパターンで配列され、各材料に固有の結晶格子が形成されると、結晶が形成されます。溶媒からの溶質の分離。

結晶化は、溶質を溶媒から分離するためによく使用されます。この場合、溶質は固体の結晶を形成しますが、溶媒は液相に残ります。 一例は、水による食塩の結晶化です。 食塩を水で結晶化するプロセスでは、空気中の塩の溶解度が限られていることが利用されます。 溶液が飽和すると、過剰な塩が結晶化して純粋な結晶固体が形成され、親溶液から分離できます。
4. 物理吸着 (物理吸着) は、比較的弱い物理的相互作用による固体表面上の分子または粒子の相互作用のプロセスです。 物理吸着の目的: a.) 分離と精製: 物理吸着は、固体の表面に吸着させることにより、気体または液体の混合物から特定の成分を分離するために使用されます。 b.) 汚染物質の除去: 空気、空気、その他の液体から臭気、色、有機分子などの汚染物質を除去するには、物理吸着が効果的です。 c.) ガス貯蔵: 吸着剤は、水素や希ガスなどのガスをその表面に吸着することによって貯蔵するために使用できます。 d.) 不均一系触媒: 物理吸着は不均一系触媒反応の最初のステップとなることがあり、反応が起こる前に反応物質の分子が固体触媒の表面に吸着されます。 一例は、活性炭による食品着色料の物理吸着です。