子供のための化学:混合物を分離する

子供のための化学:混合物を分離する
Fred Hall

子供のための化学

混合物の分離

私たちが日常的に使っている物質の多くは、かつて混合物の一部でした。 誰かがその混合物から物質を分離することで、私たちはそれを使うことができるのです。 そのため、自然界には純粋な形ではなく、混合物の一部として存在する化合物や元素が多くあります。混合物からの物質の分離は、化学や現代の産業において重要な役割を担っているのです。

このセクションでは、混合物、懸濁液、溶液などの重要な化学用語が使用されています。 それぞれの用語の詳細については、リンクをクリックしてください。

なぜ、混合物を分離したいのか?

古代の人々は、鉱石から金属を取り出し、道具や武器を作るために混合物を分離してきました。 ここでは、その他の分離の例を紹介します。

分離プロセス

混合物中の異なる物質を分離する方法をプロセスと呼びます。 分離に使用されるプロセスは数多くあり、その多くは非常に複雑で、危険な化学物質や高温を伴います。 今日の世界の重要な産業の多くは、分離プロセスを基盤としています。

フィルトレーション

分離の方法として一般的なのが「ろ過」です。 フィルターはあらゆるところで使われています。 家では空気中のほこりやダニをろ過したり、水中の不純物をろ過したり、腎臓など体内にもフィルターがあって、血液中の悪いものをろ過しています。

濾過は一般に、液体や空気に小さな固体粒子が浮遊している懸濁混合物を分離するために用いられる。 水を濾過する場合、水は非常に細かい繊維の網でできている紙の中を通過させられる。 フィルターを通過した水を濾液という。 フィルターによって水から除去された粒子は、濾液と呼ばれる。の残量です。

蒸留

もう一つの一般的な分離方法として、沸騰を利用した蒸留がある。 蒸留は、混合液中の異なる物質の沸点が異なることを考慮して、混合液の分離を行う。

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例えば、塩水を加熱すると、塩より先に水分が沸騰し、塩を残して水分が蒸発します。 水分の蒸気を集めると、冷えると液体に戻ります。 この冷えた水は、塩を含まない純水となるのです。

遠心分離機

懸濁液の混合物の中には、固体粒子が細かくてフィルターで分離できないものがあります。 このような場合には、遠心分離機を使用します。 遠心分離機は高速で回転する機械装置です。 この高速回転により、懸濁液中の固体粒子は非常に速く沈降します。 例えば、砂がゆっくりと水の底に沈むのを待つのではなく、遠心分離機を使用して、水の底に沈むようにします。遠心分離機は、砂を一瞬で沈降させることができます。

遠心分離機の用途としては、血液を血漿と赤血球に分離する、牛乳からクリームを分離する、原子力発電所のウラン同位体を分離する、などがある。

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重い粒子は外側に移動する

遠心分離機の回転に伴う円筒の

を分離させる。

その他のプロセス

このほかにも、昇華、吸着、晶析、クロマトグラフィーなど、さまざまな分離工程がある。 最終的に結果が出るまでに、何段階もの工程を経ることもある。 たとえば、原油の処理では、何段階もの分留を経てガソリン、ジェット燃料、プロパンガス、灯油などさまざまな製品が作られるが、このような分留の工程で作られた原油が、最終製品であるガソリンになる。

混合物の分離に関する興味深い事実

  • 沸点が近い液体を分離するためには、より複雑な蒸留方法である分別蒸留が用いられる。
  • 絵の具は、顔料と溶剤の混合物であり、溶剤が乾くと顔料だけが残る、蒸発という分離過程を利用したものです。
  • 古代の文化では、穀物と籾殻を分離するために、箕を空中に投げ、風で軽い籾殻を飛ばし、重い穀物を残すという分離作業を行っていた。
  • 高速遠心分離機は、1分間に3万回まで回転することができます。
  • 自然界では、多くの分離プロセスが常に発生しています。
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