如何分离固体和液体的混合物？

在我们的日常生活中，我们使用不同的产品。并且，始终寻找最纯净的产品，这些产品大多也写在物品的包装上。但在科学上，纯净一词用于由具有相同化学性质或形成的粒子组成的那些物质。因此，我们周围的大多数物质都是两种或多种构成粒子的混合物。任何有质量并占据空间的由微小粒子组成的东西都称为物质。由于混合物由不同的成分组成，这些成分可以借助一些物理方法（如手工挑选、编织、沉淀等）进行分离。

在本文中，我们重点介绍了用于从固体和液体混合物中分离成分的分离方法。这些方法包括沉降、过滤、结晶和蒸发的过程，其中可以分别获得干燥状态的固体和纯净形式的液体。

混合物

The combination of two or more different kinds of particles is called a mixture. These particles do not show any kind of chemical reaction with each other but are physically bonded.

成分组合的结果不会失去其唯一性，也不会发生化学合并。混合物是机械混合或组合元素和化合物等化学成分的最终结果。混合物由两种或多种未经化学混合的不相关化合物组成。以下是混合物的性质。

• 组合的每个组成部分都保留其原始特征。
• 组件的分离很简单。
• 每种成分的百分比各不相同。

混合物类型

• 均质混合物：例如，异质混合物是沙子与盐的混合物。异质混合物在混合物的不同部分具有不同的特征和组成，这意味着属性在整个组合中并不统一。例如空气、油和水等。
• 异质混合物：均质混合物是指在其质量上具有相同特征和组合的混合物。例如沙子、食盐等。

固液混合物的分离

固体和液体的混合物可以在均质溶液或异质混合物中找到。固体物质在其中混合或溶解的液体称为溶剂。而溶解的固体成分称为溶质。这些溶质和溶剂可以通过使用不同的混合物分离技术以它们的纯净形式分离。

下面提到了一些从混合物中分离固体和液体的常用方法：

• 蒸发，
• 过滤，
• 沉淀，和
• 结晶。

蒸发

Evaporation is the method of separating a solid (solute) from a homogeneous solution. in this method, the solution is heated until the solvent gets evaporated in the form of vapor and the solute is left behind as residue. The process involves the technique of vaporization.

溶解固体物质或溶质的液体物质称为溶剂。而溶解在液体中的固体物质称为溶质。让我们通过给定图的演示来理解这个过程

蒸发过程

• 在烧杯中制备少量均质溶液。
• 现在，加热烧杯，直到看到水蒸发。
• 然后，随着蒸发的进行继续加热，当您看到烧杯中留下干燥的粉末状物质时停止加热。

在此，水以蒸气的形式分离，并在干燥状态下获得固体。

影响蒸发率的因素

1. 温度：随着温度的升高，颗粒的动能也相应增加，从而增加了蒸发速率。例如，室温下的水比冷水沸腾得更快，因为它的温度更高。
2. 压力：压力和蒸发速率彼此成间接比例。随着压力增加，蒸发速率相应降低。

蒸发的优点

• 该过程用于从海水中提取饮用水。
• 一般也可用作浓缩工艺。
• 该工艺用于从水中提取金属和矿物质。

蒸发的缺点

• 这个过程需要大量的热能。
• 该工艺不适用于不溶性溶质的分离。
• 蒸气需要经过冷凝才能以液态保存或收集。

蒸发的应用

1. 蒸发过程通常适用于从它们各自的溶液中分离固体（糖和盐）。
2. 糖溶液的分离：首先，取一碗水并在其中混合一些糖以形成溶液。然后，加热给定的溶液，直到水蒸发并获得固态糖，作为残留物留下。在这个过程中，水作为溶剂，糖作为溶质。然而，作为残渣得到的糖不是纯结晶状态。它宁愿以分解的形式获得。
3. 盐溶液的分离：只需取一勺盐与水混合，形成盐溶液。现在，逐渐加热溶液，直到水以蒸汽的形式蒸发，盐作为残留物留下。在这个过程中，盐是溶质，水是溶剂。留在容器中的盐残留物分解或不以晶体形式存在。

过滤

Filtration is the process of separating small solid particles with the help of a filtering agent (i.e. filter paper, cloth, or other). The process is carried out with the help of permeable parchment paper in which the water penetrates through the paper while the solid particles which cannot pass through get collected on it.

过滤过程

例如，我们可以借助滤纸从沙子和水的混合物中过滤不溶性固体颗粒。烧杯中接收的清水称为滤液，剩余的固体颗粒称为残渣。

影响过滤的因素

1. 渗透性：羊皮纸或过滤剂的渗透率决定了液体的纯度。如果渗透率高，那么杂质也会跳入滤液中。
2. 溶质溶解度：该工艺仅适用于不完全溶解的不溶性溶质物质。对于分离均匀混合物的组分，过滤过程不是优选的。

过滤的优点

• 它不需要热能来处理。
• 过滤是一种经济实惠的纯化方法。
• 在大多数情况下，处理后获得的滤液是透明的。

过滤的缺点

• 该过程不过滤尺寸相对较小的无机或有机物质。
• 该过程不适用于均质溶液。
• 通常，过滤技术不适用于胶体等其他物质的分离

过滤应用

1. 过滤在水处理中起着非常重要的作用。许多国家用它从海水或废旧废水中提取饮用水。
2. 这是家庭中通常用于过滤煮好的茶或咖啡等的过程
3. 空调、真空吸尘器、净水器和许多其他电器都带有附加的过滤器。

沉降

It is the process in which heavy solid particles of the mixture get settled down at the bottom of the container while clear water gets separated.

它被定义为固体从液体中分离出来的过程。所有的固体都沉到烧杯底部，在顶部留下一层透明的液体。沉降是液体（通常是水）中较重的污染物沉降到容纳混合物的容器底部的过程。完成该过程需要一些时间。

一个简单的实验可以用来研究沉降过程。用花园型泥浆将罐子装满一半，加水，用力摇晃，静置几分钟。一段时间后，砾石和岩石已经沉降在下面，站在上面，等等。从本质上讲，园林品种泥已经产生了基于各种不同的土壤层。

结晶

Crystallization is the process of separating a solid from a liquid solution. This process is carried out by cooling highly concentrated solutions. 

结晶通常用于获得任何物质的纯净形式或晶体。在此过程中，晶体从过饱和溶液中提取出来，留下的液体称为母液。结晶是物质的原子或分子以明确定义的三维晶格组织自身的过程，从而降低了系统的总能量。当材料结晶时，其原子或分子以明确定义的角度连接在一起。

结晶过程

影响结晶的因素

1. 温度：温度会影响结晶速率，因为需要检查提供给系统的所需热量。如果温度超过该过程将变成蒸发并且形成的晶体将被分解。
2. 溶液的浓度：通过冷却过饱和溶液发生结晶。随着温度的升高，物质的溶解度增加，随着浓度的增加，溶液变得纯净，可以获得漂亮的晶体形式。

结晶的优点

• 这个过程可以得到纯化的固态形式。
• 它是一种经济实惠的纯化或分离方法。
• 它需要少量的热量或能量来进行。

结晶的缺点

• 该工艺不能作为产品形成的高附加值工艺而被优选。
• 该工艺仅适用于单一组分的纯化。

示例问题

问题 1：异质混合物能否成为解决方案？

解决方案：

A solution consists of soluble solute uniformly distributed in it and cannot be seen through naked eyes. Whereas, in a heterogeneous mixture, there is no uniform composition.

问题 2：您认为海水是均质混合物还是异质混合物？

解决方案：

As we know that seawater consists of salt that can only be removed by the process of evaporation whereas, seawater also contains sand and dead or decaying bodies which makes it a heterogeneous mixture.

问题3：哪个更优先蒸发结晶？

解决方案：

The crystallization process is preferred over evaporation because of the following reasons:

• The crystallization process provides a pure form of substance.
• Evaporation gives impure substance which is furthered purified by crystallization, and
• Evaporation is not preferred for salt or sugar formation can decompose or burn.

问题 4：区分均质和异质混合物。

Homogeneous mixture	Heterogeneous mixture
1. In this mixture the components are equally  our r uniformly distributed.	1. In this mixture the components are not uniformly distributed.
2. Dissolved solid cannot be seen through naked eyes.	2. Solid can be seen through naked eyes.

问题 5. 你怎么知道给定的液体是纯水？

Ans. We can find out by the process of evaporation as allow the liquid to evaporate and if there’s no residue left behind then, the liquid is pure.

问题 6. 我们周围的所有物质都是纯净的吗？

Ans. No, a pure substance is a substance that contains the same kind of particles. And, most of the things found around us consists of two or more kind of components.

问题 7. 溶液总是处于液态吗？

解决方案：

No, the solution is found in solid, liquid as well as gaseous states. As air is an example of gaseous solution and alloy is a solution found in a solid-state.