AP · Class 6 · 🔬 Science · Chapter 3
ch03
మిశ్రమాల రకాలువేరుచేసే పద్ధతులుద్రావణాలుసంతృప్త ద్రావణాలునీరు - సార్వత్రిక ద్రావణి
ఈ అధ్యాయం పదార్థాలను వేరుచేయడానికి ఉపయోగించే వివిధ పద్ధతులను వివరిస్తుంది. చేతితో ఏరడం, జల్లెడ పట్టడం, అయస్కాంత వేర్పాటు, అవక్షేపణం, తేర్చడం, వడపోత, బాష్పీభవనం, స్వేదనం మరియు స్ఫటికీకరణ వంటి పద్ధతులను విద్యార్థులు నేర్చుకుంటారు. ఈ పద్ధతులు మన దైనందిన జీవితంలో ఎలా ఉపయోగపడతాయో మరియు పరిశ్రమలలో వాటి ప్రాముఖ్యత ఏమిటో తెలుసుకుంటారు. ఈ అధ్యాయం మిశ్రమాల నుండి శుద్ధ పదార్థాలను వేరుచేయడం యొక్క ప్రాథమిక సూత్రాలను అర్థం చేసుకోవడానికి సహాయపడుతుంది.
మిశ్రమాలు మరియు వాటి రకాలు
పదార్థాలు ప్రకృతిలో సాధారణంగా స్వచ్ఛమైన రూపంలో ఉండవు. అవి తరచుగా ఇతర పదార్థాలతో కలిసి ఉంటాయి.
- మిశ్రమం (Mixture): రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ పదార్థాలు భౌతికంగా కలిసి, వాటి రసాయన లక్షణాలను కోల్పోకుండా ఉండే పదార్థం.
- మిశ్రమంలోని భాగాలు వాటి అసలు లక్షణాలను నిలుపుకుంటాయి.
- భాగాలను భౌతిక పద్ధతుల ద్వారా వేరు చేయవచ్చు.
- మిశ్రమాల రకాలు:
- సజాతీయ మిశ్రమాలు (Homogeneous Mixtures):
- మిశ్రమం అంతటా భాగాలు సమానంగా పంపిణీ చేయబడతాయి.
- కంటితో వేరు చేయబడిన భాగాలు కనిపించవు.
- ఉదాహరణలు: ఉప్పు నీటిలో కరగడం, పంచదార ద్రావణం, గాలి.
- విజాతీయ మిశ్రమాలు (Heterogeneous Mixtures):
- మిశ్రమం అంతటా భాగాలు సమానంగా పంపిణీ చేయబడవు.
- కంటితో వేరు చేయబడిన భాగాలు స్పష్టంగా కనిపిస్తాయి.
- ఉదాహరణలు: ఇసుక మరియు ఉప్పు మిశ్రమం, అన్నం మరియు రాళ్ళు, నూనె మరియు నీరు.
- పదార్థాలను వేరుచేయడం ఎందుకు?
- హానికరమైన లేదా పనికిరాని భాగాలను తొలగించడానికి (ఉదా: అన్నం నుండి రాళ్ళు).
- ఉపయోగకరమైన భాగాలను పొందడానికి (ఉదా: పాలు నుండి వెన్న).
- పదార్థాలను శుద్ధి చేయడానికి (ఉదా: నీటిని శుద్ధి చేయడం).
- వేరుచేసే పద్ధతుల ఎంపిక:
- మిశ్రమంలోని భాగాల లక్షణాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది (పరిమాణం, ద్రవ్యరాశి, ద్రావణీయత, సాంద్రత).
- మిశ్రమం యొక్క స్వభావం (ఘన-ఘన, ఘన-ద్రవ, ద్రవ-ద్రవ).
ముఖ్యమైనది
మిశ్రమంలోని భాగాలు వాటి రసాయన లక్షణాలను మార్చుకోవు, కేవలం భౌతికంగా కలిసి ఉంటాయి.
చేతితో ఏరడం (Handpicking)
- సూత్రం: మిశ్రమంలోని భాగాలు పరిమాణం, రంగు లేదా ఆకృతిలో స్పష్టమైన తేడాలు కలిగి ఉండి, తక్కువ పరిమాణంలో ఉన్నప్పుడు ఈ పద్ధతిని ఉపయోగిస్తారు.
- ఎప్పుడు ఉపయోగిస్తారు:
- బియ్యం, పప్పులు, గోధుమల నుండి రాళ్ళు, మట్టి రేణువులు, ఇతర ధాన్యాలను వేరు చేయడానికి.
- కూరగాయల నుండి పాడైన ఆకులను తొలగించడానికి.
- ప్రయోజనాలు:
- చాలా సులభమైన పద్ధతి.
- ఎటువంటి ప్రత్యేక పరికరాలు అవసరం లేదు.
- పరిమితులు:
- భాగాల పరిమాణం పెద్దదిగా ఉండాలి.
- మిశ్రమం యొక్క పరిమాణం తక్కువగా ఉండాలి.
- సమయం తీసుకుంటుంది, శ్రమతో కూడుకున్నది.
సూచన
చేతితో ఏరడం పద్ధతిని ఉపయోగించే సందర్భాలను ఉదాహరణలతో సహా వివరించమని అడగవచ్చు.
తూర్పారబట్టడం (Winnowing)
- సూత్రం: మిశ్రమంలోని భాగాలు బరువులో తేడా కలిగి ఉన్నప్పుడు ఈ పద్ధతిని ఉపయోగిస్తారు. గాలి సహాయంతో తేలికైన భాగాలను బరువైన భాగాల నుండి వేరు చేస్తారు.
- ఎప్పుడు ఉపయోగిస్తారు:
- రైతులు ధాన్యం (గోధుమలు, వరి) నుండి పొట్టు (తేలికైన భాగం) మరియు ధూళిని వేరు చేయడానికి.
- పద్ధతి:
- మిశ్రమాన్ని ఒక ఎత్తైన ప్రదేశం నుండి గాలి వీస్తున్న దిశలో కిందకు జారుస్తారు.
- తేలికైన పొట్టు గాలికి కొట్టుకుపోయి దూరంగా పడుతుంది.
- బరువైన ధాన్యం నేరుగా కింద పడి ఒక కుప్పగా ఏర్పడుతుంది.
- ప్రయోజనాలు:
- పెద్ద మొత్తంలో ధాన్యాన్ని శుభ్రం చేయడానికి సమర్థవంతమైన పద్ధతి.
- పరిమితులు:
- గాలి లభ్యత అవసరం.
- భాగాల మధ్య బరువులో స్పష్టమైన తేడా ఉండాలి.
జల్లెడ పట్టడం (Sieving)
- సూత్రం: మిశ్రమంలోని ఘన భాగాలు వివిధ పరిమాణాలలో ఉన్నప్పుడు, వాటిని జల్లెడ (sieve) ఉపయోగించి వేరు చేస్తారు. జల్లెడలోని రంధ్రాల పరిమాణం ఆధారంగా వేరుచేయడం జరుగుతుంది.
- ఎప్పుడు ఉపయోగిస్తారు:
- పిండి నుండి పెద్ద కణాలను (తవుడు) వేరు చేయడానికి.
- నిర్మాణ ప్రదేశాలలో ఇసుక నుండి గులకరాళ్ళు మరియు పెద్ద రాళ్ళను వేరు చేయడానికి.
- టీ పొడి నుండి టీ ఆకులను వేరు చేయడానికి (టీ వడపోత).
- పద్ధతి:
- మిశ్రమాన్ని జల్లెడపై ఉంచుతారు.
- జల్లెడను కదిలించినప్పుడు, చిన్న కణాలు రంధ్రాల గుండా కిందకు వెళ్తాయి.
- పెద్ద కణాలు జల్లెడపై మిగిలిపోతాయి.
- ప్రయోజనాలు:
- సులభమైన మరియు సమర్థవంతమైన పద్ధతి.
- పరిమితులు:
- భాగాల మధ్య పరిమాణంలో తేడా ఉండాలి.
గుర్తుంచుకోండి
జల్లెడ రంధ్రాల పరిమాణం వేరుచేయాల్సిన కణాల పరిమాణంపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
అవక్షేపణం, తేర్చడం మరియు వడపోత (Sedimentation, Decantation and Filtration)
ఈ పద్ధతులు సాధారణంగా ఘన-ద్రవ మిశ్రమాలను వేరు చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు.
- అవక్షేపణం (Sedimentation):
- సూత్రం: ద్రవంలో కరగని బరువైన ఘన కణాలు గురుత్వాకర్షణ ప్రభావం వల్ల ద్రవం అడుగున స్థిరపడతాయి.
- ఎప్పుడు ఉపయోగిస్తారు: మట్టి నీటిలో కలిసినప్పుడు, ఇసుక నీటిలో కలిసినప్పుడు.
- పద్ధతి: మిశ్రమాన్ని కదపకుండా కొంత సమయం ఉంచినప్పుడు, బరువైన కణాలు అడుగున పేరుకుపోతాయి (అవక్షేపం).
- తేర్చడం (Decantation):
- సూత్రం: అవక్షేపణం తర్వాత, పైనున్న స్పష్టమైన ద్రవాన్ని కదపకుండా జాగ్రత్తగా మరొక పాత్రలోకి పోయడం.
- ఎప్పుడు ఉపయోగిస్తారు: అవక్షేపణం జరిగిన తర్వాత, పైనున్న ద్రవాన్ని వేరు చేయడానికి.
- ఉదాహరణ: మట్టి నీటిని అవక్షేపణం చేసి, పైనున్న స్పష్టమైన నీటిని వేరు చేయడం.
- వడపోత (Filtration):
- సూత్రం: ద్రవంలో కరగని అతి చిన్న ఘన కణాలను వడపోత కాగితం (filter paper) లేదా వడపోత వస్త్రం ద్వారా వేరు చేయడం. వడపోత కాగితం/వస్త్రం చిన్న రంధ్రాలను కలిగి ఉంటుంది, ఇవి ద్రవాన్ని అనుమతిస్తాయి కానీ ఘన కణాలను అడ్డుకుంటాయి.
- ఎప్పుడు ఉపయోగిస్తారు:
- టీ నుండి టీ ఆకులను వేరు చేయడానికి.
- కాఫీ నుండి కాఫీ పొడిని వేరు చేయడానికి.
- మురికి నీటిని శుభ్రం చేయడానికి.
- పద్ధతి:
- వడపోత కాగితాన్ని శంకువు ఆకారంలో మడిచి గరాటులో ఉంచుతారు.
- మిశ్రమాన్ని గరాటులోని వడపోత కాగితంపై పోస్తారు.
- ద్రవం (వడపోత) రంధ్రాల గుండా కిందకు వెళ్తుంది.
- ఘన కణాలు (అవశేషం) వడపోత కాగితంపై మిగిలిపోతాయి.
- అవక్షేపణం, తేర్చడం, వడపోత మధ్య సంబంధం: తరచుగా ఈ మూడు పద్ధతులను కలిపి ఉపయోగిస్తారు. మొదట అవక్షేపణం, తర్వాత తేర్చడం, చివరగా వడపోత ద్వారా మరింత శుభ్రమైన ద్రవాన్ని పొందవచ్చు.
తప్పుడు అభిప్రాయం
అవక్షేపణం మరియు తేర్చడం ఎల్లప్పుడూ పూర్తిగా శుభ్రమైన ద్రవాన్ని ఇవ్వవు. చిన్న కణాలు ఇంకా ద్రవంలో ఉండవచ్చు. వాటిని తొలగించడానికి వడపోత అవసరం.
బాష్పీభవనం (Evaporation)
- సూత్రం: ద్రవం వేడి చేసినప్పుడు వాయువుగా మారే ప్రక్రియ. ఈ పద్ధతిని ద్రవంలో కరిగిన ఘన పదార్థాన్ని వేరు చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు.
- ఎప్పుడు ఉపయోగిస్తారు:
- ఉప్పు నీటి ద్రావణం నుండి ఉప్పును పొందడానికి.
- సముద్రపు నీటి నుండి ఉప్పును తయారు చేయడానికి.
- పద్ధతి:
- ఉప్పు నీటి ద్రావణాన్ని ఒక పాత్రలో తీసుకుంటారు.
- పాత్రను వేడి చేసినప్పుడు, నీరు బాష్పీభవనం చెంది ఆవిరిగా మారుతుంది.
- పాత్ర అడుగున ఘన ఉప్పు మిగిలిపోతుంది.
- ప్రయోజనాలు:
- ద్రావణంలో కరిగిన ఘన పదార్థాన్ని తిరిగి పొందడానికి సమర్థవంతమైన పద్ధతి.
- పరిమితులు:
- బాష్పీభవనం చెందిన ద్రవాన్ని తిరిగి పొందలేము (సంఘనీకరణ చేయకపోతే).
- వేడికి పాడయ్యే పదార్థాలకు ఈ పద్ధతి సరికాదు.
నిర్వచనం
బాష్పీభవనం (Evaporation): ద్రవం దాని మరిగే స్థానం కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద వాయువుగా మారే ప్రక్రియ.
ద్రావణీయత (Solubility) మరియు సంతృప్త ద్రావణాలు (Saturated Solutions)
- ద్రావణం (Solution): రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ పదార్థాలు కలిసి ఏర్పడిన సజాతీయ మిశ్రమం.
- ద్రావకం (Solvent): ద్రావణంలో ఎక్కువ పరిమాణంలో ఉండే పదార్థం (ఉదా: నీరు).
- ద్రావితం (Solute): ద్రావణంలో తక్కువ పరిమాణంలో ఉండి, ద్రావకంలో కరిగే పదార్థం (ఉదా: ఉప్పు, పంచదార).
- ద్రావణీయత (Solubility): ఒక నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రత వద్ద, ఒక నిర్దిష్ట పరిమాణ ద్రావకంలో కరగగల గరిష్ట ద్రావితం పరిమాణం.
- ఉష్ణోగ్రత పెరిగితే, సాధారణంగా ఘన పదార్థాల ద్రావణీయత పెరుగుతుంది.
- సంతృప్త ద్రావణం (Saturated Solution): ఒక నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రత వద్ద, మరింత ద్రావితాన్ని కరిగించలేని ద్రావణం. అదనపు ద్రావితం అడుగున స్థిరపడుతుంది.
- అసంతృప్త ద్రావణం (Unsaturated Solution): ఒక నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రత వద్ద, మరింత ద్రావితాన్ని కరిగించగల ద్రావణం.
- అతి సంతృప్త ద్రావణం (Supersaturated Solution): ఒక నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రత వద్ద, సంతృప్త ద్రావణం కరిగించగల దానికంటే ఎక్కువ ద్రావితాన్ని కలిగి ఉన్న ద్రావణం. ఇది అస్థిరంగా ఉంటుంది.
- ద్రావణీయతను ప్రభావితం చేసే అంశాలు:
- ఉష్ణోగ్రత: సాధారణంగా, ఉష్ణోగ్రత పెరిగితే ఘన పదార్థాల ద్రావణీయత పెరుగుతుంది.
- ద్రావితం మరియు ద్రావకం స్వభావం: 'Like dissolves like' (సమానమైనవి సమానమైన వాటిలో కరుగుతాయి) సూత్రం.
- కలిపే పద్ధతి: కదిలించడం లేదా కలపడం ద్రావణీయతను వేగవంతం చేస్తుంది కానీ ద్రావణీయత పరిమాణాన్ని మార్చదు.
ముఖ్యమైనది
నీటిని 'సార్వత్రిక ద్రావకం' అని అంటారు, ఎందుకంటే ఇది చాలా పదార్థాలను కరిగించగలదు.
సూచన
సంతృప్త ద్రావణం యొక్క భావనను ఉదాహరణలతో సహా వివరించమని అడగవచ్చు. ఉష్ణోగ్రత ప్రభావం గురించి కూడా ప్రశ్నలు రావచ్చు.
ఒకటి కంటే ఎక్కువ పద్ధతుల వాడకం
కొన్ని మిశ్రమాలను వేరు చేయడానికి ఒకే పద్ధతి సరిపోదు. అప్పుడు రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ పద్ధతులను కలిపి ఉపయోగిస్తారు.
- ఉదాహరణ 1: ఇసుక మరియు ఉప్పు మిశ్రమాన్ని వేరుచేయడం
- నీటిలో కరిగించడం: మిశ్రమాన్ని నీటిలో కలిపి బాగా కదిలించాలి. ఉప్పు కరిగి ద్రావణం ఏర్పడుతుంది, ఇసుక కరగకుండా అడుగున చేరుతుంది.
- అవక్షేపణం మరియు తేర్చడం: ఇసుక అడుగున స్థిరపడిన తర్వాత, పైనున్న ఉప్పు ద్రావణాన్ని జాగ్రత్తగా మరొక పాత్రలోకి తేర్చుతారు.
- వడపోత (ఐచ్ఛికం): తేర్చిన ద్రావణంలో ఇంకా చిన్న ఇసుక కణాలు ఉంటే, వాటిని వడపోత ద్వారా తొలగించవచ్చు.
- బాష్పీభవనం: తేర్చిన/వడపోసిన ఉప్పు ద్రావణాన్ని వేడి చేసినప్పుడు, నీరు బాష్పీభవనం చెంది, పాత్ర అడుగున ఘన ఉప్పు మిగిలిపోతుంది.
- ఉదాహరణ 2: ధాన్యం నుండి రాళ్ళు మరియు పొట్టును వేరుచేయడం
- చేతితో ఏరడం: మొదట, ధాన్యం నుండి పెద్ద రాళ్ళను చేతితో ఏరుతారు.
- తూర్పారబట్టడం: తర్వాత, ధాన్యం నుండి తేలికైన పొట్టును గాలి సహాయంతో తూర్పారబట్టి వేరు చేస్తారు.
- ఉదాహరణ 3: అయస్కాంత వేర్పాటు (Magnetic Separation):
- సూత్రం: మిశ్రమంలోని ఒక భాగం అయస్కాంత లక్షణాలు కలిగి ఉండి, మరొక భాగం అయస్కాంత లక్షణాలు లేకుండా ఉన్నప్పుడు ఈ పద్ధతిని ఉపయోగిస్తారు.
- ఎప్పుడు ఉపయోగిస్తారు: ఇనుప రజను మరియు ఇసుక మిశ్రమాన్ని వేరు చేయడానికి.
- పద్ధతి: అయస్కాంతాన్ని మిశ్రమంపై కదిలించినప్పుడు, ఇనుప రజను అయస్కాంతానికి అంటుకుంటుంది, ఇసుక మిగిలిపోతుంది.
- నీటిని శుద్ధి చేయడం:
- మురికి నీటిని శుభ్రం చేయడానికి అవక్షేపణం, తేర్చడం, వడపోత మరియు క్లోరినేషన్ వంటి పద్ధతులను ఉపయోగిస్తారు.
- క్లోరినేషన్ అనేది నీటిలోని సూక్ష్మజీవులను చంపడానికి ఉపయోగించే రసాయన పద్ధతి.
సూచన
రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ పద్ధతులను ఉపయోగించి ఒక నిర్దిష్ట మిశ్రమాన్ని ఎలా వేరుచేస్తారో వివరించమని తరచుగా అడుగుతారు. ఉప్పు, ఇసుక, ఇనుప రజను మిశ్రమాన్ని వేరుచేయడం ఒక ముఖ్యమైన ఉదాహరణ.
