混合物の分離の方法

質問

現在高校一年です。化学の授業でなんですが、分離の方法がイマイチわかりません。

(1)蒸留と分留
蒸留のなかでも特に分留があるのですが、なんとなくわかるのですが違いがよくつかめません。
蒸留が「不揮発性物質が溶けている液体の分離」分留が「液体どうしの混合物からの液体の分離」
とかいてあるのですが・・・。ほとんど一緒に見えます。
「蒸留は蒸発しやすい液体だけを気体にし、冷却して再び液体にして取り出す」、
これって沸点の違いを利用する分留とどう違うのでしょうか？石油は分留だそうですが・・・

(2)再結晶
「固体結晶にまざった少量のほかの固体物質を取り除く」とあるのですが
なぜ少量じゃないとだめなんですか？例えば塩化ナトリウムと硝酸カリウムであれば
塩化ナトリウムは温度による解ける量の差はあまり変わらないので
大量にいれても、その溶液の温度を下げれば
硝酸カリウムが固体として出てくるのではないのでしょうか？

あと、食塩水の分離のしかたなのですが、
「食塩を取り出す」ならば蒸発乾固で、「食塩水を分離する」ならば蒸留でいいんですか？
聞かれ方によって同じ物質でも分離の方法は違うのですか？

回答よろしくお願いします。

回答No.2

IsakAjimaf · ベストアンサー

1)蒸留とは、加熱して蒸発した物質を再び冷却して液化し、蒸発しない物質と分離する方法の一般的な名前です。分留というのは、蒸留の中の１つです。具体的には、沸点の違う複数の化合物が溶け込んだ液体を、加える熱エネルギー量を適度にコントロールしつつ加熱して蒸気の温度を徐々に上げていき、沸点の低い化合物と沸点の高い化合物を分離する方法です。

たとえば、水とメタノールが混じっていた場合、メタノールの沸点は６４．７度ですので、蒸気の温度を測りながら６５度前後までで先にメタノールだけを留分として採取した後に蒸気温度１００度の留分を採取すれば水とメタノールを分留によって分離したことになります。

2)再結晶は結晶性の固体に対する精製法です。再結晶を行なうためにはその大前提として、特定の溶媒系での温度変化に対する目的物質の溶解度変化が大きいという点のほかに、他の結晶性固体が混入しにくい条件で実施できるという点があります。あなたの例示された塩化ナトリウムと硝酸カリウムの場合、溶液としてすべてのイオンが混在していたとするならば塩化カリウムや硝酸ナトリウムの結晶も析出し得ることを考慮しなければなりません。
再結晶は溶液中の分子やイオン間のわずかな引力の違いだけで精製を実現する方法なので、それを妨害する因子はできるだけ排除しなければなりません。ご質問中の「他の固体物質が少量である」ということは、再結晶を試みた際に、冷却後の温度でもその少量の固体物質は飽和溶解度を越えていない、即ち析出した結晶に含まれていない、ということを意味します。

最後の、食塩水の分離の仕方についてですが、目的や設問の意図によって異なると思います。一般論として、ただ塩化ナトリウムを純物質として得たいだけなら、他の固体を含んでいないという前提で蒸発乾固すれば良いでしょうが、水も同時に精製して単離する必要があるなら、蒸留が適切でしょうね。「食塩水を分離する」という表現が何を意図しているのかは、前後の文脈から設問者の意図をくみ取るしかありません。
さらに言えば、純度の高い精製を求めるなら、再結晶です。精製方法はいろんな方法が開発されていますが、再結晶は現在でも最高レベルの純度が得られる方法です。医薬品の薬効成分など、微量の不純物も許されない製造においては、可能な限り再結晶の段階を経るような合成ルートが望ましいとされているほどです。

お礼

(１)具体的な例、ありがとうございます。蒸留と分留の違いがわかりました。
(２)イオン・・・難しいです。最近勉強し始めました。
でもなんとなくわかりました。

再結晶は純度の高い精製にむいてるんですね。理解が深まったと思います！
回答ありがとうございました。

回答No.3

toshiz00

蒸留と分留は同じ…
蒸留は二種、分留は三種以上の物質を沸点の違いを利用して分離すること。

硝酸カリウムが固体として出てくるのではないのでしょうか？
理論的にはそうだが、化学平衡、溶解度など様々な因子があり硝酸カリウムが固体のみを取り出すのができない。よって、分離するにはなるべく少量のほうがよい。

「食塩を取り出す」は目的が固体（食塩）だから再結晶

お礼

＞蒸留は二種、分留は三種以上の物質を沸点の違いを利用して分離すること
簡単に言えばそういうことなのですね。
分離でいきなりつまづいてしまいました((汗
回答ありがとうございました。

回答No.1

okormazd

(1)
沸点の差によって成分を分離する方法を蒸留といいます。蒸留のうち、蒸留装置の中間の何箇所からか成分を取り出すか、または、時間によって温度を変えることにより、何種類かの沸点の違う成分を得る方法を分留といいます。蒸留装置の低い位置で取り出したもの、または、遅い時間で取り出した成分の方が沸点は高くなります。
>蒸留が「不揮発性物質が溶けている液体の分離」
ではありません。この場合は、「蒸発」です。
(2)
質問のような場合、大量にあっても可能です。ただ、1回の操作では不純物の混入量も多いので、何回か繰り返すことになります。結局、最後は「少量のほかの固体物質を取り除く」ということになります。
あと、
両方とも、「蒸発」です。

お礼

(１)蒸留と分留・・・なかなか区別がくかなかったんです。
分留のイメージができました。
(２)結果的には同じなんですね。わかりました。
回答ありがとうございました。