Chapter 2: Is Matter Around Us Pure?

Separation Techniques - Part 2

More Separation Techniques ๐Ÿงช

5. Chromatography

Used for: Separating solutes dissolved in the same solvent

Kroma (Greek) = Colour

Chromatography Diagram:

Chromatography Diagram

    Before          After Water Rises
    โ”Œโ”€โ”€โ”€โ”€โ”          โ”Œโ”€โ”€โ”€โ”€โ”
    โ”‚    โ”‚          โ”‚ ๐Ÿ”ต โ”‚ โ† Blue dye (more soluble)
    โ”‚    โ”‚          โ”‚    โ”‚   
    โ”‚    โ”‚    โ†’โ†’    โ”‚ ๐ŸŸข โ”‚ โ† Green dye
    โ”‚    โ”‚          โ”‚    โ”‚
    โ”‚ โ—  โ”‚ Ink      โ”‚ ๐ŸŸก โ”‚ โ† Yellow dye (less soluble)
    โ”‚โ”€โ”€โ”€โ”€โ”‚          โ”‚โ”€โ”€โ”€โ”€โ”‚ โ† Original ink spot
    โ”‚~~~~โ”‚ Water    โ”‚~~~~โ”‚
    โ””โ”€โ”€โ”€โ”€โ”˜          โ””โ”€โ”€โ”€โ”€โ”˜

๐Ÿ“ Exam tip: More soluble = rises higher

Applications:

  • ๐ŸŽจ Separating colours in dye
  • ๐Ÿ’Š Separating drugs from blood

6. Simple Distillation

Used for: Miscible liquids with difference in BP > 25ยฐC

Distillation Apparatus Diagram:

Distillation Setup

                    Thermometer
                        โ”‚
        โ”Œโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”
        โ”‚           โ”Œโ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”           โ”‚
        โ”‚           โ”‚ bulb  โ”‚           โ”‚
        โ”‚           โ””โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”˜           โ”‚
        โ”‚  Round          Side arm      โ”‚
        โ”‚  bottom โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ†’โ†’    โ”‚
        โ”‚  flask              โ†“         โ”‚
        โ”‚     โ†‘           Condenser     โ”‚
        โ”‚ Mixture         โ”Œโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”   โ”‚
        โ”‚   ~~~          โ†“โ”‚ โ–“โ–“โ–“โ–“โ–“โ–“โ–“ โ”‚โ†“  โ”‚  (Cold water
        โ”‚    โ†‘           โ†“โ”‚ โ–“โ–“โ–“โ–“โ–“โ–“โ–“ โ”‚โ†“  โ”‚   flows around)
        โ”‚  ๐Ÿ”ฅ Heat       โ†“โ”‚ โ–“โ–“โ–“โ–“โ–“โ–“โ–“ โ”‚โ†“  โ”‚
        โ””โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ†“โ””โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”˜โ†“โ”€โ”€โ”˜
                              โ†“
                         Collecting flask
                         (Distillate)

7. Fractional Distillation

Used when: Boiling point difference is less than 25ยฐC

Fractional Distillation Column:

                    Thermometer
                        โ”‚
                    โ”Œโ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”
                    โ”‚       โ”‚
                โ”Œโ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”
                โ”‚ โ—‹ โ—‹ โ—‹ โ—‹ โ—‹ โ—‹ โ—‹ โ”‚ โ† Glass beads
                โ”‚ โ—‹ โ—‹ โ—‹ โ—‹ โ—‹ โ—‹ โ—‹ โ”‚   (fractionating
                โ”‚ โ—‹ โ—‹ โ—‹ โ—‹ โ—‹ โ—‹ โ—‹ โ”‚    column)
                โ”‚ โ—‹ โ—‹ โ—‹ โ—‹ โ—‹ โ—‹ โ—‹ โ”‚
                โ””โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”˜
        โ”Œโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”
        โ”‚          Mixture              โ”‚
        โ”‚            ~~~~               โ”‚
        โ””โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”˜
                      ๐Ÿ”ฅ

๐Ÿ“ Glass beads provide surface for repeated condensation

Applications:

  • ๐Ÿ›ข๏ธ Petroleum refining
  • ๐ŸŒฌ๏ธ Separation of gases from air

Separation of Gases from Air

Flow Diagram:

    AIR โ†’ Compress โ†’ Cool โ†’ LIQUID AIR โ†’ Fractional โ†’ GASES
           (high P)   (low T)           Distillation   SEPARATE

    โ”Œโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”
    โ”‚        FRACTIONAL DISTILLATION       โ”‚
    โ”‚               COLUMN                 โ”‚
    โ”œโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ค
    โ”‚   Nitrogen (-196ยฐC) โ† Top (lowest BP)โ”‚
    โ”‚   Argon (-186ยฐC)    โ† Middle         โ”‚
    โ”‚   Oxygen (-183ยฐC)   โ† Bottom (highest BP)
    โ””โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”˜
GasBoiling Point
Nitrogen-196ยฐC
Argon-186ยฐC
Oxygen-183ยฐC