Tách chất khỏi hỗn hợp – KHTN 6 Bài 17

1. Ba câu hỏi trước khi chọn phương pháp

Tách chất khỏi hỗn hợp dựa trên sự khác nhau về tính chất của các thành phần. Ta thường tận dụng khả năng hòa tan, kích thước hạt, sự bay hơi hoặc việc các chất lỏng không hòa tan và tạo lớp riêng. Trong những trường hợp đang học, mục đích là thu các chất vốn có trong hỗn hợp, không tạo một chất mới bằng phản ứng.

1. Hỗn hợp có những thành phần nào? Cát với nước khác muối đã tan trong nước.
2. Chúng khác nhau ở tính chất nào có thể sử dụng? Cát không tan, còn muối tan; nước có thể bay hơi.
3. Muốn thu thành phần nào? Thu muối và thu nước từ nước muối không phải cùng mục tiêu.

Một hỗn hợp phức tạp có thể cần nhiều bước. Không chọn phương pháp chỉ vì dụng cụ đang có sẵn hoặc vì mẫu trông đục, trong, sáng màu. Trước khi thao tác, giáo viên cần biết rõ mẫu và điều kiện an toàn.

2. Lắng và gạn: tách phần chất lỏng khỏi cặn

Lắng là để hỗn hợp yên trong điều kiện phù hợp cho các hạt rắn phân tán lắng xuống. Ví dụ, nhiều hạt cát trong nước có thể đi xuống đáy vì chúng không tan và có khối lượng riêng lớn hơn nước. Tốc độ lắng còn phụ thuộc kích thước hạt và môi trường; không phải hạt rắn nào cũng lắng nhanh.

Gạn là nhẹ nhàng rót phần chất lỏng phía trên sang dụng cụ khác, cố gắng không kéo theo lớp cặn. Lắng và gạn thường đi cùng nhau: lắng tạo hai vùng dễ phân biệt, gạn giúp lấy phần chất lỏng phía trên.

Ví dụ giải thích: cốc nước lẫn cát được để yên, cát tập trung ở đáy. Khi gạn, phần nước phía trên được chuyển sang cốc khác; cát cùng một ít nước còn lại ở cốc ban đầu. Vì khó rót hết nước mà không kéo cát theo, gạn thường chỉ tách tương đối.

Chất rắn nổi trên mặt không phù hợp với mô tả “lắng xuống đáy”. Các hạt rất nhỏ cũng có thể khó lắng. Do đó, nhận xét “mọi chất rắn đều chìm vì nặng” là không chính xác.

3. Lọc: giữ hạt rắn không tan

Lọc dùng vật liệu có lỗ nhỏ thích hợp để giữ lại hạt rắn không tan, trong khi phần chất lỏng đi qua. Trong mô hình giấy lọc, phần rắn nằm trên giấy gọi là cặn lọc; phần đi qua được thu vào dụng cụ bên dưới là dịch lọc.

Với hỗn hợp cát và nước, cát có thể được giữ trên giấy lọc; nước đi qua. Với dung dịch muối, chất tan phân bố ở mức rất nhỏ và đi qua giấy lọc thông thường cùng nước. Vì vậy, giấy lọc thông thường không tách được muối đã hòa tan khỏi nước muối.

Quan sát bộ dụng cụ do giáo viên lắp giúp hiểu đường đi của chất: hỗn hợp vào phía trên phễu, cặn nằm trên giấy, dịch lọc xuống cốc. Giấy cần đặt phù hợp và không bị rách; rót làm tràn mép hoặc để hỗn hợp đi vòng qua giấy sẽ làm kết quả không như mong muốn.

Nước sau lọc có thể trong hơn nhưng không tự động trở thành nước uống an toàn hoặc nước tinh khiết. Các chất tan và một số thành phần rất nhỏ vẫn có thể còn. Không uống các mẫu dùng trong hoạt động học tập.

4. Cô cạn: thu chất rắn hòa tan phù hợp

Cô cạn làm dung môi bay hơi để thu lại chất rắn đã hòa tan. Ví dụ cơ bản là nước muối: nước bay hơi, muối ở lại. Phương pháp phù hợp khi chất cần thu ít hoặc không bay hơi trong điều kiện đó và không bị biến đổi không mong muốn.

Trong sản xuất muối, nước biển được đưa vào các khu vực phù hợp để nước bay hơi và muối kết tinh, cùng nhiều bước xử lí khác. Đây là ví dụ ứng dụng nguyên tắc bay hơi dung môi; không có nghĩa chỉ phơi bất kì mẫu nước biển nào là thu ngay muối ăn tinh khiết.

Cô cạn thông thường nhằm thu chất rắn, không nhằm thu phần nước đã bay hơi. Nếu muốn thu nước, cần có cách thu và làm ngưng tụ hơi, thuộc phương pháp chưng cất sẽ được tìm hiểu sâu hơn. Hai mục tiêu khác nhau dẫn đến cách tổ chức quá trình khác nhau.

Không áp dụng máy móc cô cạn cho mọi dung dịch: chất tan có thể bị biến đổi bởi nhiệt, còn dung môi có thể dễ cháy hoặc không an toàn. Việc dùng nguồn nhiệt và dụng cụ nóng chỉ diễn ra dưới sự hướng dẫn trực tiếp của giáo viên; học sinh không tự đun các hỗn hợp không rõ thành phần.

5. Chiết: tách hai chất lỏng đã tạo lớp

Hai chất lỏng không hòa tan vào nhau có thể tạo hai lớp khi để yên. Chiết là lấy riêng từng lớp bằng dụng cụ thích hợp. Dầu ăn và nước là ví dụ quen thuộc: dầu thường nằm trên, nước nằm dưới. Khác biệt khối lượng riêng quyết định vị trí các lớp; điều kiện quan trọng trước hết là hai chất lỏng không hòa tan vào nhau và đã phân lớp rõ.

Trong phễu chiết do giáo viên thao tác, mở khóa để lớp dưới chảy vào bình hứng rồi đóng đúng lúc trước khi lớp trên chảy xuống. Lớp trên còn lại được thu riêng. Quan sát ranh giới hai lớp giúp hiểu vì sao cần điều khiển dòng chảy cẩn thận.

Nếu đang có rất nhiều giọt nhỏ phân tán, ranh giới chưa rõ, phải xét khả năng để hệ phân lớp trước; không coi việc khuấy mạnh thêm là luôn có ích cho chiết. Với hai chất lỏng hòa tan hoàn toàn vào nhau thành một dung dịch, phễu chiết không tạo ra hai lớp để tách theo cách này.

Phần chất lỏng đã tách vẫn có thể chứa tạp chất hòa tan hoặc giọt của lớp kia. Tách được hai lớp không tự chứng minh đã thu hai chất tinh khiết tuyệt đối.

6. Ví dụ phối hợp phương pháp và giải thích

Một hỗn hợp gồm cát, muối ăn và nước có lượng nước đủ để muối tan. Mục tiêu là lấy riêng cát và muối. Trước hết, dựa vào việc cát không tan còn muối tan, có thể lọc để cát ở lại trên giấy. Dịch lọc lúc này là nước muối, không phải nước tinh khiết. Sau đó, cô cạn phần dịch lọc trong điều kiện phù hợp để thu muối.

Trình tự có ý nghĩa: nếu chỉ cô cạn ngay hỗn hợp ban đầu, nước đi mất nhưng cát và muối cùng ở lại; mục tiêu tách riêng hai chất rắn chưa đạt. Nếu chỉ lọc mà bỏ qua bước sau, muối vẫn nằm trong dịch lọc.

Cách lập luận nên viết thành chuỗi tính chất → phương pháp → chất nằm ở đâu. Chẳng hạn: cát không tan và bị giấy giữ lại → lọc → cát trên giấy, dung dịch muối ở bình hứng. Việc gọi tên phương pháp mà không nói chất thu được chưa thể hiện đầy đủ sự hiểu bài.

7. Lỗi dễ nhầm và ghi nhớ

• “Lọc làm mất mọi chất trong nước.” Lọc thông thường chủ yếu giữ các hạt phù hợp với vật liệu lọc; chất tan vẫn có thể đi qua.
• “Cô cạn nước muối để thu nước.” Phần thu trực tiếp còn lại là muối; nước đã bay hơi.
• “Hai chất lỏng bất kì đều chiết được.” Cần không hòa tan vào nhau và có lớp riêng để tách.
• “Tách xong là tinh khiết hoàn toàn.” Độ sạch phụ thuộc hỗn hợp, phương pháp và thao tác.
• “Cứ dùng một phương pháp là đủ.” Hỗn hợp nhiều thành phần có thể cần phối hợp các bước.

Ghi nhớ: thành phần nào, khác nhau ở đâu, cần thu chất gì, chọn cách nào, chất sẽ nằm ở vị trí nào. Với các hoạt động có nguồn nhiệt, phễu chiết hoặc mẫu chưa rõ, học qua hình và phần trình diễn của giáo viên trước khi thực hành có hướng dẫn.

Học tiếp và luyện tập

Sơ đồ tư duy cuối bài

• NGUYÊN TẮC: Dựa vào tính chất khác nhau; Xác định chất muốn thu.
• LẮNG – GẠN – LỌC: Hạt rắn không tan trong lỏng; Lọc: cặn ở giấy, dịch ở cốc.
• CÔ CẠN: Dung môi bay hơi; rắn ở lại; Chất thu phải phù hợp với nhiệt.
• CHIẾT: Hai chất lỏng không hòa tan; Tách khi đã có hai lớp rõ.
• KẾT QUẢ – GIỚI HẠN: Có thể cần phối hợp nhiều bước; Trong hơn chưa chắc tinh khiết.