Je důležité si uvědomit rozdíl mezi směsí a sloučeninou. Směs je kombinace dvou nebo více chemicky čistých látek, které neinteragují chemicky a mohou tak být od sebe zpět odděleny fyzikálními metodami. Kdežto sloučenina je výsledek chemické reakce mezi dvěma nebo více látkami a nemůže být rozdělena na své složky pouhými fyzikálními metodami.

Při smísení jednotlivých chemicky čistých látek nedochází ke vzniku nebo zániku chemických vazeb a nejedná o chemický děj.

Abychom mohli chemickou látku řádně prozkoumat, je třeba ji mít k dispozici v čistém stavu. Mezi složkami směsi nedochází k žádným chemickým reakcím a můžeme je tedy od sebe znovu oddělit nejrůznějšími separačními (izolačními) technikami. Využíváme většinou rozdílných fyzikálních vlastností (rozdílná barva, hustota, velikost, magnetické vlastnosti) jednotlivých složek směsí. Existují ale také metody využívající vlastností chemických. Při chemických metodách využíváme vhodné chemické reakce. 

Rozdíl mezi směsí a sloučeninou

Separační metody 

Určitě jste někdy slyšeli o fyzikálních metodách oddělování složek směsí jako je filtrace, chromatografie, krystalizace, destilace nebo třeba sublimace. Mnohé z nich se však nevyužívají jen v chemické laboratoři a často je i vy sami používáte.

Filtrace

Filtraci využijete například v kuchyni, třeba při přípravě těstovin, kde pomocí cedníku, oddělujete uvařené těstoviny od horké vody. Poté, co si namelete čerstvou kávu, určitě nechcete, aby se vám objevila kávová sedlina v hrníčku – ledaže byste měli rádi tureckou kávu, nebo tzv. kávu s lógrem. V tomto případě můžete využít filtraci – vroucí vodu naléváme přes mletou kávu, která je umístěna v kávovém filtru. Voda jednoduše prochází filtrem, ale kávová sedlina zůstává ve filtru, a tak se do hrníčku dostane jen čistá káva bez hrudek.

Tyto příklady ukazují filtrační metodu, kde se pevná látka (kávová sedlina nebo těstoviny) odděluje od kapaliny (horká voda) prostřednictvím filtru (kávový filtr nebo cedník).

Filtrace je založena na velmi jednoduchém principu, a to oddělování složek směsí na základě velikosti částic. Filtrovanou směs nalijeme na filtr, přičemž částice, které jsou menší než póry filtru, projdou a vytvoří filtrát, zatímco větší částice zůstanou na povrchu filtru. Jako filtrační materiál se v laboratoři používá nejčastěji filtrační papír, ale dá se použít i písek, plátno nebo vata.

Sedimentace

Stojíte na písčité pláži (Obr. 24), pozorujete vlny a bohužel dost kalnou vodu, která není rozhodně modrá a čirá jako na fotografiích cestovní kanceláře. Vlivem vln se totiž písek smíchal s mořskou vodou, avšak po určité době, kdy se moře uklidní a vlny ustanou, se voda začne najednou jevit jako čistá. Jak je to možné? Pevné částice písku postupně klesnou dolů a usadí se na dně moře.

Provedení je opět jednoduché, stačí směs nechat dostatečně dlouho odstát do té doby, než se částice s větší hustotou usadí na dně. Pokud se nám nechce čekat, můžeme k urychlení usazování využít odstředivou sílu – v chemické laboratoři se využívá tzv. centrifuga (odstředivka). V domácnosti můžete podobný proces pozorovat například v pračce při ždímání prádla.

Destilace

Lihoviny, které se prodávají v supermarketech jsou získávány průmyslovou destilací (Obr. 25). Destilace však není omezena pouze na výrobu lihovin, nachází také uplatnění při zpracování ropy a benzínu nebo při výrobě květové vody a esenciálních olejů destilací z bylinek. Destilaci volíme, když od sebe chceme oddělit dvě kapaliny.

Při destilaci zahřejeme směs na teplotu odpovídající teplotě varu jedné ze složek směsi, která se v ten moment začne rychle vypařovat. Horké páry vzniklé vypařováním se postupně ochladí v chladiči, až zkapalní a vytečou z chladiče jako destilát. Při destilaci musíme udržovat stálou teplotu směsi, protože při jejím dalším zvyšování bychom mohli dosáhnout teploty varu i u druhé složky směsi a celý proces by byl k ničemu.

Krystalizace

Věděli jste, že pokud rozpustíte sůl ve vodě, tak ji můžete následně získat zpět do pevné podoby? Krystalizace přirozeně probíhá v přírodě, a to zejména ve slaných vodních plochách, jako jsou moře, laguny a solná jezera. Mořská voda je směs, která obsahuje především chlorid sodný (kuchyňská sůl – NaCl), potom další minerální soli a jiné látky. Postupným odpařováním vody dochází ke koncentraci soli v zbytkové kapalině a následné krystalizaci.

Sublimace

S pojmem sublimace, jste se mohli setkat ve spojení s typickou vlastností jodu. Na sublimaci opět narazíme i v běžném životě, a to u produktů, při jejichž výrobě byla použita – třeba lyofilizované ovoce (Obr. 26), kde se využívá právě při lyofilizaci – sušení mrazem. Voda při ní sublimuje z organického materiálu (například z ovoce) ve vakuu při teplotách od -50 °C do -100 °C. V další řadě se sublimace využívá ve farmacii k výrobě léčiv nebo k sušení biologického materiálu, dále v biotechnologii, kosmetice, a dokonce i v květinářství.

Princip této metody je opět jednoduchý – pevná látka se zahřívá a sublimuje. Následně se její páry ochlazením přemění znovu do pevného skupenství, a to zpravidla v čistější formě. Zpětný přechod látky z plynného do pevného skupenství potom nazýváme desublimací

Chemici využívají této skupenské přeměny k čištění látek – k oddělení látek, které jsou schopny sublimovat, od zbytku pevné směsi. Tento jev se pak většinou demonstruje právě na izolaci kofeinu z kávy.

Chromatografie

Vzpomeňte si, co se asi stane, když vám na papír, který je popsaný fixou nebo perem, kápne nějaká kapalina, třeba voda. V ten moment se text rozpije, stává se nečitelným a barva putuje na všechny směry. Právě na podobném principu funguje chromatografie. Chromatografie má velké možnosti využití. Používá se například na analýzu látek v krvi, analýzy látek v průmyslu či kriminalistice.

Při chromatografii vždy potřebujeme nosič, což je pevná látka (například křída nebo filtrační papír), které říkáme stacionární fáze (protože se nepohybuje) a rozpouštědlo, což je kapalná nebo plynná látka (například líh nebo voda), která se v průběhu chromatografie pohybuje a říkáme jí mobilní fáze.

Extrakce

Jednou z běžných a v praxi často používaných metod oddělování vybraných složek ze směsí je extrakce. Díky ní můžeme například oddělit směs cukru a písku pouhým přilitím vody – cukr se ve vodě rozpouští, písek nikoliv. Na tomto jednoduchém principu je založena extrakce. Extrakce se běžně používají při zpracování tuků a olejů nebo třeba přírodních barviv. Její využití nalézáme také při kontrole čistoty vod nebo při odstranění kofeinu z kávy.

Mnohé směsi jsou tvořeny složkami, z nichž se některé rozpouští v určitém rozpouštědle, zatímco ostatní nikoliv. Složka tak přechází ze směsi látek v kapalném či tuhém skupenství do jiné kapalné fáze (rozpouštědla), kde je více rozpustná. Extrahovat lze jak látky pevné, tak i kapalné.