الفصل الكيميائي والطرق المتبعة في استخلاص العناصر من مركباتها

تتضمن الأنشطة الكيميائية الأكثر أهميةً والتي تستغرق وقتًا طويلًا عددًا من الأساليب أو طرق الفصل الكيميائي للمركبات الكيميائية وتنقيتها، ولهذا ليس من الغريب أن نتحدث بشكلٍ خاص عن الفصل الكيميائي والطرق الخاصة المتّبعة فيه.

يقوم مبدأ الفصل الكيميائي على تحويل المواد الكيميائية باستخدام عدة تقنياتٍ وأساليب، فمثلًا يُعتبر الاستخراج تقنيةً مفيدةً لفصل المركبات مثل مركب اليود I₂ وبيرمنغنات البوتاسيوم التي لها قطبيّةٌ مختلفةٌ.

يتم التعامل مع المركبات المراد فصلها بمزيجٍ من المذيبات القطبية (مثل المياه) ومذيبٍ غير قطبيٍّ (مثل رباعي كلوريد الكربون)، حيث يذوب اليود في رباعي كلوريد الكربون، بينما تذوب بيرمنغنات البوتاسيوم في المياه، وبالتالي عند فصل هاتين المرحلتين من الإذابة والسماح للمذيبات بالتبخر سنتمكن من فصل اليود ورباعي كلوريد الكربون بشكلٍ نظيفٍ.

يمكن أيضًا استخدام تقنية من تقنيات الفصل الكيميائي لاستخلاص المواد المذابة من مادةٍ صلبةٍ، إذ إنّ القهوة على سبيل المثال تصبح منزوعة الكافيين عن طريق الاستخراج.

يمكن أن تُعزى معظم شعبية القهوة إلى التأثير المنبه للكافيين والذي يشكل 2.5٪ من الوزن الجاف لحبوب البن، لكن رغم ذلك فإنّ الكثير من الناس الذين يحبون نكهة القهوة يريدون تقليل كمية الكافيين التي يستهلكونها، وبالتالي ينتقلون إلى استهلاك قهوةٍ منزوعة الكافيين، وهنا تأتي ميزةٌ من الميزات الكثيرة لعمليات الفصل الكيميائي.

يمكن استخراج الكافيين بالماء الساخن ولكن هذا يؤدّي أيضًا إلى استخلاص الزيوت التي تعطي القهوة نكهتها الخاصة، لذلك تم إجراء عملية نزع للكافيين من حبوب البن لسنواتٍ عديدةٍ عن طريق معالجتها بمذيبٍ غير قطبيٍّ مثل ثنائي كلورو ميثان (CH2Cl2) الذي يذوّب معظم الكافيين دون إتلاف نكهة القهوة، ويمكن أن يُباع الكافيين بعد ذلك لمصنعي مشروبات الكولا الذين يضيفونه إلى قائمة منتجاتهم.

أما التقطير فهو الأسلوب الأكثر استخدامًا لتنقية السوائل ومن أشهر طرق الفصل، وتنطوي هذه التقنية في أبسط صورها على تسخين السائل حتى يغلي، ويتم تمرير البخار الذي يتسرب من خلال مكثفٍ مبردٍ بالماء، حيث يتكثف لتشكيل سائلٍ يتجمع في قارورةٍ نظيفةٍ.

يمكننا أن نكتشف تفسيرًا أكثر وضوحًا وبساطةً للفصل الكيميائي إذا تحدثنا عن الفرق بين هذا الفصل والفصل الفيزيائي.

إن التغييرات الفيزيائية هي التغييرات التي لا يتم فيها كسر أو تكوين روابط، وهذا يعني أن نفس أنواع المركبات أو العناصر التي كانت موجودةً في بداية التغيير موجودةً في نهاية التغيير، ونظرًا لأن المواد النهائية هي نفس مواد البداية فإن الخصائص (مثل اللون ونقطة الغليان وإلخ) ستكون هي نفسها. وباختصارٍ فإنّ التغييرات الفيزيائية تتضمن تحريك جزيئات المواد ونقلها ولكن دون تغييرها أو العبث في مكوانتها الداخلية.

تحدث التغييرات الكيميائية عندما يتم تكسير الروابط أو تكوينها (أو الاثنين معًا) بين جزيئات أو ذرات المواد، وهذا يعني أن مادةً ما مع مجموعةٍ معينةٍ من الخصائص (مثل نقطة الانصهار واللون والطعمة وإلخ) تحولت إلى مادةٍ مختلفةٍ بخصائصَ مختلفةٍ بعد عملية الفصل الكيميائي، وغالبًا ما تكون التغييرات الكيميائية أصعب وأكثر تعقيدًا من التغييرات الفيزيائية.

ما يميز الفصل الكيميائي أيضًا أننا لا نستطيع أن نرى بالعين المجردة ما يحدث من كسرٍ وربطٍ بين الجزيئات والذرات مع أنها العمليات الجوهرية وراء فكرة الفصل.

يمكننا أن نتوقع من الكلمات السابقة وجود العديد من طرق الفصل الكيميائي وقد تختلف ميزة وضرورة هذه الطرق حسب طبيعة المادة والمزيج الكيميائي التي أمامنا.

نشرح لكم باختصارٍ الطرق الأربعة الأكثر شعبيةً للفصل كما يلي :