2. Seokset ja erotusmenetelmät

Johdanto

Kun lääkekemisti on löytänyt pitkällisten tutkimusten jälkeen tiettyyn sairauteen tepsivän lääkemolekyylin, hän miettii kuinka kyseinen molekyyli voidaan puhtaasti valmistaa. Pyritään löytämään menetelmä, jonka avulla vaikuttava lääke saadaan erotettua puhtaaksi aineeksi, jossa on vain ja ainoastaan eristettyjä lääkemolekyylejä. Käytännössä tässä ei onnistuta koskaan, mutta 99,999...-prosenttisesti. Tämän jälkeen puhdas aine sekoitetaan muiden aineiden kanssa mm. sivuvaikutusten minimoimiseksi, jolloin saadaan varsinainen lääke. Lääkeaineet ovat siis seoksia.

Aineiden luokittelu

:rightKaikki aineet koostuvat rakenneosista. Puhdas aine sisältää vain samoja rakenneosia, kun taas seoksissa kahden tai useamman eri aineen rakenneosat ovat sekoittuneet keskenään.

Seokset voidaan jakaa kahteen ryhmään:

1. Tasakoosteiset seokset ovat seoksia, joiden ainesosia ei pysty silmämääräisesti erottamaan. Esimerkiksi liuokset ovat tasakoosteisia seoksia. Merivesi on liuos, jossa vesi toimii liuottimena. Meriveteen on liuennut muun muassa suoloja joita et pysty näkemään, mutta maistamaan kyllä pystyt. Toinen esimerkki tasakoosteisesta seoksesta olisi ilma, joka on kaasuseos.

Liuos voi olla myös kylläinen. Kylläinen liuos syntyy, kun liuottimeen "ei mahdu" enempää liuotettavaa ainetta. Testataan tätäkin luvun kokeellisssa töissä.

Liukenemista voidaan hallita, sillä sen nopeuteen vaikuttavat useat seikat. Voit testata tätä kotonasi vaikkapa liuottamalla sokeria erilaisissa olosuhteissa. Tarvitset vain kylmää ja kuumaa vettä, kaksi lasia, lusikan, palasokeria ja hienoa sokeria.

Liukoisuustesti
  1. Vaihtele liuotettavan aineen määrää. Ota kaksi vesilasia joissa on sama määrä vettä. Ota vettä vain vähän, sillä kemian kokeissa ainemäärät on syytä pitää pieninä. Lisää ensimmäiseen vesilasiin yksi ruokalusikallinen hienoa sokeria ja toiseen kaksi. Huomaat varmaan, että pienempi sokerimäärä liukenee nopeammin.
  2. Huomaa myös, että sekoitus nopeuttaa liukenemisprosessia.
  3. Jos kaikki sokeri ei liuonnut, tarvitset lisää liuotinta. Lisää siis vettä, sillä liuottimen määrä vaikuttaa liukenemiseen.
  4. Testaa seuraavaksi, miten liuotettavan aineen hienojakoisuus vaikuttaa. Toista sama testi palasokerilla ja hienolla sokerilla. Mitä havaitset?
  5. Kokeile seuraavaksi muuttaa lämpötilaa. Ota toiseen lasiin kuumaa ja toiseen kylmää vettä. Sokeri liukenee nopeammin lämpimään liuottimeen.

2. Sekakoosteisten seosten eri ainesosat pystytään erottamaan silmillä. Sekakoosteisia seoksia ovat esimerkiksi savu ja sumu. Savussa on pieniä, kiinteitä hiilipartikkeleita ilmassa. Sumu puolestaan on seos, jossa näkyy nestemäisiä vesipisaroita ilmassa, joka on kaasu.


Aineiden erottaminen

Seosten kanssa työskenneltäessä on tärkeää pystyä erottamaan eri aineet toisistaan. Aineiden erottamista tarvitaan esimerkiksi silloin, kun halutaan eristää kasveista vaikuttava lääkeaine tai kofeiini teen lehdistä. Aineiden erottamisessa hyödynnetään aineiden erilaisia kemiallisia ja fysikaalisia ominaisuuksia, kuten aineiden erilaisia olomuotoja.


https://peda.net/id/fd1860d20a0



Huomaa, että vaikka veden olomuoto muuttuu, niin sen rakenneosat pysyvät samanlaisina. Siis vesi on vettä, olipa se sitten jäänä (kiinteä), vetenä (neste) tai vesihöyrynä (kaasu). Veden rakenteeseen tutustutaan tarkemmin luvussa 5. Animaatiossa lämpötilaa kuvataan kemistien käyttämällä kelvin-asteikolla, ei celsius-asteikolla. Voit laskea animaation celcius-lämpötilan miinustamalla animaation lämpötilasta 273 astetta, eli  0 °C on sama lämpötila kuin 273 K. Vesi muuttuu siis kiinteästä nesteeksi mittarin lukemassa 273 K, ja kiehuu lukemassa 373 K.

 

Suodatus

Kiinteät aineet erotetaan nesteestä mekaanisesti suodattamalla. Suodatukseen tarvitaan suppilo, jonka suulle asetetaan suodatinpaperi. Sama menetelmä on käytössä esim. kahvinkeitossa.

Tislaus

Tasakoosteisen nesteseoksen nesteet erotetaan erilleen tislaamalla. Tislauksessa haihtuva neste kerätään talteen. Tislaus perustuu siihen, että erotettavilla nesteillä on eri kiehumispisteet. Esimerkiksi kun seosta jossa on 100 °C ja 150 °C kiehuvia nesteitä tislataan, niin ensimmäinen neste haihtuu seoksesta pois 100 asteessa ja 150 asteen kiehumispisteen omaava aine jää vielä tislausastiaan.

Haihdutus

Kiinteä aine erotetaan nesteestä haihduttamalla. Haihdutuksessa nestettä ei oteta talteen kuten tislaamisessa.

Ohutkerroskromatografia

Ohutkerroskromatografialla pienet ainemäärät erotetaan toisistaan. Tutkittava aine laitetaan ohutkerroskromatografialevylle, joka asetetaan ajoastiaan. Ajoastiassa on liuotinta, joka nousee kapillaarivoimien avulla kromatografialevyä ylöspäin ja samalla tutkittavan näytteen eri aineet erottuvat levylle.

Uutto

Uutto on kemiallinen erotusmenetelmä, jossa eristettävä aine erotetaan seoksesta liuottamalla aine sopivan liuottimen avulla. Esimerkiksi kahvin ja teen valmistuksessa kuumalla vedellä uutetaan kahvijauheen ja teen lehtien sisältämä kofeiini juotavaan muotoon.
 
Alta löydät erotusmenetelmät videoina, ja tästä kuvagalleriasta voit katsella piirrokset myös suurennettuna.