从根本上说，筛分是一种无法分离具有相似颗粒尺寸的混合物组分的技术。此外，对于将物质溶解在液体中的情况，筛分完全无效，因为单个分子或离子太小，任何物理网目都无法捕获它们。
筛分完全依赖于颗粒尺寸的物理差异来发挥作用。当组分的尺寸过于接近或它们在化学上已融入溶液时，该方法就会失效，迫使我们使用利用密度、沸点或溶解度等其他物理性质的技术。
筛分的核心原理
要了解其局限性，我们必须首先确定筛分是如何运作的。它是最直接的机械分离方法之一。
筛分的工作原理
筛子就是一个具有特定尺寸均匀开口的网或筛网。当混合物通过它时，小于开口的颗粒会掉落，而大于开口的颗粒则被截留。
把它想象成一个硬币分拣机。特定尺寸的槽只允许一角硬币通过，而会截留较大的五角硬币和一元硬币。
关键先决条件：颗粒尺寸差异
整个过程取决于一个不容谈判的条件：组分尺寸之间存在显著差异。如果未满足此条件，筛子将无法区分颗粒，使该技术变得毫无用处。
哪些混合物无法通过筛分分离？
几种类型的混合物在筛分时不会被分离。这些混合物根据其物理和化学性质可分为可预测的类别。
均相混合物（溶液）
溶液，例如溶解在水中的盐或糖，是一种均相混合物。溶解的溶质颗粒分解成单个分子或离子，它们的尺寸比最细的筛网开口小几个数量级。
因此，将盐水倒过筛子，流出的仍然是盐水；没有任何东西被分离出来。
粒径均匀的混合物
细沙和糖粉的混合物无法通过筛分分离。尽管它们是不同的物质，但它们的单个颗粒尺寸大致相同，它们要么一起被截留，要么一起通过网孔。
筛分没有机制根据化学成分、颜色或密度来区分颗粒——它只根据物理尺寸来区分。
极细颗粒的悬浮液
悬浮液涉及不溶性颗粒悬浮在液体中，例如水中的泥浆。如果悬浮的颗粒非常细（例如粘土或淤泥），它们可能小于筛网的开口。
在这种情况下，颗粒将与液体一起通过，类似于溶液发生的情况。对于这些混合物，需要使用孔径小得多的介质进行过滤。
了解替代方法
当筛分不可行时，您必须转向利用组分之间其他差异的方法。这不是失败，而是一个选择适合该工作的工具的简单问题。
何时使用过滤
过滤是分离不溶性固体与液体的正确方法，无论颗粒大小如何。滤纸具有微观孔隙，可以截留非常细的颗粒，同时允许液体通过。
何时使用蒸发
蒸发用于分离可溶性、非挥发性固体与液体（溶剂）。通过加热溶液，液体蒸发，留下固体溶质。这是从盐水中回收盐的标准方法。
何时使用蒸馏
蒸馏用于分离沸点不同的液体，或分离溶解在液体中的固体，前提是需要回收液体。加热混合物直到其中一种组分沸腾，收集蒸汽，然后冷却回纯净的液体。
何时使用其他物理性质
对于颗粒尺寸相似的固体混合物，您必须找到可以利用的其他性质。如果其中一种组分具有磁性（如铁粉），则可以使用磁铁。如果组分具有不同的密度，您可以使用倾析或离心机等过程。
选择正确的分离方法
您选择的技术必须以您试图分离的混合物的物理性质为指导。
- 如果您的主要重点是将大固体与明显更小的固体分开： 只要尺寸差异明显，筛分就非常有效。
- 如果您的主要重点是将未溶解的固体与液体分开： 使用过滤以确保捕获所有固体颗粒。
- 如果您的主要重点是从液体中回收溶解的固体： 您必须使用蒸发等热法。
- 如果您的主要重点是分离具有相同颗粒尺寸的组分： 您必须利用其他物理性质，如密度、磁性或溶解度。
最终，了解混合物的物理性质是选择成功分离策略的关键。
总结表：
| 混合物类型 | 筛分失效的原因 | 替代方法 |
|---|---|---|
| 均相溶液（例如盐水） | 颗粒是溶解的分子/离子，太小而无法通过任何筛子 | 蒸发或蒸馏 |
| 粒径均匀的混合物（例如沙子和糖粉） | 组分颗粒尺寸相似；筛子无法区分 | 利用密度、磁性或溶解度 |
| 极细颗粒的悬浮液（例如水中的泥浆/粘土） | 颗粒小于筛网开口并穿过 | 使用细孔介质进行过滤 |
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