Čo je filtrovanie?
Filtrovanie je fyzikálna metóda oddeľovania zmesí, pri ktorej sa nerozpustná tuhá látka oddeľuje od kvapaliny (alebo plynu) prechodom cez filter.
Filter (napríklad filtrový papier) má malé póry — kvapalina (filtrát) nimi slobodne prechádza, kým tuhé čiastky (zvyšok na filtri = retentát) zostanú zadrvené na filtri.
Kedy používame filtrovanie?
Filtrovanie funguje vtedy, keď:
- Tuhá látka sa nerozpúšťa v kvapaline (je nerozpustná alebo iba minimálne rozpustná).
- Tuhé čiastky sú väčšie ako póry filtra.
Príklady:
- Oddelenie ílu (hliny) z vody
- Oddelenie nerozpustnej zlúčeniny z reakčného roztoku
- Filtrácia kávových húšťav
- Čistenie vody (hrubé filtrovanie)
Voda z vodovodu prechádza viacerými stupňami filtrácie: hrubé sito zachytí veľké nečistoty, piesočnatý filter zachytí jemné čiastky. Ani filtrácia sama osebe vodu nestelirizuje — preto sa pitná voda ešte chloruje alebo UV-sterilizuje.
Postup pri filtrovaní v laboratóriu
- Zlož filtrový papier do kužeľového tvaru a vložho do lievik.
- Lievil vlož do stojanu nad zbernou nádobou (odmerným valcom alebo Erlenmeyerovým bankou).
- Navlhči filtrový papier malým množstvom destilovanej vody, aby prieľbal k stenám filtrovacieho lievika.
- Zmes nalievaj opatrne po sklenenej tyčinke do lievika — netlač tuhú látku zranou na papier.
- Zbieraj filtrát (čistú kvapalinu) v nádobe pod lievikom.
Čo je filtrát a retentát?
- Filtrát — kvapalina, ktorá prešla cez filter (čistá od pevných čiastok)
- Retentát — tuhá látka, ktorá zostala na filtri
Filtrovanie neodstráni z vody rozpustenú soľ! Keď sa soľ rozpustila, ióny sú tak malé, že prechádzajú cez aj tie najjemnejšie filtre. Na oddelenie rozpustenej soli od vody treba iné metódy — napríklad odparovanie alebo destiláciu.
Praktické využitie filtrovania
| Oblasť | Využitie |
|---|---|
| Úprava pitnej vody | Odstránenie pevných nečistôt |
| Priemysel | Filtrácia olejov, chemikálií |
| Domácnosť | Filtre na vodu, vzduchové filtre |
| Medicína | Filtrácia liekov, sterilizácia roztokov |
| Potraviny | Filtrácia piva, vína, ovocných štiav |
Prax: Obličky — biologická filtrácia 24 hodín denne
Vaše obličky filtrujú asi 180 litrov krvi každý deň. Malé filtračné jednotky (nefróny) fungujú ako filtrový papier — malé molekuly ako voda, glukóza, soli a močovina prechádzajú, kým väčšie bielkoviny a krvné bunky zostávajú zadržané. Malé prefiltrované molekuly sa potom selektívne resorbujú späť a odpadové látky (močovina) sa vylúčia ako moč. Ochorenie obličiek znamená zlyhanie filtrácie, preto pacienti potrebujú dialyzačné prístroje, ktoré filtráciu vykonávajú externe pomocou polopriepustnej membrány.
Prax: Kávovary a filtrácia v kuchyni
Kávovar s filtrom je laboratórna filtrácia vo vašej kuchyni. Mletá káva (nerozpustná tuhá látka) je zadržaná v papierovom filtri. Horúca voda prechádza cez filter a rozpúšťa aromatické látky a kofeín — tieto rozpustené látky prechádzajú ako kávová tekutina (filtrát). Kávová húšt (retentát) zostáva na filtri. Rovnaký princíp platí pre čajové vrecúška. Papierové kávové filtre majú veľkosť pórov asi 20 mikrometrov — dostatočne veľké pre rozpustené zlúčeniny, ale príliš malé pre pevné kávové čiastky.
Prax: Úpravne vody filtrujú riečnu vodu pre domácnosti
Skôr ako sa voda z vodovodu dostane do vášho domu, riečna alebo jazerná voda prechádza niekoľkými stupňami filtrácie v úpravni vody. Najprv sa zachytia hrubé nečistoty sitom. Potom voda prechádza cez piesočnaté a štrkovité lôžka (fyzikálna filtrácia), ktoré odstraňujú pevné čiastky, bahno a niektoré mikroorganizmy. Filtrácia cez aktívne uhlie odstraňuje rozpustené organické zlúčeniny. Záverečné chlórovanie zabíja baktérie. Bez filtrácie by zostali pevné nečistoty v picanej vode — filtrácia je prvou líniou ochrany.
Kde to vidíš v živote? Kávovar filtruje kávovú húšt od kávovej tekutiny (retentát vs. filtrát), obličky filtrujú odpadové látky z krvi (biologická filtrácia), úpravňa vody odstraňuje bahno z riečnej vody, filtre v bazénoch odstraňujú nečistoty, vrecká vysávača zachytávajú prach — filtrácia oddeľuje nerozpustné tuhé látky od kvapalín všade tam, kde sú čiastky príliš veľké na prechod cez bariéru.
Cvičné príklady
Žiak namiešal piesok a slanú vodu. Chce získať čistú slanú vodu (bez piesku). Akou metódou to dosiahne a prečo?
Zobraziť odpoveď
Prečo filtrovanie neodstráni soľ z morskej vody?