Làm sao để phân tách những thứ tưởng chừng không thể phân tách? - Iddo Magen

Xem bài đầy đủ tại: http://ed.ted.com/lessons/how-do-we-separate-the-inseparable-iddo-magen

Điện thoại di động của bạn cấu thành chủ yếu từ nhựa và kim loại. Quá trình sáng tạo khi tổng hợp những yếu tố đơn giản đó thành chiếc điện thoại hữu ích và mang tính giải trí thật đáng ngưỡng mộ. Nhưng có những câu chuyện khác mà chúng ta ít để tâm hơn, đó là làm thế nào để có được nguyên liệu tinh từ thiên nhiên hỗn tạp.

Iddo Magen đi tìm câu trả lời qua 1 nhóm các kỹ thuật phân tách tài tình.

Bài giảng của Iddo Magen, minh họa bởi Augenblick Studios.

Chiếc điện thoại di động của bạn
được tạo thành chủ yếu từ nhựa và kim loại

Quá trình sáng tạo khi tổng hợp những yếu tố đơn giản đó thành

chiếc điện thoại hữu ích và mang tính giải trí thật đáng ngưỡng mộ

Nhưng có những câu chuyện khác mà chúng ta ít để tâm hơn

Đó là làm thế nào chúng ta có được
những nguyên liệu tinh

từ thiên nhiên hỗn tạp

Câu trả lời chính là một loạt các phương pháp
gọi là Kỹ thuật chiết tách

Lợi dụng những tính chất cơ bản của các vật

để phân tách chúng ra khỏi lẫn nhau

Loại phương pháp phân tách đơn giản
sử dụng trong nhiều trường hợp vật lý

như là tách kem từ sữa

hút nước từ trong đất

hay ngay cả việc đãi vàng từ cát sông

Nhưng không phải mọi hỗn hợp
đều có thể chia tách dễ dàng như thế

Trong những trường hợp này,

chúng ta có thể lợi dụng sự khác biệt giữa
các tính chất vật lý trong hỗn hợp

như là kích thước phân tử

tỷ trọng

hay điểm sôi

để chiết tách thứ cần thiết

Ví dụ dầu thô

một hỗn hợp nhiều loại Hydrocarbons

Một số trong đó rất có giá trị như xăng

và những thứ khác là nguyên vật liệu tốt cho việc sản xuất điện

Để phân tách chúng, các chuyên gia
dựa vào một tính chất quan trọng nhất:

những chất Hydrocarbon khác nhau
sôi ở nhiệt độ khác nhau

Trong quá trình đun sôi,
mỗi chất bốc hơi ở một nhiệt độ sôi nhất định

sau đó chúng được phân tách theo tầng
vào các bể chứa

và được thu nhập dưới dạng chất lỏng
khi đã nguội

Những phương pháp phân tách
còn áp dụng cho cả nước biển

Ở 1 số quốc gia khô hạn

Biển là nguồn cung cấp nước duy nhất

Nhưng tất nhiên, con người không thể
uống nước muối

Cách duy nhất để khắc phục vấn đề này

là loại trừ muối từ nước biển
bằng thẩm thấu ngược

một quá trình phân tách thành phần có trong nước
dựa vào kích thước

Một lớp màng với những lỗ trống
lớn hơn phân tử nước

nhưng nhỏ hơn phân tử muối

chỉ cho nước tinh chất đi qua

chuyển đổi từ nước không uống được
thành nước uống cho sự sống

Trong khi đó ở thế giới y học

thử máu là một công cụ đặc biệt quan trọng
trong việc chuẩn đoán sức khỏe

nhưng bác sĩ không thể thí nghiệm với mẫu máu

cho tới khi nào họ phân tách
hồng cầu dạng rắn

từ dung dịch huyết tương mà chúng hòa tan vào

để làm việc đó, cần tác dụng một lực quay mạnh mẽ
lên ống nghiệm

khiến cho những chất nặng hơn với tỷ trọng lớn hơn

như là tế bào máu

di chuyển ra xa trục quay

Trong khi đó, những thành phần nhẹ hơn
với tỷ trọng nhỏ hơn

như huyết tương

tiến về phía trung tâm

Hỗn hợp trong ống nghiệm
đã được phân tách hoàn toàn

và tế bào máu lẫn huyêt tương
có thể được kiểm tra một cách độc lập với nhau

Nhưng đôi khi, không như dầu, nước biển, và máu

thành phần của hỗn hợp mà
chúng ta muốn phân tách

có cùng đặc tính vật lý

Trong những trường hợp đó, cách duy nhất để
tách thành phần là nhờ phân tách hóa học

Một quá trình phức tạp dựa
trên phản ứng đặc trưng

giữa thành phần trong hỗn hợp
với vật liệu khác

Một trong những phương pháp đó là
sắc ký (chromatography)

một công cụ giúp các nhà khoa học dùng để
giám định hiện trường

Họ hòa tan những tang vật trong khí gas

để có thể theo dõi
và phân tích các thành phần

khi chúng tách nhau ra
và di chuyển với tốc độ khác nhau

do tính chất hóa học đặc trưng của chúng.

Thông tin này cho các nhà khoa học biết
chính xác những thành phần có tại hiện trường

và thường giúp xác định thủ phạm

Kỹ thuật tách không chỉ
thuộc về ngành công nghiệp,

cơ sở hạ tầng,

y học,

và pháp lý.

Một trong những dự án nghiêm túc đầy
tham vọng nhất trong lịch sử nhân loại

là kỹ thuật tách nhằm
trả lời các câu hỏi căn bản,

"Vũ trụ được cấu thành từ những thứ gì?"

Bằng cách gia tốc các hạt
đến tốc độ cực cao

và va chạm chúng với nhau

chúng ta có thể phá vỡ chúng thành
những phần tử cấu thành

Và nếu chúng ta thành công, bước tiếp theo là gì?

Liệu có một loại hạt cơ bản nhất?

Và nếu có, loại hạt cơ bản nhất đó được được tạo thành bởi thứ gì?