化学中杂质为什么不能被除尽？

热力学第二定律(熵增原理)告诉我们：对于一个孤立的系统，系统总是朝着最大混乱度的方向(高熵的状态)发展。



☆完全纯净的物质是难以维持的
纯净物质的概念只能存在于化学意义之上，在宏观世界是找不到完全纯净的物质。完全纯净的物质的熵必然是极低的，在没有人为干预的情况下，它也能自发地朝着高熵状态发展，变得不纯净。


假设你通过神来之手(某种途径)，得到了一瓶完全纯净的物质，你如获至宝，小心翼翼地密封好，期待全世界的媒体人、科学家纷至沓来，磨平你家门槛来参观和研究。
但是不幸的是，你的容器本身也是一种物质，容器内的物质和容器的内壁直接两相接触，是会发物质交换的，容器材质的分子或者原子会进入到纯净物质之中，它就有杂质了，它就不纯了。
这“该死”的原子和分子就是这样永远做着无规则热运动的，非要和其他物质来开联谊会，打破你对它能永远保持纯净的幻想。
此外，你的“纯净的物质”本身也会“自我革命”，发生化学意义上的改变，转换成其他阵营的东西。这些物质可能自己发生分解反应，甚至是自我聚合变成其他的东西，就成为杂质。
正如你永远也不要期待着变脏的桌子能自动变干净，你也不要期待不纯净的物质能自发变得纯净起来。变得有序的代价就是要付出能量。
☆提纯是件苦差事儿：纯度要求越高，越困难
除杂就是剔除物质中你不需要的部分，这一过程就会使得物质的熵降低，就是让其变得更“有序”一点儿。

这就需要付出“代价”，需要向这个系统提供能量。所有的除杂即提纯过程是需要消耗能量的！更搞人心态的是，如果你需要的纯度越高，提纯的技术难度会越大，并且消耗的能量是指数级增长。

化学家很早就总结了一套提纯的法宝，过滤、萃取、蒸发浓缩、蒸馏、电解、结晶、反渗透、离子交换、色谱法......这些法宝就好像化学家的“蟹八件”，凭借着这些工具化学家们能把他们瓶子里的东西搞的干干净净的。





这些物理办法也好，化学办法也罢，无一例外都是需要消耗能量和资源的！
但是，这些提纯的方法往往都有局限性，比如对于液体里面的杂质，可以采用精馏的方法剔除，但是这种方法往往也有限度，比如仅仅使用精馏的方法去提纯酒精（乙醇和水的混合物），当乙醇浓度到了95.63%的时候，乙醇和水形成共沸物，就不能进一步提纯了，如果要达到99%的纯度必须采用其他的办法。
同时，精馏的办法也只针对液-液分离（分离液体中的液体杂质）才有效果，如果你想用精馏的办法去分离沙土里面的钻石，那就是在痴人说梦。吃螃蟹不同位置要用不同的工具，有时候还有各种工具搭配起来。同样，分离不同的状态的混合物要用不同的提纯办法，而且有时候还要采用多种提纯方法，才能达到你想要的纯度。


这样看来，除杂真的就是技术难度很大的一件事情，不过也正常，要想吃到螃蟹，这些必要的努力是需要付出的。

简介--古语有云“一尺之棰,日取其半,万世不竭”，况化学乎。-登录查看全文

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