Сообщение чистые вещества и смеси. Чистые вещества и смеси

В химии существуют понятия чистых веществ и смесей. Чистые содержат молекулы только одного вещества. В природе преобладают смеси, состоящие из разных веществ.

Понятия

Все вещества можно разделить на две категории - чистые и смешанные. К чистым веществам относятся элементы и соединения, состоящие из одинаковых атомов, молекул или ионов. Это вещества с постоянным составом, сохраняющие постоянные свойства.
Примерами чистых веществ являются:

металлы и инертные газы, состоящие из атомов;
вода, состоящая из молекул воды;
поваренная соль, состоящая из катионов натрия и анионов хлора.

Рис. 1. Чистые вещества.

Если в воду подмешать сахар, она перестанет быть чистым веществом, образуется смесь. Смеси состоят из нескольких разных по структуре чистых веществ, которые называются компонентами. Смеси могут иметь любое агрегатное состояние. Например, воздух - это смесь различных газов (кислорода, водорода, азота), бензин - смесь органических веществ, латунь - смесь цинка и меди.

Рис. 2. Смеси.

Каждое вещество сохраняет свои свойства, поэтому вода с солью - солёная, а сплав с железом притягивается магнитом. Однако свойства самой смеси могут меняться в соответствии с количественным и качественным составом компонентов. Например, дистиллированная вода, прошедшая максимальную очистку, в зависимости от добавленных веществ может приобрести сладкий, кислый, солёный или кисло-солёный вкус. Причём, чем выше концентрация определённого вещества, тем сильнее выражен определённый вкус.

По структуре смеси могут быть однородными или сочетать вещества в разных агрегатных состояниях. В соответствии с этим выделяют:

гомогенные или однородные - частицы нельзя обнаружить без химического анализа, их показатель одинаков в любом месте пробы (сплав металлов);
гетерогенные или неоднородные - частицы легко обнаружить, их частота неоднородна в разных местах смеси (вода с песком).

К гетерогенным смесям относятся:

суспензии - смеси твёрдых и жидких веществ (угля и воды);
эмульсии - смеси разных по плотности жидкостей (масла и воды).

Если один компонент уступает по массе в десятки раз другому компоненту, то его называют примесью.

Способы очистки

Абсолютно чистых веществ не существует. Чистыми веществами считают вещества, содержащие незначительное количество примесей, которые не отражаются на физических и химических свойствах вещества. Чтобы максимально очистить вещество, используются способы разделения смесей:

отстаивание - оседание тяжёлых веществ в жидкостях;
фильтрация - отделение частиц от жидкости с помощью фильтров;
выпаривание - нагревание раствора до испарения влаги;
применение магнита - выделение с помощью намагничивания;
дистилляция - разделение веществ с разной температурой кипения;
адсорбция - скопление одного вещества на поверхности другого.

Металлы от неметаллов можно отделить с помощью флотации. Это процесс, основанный на способности к намоканию веществ. Таким способом отделяют железо от серы: железо намокает и оседает на дно, а сера не намокает и остаётся на поверхности воды.

Рис. 3. Флотация.

Что мы узнали?

Из урока химии 8 класса узнали о понятиях смесей и чистых веществ. Элементы и соединения, состоящие из однородных молекул, атомов или ионов, а также обладающие постоянными свойствами, называются чистыми. Смеси включают несколько чистых веществ разной концентрации и структуры. Соединения могут смешиваться полностью, образуя однородные вещества, или соединяться неоднородно. Для разделения смесей используют различные методы.

ЧИСТОЕ ВЕЩЕСТВО ЧИСТОЕ ВЕЩЕСТВО

ЧИ́СТОЕ ВЕЩЕСТВО́ (идеально чистое вещество), простое или сложное вещество, обладающее только одному ему присущим комплексом постоянных свойств, которые обусловлены определенным набором атомов и молекул. К числу таких свойств относится требование химической (отсутствие посторонних атомов) чистоты и физического (отсутствие структурных дефектов) совершенства. В отдельных случаях оно может быть дополнено требованием изотопической чистоты, предусматривающей отсутствие в чистом веществе примесей его изотопов, продукты распада которых могут менять желательные свойства. Требования физического совершенства могут быть дополнены требованиями кристаллохимической чистоты, выражающимися в отсутствии в чистом веществе полиморфных фаз.
Понятие идеально чистое вещество имеет такой же абстрактный характер, как, например, абсолютный нуль температуры или идеальный газ, и получить идеально чистое вещество также невозможно. Причиной этого являются ограничения кинетического и термодинамического характера. Первое проявляется в том, что скорость очистки веществ от примеси прямо пропорциональна концентрации и падает по мере ее уменьшения. Поэтому чем более высокой степени чистоты требуется получить вещество, тем с большими затратами энергии и времени это будет связано, т.е. снизить содержание примеси в 10 раз с 1 до 0,1%(по массе) можно намного дешевле и быстрее, чем также в 10 раз, но с 10 -4 до 10 -5 %(по массе). Снижение на один порядок содержания той или иной примеси, начиная с 10 -3 %(по массе), требует применения специальных методов очистки.
Сохранить первоначальную чистоту трудно из-за второго ограничения, так как процесс загрязнения вещества, т.е. разупорядочения системы, протекает самопроизвольно: получить абсолютно чистое вещество невозможно.
Чистота реально существующих чистых веществ носит относительный характер. Ее оценивают по содержанию в веществе посторонних примесей. Число их может быть достаточно велико. Так в относительно чистом фосфиде галлия, с суммарной концентрацией примеси 10 -5 %(по массе) масс-спектральным методом анализа было обнаружено 72 примеси. При увеличении чувствительности анализа количество обнаруженных в чистом веществе примесей, соответственно, возрастает.
Особо чистые вещества используют в основном для специальных целей – при производстве полупроводниковых материалов и приборов, в радио- и квантовой электронике. В этом случае требования по чистоте предъявляются как к основным материалам, так и к вспомогательным, используемым в процессе производства: вода, газы, химические реактивы, материалы контейнеров. Работать с продуктами особой чистоты, содержащими примеси порядка 10 -5 % и ниже, достаточно сложно. Выработка такой продукции требует специально оборудованных помещений с тщательно профильтрованным воздухом, полного отсутствия металлических предметов, использования посуды из пластмасс особых типов. Применение дистиллированной воды (даже дважды пли трижды перегнанной) абсолютно недопустимо - можно применять лишь воду, прошедшую дополнительную очистку с помощью ионитов. Строжайшие меры принимаются также для устранения возможности попадания каких-либо загрязнений от работающих. Для этой цели, в частности, используется лавсановая спецодежда (не дающая ворсинок), особые туфли и резиновые перчатки.
Маркировка
По существующему в России положению для реактивов установлены квалификации "чистый" (Ч), "чистый для анализа" (ЧДА.), "химически чистый" (ХЧ) и "особо чистый" (ОСЧ.), последняя иногда делится на несколько марок. Реактивы квалификации "чистый" применяются в самых разнообразных лабораторных работах как учебного, так и производственного характера. Реактивы "чистые для анализа", как показывает само название, предназначены для аналитических работ, выполняемых с большой точностью. Содержание примесей в препаратах ЧДА настолько мало, что обычно не вносит заметных погрешностей в результаты анализа. Эти реактивы вполне могут быть использованы в научно-исследовательских работах. Наконец, реактивы квалификации "химически чистый" предназначены для ответственных научных исследований, они используются также в аналитических лабораториях в качестве веществ, по которым устанавливаются титры рабочих растворов. Эти три квалификации охватывают все реактивы общего назначения.
В зарубежной практике помимо выражения концентрации примеси в чистом веществе в атомных процентах и процентах по массе, часто применяют более мелкие единицы: 0/00 – промилле, ppm – часть на миллион или грамм на тонну; ppb – часть на биллон (миллиард) или милиграмм на тонну; очень редко ppT – часть на триллион.
Чистые вещества, содержание лимитируемых примесей в которых находится на уровне от 10 -6 до 10 -7 %(по массе), а сумма остальных примесей 10 -3 10 -4 %(по массе), относятся к классу особо чистых веществ (ОСЧ). Они предназначены лишь для специальных целей. Вещества особой чистоты делятся на три класса. Класс А делится на подклассы А1 (содержание основного вещества 99,9%) и А2 (99,99% основного вещества). Цифра после буквы А характеризует число девяток после запятой. Соответственно содержанию основного вещества различают подклассы В3, В4, В5 и В6. Наконец, ультрачистые вещества обрадуют класс С, делящийся на подклассы С7-С10.
Чистоту вещества характеризуют также по суммарному содержанию определенного числа микропримесей. В маркировку особо чистых веществ помимо наименования марки ОСЧ входят две цифры. Первая обозначает количество лимитируемых примесей, вторая – показатель отрицательной степени их суммы, выраженной в процентах по массе. Например, для особо чистого SiO2 нормируется десять примесей (Аl, В, Fe, Са, Mg, Na, Р, Ti, Sn, Рb), причем общее содержание их не превышает 1.10 -5 %. Для такого препарата устанавливается индекс "ОСЧ-10-5".

Энциклопедический словарь . 2009 .

Смотреть что такое "ЧИСТОЕ ВЕЩЕСТВО" в других словарях:

Чистое вещество элементы или соединения, их растворы, сплавы, смеси и т. д. характеризующиеся содержанием примесей ниже определенного предела. Этот предел определяется свойствами, получением или использованием веществ и, как… … Википедия

чистое вещество - grynoji medžiaga statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. pure substance vok. reiner Substanz, f rus. чистое вещество, n pranc. substance pure, f … Fizikos terminų žodynas

особо чистое вещество - ypač gryna medžiaga statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. highly purified material vok. Reinststoff, m; Reinstsubstanz, f rus. особо чистое вещество, n pranc. substance de très grande pureté, f … Radioelektronikos terminų žodynas

химическое вещество - 2.6 химическое вещество: Химический элемент или химическое соединение, существующие в природе или полученные искусственно. Источник: ГОСТ 30333 2007: Паспорт безопасности химической продукции. Общие требования оригинал докум … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

У этого термина существуют и другие значения, см. Химия (значения). Химия (от араб. کيمياء‎‎, произошедшего, предположительно, от египетского слова km.t (чёрный), откуда возникло также название Египта, чернозёма и свинца «черная… … Википедия

Общие Систематическое н … Википедия

- (берлинка) весьма употребительная краска, представляющая в сухом виде темно синие некристаллические массы с красновато медным металлическим блеском, без запаха и вкуса. Слабые кислоты на нее не действуют, едкие щелочи разлагают с выделением окиси … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Кокаин … Википедия

КРИОПРОВОДНИКИ, металлы, удельное сопротивление которых при охлаждении снижается плавно, без скачков и достигает малых значений при криогенных температурах (см. Низкие температуры (см. НИЗКИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ)). Снижение сопротивления криопроводников… … Энциклопедический словарь

Тип урока. Изучение нового материала.

Цели урока. Обучающие – изучить понятия «чистое вещество» и «смесь», однородные (гомогенные) и неоднородные (гетерогенные) смеси, рассмотреть способы разделения смесей, научить учащихся разделять смеси на компоненты.

Развивающие – развить интеллектуальные и познавательные умения учащихся: выделять существенные признаки и свойства, устанавливать причинно-следственные связи, классифицировать, анализировать, делать выводы, выполнять опыты, наблюдать, оформлять наблюдения в виде таблиц, схем.

Воспитательные – содействовать воспитанию у учащихся организованности, аккуратности при проведении эксперимента, умения организовывать взаимопомощь при работе в парах, духа соревновательности при выполнении упражнений.

Методы обучения. Методы организации учебно-познавательной деятельности – словесные (эвристическая беседа), наглядные (таблицы, рисунки, демонстрации опытов), практические (лабораторные работы, выполнение упражнений).

Методы стимулирования интереса к учению – познавательные игры, учебные дискуссии.

Методы контроля – устный контроль, письменный контроль, экспериментальный контроль.

Оборудование и реактивы. На столах учащихся – листы бумаги, ложечки для веществ, стеклянные палочки, стаканы с водой, магниты, порошки серы и железа.

На столе учителя – ложечки, пробирки, держатель для пробирок, спиртовка, магнит, вода, химические стаканы, штатив с кольцом, штатив с лапкой, воронка, стеклянные палочки, фильтры, фарфоровая чашка, делительная воронка, пробирка с газоотводной трубкой, пробирка-приемник, «стакан-холодильник» с водой, лента фильтровальной бумаги (2х10 см), красные чернила, колба, сито, порошки железа и серы в массовом отношении 7: 4, речной песок, поваренная соль, растительное масло, раствор медного купороса, манная, гречневая крупы.

ХОД УРОКА

Организационный момент

Отметить отсутствующих, объяснить цели урока и познакомить учащихся с его планом.

П л а н у р о к а

1. Чистые вещества и смеси. Отличительные особенности.

2. Однородные и неоднородные смеси.

3. Способы разделения смесей.

Беседа по теме «Вещества и их свойства»

Учитель. Вспомните, что изучает химия .

Ученик. Вещества, свойства веществ, изменения, происходящие с веществами, т.е. превращения веществ.

Учитель. Что называется веществом?

Ученик. Вещество – это то, из чего состоит физическое тело.

Учитель. Вы знаете, что вещества бывают простыми и сложными. Какие вещества называются простыми, а какие – сложными?

Ученик. Простые вещества состоят из атомов одного химического элемента, сложные – из атомов различных химических элементов .

Учитель. Какие физические свойства имеют вещества?

Ученик. Агрегатное состояние, температуры плавления, кипения, электро- и теплопроводность, растворимость в воде и др .

Объяснение нового материала

Чистые вещества и смеси.
Отличительные особенности

Учитель. Постоянные физические свойства имеют только чистые вещества. Только чистая дистиллированная вода имеет t пл = 0 °С, t кип = 100 °С, не имеет вкуса. Морская вода замерзает при более низкой, а закипает при более высокой температуре, вкус у нее горько-соленый. Вода Черного моря замерзает при более низкой, а закипает при более высокой температуре, чем вода Балтийского моря. Почему? Дело в том, что в морской воде содержатся другие вещества, например растворенные соли, т.е. она представляет собой смесь различных веществ, состав которой меняется в широких пределах, свойства же смеси не являются постоянными. Определение понятия «смесь» было дано в XVII в. английским ученым Робертом Бойлем: «Смесь – целостная система, состоящая из разнородных компонентов».

Рассмотрим отличительные особенности смеси и чистого вещества. Для этого проделаем следующие опыты.

Опыт 1. Используя инструкцию к опыту, изучите существенные физические свойства порошков железа и серы, приготовьте смесь этих порошков и определите, сохраняют ли эти вещества свои свойства в смеси.

Обсуждение с учащимися результатов проведенного опыта.

Учитель. Опишите агрегатное состояние и цвет серы.

Ученик. Сера – твердое вещество желтого цвета.

Учитель. Каковы агрегатное состояние и цвет железа в виде порошка?

Ученик. Железо – твердое серое вещество .

Учитель. Как эти вещества относятся: а) к магниту; б) к воде?

Ученик. Железо притягивается магнитом, а сера – нет; в воде порошок железа тонет, т.к. железо тяжелее воды, а порошок серы всплывает на поверхность воды, т. к. не смачивается водой.

Учитель. Что можно сказать о соотношении железа и серы в смеси?

Ученик. Соотношение железа и серы в смеси может быть различным, т.е. непостоянным.

Учитель. Сохраняются ли свойства железа и серы в смеси?

Ученик. Да, свойства каждого вещества в смеси сохраняются .

Учитель. Как можно разделить смесь серы и железа?

Ученик. Это можно сделать физическими методами: магнитом или водой.

Учитель. Опыт 2. Сейчас я покажу реакцию взаимодействия серы и железа. Ваша задача внимательно наблюдать этот опыт и определить, сохраняют ли свои свойства железо и сера в полученном в результате реакции сульфиде железа(II) и можно ли выделить из него железо и серу физическими методами.

Я тщательно перемешиваю порошки железа и серы в массовом отношении 7: 4:

m(Fе) : m(S) = А r (Fе) : А r (S) = 56: 32 = 7: 4,

помещаю смесь в пробирку, прогреваю в пламени спиртовки, сильно накаливаю в одном месте и прекращаю нагревание, когда начинается бурная экзотермическая реакция. После остывания пробирки осторожно разбиваю ее, предварительно завернув в полотенце, и извлекаю содержимое. Внимательно посмотрите на полученное вещество – сульфид железа(II). Видны ли в нем отдельно серый порошок железа и желтый - серы?

Ученик. Нет, полученное вещество имеет темно-серый цвет.

Учитель. Затем испытываю полученное вещество магнитом. Разделяются ли железо и сера?

Ученик. Нет, полученное вещество не намагничивается .

Учитель. Помещаю сульфид железа(II) в воду. Что вы наблюдаете при этом?

Ученик. Сульфид железа(II) тонет в воде .

Учитель. Сохраняют ли сера и железо свои свойства, входя в состав сульфида железа(II)?

Ученик. Нет, новое вещество обладает свойствами, отличными от свойств взятых для реакции веществ.

Учитель. Можно ли разделить сульфид железа(II) физическими методами на простые вещества?

Ученик. Нет, ни магнит, ни вода не могут разделить сульфид железа(II) на железо и серу.

Учитель. Происходит ли изменение энергии при образовании химического вещества?

Ученик. Да, например, при взаимодействии железа и серы энергия выделяется.

Учитель. Занесем результаты обсуждения опытов в таблицу.

Таблица

Сравнительная характеристика смеси и чистого вещества

Для закрепления этой части урока выполните упражнение: определите, где на рисунке (см. с. 34) изображено простое вещество, сложное вещество или смесь.

Однородные и неоднородные смеси

Учитель. Выясним, отличаются ли смеси по внешнему виду друг от друга.

Учитель демонстрирует примеры суспензий (речной песок + вода), эмульсии (растительное масло + вода) и растворов (воздух в колбе, поваренная соль + вода, разменная монета: алюминий + медь или никель + медь).

Учитель. В суспензиях видны частицы твердого вещества, в эмульсиях – капельки жидкости, такие смеси называются неоднородными (гетерогенными), а в растворах компоненты не различимы, они являются однородными (гомогенными) смесями. Рассмотрим схему классификации смесей (схема 1).

Схема 1

Приведите примеры каждого вида смесей: суспензий, эмульсий и растворов.

Способы разделения смесей

Учитель. В природе вещества существуют в виде смесей. Для лабораторных исследований, промышленных производств, для нужд фармакологии и медицины нужны чистые вещества.

Для очистки веществ применяются различные способы разделения смесей (схема 2).

Схема 2

Эти способы основаны на различиях в физических свойствах компонентов смеси.

Рассмотрим способы разделения гетерогенных смесей .

Как можно разделить суспензию – смесь речного песка с водой, т. е. очистить воду от песка?

Ученик. Отстаиванием, а затем фильтрованием.

Учитель. Верно. Разделение отстаиванием основано на различных плотностях веществ. Более тяжелый песок оседает на дно. Так же можно разделить и эмульсию: отделить нефть или растительное масло от воды. В лаборатории это можно сделать с помощью делительной воронки. Нефть или растительное масло образует верхний, более легкий слой . (Учитель демонстрирует соответствующие опыты.)

В результате отстаивания выпадает роса из тумана, осаждается сажа из дыма, отстаиваются сливки в молоке.

А на чем основано разделение гетерогенных смесей с помощью фильтрования ?

Ученик. На различной растворимости веществ в воде и на различных размерах частиц.

Учитель. Верно, через поры фильтра проходят лишь соизмеримые с ними частицы веществ, в то время как более крупные частицы задерживаются на фильтре. Так можно разделить гетерогенную смесь поваренной соли и речного песка .

Ученик показывает опыт : наливает в смесь песка и соли воду, перемешивает, а затем пропускает взвесь (суспензию) через фильтр – раствор соли в воде проходит через фильтр, а крупные частицы нерастворимого в воде песка остаются на фильтре.

Учитель. А какие вещества можно использовать в качестве фильтров?

Ученик. В качестве фильтров можно использовать различные пористые вещества: вату, уголь, обожженную глину, прессованное стекло и другие.

Учитель. Какие примеры применения фильтрования в жизни человека вы можете привести?

Ученик. Способ фильтрования – это основа работы бытовой техники, например пылесосов. Его используют хирурги – марлевые повязки; буровики и рабочие элеваторов – респираторные маски. С помощью чайного ситечка для фильтрования чаинок Остапу Бендеру – герою произведения Ильфа и Петрова – удалось забрать один из стульев у Эллочки Людоедки («Двенадцать стульев»).

Учитель. А теперь, познакомившись с этими способами разделения смеси, давайте поможем героине русской народной сказки «Василиса Прекрасная» .

Ученик. В этой сказке Баба-Яга приказала Василисе отделить рожь от чернушки и мак от земли. Героине сказки помогли голуби. Мы же теперь можем разделить крупы фильтрованием через сито, если крупинки имеют разные размеры, или взбалтыванием с водой, если частицы имеют разную плотность или различную смачиваемость водой. Возьмем в качестве примера смесь, состоящую из крупинок различного размера: смесь манной и гречневой круп. (Ученик показывает, как манка с меньшими размерами частиц проходит через сито, а гречка остается на нем.)

Учитель. А вот со смесью веществ, имеющих разную смачиваемость водой, вы сегодня уже знакомились. О какой смеси я говорю?

Ученик. Речь идет о смеси порошков железа и серы. Мы проводили с этой смесью лабораторный опыт .

Учитель. Вспомните, как вы разделяли такую смесь.

Ученик. С помощью отстаивания в воде и с помощью магнита.

Учитель. Что вы наблюдали, разделяя смесь порошков железа и серы с помощью воды?

Ученик. Несмачивающийся порошок серы всплывал на поверхность воды, а тяжелый смачивающийся порошок железа оседал на дно .

Учитель. А как происходило разделение этой смеси с помощью магнита?

Ученик. Порошок железа притягивался магнитом, а порошок серы – нет .

Учитель. Итак, мы познакомились с тремя способами разделения гетерогенных смесей: отстаиванием, фильтрованием и действием магнитом. А теперь рассмотрим способы разделения гомогенных (однородных) смесей . Вспомните, после отделения фильтрованием песка мы получили раствор соли в воде – гомогенную смесь. Как из раствора выделить чистую соль?

Ученик. Выпариванием или кристаллизацией .

Учитель демонстрирует опыт: вода испаряется, а в фарфоровой чашке остаются кристаллы соли.

Учитель. При выпаривании воды из озер Эльтон и Баскунчак получают поваренную соль. Этот способ разделения основан на различии в температурах кипения растворителя и растворенного вещества.

Если вещество, например сахар, разлагается при нагревании, то воду испаряют неполностью – упаривают раствор, а затем из насыщенного раствора осаждают кристаллы сахара.

Иногда требуется очистить от примесей растворители с меньшей температурой кипения, например воду от соли. В этом случае пары вещества необходимо собрать и затем сконденсировать при охлаждении. Такой способ разделения гомогенной смеси называется дистилляцией, или перегонкой .

Учитель показывает перегонку раствора медного купороса, вода испаряется при t кип = 100 °С, затем пары конденсируются в пробирке-приемнике, охлаждаемой водой в стакане.

Учитель. В специальных приборах – дистилляторах получают дистиллированную воду, которую используют для нужд фармакологии, лабораторий, систем охлаждения автомобилей.

Ученик демонстрирует рисунок сконструированного им «прибора» для дистилляции воды.

Учитель. Если же разделять смесь спирта и воды, то первым будет отгоняться (собираться в пробирке-приемнике) спирт с t кип = 78 °С, а в пробирке останется вода. Перегонка используется для получения бензина, керосина, газойля из нефти.

Особым методом разделения компонентов, основанным на различной поглощаемости их определенным веществом, является хроматография .

Учитель демонстрирует опыт. Он подвешивает полоску из фильтровальной бумаги над сосудом с красными чернилами, погружая в них лишь конец полоски. Раствор впитывается бумагой и поднимается по ней. Но граница подъема краски отстает от границы подъема воды. Так происходит разделение двух веществ: воды и красящего вещества в чернилах.

Учитель. С помощью хроматографии русский ботаник М.С.Цвет впервые выделил хлорофилл из зеленых частей растений. В промышленности и лабораториях вместо фильтровальной бумаги для хроматографии используют крахмал, уголь, известняк, оксид алюминия. А всегда ли требуются вещества с одинаковой степенью очистки?

Ученик. Для различных целей необходимы вещества с различной степенью очистки. Воду для приготовления пищи достаточно отстоять для удаления примесей и хлора, используемого для ее обеззараживания. Воду для питья нужно предварительно прокипятить. А в химических лабораториях для приготовления растворов и проведения опытов, в медицине необходима дистиллированная вода, максимально очищенная от растворенных в ней веществ. Особо чистые вещества, содержание примесей в которых не превышает одной миллионной процента, применяются в электронике, в полупроводниковой, ядерной технике и других точных отраслях промышленности .

Учитель. Послушайте стихотворение Л.Мартынова «Дистиллированная вода»:

Вода
Благоволила
Литься!
Она
Блистала
Столь чиста,
Что ни напиться,
Ни умыться.
И это было неспроста.
Ей не хватало
Ивы, тала
И горечи цветущих лоз,
Ей водорослей не хватало
И рыбы, жирной от стрекоз.
Ей не хватало быть волнистой,
Ей не хватало течь везде.
Ей жизни не хватало
Чистой –
Дистиллированной воде!

Для закрепления и проверки усвоения материала учащиеся отвечают на следующие вопросы .

1. При измельчении руды на горно-обогатительных фабриках в нее попадают обломки железных инструментов. Как их можно извлечь из руды?

2. Перед переработкой бытового мусора, а также бумажной макулатуры необходимо избавиться от железных предметов. Как проще всего это сделать?

3. Пылесос всасывает воздух, содержащий пыль, а выпускает чистый. Почему?

4. Вода после мойки автомобилей в крупных гаражах оказывается загрязненной машинным маслом. Как следует поступить перед сливом ее в канализацию?

5. Муку очищают от отрубей просеиванием. Почему это делают?

6. Как разделить зубной порошок и поваренную соль? Бензин и воду? Спирт и воду?

Л и т е р а т у р а

Аликберова Л.Ю. Занимательная химия. М.: АСТ-Пресс, 1999; Габриелян О.С., Воскобойникова Н.П., Яшукова А.В. Настольная книга учителя. Химия. 8 класс. М.: Дрофа, 2002; Габриелян О.С. Химия.
8 класс. М.: Дрофа, 2000; Гузей Л.С., Сорокин В.В., Суровцева Р.П. Химия. 8 класс. М.: Дрофа, 1995; Ильф И.А., Петров Е.П. Двенадцать стульев. М.: Просвещение, 1987; Кузнецова Н.Е., Титова И.М., Гара Н.Н., Жегин А.Ю. Химия. Учебник для учащихся 8 класса общеобразовательных учреждений. М.: Вентана-Граф, 1997; Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия. Учебник для 8 класса общеобразовательных учреждений. М.: Просвещение, 2000; Тыльдсепп А.А., Корк В.А . Мы изучаем химию. М.: Просвещение, 1998.

В нашей статье мы рассмотрим, что такое чистые вещества и смеси, способы разделения смесей. В повседневной жизни их использует каждый из нас. А встречаются ли вообще в природе чистые вещества? И как отличить их от смесей?

Чистые вещества и смеси: способы разделения смесей

Чистыми называют вещества, которые содержат частицы только определенного вида. Ученые считают, что в природе их практически не существует, поскольку все они, хоть и в ничтожных долях, содержат примеси. Абсолютно все вещества также являются растворимыми в воде. Даже если погрузить в эту жидкость, к примеру, серебряное кольцо, ионы этого металла перейдут в раствор.

Признаком чистых веществ являются постоянство состава и физических свойств. В процессе их образования происходит изменение количества энергии. Причем она может как увеличиваться, так и уменьшаться. Разделить чистое вещество на отдельные составляющие можно только с помощью химической реакции. К примеру, только дисциллированная вода обладает типичной для этого вещества температурой кипения и замерзания, отсутствием вкуса и запаха. А разложить ее кислород и водород можно только путем электролиза.

А чем отличаются от чистых веществ их совокупности? Ответить на этот вопрос нам поможет химия. Способы разделения смесей являются физическими, поскольку они не приводят к изменению химического состава веществ. В отличие от чистых веществ, смеси имеют непостоянный состав и свойства, а разделить их можно физическими методами.

Что такое смесь

Смесью называют совокупность индивидуальных веществ. Ее примером является морская вода. В отличие от дисциллированной, она обладает горьким или соленым вкусом, кипит при более высокой, а замерзает при более низкой температуре. Способы разделения смесей веществ являются физическими. Так, из морской воды можно добыть чистую соль путем выпаривания и последующей кристаллизации.

Виды смесей

Если добавить в воду сахар, через некоторое время его частички растворятся и станут невидимыми. В результате их невозможно будет отличить невооруженным глазом. Такие смеси называют однородными, или гомогенными. Их примерами также являются воздух, бензин, бульон, духи, сладкая и соленая вода, сплав меди и алюминия. Как видите, могут находиться в разных агрегатных состояниях, но чаще всего встречаются жидкости. Их также называют растворами.

В неоднородных, или гетерогенных смесях можно различить частицы индивидуальных веществ. Железные и деревянные опилки, песок и поваренная соль являются их типичными примерами. Неоднородные смеси также называют взвесями. Среди них различают суспензии и эмульсии. В состав первых входит жидкость и твердое вещество. Так, эмульсией является смесь воды и песка. Эмульсией называют совокупность двух жидкостей с разной плотностью.

Существуют неоднородные смеси и со специальными названиями. Так, примером пены является пенопласт, а к аэрозолям относятся туман, дым, дезодоранты, освежители воздуха, антистатики.

Способы разделения смесей

Безусловно, многие смеси обладают более ценными свойствами, чем отдельно взятые индивидуальные вещества, входящие в их состав. Но даже в быту возникают ситуации, когда их необходимо разделить. А в промышленности на этом процессе основаны целые производства. К примеру, из нефти в результате ее переработки получают бензин, газойль, керосин, мазут, соляровое и машинное масло, ракетное топливо, ацетилен и бензол. Согласитесь, выгоднее использовать эти продукты, чем бездумно сжигать нефть.

Теперь давайте разберемся, существует ли такое понятие, как химические способы разделения смесей. Допустим, из водного раствора соли нам необходимо получить чистые вещества. Для этого смесь необходимо нагреть. В результате вода превратится в пар, а соль кристаллизируется. Но при этом не произойдет превращения одних веществ в другие. Это значит, что основой данного процесса являются физические явления.

Способы разделения смесей зависят от агрегатного состояния, способности к растворимости, разнице в температуре кипения, плотности и состава ее компонентов. Рассмотрим каждый из них более подробно на конкретных примерах.

Фильтрование

Этот способ разделения подходит для смесей, в состав которых входят жидкость и нерастворимое в нем твердое вещество. К примеру, вода и речной песок. Эту смесь необходимо пропустить через фильтр. В результате чистая вода свободно пройдет через него, а песок останется.

Отстаивание

Некоторые способы разделения смесей основаны на действии силы тяжести. Таким образом на можно разложить суспензии и эмульсии. Если в воду попало растительное масло, такую смесь сначала необходимо взболтать. Потом оставьте ее на некоторое время. В результате вода окажется на дне сосуда, а масло в виде пленки будет покрывать ее.

В лабораторных условиях для отстаивания используют В результате ее работы более плотная жидкость сливается в сосуд, а легкая остается.

Отстаивание характеризуется низкой скоростью протекания процесса. Необходимо определенное время, чтобы сформировался осадок. В промышленных условиях этот способ осуществляют в специальных конструкциях, которые называются отстойники.

Действие магнитом

Если в состав смеси входит металл, то ее можно разделить при помощи магнита. К примеру, отделить железные и деревянные опилки. Но все ли металлы обладают такими свойствами? Вовсе нет. Для этого способа подойдут только смеси, содержащие ферромагнетики. Кроме железа к ним относятся никель, кобальт, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий.

Дистилляция

Это название в переводе с латинского языка означает "стекание каплями". Дистилляция представляет способы разделения смесей, основанные на разнице в температурах кипения веществ. Таким образом, даже в домашних условиях можно разделить спирт и воду. Первое вещество начинает испаряться уже при температуре 78 градусов по Цельсию. Касаясь холодной поверхности пары спирта конденсируются, переходя в жидкое состояние.

В промышленности таким способом получают продукты переработки нефти, душистые вещества, чистые металлы.

Выпаривание и кристаллизация

Эти способы разделения смесей подходят для жидких растворов. Вещества, которые входят в их состав, отличаются температурой кипения. Таким образом, можно получить кристаллы соли или сахара из воды, в которой они растворены. Для этого растворы нагревают и выпаривают до насыщеного состояния. В этом случае кристаллы осаждаются. Если же необходимо получить чистую воду, тогда раствор доводят до кипения с последующей конденсацией паров на более холодной поверхности.

Способы разделения газовых смесей

Газообразные смеси разделяют лабораторными и промышленными способами, поскольку этот процесс требует наличия специального оборудования. Сырьем природного происхождения является воздух, коксовый, генераторный, попутный и природный газ, представляющий собой совокупность углеводородов.

Физические способы разделения смесей, находящихся в газообразном состоянии следующие:

Конденсация - это процесс постепенного охлаждения смеси, в ходе которого происходит конденсация ее составляющих. При этом в первую очередь в жидкое состоние переходят высококипящие вещества, которые собираются в сепараторах. Таким образом получают водород из а также отделяют аммиак из непрореагировавшей части смеси.
Сорбирование - это поглощение одних веществ другими. Этот процесс имеет противоположные составляющие, между которыми в ходе реакции устанавливается равновесие. Для прямого и обратного процесса необходимы различные условия. В первом случае это сочетание высокого давления и низкой температуры. Такой процесс называют сорбцией. В обратном случае используют противоположные условия: низкое давление при высокой температуре.
Мембранное разделение - способ, при котором используют свойство полупроницаемых перегородок избирательно пропускать молекулы различных веществ.
Дефлегмация - процесс конденсации высококипящих частей смесей в результате их охлаждения. При этом температура перехода в жидкое состояние отдельных компонентов должна отличаться в значительной степени.

Хроматография

Название этого способа можно перевести как "пишу цветом". Представьте, что в воду добавлены чернила. Если опустить в такую смесь конец фильтровальной бумаги, она начнет впитываться. При этом вода будет поглощаться быстрее чернил, что связано с разной степенью сорбируемости этих веществ. Хроматография является не только способом разделения смесей, но и методом изучения таких свойств веществ, как диффузия и растворимость.

Итак, мы познакомились с такими понятиями, как "чистые вещества" и "смеси". Первые представляют собой элементы или соединения, состоящие только из частиц определенного вида. Их примерами являются соль, сахар, дистиллированная вода. Смеси - это совокупность индивидуальных веществ. Для их разделения используют ряд методов. Способ их разделения зависит от физических свойств его составляющих. К основным из них относятся отстаивание, выпаривание, кристаллизация, фильтрование, дистилляция, действие магнитом и хроматография.

РАЗДЕЛ И. ОБЩАЯ ХИМИЯ

6. Смеси веществ. Растворы

6.2. Смеси, их типы, названия, состав, методы разделения

Смеси - это совокупность различных веществ, из которых может складываться одно физическое тело. Каждое вещество, что содержится в смеси, называют компонентом. При смешивании новое вещество не возникает. Все вещества, которые входят в состав смеси, сохраняют присущие им свойства. Но физические свойства смеси, как правило, отличаются от физических свойств отдельных компонентов. Смеси бывают однородными и неоднородными.

Однородные (гомогенные) смеси - это смеси, в которых компоненты смешаны на молекулярном уровне (однофазный материал); их невозможно обнаружить при рассматривании невооруженным глазом и даже при использовании мощных оптических приборов. Например, водные растворы сахара, поваренной соли, спирта, уксусной кислоты, металлические сплавы, воздух.

Неоднородные (гетерогенные) смеси формируют так называемые дисперсные системы. Они образуются при смешивании двух и более веществ, которые не растворяются друг в друге (не образуют однородных систем) и не реагируют химически. Компоненты дисперсных систем называют дисперсионным средой и дисперсной фазой; между ними существует поверхность раздела.

По размеру частиц дисперсной фазы системы разделяют на:

Грубодисперсные (> 10 -5 м);

Мікрогетерогенні (10 -7 -10 -5 м);

Ультрамікрогетерогенні (10 -9 -10 -7 м), или золи (коллоидные системы) 1 .

Если частицы дисперсной фазы имеют одинаковый размер, системы называют монодисперсними; если разный - полідисперсними (таковыми являются практически все природные системы). В зависимости от агрегатного состояния дисперсионной среды и дисперсной фазы, различают такие простые дисперсные системы:

Дисперсная фаза	Дисперсионную среду	Обозначения	Название	Пример
газообразная	газообразное	г/г	не образуется*
	жидкое	г/г	газовая эмульсия,пена	морская, мыльная пена
	твердое	г/т	пористое тело (твердая пена)**	пемза, активированный уголь
жидкая	газообразное	г/г	аэрозоль	облака, туман
	жидкое	г/г	эмульсия	молоко, нефть
	твердое	р/т	капиллярные системы	поролоновая губка, пропитанная водой
твердая	газообразное	т/г	аэрозоль	дым, песчаная буря
	жидкое	т/г	суспензия, золь, взвесь	паста, взвесь глины в воде
	твердое	т/т	твердая гетерогенная система	горные породы, бетон, сплавы

* Газы образуют однородные смеси (газообразные растворы).

** Пористые тела по размеру полостей разделяют на:

Микропористые (2 нм);

Лезопористі (2-50 нм);

Макропористые (> 50 нм).

Смеси разделяют с помощью физических методов. Для разделения неоднородных смесей используют отстаивание, фильтрование, флотацию и иногда действие магнита.

Отстаивание	Для разделения смеси, содержащей твердые нерастворимые в воде частицы или нерастворимые друг в друге жидкости. Твердые нерастворимые Частицы или капли жидкости оседают на дно сосуда или всплывают на поверхность смеси. С помощью делительной воронки разделяют жидкости, которые не смешиваются	глина и вода; медные опилки, опилки и вода; масло и вода
Фильтрация	Для разделения смеси растворимых и нерастворимых в растворителе веществ. Твердые нерастворимые частицы остаются на фильтре	вода + песок; вода + опилки
Флотация	Для разделения смесей веществ с разными показателями смачиваемости	Обогащение полезных ископаемых
Действие магнита	Для разделения смесей, содержащих железо или другие металлы (Ni , Co ), которые притягиваются магнитом (ферромагнетики)	железо + сера; железо + песок

Для разделения однородных смесей используют выпаривание и перегонку (дистилляцию).

_____________________________________________________________

1 Если размеры частиц дисперсной фазы не превышают размеров молекул или ионов (до 1 нм), такие системы называют истинными растворами.