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.
Каждое вещество состоит из определённых ча-стиц. Например, вода состоит из молекул воды, в которой два атома водорода соединены с одним атомом кислорода. Молекулы воды отличаются по составу, форме, размерам, свойствам от молекул других веществ. Если в посудине содержатся толь-ко молекулы воды и отсутствуют частицы других веществ, то такая вода является чистым веществом.
Чистые вещества. Чистые вещества характери-зуются постоянными физическими свойствами. На-пример, только чистая вода кипит при температуре 100 °С и замерзает при 0 °С. Если в ней растворить соль, то температура кипения превысит 100 °С, а температура замерзания снизится. Поэтому во время гололедицы тротуары посыпают поваренной солью.
Состав чистого вещества постоянный, независи-мо от того, как его добывали и где вещество нахо-дится в природе.
Чистыми веществами называют вещества, кото-рые состоят из частиц одного вещества и характе-ризуются постоянными физическими свойствами.
Ознакомьтесь с примерами чистых веществ на рис. 22.
Покупая в магазине соль, сахар, крахмал, мы счи-таем, что это чистые вещества. Однако и в этих про-дуктах питания имеются незначительные примеси других веществ. Следовательно, в природе и повсед-невной жизни вещества в чистом виде практически не встречаются.
Смеси. В природе, технике, быту преобладают смеси двух или не-скольких веществ. Природными сме-сями являются воздух, природный газ, нефть, молоко, морская вода, гранит, горные породы, фруктовые соки. По рис. 23 выясните, в каких агрегатных состояниях могут нахо-диться смеси.
К известным вам смесям, которые созданы и используются человеком, относятся: строительные смеси, бен-зин, краски, стиральные порошки, зубные пасты, кетчупы, майонезы, разнообразные блюда и т. д.
Смесь — это два и больше веществ, смешанных между собой. Различают твёрдые, жидкие, газо-образные смеси.
На рис. 24 показано, как из лимонной кислоты и воды пригото-вили смесь. Молекулы этих веществ смешаны между собой.
Вы также можете приготовить разные смеси, например чай, мыль-ный раствор, компот, тесто — смесь из муки, соды и воды.
Отдельные вещества в составе смеси принято называть компонен-тами . Компоненты природной сме-си гранита увидеть просто. В другой природной смеси — молоке — ком-поненты не видны, хотя в её составе много веществ и среди них — вода, жиры, белки. Эти компоненты можно определить с помощью микроскопа. А вот рассмотреть компо-ненты такой природной смеси, как морская вода, не удаётся даже под микроскопом.
Смеси бывают природные и приготовленные чело-веком . Для приготовления одной смеси необходи-мо иметь два или несколько веществ. Материал с сайта
Смесь воды и сахара может долго оставаться без изменений. Природная смесь — молоко через несколько дней пребывания в тёплом месте на-чинает разделяться на компоненты. В верхнем слое накапливается жир, под ним становятся видимыми сгущение белковых молекул и жидкость. Чтобы получить отдельно сметану, масло и творог, смесь надо разделить.
Разделить смесь — означает отделить каждый её компонент.
Для проведения отдельных опытов необходи-мы чистые вещества. Поэтому используют разные способы извлечения из одного вещества частиц другого вещества. О способах разделения смесей вы узнаете в следующем параграфе.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском
Урок №5
Тема: Чистые вещества и смеси.
Цель: дать понятие о чистых веществах и смесях, гомогенных и гетерогенных смесях; рассмотреть природные смеси: воздух, природный газ, нефть; ознакомить с примерами твердых, жидких, газообразных смесях в природе и быту; развивать познавательный интерес и интеллектуальные способности; воспитывать отношение к химии, как к одной из фундаментальных наук.
Оборудование: примеры чистых веществ (сахар, сера, железные опилки, дистиллированная вода, мел-порошок), презентация «чистые вещества и смеси», мультимедийный проектор и экран.
Ход урока.
I Организация класса.
II Сообщение темы, цели урока, мотивация учебной деятельности.
Мы с вами рассмотрели понятие «вещество», знаем, какими свойствами обладают вещества. Сегодня мы познакомимся с понятием «смесь». Рассмотрим, чем отличаются смеси от веществ, какие бывают виды смесей. Познакомимся с природными смесями и смесями, применяемыми в быту. (Слайд 1)
III Актуализация опорных знаний.
(Фронтальная беседа).
Что такое физическое тело?
Что такое материал?
Что такое вещество?
Приведите примеры веществ, материалов.
Какими свойствами обладают вещества?
Какие свойства называются физическими, а какие – химическими?
Опишите свойства воды, алюминия, кислорода.
IV Изучение нового материала.
Чистые вещества и смеси.
Чистые вещества имеют постоянные физические свойства, т.к. состоят из частиц одного вида (Одинаковых атомов, одинаковых молекул).
Примеры: железо, алюминий, сода, дистиллированная вода, сахар, кислород и т.д.
Смеси это совокупность разных веществ, которые составляют одно физическое тело. Вещества, которые входят в состав смесей, сохраняют присущие им свойства.
Посмотрите у меня приготовлены примеры чистых веществ. Назовите эти вещества, опишите их физические свойства.
Сейчас я приготовлю несколько смесей: сера и 1) железные опилки, 2) вода и мел,
3) вода и сахар. Что вы наблюдаете.
Ответ: 1) сера смешалась с железными опилками. Вопрос учителя: можем мы различить железные опилки и частички серы? Ответ: да.
Ответ: 2) вода стала мутной белого цвета. Учитель: оставим на время эту смесь. Посмотрим, что с ней будет через несколько минут.
Ответ 3) сахар растворился в воде. Учитель: можем мы увидеть частички сахара среди частичек воды невооруженным глазом? Ответ: нет. Учитель: оставим и эту смесь на несколько минут.
Учитель: Скажите, какие агрегатные состояния имеют вещества, из которых мы приготовили смеси?
Ответ: 1) твердое и твердое вещество, 2) твердое и жидкое вещество, 3) твердое и жидкое вещество.
Учитель: А может быть смесь из газообразных веществ или смесь жидкого и газообразного вещества.
Выслушиваются ответы учеников. Разбираем их и устанавливаем, что такие смеси возможны, более того – существуют: воздух, растворенный в воде кислород.
Возвращаемся к смесям воды и мела, воды и сахара. Видим, что мел осел, и мы четко различаем слой мела внизу и слой воды над ним. Раствор сахара остался в прежнем состоянии.
Однородные (гомогенные) и неоднородные (гетерогенные) смеси. (Слайд 3)
Смеси, в которых частички составляющих их веществ видны невооруженным глазом или под микроскопом, называются неоднородными или гетерогенными .
Смесь, в которой даже с помощью увеличительных приборов нельзя увидеть частицы составляющих ее веществ, называется однородной или гомогенной.
Природные смеси, смеси, применяемые в быту. (Рассказ учителя).
Один из самых любимых материалов скульпторов и архитекторов - мрамор (Слайд 4). Окраска этой горной породы удивительно разнообразна: молочно-белая, серая, розоватая. Причудливый узор радует глаз. (Слайд 5) Мрамор послушен и податлив в руках мастера, он легко обрабатывается и прекрасно полируется до зеркального блеска. (Слайд 6) Мрамор - материал, из которого можно изготовить облицовочную плитку, статую или колонну дворца. Плитка, статуя, колонна - это физические тела, изделия. А вот основу мрамора составляет вещество, которое называется карбонат кальция. То же вещество входит в состав других минералов: мела, известняка.
А теперь давайте подумаем: почему мрамор бывает разного цвета? Почему на его поверхности играет неповторимый узор?
Правильно. Потому что помимо карбоната кальция в его состав входят примеси, придающие окраску. Аналогично и стеклянные изделия бывают разного цвета, который зависит от того, какой краситель добавляют в стекло. В состав материала резины для изготовления автомобильных покрышек входит 24 компонента, важнейшим из которых является химическое вещество каучук.
Вот и получается, что чистых веществ в природе, в технике, в быту очень немного. Гораздо чаще встречаются смеси - сочетание двух или более веществ. Воздух - это смесь различных газов; нефть - природная смесь органических веществ (углеводородов); любые минералы, горные породы - это тоже твердые смеси различных веществ.
К смесям, используемым в быту можно отнести, например, стиральный порошок, кулинарные смеси для выпечки блинов или тортов, строительные смеси, которые относятся к гетерогенным смесям. (Слайд 7)
Порой частички компонентов в смесях очень мелкие, неразличимые глазом. (Слайд 8). Например, в состав муки входят крупицы крахмала и белка, которые невозможно различить невооруженным глазом. Молоко - это тоже водная смесь, в которой содержатся маленькие капельки жира, белок, лактоза и другие вещества. Увидеть капельки жира в молоке можно, если рассмотреть каплю молока под микроскопом. Эти смеси, естественно, относятся к каким? Правильно! Это тоже гетерогенные смеси.
Агрегатное состояние веществ в смеси может быть различным. Зубная паста, например, это смесь твердых и жидких составляющих.
Смесь любых газов всегда гомогенна. Например, чистый воздух – это гомогенная смесь азота, кислорода, углекислого и благородных газов, водяных паров. А вот пыльный воздух – это уже гетерогенная смесь тех же газов, только содержащая еще и частицы пыли. Вам наверняка доводилось не раз видеть, как ранним утром через неплотно задернутые шторы в комнату пробиваются солнечные лучи. (Слайд 9). Пути их нередко бывают отмечены светящимися дорожками: это взвешенные в воздухе частички пыли рассеивают солнечный свет. (Слайд 10). Смог над городом или над промышленным предприятием – это тоже гетерогенная смесь: воздух, в котором содержатся не только частицы пыли, но также сажа из дыма, капельки различных жидкостей и др.
V Обобщение и систематизация знаний.
Класс делится на группы (3-6) в зависимости от количества учеников.
Каждой группе выдается теоретический материал для изучения определенного вопроса.
Вопросы для изучения в группах:
Газообразные смеси в природе и быту.
Жидкие природные смеси и жидкие смеси, применяемые в быту.
Твердые смеси в природе и быту.
Раздаточный материал с теоретической информацией.
Газообразные смеси в природе и быту.
Задание:
Какие газообразные смеси встречаются в природе и применяются в быту?
Каков их состав?
Имеет ли запах природный газ?
Почему бытовой газ имеет запах?
Какие правила техники безопасности вы обязаны выполнять при использовании газа в бытовых условиях?
Природный газ, попутный нефтяной газ также представляют собой природные смеси газообразных веществ, основным компонентом которых является метан СН 4 . Тот же метан поступает в наши квартиры по трубопроводам и горит на кухне веселым голубым пламенем. Но бытовой газ – это тоже смесь. В ее состав специально вводят резко пахнущие вещества, чтобы можно было по запаху почувствовать малейшую утечку газа. Для чего это необходимо? Дело в том, что и воздух (необходимый для дыхания всего живого), и природный газ (незаменимое топливо и сырье для химической отрасли промышленности) – это великое благо человечества, но их смесь превращается в грозную разрушительную силу из-за чрезвычайной взрывоопасности. Из сообщений средств массовой информации вы, безусловно, знаете о трагедиях, связанных со взрывами метана в угольных шахтах, взрывами бытового газа в результате преступной халатности или несоблюдения элементарных норм безопасности. Почувствовав запах газа в квартире или в подъезде своего дома, вы должны немедленно перекрыть краны и вентили, проветрить помещение, по телефону 104 вызвать специализированную аварийную службу.При этом категорически запрещается пользоваться открытым огнем, включать или выключать электроприборы.
Жидкие смеси в природе и быту.
Задание:
Прочитайте приведенную ниже информацию, дайте ответы на вопросы.
Какие жидкие смеси встречаются в природе и применяются в быту?
Какая самая распространенная жидкая смесь на земле?
Почему нельзя пить некипяченую воду из-под крана?
Каким образом можно сделать водопроводную воду пригодной для приготовления пищи?
К жидким природным смесям относится нефть. В ее состав входят сотни различных компонентов, главным образом соединения углерода. Нефть называют «кровью Земли», «черным золотом», и вам хорошо известно, насколько значительную роль в экономике нашего государства и многих других стран играют добыча, переработка и экспорт нефти и нефтепродуктов.
Безусловно, самой распространенной жидкой смесью, а точнее раствором, является вода морей и океанов. Вы уже знаете, что в одном литре морской воды в среднем содержится 35 г солей, основная часть из которых приходится на хлорид натрия. В отличие от чистой воды морская имеет горько-соленый вкус, замерзает не при 0 °С, а при –1,9 °С.
С жидкими смесями в повседневной жизни вы сталкиваетесь постоянно. Шампуни и напитки, микстуры и препараты бытовой химии – все это смеси веществ. Даже воду из-под крана нельзя считать чистым веществом: в ней содержатся растворенные соли, мельчайшие нерастворимые примеси, ее обеззараживают хлорированием. Такую воду нельзя пить некипяченой, ее не рекомендуют использовать для приготовления пищи. Специальные бытовые фильтры помогут очистить водопроводную воду не только от твердых частиц, но и от некоторых растворенных примесей. Даже растворы реактивов на водопроводной воде готовить нельзя. Воду для этого очищают методом дистилляции, о чем вы узнаете немного позже.
Твердые смеси в природе и быту.
Какие твердые смеси встречаются в природе и применяются в быту?
Почему каменный уголь называют «черным золотом»?
Как используется каменный уголь?
Широко распространены и твердые смеси. Как мы уже говорили, горные породы представляют собой смеси нескольких веществ. Почва, глина, песок – это тоже смеси. К твердым смесям можно отнести стекло, керамику, сплавы. Каждому знакомы кулинарные смеси или смеси, образующие стиральные порошки.
Каменный уголь - твердое горючее полезное ископаемое растительного происхождения твердая смесь с большим содержанием углерода (75-97 процентов, остальное – это примеси). Уголь - главное богатство Донецкого бассейна, представлен различными марками от длиннопламенных и коксующихся до газовых, жирных и антрацитов. Он дает жизнь многим промышленным предприятиям и транспорту, тепловым электростанциям, является важнейшим энергетическим источником, ценнейшим сырьем для химической и коксохимической промышленности. Из каменного угля изготовляют удобрения, пластмассы, краски, жидкое и газообразное топливо, ароматические вещества, лекарства. Каменный уголь поэтому называют «черным золотом».
К природным твердым смесям относятся также руды (полезные ископаемые, из которых получают металлы): железные, ртутные, нефелиновые, полиметаллические, медные руды и др.
(Представители групп рассказывают классу о результатах своей работы.)
VI Итог урока.
Мы сегодня с вами рассмотрели понятия «чистые вещества» и «смеси». Выяснили, на какие группы разделяют смеси. Узнали, какие смеси встречаются в природе, и какие используются в быту. Оценки сегодня такие: ……
VII Сообщение домашнего задания.
Вам необходимо выучить опорный конспект к данному уроку.
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.
Изучение параграфа поможет вам:
· различать чистые вещества и смеси;
· называть способы разделения смесей;
· приводить примеры природных смесей;
· характеризовать свойства смесей.
В химии различают чистые вещества и смеси веществ. Выясним, чем чистое вещество отличается от смеси.
ЧИСТЫЕ ВЕЩЕСТВА Если вещество чистое, то, кроме ее структурных частиц, другие частицы отсутствуют. Стоит помнить, что даже в химических лабораториях, не говоря уже о природные условия, абсолютно ЧИСТЫХ веществ не существует. Поэтому понятие чистого вещества применяют к веществам, в которых примесей настолько мало, что они заметно не влияют на свойства вещества.
Ученые пытаются выделять вещества в как можно более чистому виде для изучения их свойств и специального использования.
Чистое вещество - это вещество, не содержащее примесей других веществ.
СМЕСИ. В повседневной жизни вы в основном имеете дело не с чистыми веществами, а со смесями веществ или материалами, изготовленными из нескольких веществ.
Смеси получают сочетанием нескольких ЧИСТЫХ веществ.
Приведите примеры смесей, которыми вы пользуетесь в быту.
Па производстве также чаще всего имеют дело со смесями веществ. Знание свойств чистых веществ и их изменений под влиянием различных примесей чрезвычайно важное для правильного практического использования веществ.
В строительстве, косметологии и медицине, во время приготовления пищи, для стирки белья и тому подобное постоянно используют различные смеси. Существуют смеси и в природе. Вы знакомы с газообразными природными смесями - воздухом и природным газом, жидкими природными смесями - морской и минеральной водой, нефтью, молоком, твердыми смесями - грунтом, гранитом и тому подобное.
К веществам, из которых состоит смесь применяют название компоненты смеси. Смеси бывают однородные и неоднородные. Все зависит от размеров частиц компонентов смеси. В однородных смесях частицы одного вещества нельзя разглядеть среди частиц другого визуально (то есть с помощью зрения) или с помощью увеличительных приборов. Например, чистая вода и подслащенная сахаром снаружи и под лупой имеют одинаковый вид. Следовательно - это однородная смесь. Материал, из которого изготовлено оконное стекло (рис. 38) также является однородной смесью веществ, образованных в результате сплавления кварцевого песка, известняка и соды.
Гранит, грунт, смесь масла и воды - примеры неоднородных смесей. В них нетрудно обнаружить компоненты визуально или с помощью увеличительных приборов.
Смешиванием двух и более нерастворимых друг в друге веществ вы можете самостоятельно изготовить различные неоднородные смеси. Причем по вашему желанию их состав может быть разным.
СВОЙСТВА СМЕСЕЙ. Во-первых, смеси имеют произвольный состав. Так, на полках продуктовых магазинов можно увидеть сметану с разным процентом жира (15 %, 20 %, 30 %). Из сахара, высушенных листочков чая и воды вы готовите смесь под названием «чай». Вполне очевидно, что у кого-то из вас напиток будет слаще, в других - будет иметь темную окраску, но в каждом случае сахар не потеряет своего сладкого вкуса, а вещества чайной заварки - цвета. Сохранение вещества в составе смеси свои свойства - это еще одна характерная особенность смесей.
Рис. 38. Примеры однородных смесей (а - морская вода; б - водопроводная вода; - молоко; г - сок; д - стекло; е - бензин)
Количественный состав смесей произвольный. Вещества в смеси сохраняют свои индивидуальные свойства.
Благодаря сохранению индивидуальных свойств веществ в составе смеси их можно разделять на отдельные компоненты физическими методами.
Умение разделять смеси необходимо каждому человеку, независимо от того, будет она связывать свою будущую профессию с химией или нет.
СПОСОБЫ РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСЕЙ. Существует много способов разделения смесей, среди которых самые распространенные: отстаивание, фильтрование, выпаривание.
Отстаивание - это наиболее простой способ разделения неоднородных смесей, образованных из:
1) твердого вещества, что практически не растворяется в воде;
2) двух жидкостей, которые не смешиваются между собой.
Пример 1. Приготовим смесь песка и воды.
Сначала она будет мутной (рис. 39а), но пройдет немного времени, и песок, имея большую плотность, чем вода, осядет на дно, а слой воды над ним станет прозрачным (рис. 396). После этого осторожно сольем воду в другую посудину.
И какими бы осторожными вы не были, полное разделение смеси отстаиванием провести не удастся. Какая-то часть песка все же попадет в другой сосуд, а некоторое количество воды останется в стакане и змочуватиме песок.
Пример 2. Из жизненного опыта вам известно, что масло в воде не растворяется. Поэтому смесь указанных веществ достаточно быстро расслаивается, и ее после отстаивания можно легко разделить на компоненты. Для этого в химических лабораториях пользуются делительной воронкой (рис. 40).
Посудите, в которой вещества - воды или масла - плотность большая.
Понятно, что нижний слой образован водой, а верхний - маслом (рис. 40а). Поэтому первой из делительной воронки через открытый край выльется вода (рис. 40б). Надо только вовремя его перекрыть, чтобы масло осталось в воронке.
Восстановите в памяти
Как на уроках природоведения вы наблюдать за приготовлением смесей учителем, сами изготовляли и разделяли смеси. Какие способы разделения смесей вы знаете?
Рис. 39. Разделение смеси нерастворимого твердого вещества и воды отстаиванием
Рис. 40. Разделение неоднородной смеси жидкости отстаиванием
РАЗДЕЛЕНИЕ СМЕСЕЙ ФИЛЬТРОВАНИЕМ Этим способом пользуются для разделения неоднородных смесей жидкости и нерастворимого в ней твердого вещества, например воды и мела (рис. 41). На лейку возложена фильтр, изготовленный из специальной пористой бумаги, который так и называют - фильтром.
Запомните! Края фильтра не должны выходить за пределы воронки, а быть на 0,2-0,5 см ниже ее краев. Следует следить, чтобы фильтр плотно прилегал к воронки (с этой целью внутреннюю стенку воронки предварительно смачивают водой).
Смесь осторожно выливают на фильтр по стеклянной палочке. Вода проникает сквозь поры фильтра в сосуд-приемник, а нерастворимая в ней мел остается на фильтре. Все, что прошло сквозь поры фильтра, называется фильтратом.
В быту фітльтром могут служить несколько слоев марли или другой ткани. Фильтром также может быть неплотный пучок ваты. Кстати, в домашних условиях, когда возникает необходимость в фильтровании, чаще всего пользуются ватным фильтром. Песчаные фильтры на водоочистных станциях (рис. 42), которые обеспечивают питьевой водой крупные города. Ныне в домашних условиях многие используют бытовые фильтры для очистки воды (рис. 43).
Рис. 41. Разделение неоднородной смеси воды и мела фильтрованием
Рис. 42. Использование фильтров на водоочистных станциях
Рис. 43. Бытовой переносной фильтр для очистки воды
Рис. 44. Пылесос (а) и респиратор (6) фильтруют воздух от пыли
Фильтрация - отделение твердого вещества от жидкости посредством пропускания смеси веществ через пористый материал, проницаемый только для жидкости. Оно является самым распространенным способом разделения неоднородных смесей жидкостей и твердых веществ.
Также существуют фильтры, разделяющие смеси воздуха с частицами пыли (рис. 44).
РАЗДЕЛЕНИЕ СМЕСЕЙ ВЫПАРИВАНИЕМ. Однородные смеси отстаиванием или фильтрованием разделить нельзя. Частицы всех компонентов в них настолько малы, что не оседают и без задержки проходят через поры фильтра. Чтобы убедиться, что это действительно так, попробуем профильтровать однородную смесь, изготовленную из воды и медного купороса (твердого вещества голубого цвета) (рис. 45). Одинаковый голубой цвет смеси и фильтрата свидетельствует, что разделить эту смесь фильтрованием не удалось. На фильтре осадка не осталось, все компоненты смеси перешли в фильтрат (рис. 45а). Аналогично себя будет вести и однородная смесь поваренной соли и воды (рис. 45(5). Для разделения таких смесей следует использовать другой способ - выпаривание.
Рис. 45. Пропускания однородных жидких смесей через фильтр
Рис. 46. Разделение смеси поваренной соли и воды выпариванием
Для выпаривания необходимые спиртовка или другой нагревательный прибор, лабораторный штатив, фарфоровая чашка.
При нагревании смеси воды и соли (рис. 46а. (7) жидкий компонент (вода) испаряется, а твердое вещество (поваренная соль) остается на стенках и дне чашки (рис. 46.).
Разделить смесь - значит выделить из нее отдельные вещества. Разделение можно провести фильтрованием, отстаиванием, выпариванием и некоторыми другими способами.
1. Что называют чистым веществом, а смесью?
2. Какие виды смесей вам известны?
3. Чем однородная смесь отличается от неоднородной?
4. Приведите 2-3 примеры природных смесей, назовите их компонент.
5. Какие способы разделения смесей вы знаете?
6. Заполните таблицу (все необходимые сведения вы найдете в тексте параграфа). Используйте также самостоятельные примеры.
7. Установите соответствие между правой и левой колонками:
8. Какую смесь можно разделить фильтрованием, а какую выпариванием:
а) смесь мела и соли;
б) морскую воду?
9. Из приведенного перечня выпишите отдельно названия чистых веществ и смесей: сахар, минеральная вода, мед, молоко, углекислый газ, уксус, пищевая сода.
3 географии вам известно, что вода после испарения с морей и океанов возвращается на землю в виде дождя или снега. Тогда почему дождевая вода и снег не соленые?