I. Новий матеріал

Під час підготовки уроку використані матеріали автора:Н.К.Черемісіної,

вчителі хімії середньої школи № 43

(м. Калінінград),

Ми мешкаємо серед хімічних речовин. Ми вдихає повітря, а це суміш газів ( азоту, киснюта інших), видихаємо вуглекислий газ. Вмиваємося водою- це ще одна речовина, найпоширеніша на Землі. П'ємо молоко- суміш водиз дрібними крапельками молочного жиру, І не тільки: тут ще є молочний білок казеїнмінеральні солі, вітаміниі навіть цукор, але не той, з яким п'ють чай, а особливий, молочний - лактоза. Їмо яблука, які складаються з цілого набору хімічних речовин – тут і цукор, і яблучна кислота, і вітаміни... Коли прожовані шматочки яблука потрапляють у шлунок, на них починають діяти травні соки людини, які допомагають засвоювати всі смачні та корисні речовини не лише яблука, а й будь-якої іншої їжі. Ми не тільки живемо серед хімічних речовин, а й самі їх складаємо. Кожна людина – її шкіра, м'язи, кров, зуби, кістки, волосся побудовані з хімічних речовин, як будинок із цегли. Азот, кисень, цукор, вітаміни – речовини природного, природного походження. Скло, гума, сталь - це теж речовини, точніше, матеріали(суміші речовин). І скло, і гума – штучного походження, у природі їх не було. Цілком чисті речовини в природі не зустрічаються або зустрічаються дуже рідко.

Чим відрізняються чисті речовини від сумішей речовин?

Індивідуальна чиста речовина має певний набір характеристичних властивостей (постійними фізичними властивостями). Тільки чиста дистильована вода має tпл = 0 ° С, tкіп = 100 ° С, не має смаку. Морська вода замерзає при нижчій, а закипає при вищій температурі, смак у неї гірко-солоний. Вода Чорного моря замерзає за нижчої, а закипає за вищої температури, ніж вода Балтійського моря. Чому? Річ у тім, що у морській воді містяться інші речовини, наприклад розчинені солі, тобто. вона є сумішшю різних речовин, склад якої змінюється у межах, властивості ж суміші є постійними. Визначення поняття «суміш» було дано XVII в. англійським вченим Робертом Бойлем : "Суміш - цілісна система, що складається з різнорідних компонентів".

Порівняльна характеристика суміші та чистої речовини

Ознаки порівняння	Чиста речовина	Суміш
склад	Постійний	Непостійний
Речовини	Одне й те саме	Різні
Фізичні властивості	Постійні	Непостійні
Зміна енергії під час освіти	Відбувається	Не відбувається
Поділ	За допомогою хімічних реакцій	Фізичними методами

Суміші відрізняються один від одного на вигляд.

Класифікацію сумішей показано в таблиці:

Наведемо приклади суспензій (річковий пісок + вода), емульсій (олія + вода) та розчинів (повітря в колбі, кухонна сіль + вода, розмінна монета: алюміній + мідь або нікель + мідь).

У суспензіях видно частинки твердої речовини, в емульсіях – крапельки рідини, такі суміші називаються неоднорідними (гетерогенними), а розчинах компоненти не помітні, є однорідними (гомогенными) сумішами.

Способи поділу сумішей

У природі речовини є у вигляді сумішей. Для лабораторних досліджень, промислових виробництв, потреб фармакології та медицини потрібні чисті речовини.

Для очищення речовин застосовуються різні способи поділу сумішей

Ці способи ґрунтуються на відмінностях у фізичних властивостях компонентів суміші.

Розглянемо способиподілугетерогенних і гомогенних сумішей .

Приклад суміші	Спосіб поділу
Суспензія – суміш річкового піску з водою	Відстоювання Поділ відстоюваннямзасноване на різних густинах речовин. Тяжкіший пісок осідає на дно. Так само можна розділити і емульсію: відокремити нафту або олію від води. У лабораторії це можна зробити за допомогою ділильної лійки. Нафта або олія утворює верхній, легший шар.Внаслідок відстоювання випадає роса з туману, осаджується сажа з диму, відстоюються вершки у молоці. Поділ суміші води та олії відстоюванням
Суміш піску та кухонної солі у воді	Фільтрування На чому ґрунтується поділ гетерогенних сумішей за допомогою фільтрування?На різній розчинності речовин у воді та на різних розмірах частинок.Через пори фільтра проходять лише порівняні з ними частинки речовин, тоді як більші частинки затримуються на фільтрі. Так можна розділити гетерогенну суміш кухонної солі та річкового піску.Як фільтри можна використовувати різні пористі речовини: вату, вугілля, обпалену глину, пресоване скло та інші. Спосіб фільтрування – це основа роботи побутової техніки, наприклад, пилососів. Його використовують хірурги – марлеві пов'язки; буровики та робітники елеваторів – респіраторні маски. За допомогою чайного ситечка для фільтрування чаїнок Остапу Бендеру – герою твору Ільфа та Петрова – вдалося забрати один із стільців у Еллочки Людоїдки («Дванадцять стільців»).
Суміш порошку заліза та сірки	Дія магнітом чи водою Порошок заліза притягувався магнітом, а порошок сірки – ні. Порошок сірки, що не змочується, спливав на поверхню води, а важкий порошок заліза, що змочується, осідав на дно.. Поділ суміші сірки та заліза за допомогою магніту та води
Розчин солі у воді – гомогенна суміш	Випарювання чи кристалізація Вода випаровується, а у фарфоровій чашці залишаються кристали солі. При випаровуванні води з озер Ельтон та Баскунчак одержують кухонну сіль. Цей спосіб поділу заснований на відмінності в температурах кипіння розчинника і розчиненої речовини. кипіння, наприклад, воду від солі. У цьому випадку пари речовини необхідно зібрати і сконденсувати при охолодженні. Такий спосіб поділу гомогенної суміші називається дистиляцією, або перегонкою. У спеціальних приладах –дистилятори отримують дистильовану воду , якувикористовують для потреб фармакології, лабораторій, систем охолодження автомобілів . У домашніх умовах можна сконструювати такий дистилятор: Якщо ж розділяти суміш спирту і води, то першим відганятиметься (збиратися в пробірці-приймачі) спирт з t кип = 78 ° С, а в пробірці залишиться вода. Перегонка використовується для отримання бензину, гасу, газойлю з нафти. Поділ однорідних сумішей

Особливим методом поділу компонентів, заснованим на різній поглинання їх певною речовиною, є хроматографія.

Вдома ви можете зробити наступний досвід. Підвісьте смужку з фільтрувального паперу над посудиною з червоним чорнилом, занурюючи в них лише кінець смужки. Розчин вбирається папером і піднімається нею. Але межа підйому фарби відстає від межі підйому води. Так відбувається поділ двох речовин: води та барвника в чорнилі.

За допомогою хроматографії російський ботанік М. С. Колір вперше виділив хлорофіл із зелених частин рослин. У промисловості та лабораторіях замість фільтрувального паперу для хроматографії використовують крохмаль, вугілля, вапняк, оксид алюмінію. А чи завжди потрібні речовини з однаковим ступенем очищення?

Для різних цілей необхідні речовини з різним ступенем очищення. Воду для приготування їжі достатньо відстояти для видалення домішок та хлору, що використовується для її знезараження. Воду для пиття потрібно попередньо прокип'ятити. А в хімічних лабораторіях для приготування розчинів та проведення дослідів у медицині необхідна дистильована вода, максимально очищена від розчинених у ній речовин. Особливо чисті речовини, вміст домішок у яких не перевищує однієї мільйонної відсотка, застосовуються в електроніці, напівпровідниковій, ядерній техніці та інших точних галузях промисловості..

Прочитайте вірш Л. Мартинова «Дистильована вода»:

Вода
Вподобала
Литися!
Вона
Блищала
Така чиста,
Що не напитися,
Не вмитися.
І це було недарма.
Їй не вистачало
Верби, тала
І гіркоти квітучих лоз,
Їй водоростей не вистачало
І риби, жирної від бабок.
Їй не вистачало бути хвилястою,
Їй не вистачало текти скрізь.
Їй життя не вистачало
Чистий –
Дистильованій воді!

Застосування дистильованої води

ІІ. Завдання для закріплення

1) Попрацюйте з тренажерами №1-4(необхіднозавантажити тренажер, він відкриється у браузері Internet Explorer)

О.С.ГАБРІЄЛЯН,
І.Г.ОСТРОУМОВ,
А.К.АХЛЕБІНІН

СТАРТ У ХІМІЮ

7 клас

Продовження. Початок див. у № 1, 2, 3, 4, 5, 6/2006

Глава 2. Математика з хімії

(продовження)

§ 12. Чисті речовини та суміші

Один із найулюбленіших матеріалів скульпторів та архітекторів – мармур (рис. 59). Забарвлення цієї гірської породи напрочуд різноманітне: молочно-біле, сіре, рожеве. Химерний візерунок тішить око. Мармур слухняний і податливий у руках майстра, він легко обробляється і чудово полірується до дзеркального блиску. Мармур – це мінерал, матеріал, з якого можна виготовити облицювальну плитку, статую чи колону палацу. Плитка, статуя, колона – це фізичні тіла, вироби. А ось основу мармуру становить речовина, яка називається карбонат кальцію. Та ж речовина входить до складу інших мінералів – крейди, вапняку.

Простежимо логічний ланцюжок взаємозв'язку понять «фізичне тіло» – «матеріал» – «речовина» ще кількох прикладах. Корисний предмет – лінійка – виготовлений з матеріалу пластмаси. Швидше за все, ця пластмаса – речовина поліпропілен. Віконна рама – фізичне тіло, деревина – матеріал, целюлоза – основна речовина деревини. Лезо ножа – сталеве, сталь – це метал, основний компонент якого – речовина залізо.

А тепер давайте подумаємо, чому мармур буває різного кольору? Чому на його поверхні грає неповторний візерунок? Тому, крім карбонату кальцію до його складу входять домішки, що надають фарбування. Аналогічно і лінійки бувають різного кольору, який залежить від того, який барвник додають у пластмасу. До складу матеріалу гуми для виготовлення автомобільних шин входить 24 компоненти, найважливішим з яких є хімічна речовина каучук.

Ось і виходить, що чистих речовин у природі, у техніці, у побуті дуже небагато. Набагато частіше зустрічаються суміші- Поєднання двох або більше речовин. Повітря – це суміш різних газів; нафта - природна суміш органічних речовин (вуглеводнів); будь-які мінерали, гірські породи – це також тверді суміші різних речовин.

Суміші відрізняються величиною частинок речовин, що входять до їх складу. Іноді ці частинки настільки великі, що можна бачити неозброєним оком. Якщо змішати річковий пісок з цукровим, ви легко відрізняєте окремі кристалики один від одного, особливо якщо будете користуватися для цієї мети збільшувальним склом. До таких сумішей можна віднести, наприклад, пральний порошок, кулінарні суміші для випічки млинців або тортів, будівельні суміші.

Часом частинки компонентів у сумішах дрібніші, не помітні оком. Наприклад, до складу борошна входять крупиці крохмалю та білка, які неможливо побачити неозброєним оком. Молоко – це водна суміш, у якій містяться маленькі крапельки жиру, білок, лактоза та інші речовини. Побачити крапельки жиру у молоці можна, якщо розглядати краплю молока під мікроскопом.

Агрегатний стан речовин у суміші може бути різним. Зубна паста, наприклад, – це суміш твердих та рідких складових (рис. 60).

Суміші, у яких частинки складових речовин видно неозброєним оком чи під мікроскопом, називаються неоднорідними чи гетерогенними.

Є суміші, при утворенні яких речовини настільки «проникають одна в одну», що розбиваються на найдрібніші частки, не помітні навіть під мікроскопом. Як би ви не вдивлялися в повітря, розрізнити гази, що його складають, вам не вдасться. Також марно шукати «неоднорідність» у розчинах оцтової кислоти чи кухонної солі у питній воді.

Суміш, в якій навіть за допомогою збільшувальних приладів не можна побачити частинки складових її речовин, називається однорідною або гомогенною.

Однорідні суміші за агрегатним станом поділяються на газоподібні, рідкі та тверді.

Сумішбудь-яких газівзавжди гомогена. Наприклад, чисте повітря – це гомогенна суміш азоту, кисню, вуглекислого та благородних газів, водяної пари. А ось курне повітря – це вже гетерогенна суміш тих же газів, що тільки містить ще й частинки пилу. Вам напевно доводилося не раз бачити, як рано-вранці через нещільно задерті штори в кімнату пробиваються сонячні промені. Шляхи їх нерідко бувають відзначені доріжками, що світяться: це зважені в повітрі частинки пилу розсіюють сонячне світло. Зміг над містом або над промисловим підприємством - це теж гетерогенна суміш: повітря, в якому містяться не тільки частинки пилу, але також сажа з диму, крапельки різних рідин та ін (рис. 61).

Природний газ, попутний нафтовий газ також є природні суміші газоподібних речовин, основним компонентом яких є метан СН 4 . Той же метан надходить у наші квартири трубопроводами і горить на кухні веселим блакитним полум'ям. Але побутовий газ – це також суміш. У її склад спеціально вводять речовини, що різко пахнуть, щоб можна було по запаху відчути найменший витік газу. Навіщо це необхідно? Справа в тому, що і повітря (необхідне для дихання всього живого), і природний газ (незамінне паливо та сировина для хімічної галузі промисловості) – це велике благо людства, але їхня суміш перетворюється на грізну руйнівну силу через надзвичайну вибухонебезпечність. З повідомлень засобів масової інформації ви, безумовно, знаєте про трагедії, пов'язані з вибухами метану у вугільних шахтах, вибухами побутового газу внаслідок злочинної недбалості чи недотримання елементарних норм безпеки. Відчувши запах газу в квартирі або в під'їзді свого будинку, ви повинні негайно перекрити крани та вентилі, провітрити приміщення, по телефону 04 викликати спеціалізовану аварійну службу. При цьому категорично забороняється користуватися відкритим вогнем, вмикати або вимикати електроприлади.

До рідкимприродним сумішамвідноситься нафту. До її складу входять сотні різних компонентів, головним чином сполуки вуглецю. Нафта називають "кров'ю Землі", "чорним золотом", і вам добре відомо, наскільки значну роль в економіці нашої держави та багатьох інших країн відіграють видобуток, переробка та експорт нафти та нафтопродуктів.

Безумовно, найпоширенішою рідкою сумішшю, а точніше розчином, є вода морів та океанів. Ви вже знаєте, що в одному літрі морської води в середньому міститься 35 г солей, основна частина яких припадає на хлорид натрію. На відміну від чистої води морська має гірко-солоний смак, замерзає при 0 °С, а при –1,9 °С.

З рідкими сумішами у повсякденному житті ви стикаєтесь постійно. Шампуні та напої, мікстури та препарати побутової хімії – все це суміші речовин. Навіть воду з-під крана не можна вважати чистою речовиною: у ній містяться розчинені солі, дрібні нерозчинні домішки, її знезаражують хлоруванням. Таку воду не можна пити не кип'яченою, її не рекомендують використовувати для приготування їжі. Спеціальні побутові фільтри допоможуть очистити водопровідну воду не тільки від твердих частинок, але й деяких розчинених домішок. Навіть розчини реактивів на водопровідній воді не можна готувати. Воду для цього очищають методом дистиляції, про що ви дізнаєтесь трохи згодом.

Широко поширені та тверді суміші. Як ми вже говорили, гірські породи є сумішшю кількох речовин. Грунт, глина, пісок – це також суміші. До твердих сумішей можна віднести скло, кераміку, сплави. Кожному знайомі кулінарні суміші чи суміші, що утворюють пральні порошки.

Скажіть, чи однаковий склад повітря, яке ми вдихаємо та видихаємо? Звісно, ​​ні. В останньому стає менше кисню, проте більше вуглекислого газу. Але «більше-менше» – поняття відносні. Склад сумішей можна висловити кількісно, ​​тобто. у цифрах. Як? Про це йтиметься у наступному параграфі.

1. У чому відмінність матеріалу від хімічної речовини?

2. Чи може вода у різних агрегатних станах бути матеріалом? Наведіть приклади.

3. Що таке суміш? Наведіть приклади природних сумішей різного агрегатного стану. Назвіть компоненти цих сумішей.

4. Наведіть приклади побутових сумішей різного агрегатного стану. Назвіть компоненти цих сумішей.

5. Які суміші називають гетерогенними? Наведіть приклади таких природних та побутових сумішей та назвіть їх компоненти.

6. Які суміші називають гомогенними? Наведіть приклади таких природних та побутових сумішей та назвіть їх компоненти.

7. Яке повітря можна розглядати як гомогенну суміш, а яке – як гетерогенну?

Внаслідок його низької щільності та стисливості. 

     Нормальна швидкість розповсюдження полум'я - це лінійна швидкість переміщення зони горіння по відношенню до свіжої гомогенної паливної суміші у напрямку нормалі до фронту полум'я. Горіння з чітко позначеним фронтом полум'я характерне умов, коли горюча суміш нерухома чи переміщається ламінарно. Швидкість поширення полум'я в таких умовах для заданого складу горючої суміші може розглядатися як фізико-хімічна характеристика, яка залежить лише від тиску та температури. 

Внаслідок великого розмаїття видів пального та окислювача конкретні характеристики та галузі використання Р. дуже різні. Найбільш важливим фактором, що визначає основні властивості Г., є агрегатний стан пального та окислювача. За агрегатним станом пального та окислювача розрізняють 1) гомогенне - Р. газів та пароподібних горючих у середовищі газоподібного окислювача (б. ч. кисню повітря) 2) гетерогенне - Р. рідких та твердих горючих у середовищі газоподібного окислювача, а також Р. в системі рідка горюча суміш - рідкий окислювач (напр., кислоти) 3) Г. вибухових речовин і порохів, що представляють сутнісно конденсовану гомогенну систему. 

До цього часу ми розглядали поширення полум'я по гомогенній горючій суміші. Інший тип полум'я спостерігається, коли згоряння відбувається на поверхні зіткнення двох газів, здатних утворити горючу суміш. Такі полум'я знайомі з повсякденного досвіду досить назвати полум'я сірника або свічки, вугілля, дерева, газового ріжка, що використовується для освітлення. Оскільки ці полум'я утворюються в процесі взаємної дифузії двох газів, їх називають диф-фузійними пламенами. Явища дифузії грають, звісно, ​​роль переважають у всіх процесах згоряння проте, у чому різниця між звичайним і дифузійним полум'ям, неважко зрозуміти. По суті не можна вказати різкої межі між цими двома типами полум'я, оскільки має існувати безперервний перехід від одного до іншого, як це можна спостерігати, якщо поступово зменшувати подачу первинного повітря в бунзенівському пальнику. Іншим прикладом перехідних явищ між звичайним і дифузійним полум'ям можуть бути згадані вище полум'я в дуже розбавлених сумішах водню з повітрям і кульки полум'я, що утворюються в сумішах, що лежать нижче межі поширення (гл. VII). Термін дифузійне полум'я, тим не менш, є корисним. 

Запалення властиве будь-яким пальним системам - гомогенним, гетерогенним і складнішим системам. Розрізняють, однак, два способи (виду) займання самозаймання і т. зв. вимушене займання - запалення. При самозайманні описані вище умови самоприскорення реакції створюються у всьому обсязі цієї займистої суміші. При тепловому самозайманні газоподібна суміш нагрівається або від гарячої стінки судини (бомби), або шляхом швидкого стиснення суміші, або при швидкому перемішуванні раніше нагрітих компонентів суміші. При цьому фіксується відповідне значення початкової темп-ри, при якій відбувається запалення, і ця температура називається темп-рою самозаймання. 

По подібній суміші. Однак рідкі краплі розміром 5 мкм занадто малі, що ускладнює їх мікрофотографування. Тому спеціально для дослідження структури полум'я було сконструйовано новий варіант розширювальної установки. Схема установки показано на рис. 9.10. Її основними елементами є камера згоряння об'ємом 1000 см та допоміжний відсік, відокремлені один від одного вільно плаваючим поршнем, що має скляне вікно. Поршень починає рухатися при з'єднанні допоміжного відсіку з ємністю, в якій створено знижений тиск . За допомогою пристрою, що дозволяє регулювати хід поршня, ступінь розширення, як і в колишніх дослідах, задана 1,25. Гомогенна суміш парів пального з повітрям, призначена для розширення, готується у випарному резервуарі, що має водяну сорочку, з'єднану з термостатом. Суміш циркулює за контуром, що включає камеру згоряння . Для судження про те, чи є суміш насиченою, використовується гігрометр. 

Реактори, в яких пальне і сповільнювач складають однорідну суміш, звуться гомогенних реакторів. Нижче описаний один з таких реакторів , в якому критична маса ядер-його пального-урану-235 становить лише 800 г. В активній зоні реактора знаходиться розчин у важкій воді сульфату сильно збагаченого урану (на 6 ч. 1 ч. Розчин поміщений у сферичний Контейнер, який оточений захистом, що складається з свинцю (10 см), кадмію (кілька міліметрів) і бетону (150 см). Це ланцюгова реакція підтримується в ньому на заданому рівні без допомоги регулюючих стрижнів. Це пов'язано зі змінами коефіцієнта розмноження нейтронів навіть при незначних коливаннях концентрації ядерного пального. реакції, доки температура розчину урану не знизиться до розрахункового значення. 

Ряд дослідників вважають, що гасіння полум'я обумовлено гомогенним пригніченням, що полягає у взаємодії з активними центрами газоподібних частинок, що утворюються при випаровуванні та розкладанні порошків. Інша, найбільш численна група пов'язує гасіння полум'я з гетерогенною рекомбінацією радикалів та атомарних частинок на поверхні порошків та. нарешті, третя група вважає, що з гасіння полум'я відбувається як гомогенне, і гетерогенне ингибирование . Найбільш докладно гомогенне інгібування порошками розглянуто у роботі. Вивчалася дія різних порошків на швидкість поширення полум'я метано-повітряної суміші. У дослідах були використані карбонати, бікарбонати та галогеніди лужних та лужноземельних металів з частинками розміром менше Юмкм. Встановлено, що при використанні найбільш ефективних солей (карбонатів та бікарбонатів калію та натрію) швидкість горіння знижувалася до мінімального значення при їх концентрації менше 1 мг/см. При додаванні до горючої суміші всього 0,86% СНзС ефективність дії порошків різко зменшувалася. 

Свій висновок про гетерогенне зародження гомогенної реакції Ленер підтвердив таким досвідом. Суміш етилену (80%) і кисню (20%) пропускали через нагріту до 450° капіляр (з = 2 мм) у пірексову судину (30 х2,5 см), заповнену вузькими пірексовими трубками таким чином, що загальний обсяг вільного простору в трубках дорівнює 5.5 см. Час перебування горючої суміші в нагрітій зоні дорівнював 70 сек. За таких умов жодної реакції не було. Тоді як і раніше заповнений трубками реакційний посудину з'єднали з колбою ємністю 1 л за допомогою трубки (2.6х1.б). Температура капіляра та судини з трубками, як і раніше, була 450 °, а порожній колби - 315 °, Час контактування 27 сек. У умовах реакція пішла швидко. Продуктами її виявилися 1.5% окису етилену, 34% мурашиного альдегіду і 6.9% мурашиної кислоти частина етилену, що прореагував, перетворилася на воду і вуглекислий газ. 

Викладене уявлення про механізм горіння рідких крапель, мабуть, застосовується лише до крапель досить великих розмірів. У разі крапель розміром менше кількох сотих часток міліметра картина змінюється, тому що краплі таких розмірів можуть встигати випаруватися до надходження в область горіння. У цьому випадку горючий туман, що є сумішшю дрібнодисперсних крапель з повітрям, надходить в область горіння у вигляді гомогенної суміші парів пального і повітря. Тому горіння такого туману за своїми характеристиками має наближатися до горіння попередньо підготовлених газових сумішей, що підтверджується спостереженнями над горінням дрібнодисперсних аерозолів. 

§ 13. СУМІШІ ТА ЇХ СКЛАД

У повсякденному житті ми рідко стикаємося зчистими речовинами. Як нечисленніприкладів чистих речовин можна навести цукор, перманганат калію (марганцівку), кухонну сіль (та йто, якщо до неї не внесені різні добавки, наприкладзаходів, що містять йод для профілактики захворюваньщитовидної залози)(Мал.7).Значно частіше за насоточують суміші речовин, які містять дві або більше індивідуальних сполук, які називають компонентами суміші.

Рис.7. Цукор (а), перманганат калію (б), сіль (в) – приклади
чистих речовин, що використовуються в побуті

Суміші відрізняються величиною частинок речовин, що входять до їх складу. Іноді ці частинки бувають досить великими: якщо змішати річковий пісок з цукровим, ви легко відрізніть окремі кристалики один від одного.

Суміші , в яких частинки складових їх речовин видно неозброєним оком або під мікроскопом, називаються неоднорідними , абогетерогенними . До подібних сумішей можна віднести, наприклад, пральний порошок, кулінарні суміші для випікання млинців або тортів, будівельні суміші.
Існують суміші, при утворенні яких речовини дробляться на дрібні частинки (молекули, іони), не помітні навіть у мікроскоп. Як би ви не вдивлялися в повітря, візуально розрізнити молекули складових його газів вам не вдасться. Марно шукати «неоднорідність» у розчинах оцтової кислоти чи кухонної солі у питній воді. Такі суміші називаються однорідними , або гомогенними .
Гомогенні суміші, як і хімічні речовини, за агрегатним станом можна розділити на газоподібні, рідкі та тверді. Найбільш відомими вам природними сумішами газів є повітря, вже знайомі вам природний та попутний нафтовий газ.
Безумовно, найпоширенішою на Землі рідкою сумішшю, а точніше розчином, є вода морів та океанів. В одному літрі морської води в середньому міститься 35 г солей, основна частина з яких посідає хлорид натрію. На відміну від чистої води, морська має гірко-солоний смак, замерзає при 0 °С, а при –1,9 °С.
З рідкими сумішами у повсякденному житті ви стикаєтесь постійно. Шампуні та напої, мікстури та препарати побутової хімії – все це суміші речовин. Навіть
воду з-під крана не можна вважати чистою речовиною: у ній містяться розчинені солі, дрібні нерозчинні домішки та мікроорганізми, яких частково позбавляються хлоруванням або озонуванням. Проте й у разі воду рекомендується кип'ятити. Спеціальні побутові фільтри допоможуть зробити воду придатною для пиття та очистити її не тільки від твердих частинок, а й від деяких розчинених домішок. Широко поширені та тверді суміші. Як ми вже говорили, гірські породи є сумішшю декількох речовин. Грунт, глина, пісок – це також суміші. До твердих штучних сумішей можна віднести скло, кераміку, сплави. Кожному знайомі кулінарні суміші чи суміші, що утворюють пральні порошки.
Як вам відомо з біології, склад повітря, яке ми вдихаємо і потім видихаємо, неоднаковий. У повітрі, що видихається, стає менше кисню, зате більше вуглекислого газу і водяної пари. Але "більше" і "менше" - поняття відносні.
Склад сумішей можна висловити кількісно, ​​тобто. у цифрах. Склад газової суміші виражають об'ємною часткою кожного з її компонентів.
Об'ємною часткою газу в суміші називають відношення обсягу даного газу до загального обсягу суміші, виражене у частках одиниці або відсотках.
ϕ(газу) = V ( газу ) х 100 (%). V ( суміші )
Об'ємну частку газу суміші позначають буквою ϕ (фі). Ця величина показує яку частину загального обсягу суміші займає конкретний газ. Наприклад, ви знаєте, що об'ємна частка кисню повітря становить 21 %, азоту – 78 %. 1%, що залишився, припадає на благородні гази, вуглекислий газ та інші компоненти повітря.
Очевидно, що сума об'ємних часток усіх газів у суміші дорівнює 100%.
Склад рідких та твердих сумішей прийнято виражати величиною, яка називається масовою часткою компонента.
Масовою часткою речовини в суміші називають відношення маси даної речовини до загальної маси суміші, виражене в частках одиниці або відсотках.
ω(речовини) = m (В-ва) х 100 (%). m ( суміші )

Практично будь-яка таблетка в домашній аптечці - це спресована суміш однієї або декількох лікарських речовин і наповнювача, якою можуть виступати гіпс, крохмаль, глюкоза. Будівельні та кулінарні суміші, парфумерні композиції та фарби, добрива та пластмаси мають склад, який може бути виражений у масових частках компонентів, що їх утворюють.
Речовини з домішками – це також суміші. Тільки таких сумішах прийнято виділяти головне (основне) речовина, а сторонні компоненти називають одним словом – домішки. Чим їх менше, тим чистіша речовина.

У деяких сферах техніки використання недостатньо чистих речовин неприпустимо. В атомній енергетиці пред'являються підвищені вимоги як до чистоти ядерного палива, до речовин, у тому числі зроблені самі установки. Мікросхему комп'ютера зробити без особливо чистого кристала кремнію. Світловий сигнал у скловолоконному кабелі, «наткнувшись» на сторонні домішки, «згасне».
Щоб розділити компоненти суміші або очистити основну речовину від домішок, використовують різні способи і методи. Як правило, речовини у суміші зберігають свої фізичні властивості: температуру кипіння, температуру плавлення, розчинність у різних розчинниках. Оскільки властивості однієї речовини відрізняються
від властивостей іншого існує можливість поділу суміші на окремі компоненти. Часто використовують перехід речовин із одного агрегатного стану до іншого.
Поділ сумішей рідких речовин заснований на відмінності в їх температурах кипіння. Такий процес, як ви знаєте з прикладу переробки нафти, називають ректифікацією, чи перегонкою. Ви вже знаєте, що будь-які гази поєднуються в будь-яких співвідношеннях. А чи можна із суміші газів виділити окремі компоненти? Завдання не з найпростіших. Але вчені запропонували дуже ефектне рішення. Суміш газів можна перетворити на рідину і піддати її перегонці. Наприклад, повітря при сильному охолодженні та стиску зріджують, а потім дозволяють википати одному за іншим окремим компонентам, оскільки вони мають різні температури кипіння. Першим із
рідкого повітря випаровується азот, у нього найнижча температура кипіння (-196 ° С). Потім з рідкої суміші кисню та аргону можна видалити аргон (-186 ° С).
Залишається практично чистий кисень (його температура кипіння -183 ° С, рис. 8), який цілком підходить для газового зварювання, хімічного виробництва, а також для медичних цілей.
Перегонку використовують як поділу сумішей деякі компоненти, а й у очищення речовин.
Вода з-під крана чиста, прозора, не має запаху… Але чи чиста ця речовина з погляду хіміка? Загляньте в чайник: накип і коричневий наліт залишаються в
результаті багаторазового кип'ятіння у ньому води. А вапняний наліт на кранах? І природна, і водопровідна вода – це суміш, розчин твердих та газоподібних речовин.

Мал. 8. У рідкому вигляді
кисень пофарбований у світло-
блакитний колір

Звичайно, їх вміст у воді дуже мало, але ці домішки можуть призвести не тільки до утворення накипу, але й серйозніших наслідків. Не випадково ліки для ін'єкцій, розчини реактивів, електроліт для автомобільного акумулятора готують лише з використанням очищеної води, яка називається дистильованою.
Звідки взялася така назва? Справа в тому, що перегонку по-іншому називають дистиляцією. Сутність дистиляції полягає в тому, що суміш нагрівають до кипіння, пари чистої речовини, що утворюються, відводять, охолоджують і знову перетворюють на рідину. Але вона вже не містить забруднюючих домішок.
У лабораторних умовах перегонку ведуть на спеціальній установці (рис. 9). У перегінну колбу, з термометром, наливають суміш, що розділяється, наприклад воду з розчиненими в ній речовинами, і нагрівають до кипіння. Колба з'єднана з низхідним холодильником - пристроєм для конденсації парів киплячої речовини. З цією метою в сорочку холодильника гумовими шлангами подається холодна вода. Сконденсовані у холодильнику краплі чистої речовини потрапляють у колбу-приймач.

Мал. 9. Лабораторна установка для перегонки рідин:
1 – перегінна колба; 2 – термометр; 3 – холодильник;
4 – приймач

Як вчинити, якщо потрібно виділити з розчину не рідину, а розчинену в ній тверду речовину? І тому використовують метод кристалізації. Виділити тверду речовину з розчину методом кристалізації можна випаровуванням розчинника. Для цього призначені спеціальні порцелянові чашки (рис. 10).

Мал. 10. Випарювання
розчину у фарфоровій
чашці

Цей спосіб широко застосовується для видобутку солі концентрованих розчинів соляних озер.
Навколо полин і присмак хіни,
І, міцним натром солона,
Кольорову від променів рівнину
Ледве лиже рівна хвиля.
М.Ушаков
У природі соляні озера – своєрідні гігантські чаші. За рахунок випаровування води на берегах таких озер кристалізується величезна кількість солі, яка після очищення потрапляє до нас на стіл (рис. 11).

Мал. 11. Видобуток солі на соляних озерах
Під час проведення кристалізації не обов'язково випаровувати розчинник. Відомо, що при нагріванні розчинність більшості твердих речовин у воді збільшується, при охолодженні насиченого при нагріванні розчину кілька кристалів випаде в осад.
Лабораторний допит. До 5 г помаранчевих кристалів дихромату калію додають кілька кристаликів перманганату калію (марганцівки) в якості домішки. Суміш розчиняють у 8-10 мл окропу. При охолодженні розчину розчинність дихромату калію різко знижується, речовина випадає осад. Кристали очищеного від марганцівки дихромату відокремлюють, промивають кількома мілілітрів крижаної води. Якщо розчинити очищену речовину у воді, то кольором розчину можна визначити, що перманганату калію воно не містить, він залишився у вихідному розчині.
Для виділення з рідин нерозчинних речовин використовують метод відстоювання . У його основі лежить різна щільність речовин. Якщо частинки твердої речовини досить великі, вони швидко осідають на дно, а рідина стає прозорою (рис. 12). Її можна обережно злити із осаду. Чим менший розмір твердих частинок у рідині, тим довше відстоюватиметься суміш.

Мал. 12. Відстоювання ґрунту у воді

Лабораторний допит. У скляну склянку насипте трохи порошку для чищення посуду і налийте півсклянки води. Утворюється каламутна суміш.
Рідина стане прозорою лише наступного дня. Чому ця суміш відстоюється так довго? Відстоюванням розділяють суміші двох нерозчинних один в одному рідин. Якщо в систему змащення автомобіля потрапила вода, олію доведеться злити. Однак через деякий час суміш розшарується. Вода, що має більшу щільність, утворює нижній шар, зверху знаходиться шар олії.Аналогічно відстоюється суміш води та нафти, води та рослинної олії.

Для поділу таких сумішей зручно користуватися
особливим лабораторним посудом, званим ділильною лійкою (рис. 13).

Мал. 13. Поділ двох рідин, що не змішуються, за допомогою ділильної вирви.
Лабораторний допит. У конічну колбу наливають рівні об'єми води і рослинної олії. При інтенсивному збовтуванні вода та олія розбиваються на дрібні крапельки, утворюючи каламутну суміш. Її переливають у ділильну вирву. Через деякий час суміш розшаровується на більш важкий водний шар та масло, що спливає нагору. Відкриваючи краник ділильної лійки, водний шар відокремлюють від олійного.
Відокремити частинки нерозчинної твердої речовини від рідини можна за допомогою фільтрування. У лабораторії для цього використовується спеціальний пористий папір, що називається фільтрувальним. Частинки твердої речовини не проходять через пори паперу та залишаються на фільтрі. Рідина з розчиненими в ній речовинами (її називають фільтрат) вільно просочується через нього і стає прозорою.
Фільтрування - дуже поширений процес і в побуті, і в техніці, і природі. На водоочисних станціях воду фільтрують через шар чистого піску, на якому затримується мул, домішки нафтопродуктів, частинки ґрунту та глини. Паливо та масло у двигуні автомобіля обов'язково проходять через фільтруючі елементи. Клітинні мембрани, стінки кишечника або шлунка – це також своєрідні біологічні фільтри, пори яких пропускають одні речовини та затримують інші.
Фільтрувати можна не лише рідкі суміші. Не раз ви бачили людей у ​​марлевих пов'язках, та й самим, мабуть, доводилося ними користуватися. Декілька шарів марлі з прокладеною між ними ватою очищають повітря, що вдихається від частинок пилу, смогу, хвороботворних мікробів (рис. 14). У промисловості захисту органів дихання від пилу використовують спеціальні пристрої, звані респіраторами. Повітря, що потрапляє в двигун автомобіля, також очищають від пилу тканинними або паперовими фільтрами.

Мал. 14. Медики та мікробіологи захищають органи дихання спеціальними пов'язками.

? 1. Що таке суміш? Які типи сумішей виділяють за агрегатним станом речовин, що їх утворюють, за ознакою однорідності?
2. Чи правильно словосполучення «молекули повітря»? Чому? Назвіть постійні, змінні та випадкові складові повітря. Зробіть припущення щодо відносного вмісту окремих компонентів у повітрі після грози, у глибоких ущелинах та на гірських вершинах, у лісопарковій зоні та поблизу великого промислового підприємства.

3. Який обсяг кисню міститься у 500 м3 (н.у.) повітря?
4. У природному газі деякого родовища об'ємні частки граничних вуглеводнів рівні: метан – 85 %, етан – 10 %, пропан – 4 % та бутан – 1 %. Який обсяг кожного з газів може бути отриманий із 125 л природного газу (н.у.)?
5. До складу сухої цементної суміші для штукатурних робіт входять 25 % цементу та 75 % піску. Скільки кілограмів кожного компонента потрібно взяти для виготовлення 150 кг такої суміші?
6. Назвіть відомі вам способи поділу сумішей. Що є основою кожного з них? Запропонуйте спосіб поділу наступних сумішей:
а) залізних та мідних стружок;
б) піску і тирси;
в) бензину та води;
г) крейдяної побілки (розділити на крейду та воду);
д) розчину етилового спирту у воді.
7. У період епідемії грипу лікарі рекомендують носити марлеві пов'язки. Навіщо? Як зробити таку пов'язку? Як довго її можна носити? Як відновити захисні властивості пов'язки?
8. Старатели відокремлювали золотий пісок від звичайного, змучуючи ґрунт у воді та зливаючи каламутну рідину з осаду. Звідси й пішов вираз «мити золото». Як ви думаєте, на якій властивості золотого піску засновано його відокремлення від піщинок порожньої породи?
9. Підготуйте повідомлення на теми: «Фарби в руках художника» та «Знамениті парфумери» за допомогою ресурсів Інтернету.