Спосібом поділу мідної та залізної тирси є. Суміші, у яких компоненти можна знайти спостереженням, називають неоднорідними

ВЕЛИКА ЛЕНІНГРАДСЬКА БІБЛІОТЕКА - РЕФЕРАТИ - Методи поділу сумішей

Способи поділу сумішей

Реферат з дисципліни:Хімія

На тему: Способи поділу сумішей

Рига – 2009р.

Введение…………………………………………………………………………..стр.3

Види сумішей………………………………………………………………………стр.4

Способи поділу сумішей……………………………………………………..стр.6

Заключение……………………………………………………………………….стр.11

Список використаної литературы…………………………………………....стр.12

Вступ

У природі речовини у чистому вигляді трапляються дуже рідко. Більшість навколишніх предметів складається із суміші речовин. У хімічній лабораторії хіміки працюють із чистими речовинами. Якщо ж речовина містить домішки, будь-який хімік вміє відокремити необхідне експерименту речовина від домішок. Для вивчення властивостей речовин, цю речовину очистити, тобто. розділити на складові. Поділ суміші – це фізичний процес. Фізичні методи поділу речовин широко використовуються у хімічних лабораторіях, при отриманні харчових продуктів, у виробництві металів та інших речовин.

Види сумішей

У природі немає чистих речовин. При розгляді валунів, граніту, переконуємося, що вони складаються із зерен, прожилок різного кольору; до складу молока входять жири, білкові речовини, вода; нафту та природний газ містять органічні речовини, які називають вуглеводнями; у складі повітря є різні гази; природна вода не є хімічно чистою речовиною. Суміш – змішання двох чи більше різнорідних речовин.

Суміші можна розділити на дві великі групи

Якщо компоненти суміші видно неозброєним оком, такі суміші називають неоднорідними.Наприклад, суміш деревної та залізної тирси, суміш води та рослинної олії, суміш річкового піску та води та ін.

Якщо компоненти суміші не можна розрізнити неозброєним оком, такі суміші називають однорідними. Такі суміші як молоко, нафта, розчин цукру у воді та ін відносять до однорідних сумішей.

Є тверді, рідкі, газоподібні речовини. Речовини можна змішувати у будь-якому агрегатному стані. Агрегатний стан суміші визначає речовину, яка кількісно перевершує інші.

Неоднорідні суміші утворюються з речовин різного агрегатного стану, коли речовини взаємно не розчиняються та погано змішуються (табл.1)

Однорідні суміші утворюються, коли речовини добре розчиняються одна в одній і добре змішуються (табл.2).

При утворенні сумішей хімічних перетворень зазвичай немає, і речовини в суміші зберігають свої властивості. Відмінності у властивостях речовин використовують для поділу сумішей.

Способи поділу сумішей

Суміші як неоднорідні, і однорідні, можна розділити на складові, тобто. чисті речовини. Чистими називають речовини, які за допомогою фізичних методів не поділяються на дві або більше інших речовин та не змінюють своїх фізичних властивостей. Існують різні способи поділу сумішей, ті чи інші способи поділу сумішей застосовують у залежності від складу суміші.

1. Просіювання;
2. Фільтрування;
3. Відстоювання;
4. Декантація
5. Центрифугування;
6. Випарювання;
7. Упарювання;
8. Перекристалізація;
9. Дистиляція (перегонка);
10. Виморожування;
11. Дія магніту;
12. Хроматографія;
13. Екстрагування;
14. Адсорбція.

Познайомимося з кількома з них. Тут слід зазначити, що неоднорідні суміші розділити простіше, ніж однорідні Нижче наведемо приклади виділення речовин із однорідних та неоднорідних сумішей.

Просіювання.

Припустимо, що в муку потрапив цукровий пісок. Мабуть, найпростіший спосіб поділу – це просіювання. За допомогою сита можна легко відокремити дрібні частинки борошна від порівняно великих кристаликів цукру. У сільському господарстві просіювання використовується відділення насіння рослин від стороннього сміття. У будівництві так відокремлюють гравій від піску.

Фільтрування

Тверду складову суспензію від рідкої відокремлюють. фільтруванням,використовуючи паперові чи тканинні фільтри, вату, тонкий шар дрібного піску. Уявимо, що дана суміш кухонної солі, піску та глини. Потрібно відокремити кухонну сіль із суміші. Для цього суміш поміщаємо в хімічну склянку з водою і збовтуємо. Поварена сіль розчиняється, а пісок осідає. Глина не розчиняється і осідає на дно склянки, тому вода залишається каламутною. Щоб видалити нерозчинні частинки глини із розчину, суміш фільтрують. Для цього необхідно зібрати маленький прилад для фільтрування зі скляної лійки, фільтрувального паперу та штативу. Розчин солі відфільтровується. Для цього розчин, що фільтрується, обережно переливається у вирву з щільно вставленим фільтром. На фільтрі залишаються пісок та частки глини, а прозорий розчин солі проходить через фільтр. Щоб виділити розчинену у воді кухонну сіль, застосовують спосіб перекристалізації.

Перекристалізація, випарювання

Перекристалізаціяназивається спосіб очищення, при якому спочатку речовину розчиняють у воді, потім розчин речовини у воді випаровується. В результаті вода випаровується, а речовина виділяється у вигляді кристалів.
Наведемо приклад: Потрібно виділити кухонну сіль із розчину.
Вище ми розглянули приклад, коли потрібно було виділити кухонну сіль із неоднорідної суміші. Тепер виділимо кухонну сіль із однорідної суміші. Розчин, одержаний фільтруванням, називається фільтрат. Фільтрат потрібно перелити у порцелянову чашку. Чашку з розчином помістити на кільце штативу та нагріти розчин над полум'ям спиртування. Вода почне випаровуватися, а об'єм розчину зменшиться. Такий процес називається випарюванням.У міру випарювання води розчин стає більш концентрованим. Коли розчин дійде до насичення кухонною сіллю, на стінках чашки з'являться кристали. У цей момент припинити нагрівання та охолодити розчин. Охолоджена кухонна сіль виділиться у вигляді кристалів. При необхідності кристали солі можна відокремити від розчину фільтруванням. Розчин не можна випаровувати до повного випаровування води, оскільки інші розчинні домішки можуть випасти в осад у вигляді кристалів і забруднити кухонну сіль.

Відстоювання, декантація

Для виділення із рідин нерозчинних речовин використовується відстоювання. Якщо частинки твердої речовини досить великі, вони швидко осідають на дно і рідина стає прозорою. Її можна обережно злити з осаду, і ця нехитра операція теж має свою назву. декантація. Чим менший розмір твердих частинок у рідині, тим довше відстоюватиметься суміш. Можна відокремити один від одного і дві рідини, які не поєднуються між собою.

Центрифугування

Якщо частинки неоднорідної суміші дуже малі, її неможливо розділити відстоюванням, ні фільтруванням. Прикладами таких сумішей можуть бути молоко і змучена у воді зубна паста. Такі суміші поділяють центрифугуванням. Суміші, що містять таку рідину, поміщають у пробірки та обертають із величезною швидкістю у спеціальних апаратах – центрифугах. Через війну центрифугування важчі частинки «придавлюються» до дна судини, а легені виявляються зверху. Молоко є дрібними частинками жиру, розподіленими у водному розчині інших речовин – цукрів, білків. Для поділу такої суміші застосовують спеціальну центрифугу, яка називається сепаратором. При сепарації молока жири виявляються на поверхні, легко відокремити. Залишається вода з розчиненими у ній речовинами – це знежирене молоко.

Адсорбація

У техніці часто виникає завдання очищення газів, наприклад, повітря, від небажаних або шкідливих компонентів. Багато речовин мають одну цікаву властивість – вони можуть «причепитися» до поверхні пористих речовин, як залізо до магніту. Адсорбціяназивається здатність деяких твердих речовин поглинати своєю поверхнею газоподібні чи розчинені речовини. Речовини, здатні до адсорбції, називаються адсорбентами. Адсорбенти є тверді речовини, у яких багато внутрішніх каналів, порожнин, пір, тобто. вони мають дуже велику загальну поглинаючу поверхню. Адсорбентами є активоване вугілля, силікагель (у коробці з новим взуттям можна знайти невеликий пакетик з білими горошинами – це силікагель), фільтрувальний папір. Різні речовини «причіплюються» до поверхні адсорбентів неоднаково: одні утримуються міцно, інші – слабше. Активоване вугілля здатне поглинати як газоподібні, а й розчинені у рідинах речовини. При отруєння його приймають для того, щоб на ньому адсорбувалися отруйні речовини.

Дистиляція (перегонка)

Дві рідини, які утворюють однорідну суміш, наприклад, етиловий спирт із водою, поділяють методом дистиляції або перегонки. Цей метод заснований на тому, що рідину нагрівають до температури кипіння і пар відводять по газовідвідній трубці в іншу посудину. Охолоджуючись, пара конденсується, а домішки залишаються у перегінній колбі. Прилад для перегонки показано на рис.2

Рідину поміщають у колбу Вюрца (1), горло колби Вюрца щільно закривають пробкою з вставленим термометром (2), при цьому резервуар з ртуттю повинен бути на рівні отвору відвідної трубки. Кінець відвідної трубки через щільно підігнану пробку вставляють у холодильник Лібіха (3), на іншому кінці якого зміцнюють аллонж (4). Звужений кінець алонжу опускають у приймач(5). Нижній кінець сорочки холодильника приєднують за допомогою гумового шлангу до водопровідного крана, а від верхнього кінця роблять відведення в раковину для зливу. Сорочка холодильника завжди має бути заповнена водою. Колбу Вюрца та холодильник закріплюють в окремих штативах. Рідина в колбу наливають через лійку з довгою трубкою, заповнюючи колбу перегінну на 2/3 її об'єму. Для рівномірного кипіння поміщають на дно колби кілька кип'ялок - скляних капілярів, запаяних з кінця. Закривши колбу, подають воду холодильник і нагрівають рідину в колбі. Нагрів можна вести на газовому пальнику, електричній плитці, водяній, пісочній або масляній бані – залежно від температури кипіння рідини. Легкозаймисті та горючі рідини (спирт, ефір, ацетон і т. д.) в жодному разі не можна нагрівати на відкритому вогні, щоб уникнути нещасних випадків: слід користуватися тільки водяною або іншою лазнею. Не слід випарювати рідину повністю: 10-15% від спочатку взятого обсягу її має залишатися у колбі. Нову порцію рідини можна наливати лише тоді, коли колба трохи охолоне.

Виморожування

Речовини, у яких різняться температури плавлення, поділяють методом виморожування,охолоджуючи розчин. Шляхом вимороження можна отримати дуже чисту воду в домашніх умовах. Для цього наливають водопровідну воду в банку або кухоль і ставлять в морозильну камеру холодильника (або виносять взимку на мороз). Як тільки на лід перетвориться приблизно половина води, незамерзлу частину її, де накопичуються домішки, треба вилити, а льоду дати розтанути.

У промисловості та в лабораторних умовах використовують методи поділу сумішей, засновані і на інших властивостях, що відрізняються, складових частин суміші. Наприклад, залізну тирсу можна виділити з суміші магнітом. Здатність речовин розчинятися в різних розчинниках використовують при екстрагування- метод поділу твердих або рідких сумішей за допомогою обробки їх різними розчинниками. Наприклад, йод із водного розчину можна виділити будь-яким органічним розчинником, в якому йод розчиняється краще.

Висновок

У лабораторній практиці та у повсякденному житті дуже часто доводиться виділяти із суміші речовин окремі компоненти. Зазначимо, що суміші включають дві або більше речовин, діляться на дві великі групи: однорідні і неоднорідні. Існують різні способи поділу сумішей, такі як фільтрування, випарювання, дистиляція (перегонка) та інші. Способи поділу сумішей в основному залежать від виду, складу суміші.

Список використаної літератури

1. S.Ozols, E.Lepiņš хімія для основної школи., 1996. С. 289

2. Інформація з Інтернету

Чи знаєте ви, які існують способи поділу сумішей? Не поспішайте з негативною відповіддю. Багато хто з них ви застосовуєте у своїй повсякденній діяльності.

Чиста речовина: що це таке

Атоми, молекули, речовини та суміші - це основні хімічні поняття. Що вони означають? У таблиці Д. І. Менделєєва 118 хімічних елементів. Це різні типи елементарних частинок – атомів. Вони різняться між собою масою.

З'єднуючись між собою, атоми утворюють молекули або речовини. Останні, поєднуючись між собою, утворюють суміші. Чисті речовини мають постійний склад та властивості. Це однорідні структури. Але їх можна розділити на складові у вигляді хімічних реакцій.

Вчені стверджують, що чистих речовин у природі практично немає. Незначна кількість домішок є у кожному їх. Це тому, що більшість речовин відрізняються активністю. Навіть метали, занурені у воду, розчиняються у ній лише на рівні іонів.

Склад чистих речовин завжди незмінний. Змінити його просто неможливо. Так, якщо в молекулі вуглекислого газу збільшити кількість вуглецю або кисню, це буде зовсім інша речовина. А в суміші можна збільшити чи зменшити кількість компонентів. Це змінить її склад, але з факт існування.

Що таке суміш

Сукупність кількох речовин називають сумішшю. Вони можуть бути двох видів. Якщо окремі компоненти в суміші невиразні, її називають однорідною, або гомогенною. Є ще одна назва, яка найчастіше застосовується у побуті – розчин. Компоненти такої суміші не можна поділити фізичними методами. Наприклад, із соляного розчину не вдасться механічно витягти кристали, які в ньому розчинені. У природі зустрічаються як рідкі розчини. Так, повітря - це однорідна газоподібна суміш, а сплав металів - тверда.

У неоднорідних або гетерогенних сумішах окремі частинки помітні неозброєним оком. Вони відрізняються один від одного складом та властивостями. Це означає, що відокремити їх можна чисто механічно. З таким завданням чудово впоралася Попелюшка, яку зла мачуха змусила відокремити квасолю від гороху.

Хімія: способи поділу сумішей

У побуті та природі зустрічається величезна кількість сумішей. Як правильно підібрати спосіб їхнього поділу? Він обов'язково має бути заснований на фізичних властивостях окремих компонентів. Якщо речовини мають різну температуру кипіння, то ефективними будуть випарювання із наступною кристалізацією, а також дистиляція. Такі способи застосовують для поділу гомогенних розчинів. Для поділу неоднорідних сумішей використовують різницю в інших властивості їх складових: щільності, змочуваності, розчинності, розмірах, магнітності тощо.

Фізичні способи поділу сумішей

При відділенні компонентів суміші склад речовин не змінюється. Тому не можна назвати способи поділу сумішей хімічним процесом. Так, шляхом відстоювання, фільтрування та впливу магнітом можна розділити окремі компоненти механічно. У лабораторії при цьому використовуються різні прилади: ділильна вирва, фільтрувальний папір, магнітні смуги. Це способи поділу неоднорідних сумішей.

Просіювання

Цей спосіб є, мабуть, найпростішим. З ним знайома кожна домогосподарка. Заснований він на відмінності у розмірах твердих компонентів суміші. Просіювання застосовується у побуті при відділенні борошна від домішок, личинок комах та різних забруднень. У сільськогосподарському виробництві у такий спосіб очищають зерна злаків від стороннього сміття. Будівельники просіюють суміш піску та гравію.

Відстоювання

Цей спосіб поділу сумішей застосовується для компонентів із різною щільністю. Якщо пісок потрапив у воду, отриманий розчин потрібно добре перемішати та залишити на деякий час. Те саме можна зробити із сумішшю води та рослинної олії або нафти. Пісок осяде на дно. А ось олія, навпаки, збиратиметься зверху. Такий спосіб спостерігається у побуті та природі. Наприклад, з диму осідає сажа, з туману - окремі краплі роси. А якщо залишити домашнє молоко на ніч, то на ранок можна буде зібрати вершки.

Фільтрування

Любителі заварного чаю застосовують цей метод щодня. Йдеться про фільтрування - спосіб поділу сумішей, заснований на різній розчинності компонентів. Уявіть, що у воду потрапила залізна тирса і сіль. Великі нерозчинні частинки залишаться на фільтрі. А розчинена сіль пройде крізь нього. Принцип цього методу є основою роботи пилососів, дії респіраторних масок і марлевих пов'язок.

Дія магнітом

Запропонуйте спосіб поділу сумішей порошків сірки та заліза. Звичайно, це дія магнітом. Чи всі метали здатні до цього? Зовсім ні. За рівнем сприйнятливості розрізняють три групи речовин. Наприклад, золото, мідь та цинк не прикріпляться до магніту. Вони входять до групи діамагнетиків. Слабким сприйняттям відрізняються магній, платина та алюміній. А от якщо до складу суміші входять феромагнетики, то цей метод буде найефективнішим. До них відносяться, наприклад, залізо, кобальт, нікель, тербій, гольмій, тулій.

Випарювання

Який спосіб поділу сумішей підійде для однорідного водного розчину? Це випарювання. Якщо у вас є тільки солона вода, а потрібна чиста – не варто одразу засмучуватися. Потрібно нагрівати суміш до температури кипіння. В результаті вода випарується. А на дні посуду буде видно кристали розчиненої речовини. Щоб зібрати воду, її необхідно конденсувати – перевести з газоподібного стану в рідкий. Для цього пари охолоджуються, торкаючись поверхні з меншою температурою, та стікають у приготовлену тару.

Кристалізація

У науці цей термін у ширшому значенні. Це не просто спосіб отримання чистих речовин. За своєю природою кристалами є айсберги, мінерали, кістки та зубна емаль.

Їхнє зростання відбувається за наявності однакових умов. Кристали формуються в результаті охолодження рідин або перенасичення пари, а надалі температура вже не повинна змінюватися. Отже, спочатку досягаються деякі граничні умови. В результаті виникає центр кристалізації, навколо якого збираються атоми рідини, розплаву, газу чи скла.

Дистиляція

Напевно, ви чули про воду, яку називають дистильованою. Ця очищена рідина необхідна виготовлення лікарських засобів, лабораторних досліджень, систем охолодження. А отримують її у спеціальних приладах. Вони називаються дистиляторами.

Дистиляція - це спосіб поділу сумішей речовин із різною температурою кипіння. У перекладі з латинської термін означає "стікання краплями". За допомогою цього, наприклад, можна виділити спирт і воду з розчину. Перша речовина почне закипати за температури +78 про С. Пари спирту надалі конденсуються. Вода залишиться в рідкому вигляді.

Подібним способом з нафти одержують продукти її переробки: бензин, гас, газойль. Цей процес є хімічної реакцією. Нафта поділяється окремі фракції, кожна з яких має власну температуру кипіння. Відбувається це у кілька етапів. Спочатку здійснюється первинна сепарація нафти. Її очищають від попутного газу, механічних домішок та водяної пари. На наступному етапі отриманий продукт поміщають у колони ректифікації і починають нагрівати. Це і є атмосферне перегонування нафти. При температурі менше 62 градусів випаровуються залишки попутного газу. Нагріваючи суміш до 180 градусів, одержують бензинові фракції, до 240 - гас, до 350 - дизельне паливо. Залишком термічної переробки нафти є мазут, який використовують як мастильний матеріал.

Хроматографія

Цей метод отримав назву на прізвище вченого, який уперше використав його. Звали його Михайло Семенович Колір. Спочатку метод застосовували для поділу пігментів рослин. А дослівно хроматографія перекладається з грецької як "пишу кольором". Опустимо фільтрувальний папір у суміш води та чорнила. Перша одразу почне вбиратися. Це зумовлено різним ступенем адсорбуючих властивостей. При цьому також враховується дифузія та ступінь розчинності.

Адсорбція

Деякі речовини мають здатність притягувати молекули іншого виду. Наприклад, ми приймаємо активоване вугілля при отруєнні, щоб позбавитися токсинів. Для цього процесу необхідна поверхня розділу між двома фазами.

Цей спосіб застосовують у хімічній промисловості при виділенні бензолу із газоподібних сумішей, очищення рідких продуктів переробки нафти, їх очищення від домішок.

Отже, у статті ми розглянули основні способи поділу сумішей. Людина використовує їх як і побуті, і у промислових масштабах. Вибір методу залежить від виду суміші. p align="justify"> Важливим фактором є особливості фізичних властивостей її компонентів. Для поділу розчинів, у яких окремі частини візуально невиразні, використовують методи випарювання, кристалізації, хроматографію та дистиляцію. Якщо окремі компоненти можна визначити, такі суміші називають неоднорідними. Для їхнього поділу застосовують способи відстоювання, фільтрування та дії магнітом.

Способи поділу сумішей

Більшість речовин на нашій планеті знаходяться не в чистому вигляді, а в сполуках та сумішах, разом з іншими речовинами.

Так, до складу граніту входять три речовини, помітні неозброєним оком.

А ось молоко здається нам однорідним доти, доки не прокисне. Кисле

молоко поділяється на прозору сироватку та білий щільний осад – білок

казеїн. Людина давно використовує ці речовини , що входять у молоко, виділяючи їх

із суміші. З нерозчинного білка – казеїну готують сир, а розчинні

сироваткові білки використовують для лікувального харчування.

Якими способами можна розділити суміші?

1. Якщо речовина нерозчинна у воді, наприклад крупи (рис, гречка, манка та ін.), річковий пісок, крейда, глина, можна скористатися методом фільтрування.

Фільтрування-проціджування рідин (газів) через фільтр з метою їхнього очищення від твердих домішок.

1. Складаємо фільтр. Поміщаємо його у вирву, злегка змочивши водою.

2. Вставляємо лійку з фільтром у колбу.

3. Пропускаємо суміш нерозчиненої речовини та води через фільтр.

Висновок. Очищена фільтруванням вода вільно пройшла через фільтр; на фільтрі залишилася нерозчинна у воді речовина.

2. Якщо тверда речовина розчинна у воді (кухонна сіль, цукор, лимонна кислота), то для поділусуміші можна застосувати метод випарювання.

Випарювання- виділення розчинених у рідині твердих речовин способом її перетворення на пару.

У склянці з водою сіль не зникла, хоча стала невидимою – розчин прозорий. Випарювання дозволило виділити із суміші речовин (води та солі) розчинену у воді речовину. На склі видно кристали кухонної солі. При цьому підтверджується висновок про те, що кожна речовина (і вода, і сіль) суміші зберігає свої властивості.

Висновок. З розчину можна виділити розчинні речовини.

3 .Для поділу рідин розчинних один в одному, отримання чистої (без домішок) води використовують метод дистиляції.

(або перегонки)

Дистиляція-перегонка, поділ речовин, що містяться в рідких сумішах, за температурами кипіння з наступним охолодженням пари.

У природі вода у чистому вигляді (без солей) не зустрічається. Океанічна, морська, річкова, колодязна та джерельна вода – це різновиди розчинів солей у воді. Однак часто людям необхідна чиста вода, яка не містить солей (використовується в двигунах автомобілів; у хімічному виробництві для отримання різних розчинів та речовин; при виготовленні фотографій). Таку воду називають дистильованою, а спосіб її отримання дистиляцією.

Нагріємо над полум'ям спиртування водопровідну воду в пробірці, закритою пробкою з газовідвідною трубкою. Кінець трубки опустимо в чисту суху пробірку, вміщену в склянку з льодом. На дні та стінках пробірки, що знаходиться у склянці з льодом, з'являться краплі дистильованої (очищеної від солей та домішок) води.

Завдання

1. Заглянь у порожній чайник, у якому кип'ятять воду. Чи є на стінках і дні білий наліт (накип) речовин, розчинених у воді?

2. З кришки чайника, в якому закип'ятили воду, стікають крапельки води. У якій воді – на кришці чи самому чайнику – міститься більше солей? Поясни відповідь.

3. Як називається процес, показаний малюнку?

4. Якщо суміші міститься залізо, то його виділення можна скористатися магнітом, т.к. залізо та його сплави притягуються магнітом.

5. Щоб розділити дві рідини, що не змішуються (нафта і вода, соняшникова олія і вода), потрібно скористатися ділильною лійкою.

Рідина з більшою щільністю зіллється в склянку, а в ділильній лійці залишиться легша рідина.

Кожна речовина містить домішки. Чистою вважають речовину, в якій домішок майже немає.

Суміші речовин бувають однорідними та неоднорідними. У однорідній суміші компоненти неможливо виявити спостереженням, а неоднорідної суміші це можливо.

Деякі фізичні властивості однорідної суміші від властивостей компонентів.

У неоднорідній суміші властивості компонентів зберігаються.

Неоднорідні суміші речовин поділяють відстоюванням, фільтруванням, іноді – дією магніту, а однорідні – випарюванням та перегонкою (дистиляцією).

Чисті речовини та суміші

Ми мешкаємо серед хімічних речовин. Ми вдихаємо повітря, а це суміш газів (азоту, кисню та інших), видихаємо вуглекислий газ. Вмиваємось водою - це ще одна речовина, найпоширеніша на Землі. П'ємо молоко - суміш води з дрібними крапельками молочного жиру, і не тільки: тут ще є молочний білок казеїн, мінеральні солі, вітаміни і 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 шматочки яблука, що прожували, потрапляють у шлунок, на них починають діяти травні соки людини, які допомагають засвоювати всі смачні та корисні речовини не тільки яблука, але 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 також 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.

Кожна речовина завжди містить певну кількість домішок. Речовину, в якій майже немає домішок, називають чистою. З такими речовинами працюють у науковій лабораторії, шкільному хімічному кабінеті. Зауважимо, що абсолютно чистих речовин немає.

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».

Сумішами є майже всі природні речовини, продукти харчування (крім солі, цукру, деяких інших), багато лікарських та косметичних засобів, товари побутової хімії, будівельні матеріали.

Порівняльна характеристика суміші та чистої речовини

Кожну речовину, що міститься у суміші, називають компонентом.

Класифікація сумішей

Існують однорідні та неоднорідні суміші.

Однорідні суміші (гомогенні)

Додамо невелику порцію цукру в склянку з водою і перемішуватимемо, поки весь цукор не розчиниться. Рідина матиме солодкий смак. Таким чином, цукор не зник, а залишився у суміші. Але його кристаликів ми не побачимо, навіть розглядаючи краплю рідини у потужний мікроскоп. Приготовлена ​​суміш цукру та води є однорідною в ній рівномірно перемішані найдрібніші частинки цих речовин.

Суміші, у яких компоненти неможливо виявити спостереженням, називають однорідними.

Більшість металевих сплавів – також однорідні суміші. Наприклад, у сплаві золота з міддю (його використовують для виготовлення ювелірних прикрас) відсутні червоні частинки міді та жовті частинки золота.

З матеріалів, які є однорідними сумішами речовин, виготовляють багато предметів різноманітного призначення.

До однорідних сумішей належать всі суміші газів, у тому числі повітря. Існує чимало однорідних сумішей рідин.

Однорідні суміші ще називають розчинами, навіть якщо вони тверді чи газоподібні.

Наведемо приклади розчинів (повітря в колбі, кухонна сіль+вода, розмінна монета: алюміній+мідь або нікель+мідь).

Неоднорідні суміші (гетерогенні)

Вам відомо, що крейда не розчиняється у воді. Якщо його порошок всипати в склянку з водою, то в суміші, що утворилася, завжди можна виявити частинки крейди, які видно неозброєним оком або в мікроскоп.

Суміші, у яких компоненти можна знайти спостереженням, називають неоднорідними.

До неоднорідних сумішей належать більшість мінералів, ґрунт, будівельні матеріали, живі тканини, каламутна вода, молоко та інші продукти харчування, деякі лікарські та косметичні засоби.

У неоднорідній суміші фізичні властивості компонентів зберігаються. Так, залізна тирса, змішана з мідними або алюмінієвими, не втрачає здатності притягатися до магніту.

Деякі види неоднорідних сумішей мають спеціальні назви: піна (наприклад, пінопласт, мильна піна), суспензія (суміш води з невеликою кількістю борошна), емульсія (молоко, добре збовтана олія з водою), аерозоль (дим, туман).

Способи поділу сумішей

У природі речовини існують як суміші. Для лабораторних досліджень, промислових виробництв, потреб фармакології та медицини потрібні чисті речовини.

Існує багато методів поділу сумішей. Їх вибирають, враховуючи тип суміші, агрегатний стан та відмінності у фізичних властивостях компонентів.

Способи поділу сумішей

Ці способи ґрунтуються на відмінностях у фізичних властивостях компонентів суміші.

Розглянемо способи поділу гетерогенних та гомогенних сумішей.

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

Якщо підвісити 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.

Теоретичний блок

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

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).

Способи поділу сумішей

У природі речовини існують як суміші. Для лабораторних досліджень, промислових виробництв, потреб фармакології та медицини потрібні чисті речовини.

Для очищення речовин застосовуються різні способи поділу сумішей

Випарювання - виділення розчинених у рідині твердих речовин способом її перетворення на пару.

Дистиляція-перегонка, поділ речовин, що містяться в рідких сумішах, за температурами кипіння з наступним охолодженням пари.

У природі вода у чистому вигляді (без солей) не зустрічається. Океанічна, морська, річкова, колодязна та джерельна вода – це різновиди розчинів солей у воді. Однак часто людям необхідна чиста вода, яка не містить солей (використовується в двигунах автомобілів; у хімічному виробництві для отримання різних розчинів та речовин; при виготовленні фотографій). Таку воду називають дистильованою, а спосіб її отримання дистиляцією.

Фільтрування - проціджування рідин (газів) через фільтр з метою їх очищення від твердих домішок.

Ці способи ґрунтуються на відмінностях у фізичних властивостях компонентів суміші.

Розглянемо способи поділу гетерогеннихта гомогенних сумішей.

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

За допомогою хроматографії російський ботанік 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.

Способи вираження складу сумішей.

· Масова частка компонента у суміші- Відношення маси компонента до маси всієї суміші. Зазвичай масову частку виражають у %, але з обов'язково.

ω [«омега»] = mкомпонента / mсуміші

· Мольна частка компонента у суміші- Відношення числа моль (кількості речовини) компонента до сумарного числа моль всіх речовин у суміші. Наприклад, якщо в суміш входять речовини А, В та С, то:

χ [«хі»] компонента А = nкомпоненту А/(n(A) + n(B) + n(С))

· Мольне співвідношення компонентів.Іноді у завданнях для суміші вказується молярне співвідношення її складових. Наприклад:

n-компонента А: n-компонента В = 2: 3

· Об'ємна частка компонента у суміші (тільки для газів)- Відношення обсягу речовини А до загального обсягу всієї газової суміші.

φ [«фі»] = Vкомпонента / Vсуміші

практичний блок.

Розглянемо три приклади завдань, у яких суміші металів реагують з солянийкислотою:

приклад 1.При дії на суміш міді та заліза масою 20 г надлишком соляної кислоти виділилося 5,6 л газу (н. у.). Визначити масові частки металів у суміші.

У першому прикладі мідь не реагує із соляною кислотою, тобто водень виділяється при реакції кислоти із залізом. Таким чином, знаючи обсяг водню, ми відразу зможемо знайти кількість та масу заліза. І, відповідно, масові частки речовин у суміші.

Рішення прикладу 1.

n = V / Vm = 5,6 / 22,4 = 0,25 моль.

2. За рівнянням реакції:

3. Кількість заліза також 0,25 моль. Можна знайти його масу:
mFe = 0,25 56 = 14 р.

Відповідь: 70% заліза, 30% міді.

приклад 2.При дії на суміш алюмінію та заліза масою 11 г надлишком соляної кислоти виділилося 8,96 л газу (н. у.). Визначити масові частки металів у суміші.

У другому прикладі реакцію вступають обидваметалу. Тут уже водень із кислоти виділяється в обох реакціях. Тому прямим розрахунком тут не можна скористатися. У таких випадках зручно вирішувати за допомогою дуже простої системи рівнянь, прийнявши за х – число моль одного з металів, а за у – кількість речовини другої.

Рішення прикладу 2.

1. Знаходимо кількість водню:
n = V / Vm = 8,96 / 22,4 = 0,4 моль.

2. Нехай кількість алюмінію – х моль, а заліза у моль. Тоді можна висловити через х і у кількість водню, що виділився:

4. Нам відома загальна кількість водню: 0,4 моль. Значить,
1,5 х + у = 0,4 (це перше рівняння у системі).

5. Для суміші металів потрібно виразити масичерез кількість речовин.
m = M n
Значить, маса алюмінію
mAl = 27x,
маса заліза
mFe = 56у,
а маса всієї суміші
27х + 56у = 11 (це друге рівняння у системі).

6. Отже, ми маємо систему із двох рівнянь:

7. Вирішувати такі системи набагато зручніше методом віднімання, домноживши перше рівняння на 18:
27х + 18у = 7,2
і віднімаючи перше рівняння з другого:

8. (56 − 18)у = 11 − 7,2
у = 3,8/38 = 0,1 моль (Fe)
х = 0,2 моль (Al)

mFe = n M = 0,1 56 = 5,6 г
mAl = 0,2 27 = 5,4 г
ωFe = mFe / mсуміші = 5,6 / 11 = 0,50,91%),

відповідно,
ωAl = 100% − 50,91% = 49,09%

Відповідь: 50,91% заліза, 49,09% алюмінію.

приклад 3.16 г суміші цинку, алюмінію та міді обробили надлишком розчину соляної кислоти. При цьому виділилося 5,6 л газу (н. у.) та не розчинилося 5 г речовини. Визначити масові частки металів у суміші.

У третьому прикладі два метали реагують, а третій метал (мідь) не входить у реакцію. Тому залишок 5 г – це маса міді. Кількості решти двох металів - цинку та алюмінію (врахуйте, що їх загальна маса 16 − 5 = 11 г) можна знайти за допомогою системи рівнянь, як у прикладі №2.

Відповідь до прикладу 3: 56,25% цинку, 12,5% алюмінію, 31,25% міді.

приклад 4.На суміш заліза, алюмінію та міді подіяли надлишком холодної концентрованої сірчаної кислоти. При цьому частина суміші розчинилася і виділилося 5,6 л газу (н. у.). Суміш, що залишилася, обробили надлишком розчину їдкого натру. Виділилося 3,36 л газу і залишилося 3 г залишку, що не розчинився. Визначити масу та склад вихідної суміші металів.

У цьому прикладі слід пам'ятати, що холодна концентрованасірчана кислота не реагує із залізом та алюмінієм (пасивація), але реагує з міддю. У цьому виділяється оксид сірки (IV).
З лугомреагує тільки алюміній- амфотерний метал (крім алюмінію, в лугах розчиняються ще цинк і олово, в гарячому концентрованому лугу - ще можна розчинити берилій).

Рішення прикладу 4.

1. З концентрованою сірчаною кислотою реагує лише мідь, число моль газу:
nSO2 = V / Vm = 5,6 / 22,4 = 0,25 моль

2. (не забудьте, що такі реакції треба обов'язково зрівняти за допомогою електронного балансу)

3. Оскільки молярне співвідношення міді та сірчистого газу 1:1, то міді теж 0,25 моль. Можна знайти масу міді:
mCu = n M = 0,25 64 = 16 р.

4. У реакцію з розчином лугу вступає алюміній, при цьому утворюється гідроксокомплекс алюмінію та водень:
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na + 3H2

5. Число моль водню:
nH2 = 3,36/22,4 = 0,15 моль,
молярне співвідношення алюмінію та водню 2:3 і, отже,
nAl = 0,15/1,5 = 0,1 моль.
Маса алюмінію:
mAl = n M = 0,1 27 = 2,7 г

6. Залишок – це залізо, масою 3 г. Можна знайти масу суміші:
m суміші = 16 + 2,7 + 3 = 21,7 р.

7. Масові частки металів:

ωCu = mCu / mсуміші = 16 / 21,7 = 0,7,73%)
ωAl = 2,7/21,7 = 0,1,44%)
ωFe = 13,83%

Відповідь: 73,73% міді, 12,44% алюмінію, 13,83% заліза.

Приклад 5.21,1 г суміші цинку та алюмінію розчинили в 565 мл розчину азотної кислоти, що містить 20 мас. % НNО3 та має щільність 1,115 г/мл. Об'єм газу, що виділився, що є простою речовиною і єдиним продуктом відновлення азотної кислоти, склав 2,912 л (н. у.). Визначте склад отриманого розчину масових відсотках. (РХТУ)

У тексті цього завдання чітко вказано продукт відновлення азоту – «просту речовину». Оскільки азотна кислота з металами не дає водню, це - азот. Обидва метали розчинилися в кислоті.
У задачі питається не склад вихідної суміші металів, а склад розчину, що вийшов після реакцій. Це робить завдання складнішим.

Рішення прикладу 5.

1. Визначаємо кількість речовини газу:
nN2 = V / Vm = 2,912 / 22,4 = 0,13 моль.

2. Визначаємо масу розчину азотної кислоти, масу та кількість речовини розчиненої HNO3:

mрозчину = ρ V = 1,115 565 = 630,3 г
mHNO3 = ω mрозчину = 0,2 630,3 = 126,06 г
nHNO3 = m / M = 126,06 / 63 = 2 моль

Зверніть увагу, що оскільки метали повністю розчинилися, значить - кислоти точно вистачило(З водою ці метали не реагують). Відповідно, треба буде перевірити, чи не виявилася кислота в надлишкуі скільки її залишилося після реакції в отриманому розчині.

3. Складаємо рівняння реакцій ( не забудьте про електронний баланс) і, для зручності розрахунків, приймаємо за 5х – кількість цинку, а за 10у – кількість алюмінію. Тоді, відповідно до коефіцієнтів в рівняннях, азоту в першій реакції вийде х моль, а в другій - 3у моль:

5. Тоді, враховуючи, що маса суміші металів 21,1 г, їх молярні маси - 65 г/моль у цинку та 27 г/моль у алюмінію, отримаємо таку систему рівнянь:

6. Вирішувати цю систему зручно, домноживши перше рівняння на 90 і віднімаючи перше рівняння другого.

7. х = 0,04, отже, nZn = 0,04 5 = 0,2 моль
у = 0,03, отже, nAl = 0,03 10 = 0,3 моль

8. Перевіримо масу суміші:
0,2 65 + 0,3 27 = 21,1 р.

9. Тепер переходимо до складу розчину. Зручно буде переписати реакції ще раз і записати над реакціями кількості всіх речовин, що прореагували і утворилися (крім води):

10. Наступне питання: чи залишилася в розчині азотна кислота та скільки її залишилося?
За рівняннями реакцій кількість кислоти, що вступила в реакцію:
nHNO3 = 0,48 + 1,08 = 1,56 моль,
т. е. кислота була надлишку і можна обчислити її залишок у розчині:
nHNO3ост. = 2 − 1,56 = 0,44 моль.

11. Отже, в підсумковому розчинімістяться:

нітрат цинку в кількості 0,2 моль:
mZn(NO3)2 = n M = 0,2 189 = 37,8 г
нітрат алюмінію в кількості 0,3 моль:
mAl(NO3)3 = n M = 0,3 213 = 63,9 г
надлишок азотної кислоти в кількості 0,44 моль:
mHNO3ост. = n M = 0,44 63 = 27,72 г

12. Яка маса підсумкового розчину?
Згадаємо, що маса підсумкового розчину складається з тих компонентів, які ми змішували (розчини та речовини) мінус ті продукти реакції, які пішли з розчину (осади та гази):

13.
Тоді для нашого завдання:

14. mнов. розчину = маса розчину кислоти + маса сплаву металів - маса азоту
mN2 = n M = 28 (0,03 + 0,09) = 3,36 г
мнов. розчину = 630,3 + 21,1 − 3,36 = 648,04 г

ωZn(NO3)2 = mв-ва / mр-ра = 37,8 / 648,04 = 0,0583
ωAl(NO3)3 = mв-ва / mр-ра = 63,9 / 648,04 = 0,0986
ωHNO3ост. = mв-ва / mр-ра = 27,72 / 648,04 = 0,0428

Відповідь: 5,83% нітрату цинку, 9,86% нітрату алюмінію, 4,28% азотної кислоти.

Приклад 6.При обробці 17,4 г суміші міді, заліза та алюмінію надлишком концентрованої азотної кислоти виділилося 4,48 л газу (н. у.), а при дії на цю суміш такої ж маси надлишку хлороводневої кислоти - 8,96 л газу (н. у.). Визначте склад вихідної суміші. (РХТУ)

При вирішенні цього завдання треба згадати, по-перше, що концентрована азотна кислота з неактивним металом (мідь) дає NO2, а залізо та алюміній з нею не реагують. Соляна кислота, навпаки, не реагує з міддю.

Відповідь наприклад 6: 36,8% міді, 32,2% заліза, 31% алюмінію.

Завдання для самостійного вирішення.

1. Нескладні завдання із двома компонентами суміші.

1-1. Суміш міді та алюмінію масою 20 г обробили 96% розчином азотної кислоти, при цьому виділилося 8,96 л газу (н. у.). Визначити масову частку алюмінію суміші.

1-2. Суміш міді та цинку масою 10 г обробили концентрованим розчином лугу. При цьому виділилося 2,24 л газу (н. y.). Обчисліть масову частку цинку у вихідній суміші.

1-3. Суміш магнію та оксиду магнію масою 6,4 г обробили достатньою кількістю розведеної сірчаної кислоти. При цьому виділилося 2,24 л газу (н. у.). Знайти масову частку магнію у суміші.

1-4. Суміш цинку та оксиду цинку масою 3,08 г розчинили в розведеній сірчаній кислоті. Отримали сульфат цинку масою 6,44 р. Обчисліть масову частку цинку у вихідній суміші.

1-5. При дії суміші порошків заліза та цинку масою 9,3 г надлишок розчину хлориду міді (II) утворилося 9,6 г міді. Визначте склад вихідної суміші.

1-6. Яка маса 20%-ного розчину соляної кислоти буде потрібна для повного розчинення 20 г суміші цинку з оксидом цинку, якщо при цьому виділився водень об'ємом 4,48 л (н. у.)?

1-7. При розчиненні у розведеній азотній кислоті 3,04 г суміші заліза та міді виділяється оксид азоту (II) об'ємом 0,896 л (н. у.). Визначте склад вихідної суміші.

1-8. При розчиненні 1,11 г суміші залізної та алюмінієвої тирси в 16%-ному розчині соляної кислоти (ρ = 1,09 г/мл) виділилося 0,672 л водню (н. у.). Знайдіть масові частки металів у суміші та визначте обсяг витраченої соляної кислоти.

2. Завдання складніші.

2-1. Суміш кальцію та алюмінію масою 18,8 г прожарили без доступу повітря з надлишком порошку графіту. Продукт реакції обробили розведеною соляною кислотою, при цьому виділилося 112 л газу (н. у.). Визначте масові частки металів у суміші.

2-2. Для розчинення 1,26 г сплаву магнію з алюмінієм використано 35 мл 19,6% розчину сірчаної кислоти (ρ = 1,1 г/мл). Надлишок кислоти вступив у реакцію з 28,6 мл розчину гідрокарбонату калію з концентрацією 1,4 моль/л. Визначте масові частки металів у сплаві та об'єм газу (н. у.), що виділився при розчиненні сплаву.