Kimyasal karışımlar. Saf maddeler ve karışımlar

Şu soruyu cevaplamaya çalışın: “Suyun özelliklerini deniz suyu kullanarak incelemek doğru olur mu?” Doğal olarak hayır, çünkü deniz suyu saf H2O değil, içindeki farklı maddelerin karışımıdır. Her şeyden önce bunlar tuzlardır (ana kütleleri sodyum klorürdür), deniz suyuna tuhaf bir acı-tuzlu tat verirler. Kesinlikle sudan izole edilebilen her maddenin belirli özellikleri vardır. Bununla birlikte, yabancı yabancı maddelerle kirlenmemiş veya bunlardan çok azını içeren damıtılmış suyun kendine has özellikleri vardır. 0°C sıcaklıkta donar, okyanus suyu ise -1,9°C sıcaklıkta donar.

Doğal su tamamen saf olamaz. Yağmur suyu en temiz olanıdır ancak aynı zamanda havadan tutulan belirli miktarda yabancı madde de içerir.

İÇİNDE günlük yaşam Kural olarak saf maddelerle değil, madde karışımlarıyla karşılaşırız. Bu tür karışımlar heterojen (örneğin, bir nehirden gelen çamurlu su, çözünmeyen kum ve kil parçacıkları içerir, çıplak gözle görülebilir) ve maddeler arasındaki arayüzün görülemediği homojen (şeker, alkol çözeltileri) olabilir.

Homojen karışımlar sıvı, katı ve gaz halinde ayrılabilir. En önemli gaz karışımı havadır; oksijen, nitrojen, karbondioksit, argon ve diğer maddelerin karışımıdır. Katı karışımlar arasında cam ve çeşitli alaşımlar (bronz, pirinç, çelik) bulunur.

Çeşitli karışımların bileşimi oldukça çeşitli olabilir; saf maddelerden farklı olarak farklı özelliklere sahiptirler. Temiz su 0°C sıcaklıkta buza dönüşür; içinde sofra tuzunu çözersek donma noktası önemli ölçüde düşer. Örneğin bu tür yöntemler, şiddetli don ve buzlanma dönemlerinde kaldırımlara teknik sofra tuzu serpen tembel şehir hizmet çalışanları tarafından kullanılıyor.

Karışım bileşimi kimyasal analiz kullanılarak belirlenebilir. Bu yöntem yaygındır; en önemli ekonomik sorunların yanı sıra bilimsel ve teknik sorunların çözümünde de gereklidir.

Durum izleme çevre havayı, suyu ve toprağı kirleten yabancı maddelerin konsantrasyonunu belirlemeden imkansızdır. Çeşitli mineralleri araştırırken kayaların ve cevherlerin analizi kullanılır. A. Conan Doyle'un sayısız eserinin kahramanı ünlü dedektif Sherlock Holmes'u hatırlayalım: Dedektifin boş zamanının önemli bir bölümünü kaplayan kimyasal analiz kullanarak her zaman bir şüphelinin suçluluğunu veya masumiyetini belirlemeyi başardı. Hem arkeolog hem kriminolog, hem doktor hem de sanat eleştirmeni kimyasal analiz olmadan yapamaz. Ek olarak, bu emek yoğun süreci gerçekleştirmeden uzay araştırmalarından, gezegenlerin atmosferik gazlarının, kayalarının incelenmesinden ve ay toprağının bileşiminin incelenmesinden bahsetmeye değer.

Kimyasal analiz kullanan özel teknolojiler ve yöntemler kullanarak, özellikle saf maddeler oluşturmak mümkündür, bunların içindeki özelliklerini etkileyen yabancı maddelerin içeriği yüzde yüz binde birini, hatta milyonda birini geçmez. Bu tür maddeler nükleer enerjide, fiber optikte ve yarı iletken endüstrisinde hayati bir rol oynamaktadır. Temelde yeni cihazlar veya teknolojik süreçler yaratmak için özellikle saf maddeler veya daha doğrusu bunların özellikleri gereklidir.

Kimyadaki en önemli problemlerden biri maddelerin saflaştırılmasıdır. Doğal suyu asılı parçacıklardan arındırmak için, kömür veya pişmiş kil gibi gözenekli bir madde tabakasından geçirilir. Eğer hakkında konuşuyoruz yaklaşık büyük miktarda su, bu gibi durumlarda kum ve çakıldan yapılmış filtreler kullanılır.

Hala sorularınız mı var? Ödevinizi nasıl yapacağınızı bilmiyor musunuz?
Bir öğretmenden yardım almak için -.
İlk ders ücretsiz!

blog.site, materyalin tamamını veya bir kısmını kopyalarken, orijinal kaynağa bir bağlantı gereklidir.

Kimyada saf madde ve karışım kavramları vardır. Saf olanlar yalnızca bir maddenin moleküllerini içerir. Doğada farklı maddelerden oluşan karışımlar hakimdir.

Kavramlar

Tüm maddeler saf ve karışık olmak üzere iki kategoriye ayrılabilir. Saf maddeler aynı atomlardan, moleküllerden veya iyonlardan oluşan elementleri ve bileşikleri içerir. Bunlar, sabit özellikleri koruyan, sabit bir bileşime sahip maddelerdir.
Saf maddelere örnekler:

• atomlardan oluşan metaller ve soy gazlar;
• su moleküllerinden oluşan su;
• sodyum katyonları ve klor anyonlarından oluşan sofra tuzu.

Pirinç. 1. Saf maddeler.

Suya şeker katılırsa saf madde olmaktan çıkar ve bir karışım oluşur. Karışımlar, bileşen adı verilen farklı yapılara sahip birçok saf maddeden oluşur. Karışımlar herhangi bir toplanma durumuna sahip olabilir. Örneğin hava çeşitli gazların (oksijen, hidrojen, nitrojen) bir karışımıdır, benzin ise bir karışımdır organik madde pirinç çinko ve bakırın bir karışımıdır.

Pirinç. 2. Karışımlar.

Her madde özelliklerini korur, bu nedenle tuzlu su tuzludur ve demir içeren bir alaşım mıknatıs tarafından çekilir. Ancak karışımın özellikleri, bileşenlerin niceliksel ve niteliksel bileşimine göre değişiklik gösterebilir. Örneğin maksimum saflaştırmadan geçmiş damıtılmış su, eklenen maddelere bağlı olarak tatlı, ekşi, tuzlu veya ekşi-tuzlu bir tat kazanabilir. Üstelik belirli bir maddenin konsantrasyonu ne kadar yüksek olursa, belirli bir tat da o kadar belirgin olur.

Karışımların yapısı homojen olabilir veya farklı toplanma durumlarındaki maddeleri birleştirebilir. Buna göre şunları ayırt ederler:

• homojen veya homojen - parçacıklar kimyasal analiz olmadan tespit edilemez, göstergeleri numunenin herhangi bir yerinde aynıdır (metal alaşımı);
• heterojen veya heterojen - parçacıkların tespit edilmesi kolaydır, karışımın farklı yerlerinde (kumlu su) frekansları eşit değildir.

Heterojen karışımlar şunları içerir:

• süspansiyonlar - katı ve sıvı maddelerin karışımları (kömür ve su);
• emülsiyonlar - farklı yoğunluktaki sıvıların karışımları (yağ ve su).

Bir bileşenin kütlesi diğer bileşenden on kat daha küçükse buna safsızlık denir.

Temizleme yöntemleri

Kesinlikle saf maddeler yoktur. Saf maddeler, fiziksel ve kimyasal özellikleri etkilemeyen, az miktarda yabancı madde içeren maddeler olarak kabul edilir. kimyasal özellikler maddeler. Maddeyi mümkün olduğu kadar saflaştırmak için kullanıyoruz Karışımları ayırma yöntemleri:

• sedimantasyon - ağır maddelerin sıvılarda sedimantasyonu;
• filtreleme - parçacıkların filtreler kullanılarak sıvıdan ayrılması;
• buharlaştırma - nem buharlaşana kadar çözeltinin ısıtılması;
• bir mıknatısın uygulanması - mıknatıslanma kullanılarak seçim;
• damıtma - farklı kaynama noktalarına sahip maddelerin ayrılması;
• adsorpsiyon, bir maddenin diğerinin yüzeyinde birikmesidir.

Flotasyon yöntemiyle metaller ametallerden ayrılabilir. Bu, maddelerin ıslanma kabiliyetine dayanan bir işlemdir. Bu şekilde demir kükürtten ayrılır: Demir ıslanır ve dibe çöker, ancak kükürt ıslanmaz ve suyun yüzeyinde kalır.

Pirinç. 3. Flotasyon.

Ne öğrendik?

8.sınıf kimya dersinde karışım ve saf madde kavramlarını öğrendik. Homojen molekül, atom veya iyonlardan oluşan ve özellikleri sabit olan element ve bileşiklere saf denir. Karışımlar, farklı konsantrasyon ve yapılara sahip birçok saf maddeyi içerir. Bileşikler tamamen karışarak homojen maddeler oluşturabilir veya heterojen bir şekilde birleşebilir. Karışımları ayırmak için çeşitli yöntemler kullanılır.

BÖLÜM I. GENEL KİMYA

6. Maddelerin karışımları. Çözümler

6.2. Karışımlar, çeşitleri, isimleri, bileşimleri, ayırma yöntemleri

Karışımlar, tek bir fiziksel bedenin oluşabileceği farklı maddelerin bir koleksiyonudur. Bir karışımın içerdiği her maddeye bileşen denir. Karıştırıldığında yeni bir madde ortaya çıkmaz. Karışımın parçası olan tüm maddeler kendi doğal özelliklerini korur. Ancak fiziksel özellikler Karışımlar, tek tek bileşenlerin fiziksel özelliklerinden farklılık gösterme eğilimindedir. Karışımlar homojen veya heterojen olabilir.

Homojen (homojen) karışımlar, bileşenlerin moleküler düzeyde karıştırıldığı (tek fazlı malzeme) karışımlardır; çıplak gözle bakıldığında ve hatta güçlü optik aletler kullanıldığında tespit edilemezler. Örneğin şeker, sofra tuzu, alkol, asetik asit, metal alaşımları, havanın sulu çözeltileri.

Homojen olmayan (heterojen) karışımlar, dağınık sistemler olarak adlandırılan sistemleri oluşturur. Birbiri içinde çözünmeyen (homojen sistemler oluşturmayan) ve kimyasal reaksiyona girmeyen iki veya daha fazla maddenin karıştırılmasıyla oluşurlar. Dispers sistemlerin bileşenlerine dispersiyon ortamı ve dispersiyon fazı denir; aralarında bir arayüz var.

Dağınık fazın parçacık boyutuna bağlı olarak sistemler aşağıdakilere ayrılır:

İri (> 10 -5 m);

Mikroheterojen (10 -7 -10 -5 m);

Ultramikroheterojen (10 -9 -10 -7 m) veya sollar (kolloidal sistemler) 1.

Dağınık faz parçacıkları aynı boyuta sahipse sistemlere monodispers denir; eğer farklıysalar, çok-dağılımlıdırlar (neredeyse tüm doğal sistemler böyledir). Dispersiyon ortamının ve dağılmış fazın toplanma durumuna bağlı olarak, aşağıdaki basit dağılma sistemleri ayırt edilir:

* Gazlar homojen karışımlar (gazlı çözeltiler) oluşturur.

** Gözenekli gövdeler aşağıdakilere ayrılır:

Mikro gözenekli (2 nm);

Az gözenekli (2-50 nm);

Büyük gözenekli (> 50 nm).

Karışımlar kullanılarak ayrılır fiziksel yöntemler. Heterojen karışımları ayırmak için çökeltme, filtreleme, yüzdürme ve bazen mıknatısın etkisi kullanılır.

Homojen karışımları ayırmak için buharlaştırma ve damıtma (damıtma) kullanılır.

_____________________________________________________________

1 Dağınık fazın parçacık boyutları moleküllerin veya iyonların boyutlarını (1 nm'ye kadar) aşmıyorsa bu tür sistemlere gerçek çözümler denir.

Saf maddenin belirli bir sabiti vardır. birleştirmek veya yapı(tuz, şeker).

Saf madde olabilir eleman veya bağlantı.

Atom, bir elementin tüm özelliklerini koruyan en küçük parçacığıdır. Bir kimyasal element aynı türden atomlardan oluşur. Bir elementteki tüm atomlar aynıdır ve aynı sayıda protona sahiptir. Elementler bir bakıma herhangi bir maddenin “yapı taşlarıdır”. Bir inşaat benzetmesi verilebilir:

Yapı malzemeleri (tuğla, beton, kum...) elementlerdir
Bina yapıları (evler, köprüler, yollar...) birer maddedir.

2. Elemanların bağlantıları

Bir bağlantı en az iki öğeden oluşur. Aynı su, iki hidrojen elementi ve bir oksijen elementi olan H 2 O'nun birleşiminden oluşur. Yani bu iki elementi bu şekilde birleştirerek su ve sadece su elde ederiz!

Su, hidrojen ve oksijen elementlerinden oluşmasına rağmen kimyasal ve fiziksel özellikleri saf hidrojen ve oksijenden farklıdır.

Suyu hidrojen ve oksijene "ayırmak" için kimyasal bir reaksiyonun gerçekleştirilmesi gerekir.

3. Karışımlar

Karışımlar, belirli veya saf bir bileşime sahip olmayan saf maddelerin fiziksel bileşimleridir.

Karışımın bir örneği, birçok insanın sabahları kendi başına hazırlayıp içtiği sıradan çaydır (içecek). Bazıları sert çayı (çok miktarda çay yaprağı) sever, bazıları ise tatlı çayı (çok miktarda şeker) sever... Gördüğünüz gibi "çay" adı verilen karışım, aşağıdakilerden oluşmasına rağmen her zaman biraz farklı çıkıyor. aynı bileşenler (içerikler). Bununla birlikte, karışımın her bir bileşeninin bir takım özelliklerini koruduğuna dikkat edilmelidir, bu nedenle karışımdan farklı maddeler izole edilebilir. Örneğin tuz ve kum karışımını kolaylıkla ayırabilirsiniz. Bunu yapmak için karışımı suya koyun, tuz eriyene kadar bekleyin ve elde edilen çözeltiyi filtreleyin. Sonuç temiz kumdur.

Karışımlar homojen veya heterojen olabilir.

Homojen bir karışımda karışımı oluşturan maddelerin parçacıkları tespit edilemez. Böyle bir karışımın farklı yerlerinden alınan numuneler aynı olacaktır (örneğin, içine dökülen şekerin tamamen çözüldüğü tatlı çay).

Ancak şeker bir bardak çayın içinde tamamen çözülmezse heterojen bir karışım elde ederiz. Nitekim bu çayı denerseniz, alt kısmı kadar üst kısmı da tatlı olmayacaktır çünkü... Şeker konsantrasyonu değişecektir.

Mutlak saf maddeler var mıdır? Maddeler tek bir yabancı atom veya molekül içermeyen, tamamen saf mıdır? Bu tür maddeler doğada mevcut değildir. Herhangi bir madde belirli miktarda yabancı madde içerir. Havada bulunan oksijen, karbondioksit ve diğer gazlar içinde çözündüğü için iyi arıtılmış su bile saf madde olarak kabul edilemez. Doğadaki tüm maddeler şu veya bu şekilde karışımlardır.

Bir maddedeki yabancı maddelerin içeriği önemsizse, bu tür maddeler geleneksel olarak saf kabul edilir.

Musluk suyundaki tüm çözünmüş maddeler büyük ölçüde uzaklaştırılırsa, bu tür sular saf madde olarak kabul edilebilir. Hava gazlarının sudaki çözünürlüğü son derece düşüktür ve ihmal edilebilir.

Böylece doğadaki tüm maddeler ve malzemeler ayrı ayrı maddelere ve madde karışımlarına bölünebilir.

Antik Yunan bilim adamlarının bile karışımlar ve saf maddeler hakkında fikirleri vardı. Bu fikirlere göre saf madde aynı tür parçacıklardan, karışımlar ise farklı parçacıklardan oluşur. Yani saf maddeler aynı moleküllerden, karışımlar ise farklı moleküllerden oluşur.

Madde karışımlarında tek tek bileşenlerin özellikleri değişmez.

Karışımlar sırasıyla homojen (homojen) ve heterojen (heterojen) olarak ikiye ayrılır.

-bileşenlerinin görsel olarak ayırt edilemediği bir karışım

- Karışımın bileşenlerinin görsel olarak ayırt edilebildiği bir karışım

Homojen karışımlar toplanma durumlarına göre katı, sıvı ve gaz halinde ayrılabilir. Örneğin hava, çeşitli gazların homojen bir karışımıdır. Homojen karışımlar metal alaşımları, tuz çözeltileri, sudaki şekerdir.

Heterojen karışımlar farklı olabilir. Bu tür karışımların iki örneğine bakalım. İlk karışım- un ve su karışımı. Bu karışımda karıştırıldıktan sonra un parçacıkları bir süre su içerisinde eşit şekilde dağılır. Bu tür karışımlara süspansiyon denir.

Süspansiyon– katı parçacıkların bir sıvı içinde eşit şekilde dağıldığı heterojen bir karışım

İkinci karışım su ve ayçiçek yağından oluşur. Bu sıvılar birbirine karışmaz. Ancak karışım kuvvetlice karıştırılırsa, bir süre boyunca yağ damlacıkları suya eşit şekilde dağılacaktır. Bu tür karışımlara emülsiyon denir.

Emülsiyon– bir sıvının parçacıklarının diğerinde eşit olarak dağıldığı heterojen bir karışım

Heterojen karışımlar aynı yerde bulunan bileşenlerden de oluşabilir. toplama durumu. Örneğin, kum ve talaş karışımı, bileşenlerinin görsel olarak ayırt edilmesi kolay olduğundan heterojendir.

Madde karışımlarını kendi bileşenlerine ayırmanın birçok yolu vardır.

Karışımları ayırma yöntemleri

Manyetik etki (manyetik ayırma)

Karışım manyetik özelliklere sahip metal tozları içeriyorsa, bu metaller bir mıknatıs kullanılarak karışımdan çıkarılabilir. Manyetik özelliklere sahip metaller şunları içerir: demir, kobalt, nikel. Karışımı düz bir yüzeye serpip mıknatısla tutmanız yeterli. Metal parçacıklar mıknatıs tarafından çekilecektir.

Yerleştirme ve boşaltma

Bazı karışımlar çökeltilerek ve daha sonra çöken maddeden sıvı tabakasının boşaltılmasıyla (dekantasyon) ayrılabilir. Bu yöntem farklı madde yoğunluklarına dayanmaktadır. Örneğin talaş ve kum karışımı kullanılarak ayrılabilir. bu yöntem. Karışım bir bardak suya dökülmelidir. Ağır kum parçacıkları dibe çökecek ve hafif talaş su yüzeyinde yüzecektir. Üst tabaka talaşla dikkatlice dökülerek karışım ayrılacaktır.

Yoğunlukları büyük ölçüde farklı olan iki katının karışımı, içinden bir su akışı geçirilerek uygun şekilde ayrılabilir. Daha önce, altın içeren kayalardan altın taneleri bu şekilde izole ediliyordu. İçinden bir su akışının çıktığı eğimli bir hendek üzerine altın içeren kum yerleştirildi. Su akışı atık kayaları alıp götürdü ve ağır altın taneleri hendeğin dibine yerleşti.

Birbiri içinde az çözünen sıvılardan oluşan bir karışımın ayrılması, bir ayırma hunisinde gerçekleştirilebilir. Örneğin benzin ve su veya ayçiçek yağı ve su karışımı. Bu tür karışımlar hızla ayrılır. Ayırma hunisi kullanılarak, sıvının alt tabakası dikkatli bir şekilde boşaltılabilir ve üst tabaka hunide bırakılabilir.

Filtrasyon

Suda çözünmeyen maddeler içeren karışımlar filtrasyon yoluyla ayrılabilir. Laboratuvarda filtreleme için içine bir filtrenin yerleştirildiği cam bir huni kullanılıyor - dörde katlanmış bir filtre kağıdı çemberi. Filtre kağıdı, normal kağıttan farklı olarak yapışkan içermez, bu nedenle sıvıyı kolayca emer ve geçmesine izin verir. İçerisindeki gözenek boyutu, daha büyük boyuttaki parçacıkların çözeltiden ayrılmasını sağlayacak şekildedir. 0,01 mm.

Örneğin kum ve sofra tuzu karışımı bir bardak suya dökülüp bir cam çubukla tuz tamamen eriyene kadar iyice karıştırılmalıdır, ancak kum çözülmeyecektir. Daha sonra kumun tuz çözeltisinden ayrılması gerekir; bu, filtreleme yoluyla yapılabilir. Filtre özel filtre kağıdı olacaktır.

Çözeltiyi süzdükten sonra kağıt filtre üzerinde kum kalacak ve tuz çözeltisi bir cam veya şişede toplanacaktır.

Filtreleme suyu arıtmayı kolaylaştırır veya çözeltiyi oraya gelen toz parçacıklarından ve diğer kirletici maddelerden arındırır ve ayrıca çökeltiyi çözeltiden ayırır.

Endüstride kumaşlar sıklıkla filtre olarak kullanılır. Örneğin yağ fabrikalarında ezilmiş ayçiçeği tohumları kalın beze sarılarak çelik levhalar arasında preslenir.

Bitkisel yağ kumaştan geçer ve içeride katı bir kütle kalır - kek

Buharlaşma

Buharlaştırma yöntemi Bir çözeltiden bir çözücünün izole edilmesi, bir çözeltinin konsantre edilmesi ve çözünmüş maddelerin kristalleştirilmesi için kullanılır.

Sofra tuzu çözeltisi porselen bir kaba dökülür, bir tripod halkasına yerleştirilir ve su tamamen buharlaşana kadar ısıtılır.

Damıtma

Homojen karışımları maddelerin farklı kaynama sıcaklıklarına göre ayırma yöntemine denir. damıtma veya damıtma.

Bir alkol ve su karışımını ayırmanız gerektiğini varsayalım. Daha önce tartışılan yöntemlerin hiçbiri bu karışımın ayrılması için uygun değildir.

Alkol ve suyun kaynama noktaları farklıdır. Yani su +100°C'de, alkol ise +78°C'de kaynar. Böyle bir karışımı ısıtırken alkol daha erken kaynayacak ve buharlaşmaya başlayacaktır. Alkol buharı buzdolabına girer - akan su ile soğutulan bir tüp. Buzdolabında alkol buharı sıvıya yoğunlaşır ve bir alıcı şişede toplanır. Reaksiyon şişesinde su kalır. Bu şekilde alkolü sudan ayırabilirsiniz. Damıtma kurulum şeması şekilde gösterilmiştir.

• Doğada kesinlikle saf madde yoktur
• Homojen (homojen) karışım- tüm bileşenlerinin aynı toplanma durumunda olduğu bir karışım
• Heterojen karışım- Karışımın bileşenlerinin farklı toplanma durumlarında olduğu bir karışım
• Süspansiyon– katı parçacıkların bir sıvı içinde eşit şekilde dağıldığı heterojen bir karışım
• Emülsiyon– bir sıvının parçacıklarının diğerinde eşit olarak dağıldığı heterojen bir karışım
• Karışımları ayırmanın ana yöntemleri: manyetik etki, boşaltma, filtreleme, buharlaştırma, damıtma, ekstraksiyon