Хімічні консистенції. Чисті речовини та суміші

Постарайтеся відповісти на таке запитання: «Чи правильним буде вивчати властивості води, використовуючи для цього морську воду?». Звичайно, ні, тому що морська вода являє собою не чисту H 2 O, а суміш різних речовин у ній. Насамперед це солі (їх головну масу становить хлорид натрію), вони надають морській воді своєрідного гірко-солоного смаку. Абсолютно кожна речовина, яку можна виділити з води, має певні властивості. Однак і сама вода, яка не забруднена сторонніми домішками або містить їх надзвичайно мало, - дистильована вода, має специфічні властивості. Вона замерзає за нормальної температури 0°С, тоді як вода з океану – за нормальної температури – 1,9 °С.

Природна вода не може бути чистою. Найчистішою є дощова вода, проте вона містить певну кількість домішок, які захоплені з повітря.

У повсякденному житті ми зазвичай стикаємося не з чистими речовинами, а зі сумішами речовин. Подібні суміші можуть бути неоднорідними (наприклад, каламутна вода з річки, містить нерозчинні частинки піску і глини, їх можна помітити неозброєним оком) і однорідними (розчини цукру, спирту) у них не можна помітити межу розділу між речовинами.

Однорідні суміші можна розділити на рідкі, тверді та газоподібні. Найважливіша газоподібна суміш - повітря, він є сумішшю кисню, азоту, вуглекислого газу, аргону, а також інших речовин. З твердих сумішей можна виділити скло та різні сплави – бронзу, латунь, сталь.

Склад різних сумішей може бути досить різноманітним, вони на відміну від чистих речовин, мають інші властивості. Чиста водаперетворюється на кригу при температурі 0°С, якщо ми розчинимо в ній кухонну сіль, то температура її замерзання значно знизиться. Такими методами, наприклад, користуються працівники міського комунального господарства, що облінувалися, коли в період сильних заморозків і ожеледиці посипають тротуари технічною кухонною сіллю.

Склад сумішіможна встановити з допомогою хімічного аналізу. Подібний спосіб поширений, він необхідний при вирішенні найважливіших господарських проблем, а також науково-технічних завдань.

Контроль стану довкіллянеможливий без визначення концентрації домішок, які забруднюють повітря, воду та ґрунт. При розвідці різних корисних копалин використовується аналіз гірських порід та руд. Згадаймо Шерлока Холмса, відомого детектива, головного героя численних творів А. Конан Дойла: йому завжди вдавалося визначити винність або невинність підозрюваного за допомогою хімічного аналізу, на який йшла значна частина вільного часу детектива. Без хімічного аналізу неспроможна обійтися як археолог, і криміналіст, як медик, і мистецтвознавець. Крім цього, варто згадати і космічні дослідження, вивчення атмосферних газів планет, їх гірських порід, вивчення складу місячного ґрунту неможливе без проведення цього трудомісткого процесу.

За допомогою особливих технологій і методів із застосуванням хімічного аналізу можна створити особливо чисті речовини, вміст домішок у них, що відбивається на їх властивостях, не перевищує однієї стотисячної і навіть мільйонної відсотка. Такі речовини грають найважливішу роль атомній енергетиці, волоконної оптиці, напівпровідникової промисловості. Особливо чисті речовини, а точніше їх якості, необхідні для створення нових приладів або технологічних процесів.

Однією з найважливіших проблем хімії є очищення речовин. Для очищення природної води від завислих частинок, її пропускають через шар пористої речовини, наприклад, вугілля, або обпаленої глини. Якщо ж йдеться про велику кількість води, то в таких ситуаціях використовують фільтри з піску та гравію.

Залишились питання? Не знаєте як зробити домашнє завдання?
Щоб отримати допомогу репетитора – .
Перший урок – безкоштовно!

blog.сайт, при повному або частковому копіюванні матеріалу посилання на першоджерело обов'язкове.

У хімії існують поняття чистих речовин та сумішей. Чисті містять молекули лише однієї речовини. У природі переважають суміші, що складаються з різних речовин.

Поняття

Усі речовини можна розділити на дві категорії – чисті та змішані. До чистих речовин відносяться елементи та сполуки, що складаються з однакових атомів, молекул або іонів. Це речовини із постійним складом, що зберігають постійні властивості.
Прикладами чистих речовин є:

• метали та інертні гази, що складаються з атомів;
• вода, що складається із молекул води;
• кухонна сіль, що складається з катіонів натрію та аніонів хлору.

Рис. 1. Чисті речовини.

Якщо у воду підмішати цукор, вона перестане бути чистою речовиною, утвориться суміш. Суміші складаються з кількох різних за структурою чистих речовин, що називаються компонентами. Суміші можуть мати будь-який агрегатний стан. Наприклад, повітря - це суміш різних газів (кисню, водню, азоту), бензин - суміш органічних речовин, латунь - суміш цинку та міді.

Рис. 2. Суміші.

Кожна речовина зберігає свої властивості, тому вода із сіллю – солона, а сплав із залізом притягується магнітом. Однак властивості самої суміші можуть змінюватися відповідно до кількісного та якісного складу компонентів. Наприклад, дистильована вода, що пройшла максимальне очищення, залежно від доданих речовин, може придбати солодкий, кислий, солоний або кисло-солоний смак. Причому чим вище концентрація певної речовини, тим сильніше виражений певний смак.

За структурою суміші можуть бути однорідними або поєднувати речовини у різних агрегатних станах. Відповідно до цього виділяють:

• гомогенні або однорідні - Частки не можна виявити без хімічного аналізу, їх показник однаковий у будь-якому місці проби (сплав металів);
• гетерогенні або неоднорідні - Частинки легко виявити, їх частота неоднорідна у різних місцях суміші (вода з піском).

До гетерогенних сумішей відносяться:

• суспензії - суміші твердих та рідких речовин (вугілля та води);
• емульсії - суміші різних за щільністю рідин (олії ​​та води).

Якщо один компонент поступається за масою в десятки разів іншому компоненту, його називають домішкою.

Способи очищення

Абсолютно чистих речовин немає. Чистими речовинами вважають речовини, що містять незначну кількість домішок, які не відбиваються на фізичних та хімічні властивостіречовини. Щоб максимально очистити речовину, використовуються способи поділу сумішей:

• відстоювання – осідання важких речовин у рідинах;
• фільтрація - відокремлення частинок від рідини за допомогою фільтрів;
• випарювання – нагрівання розчину до випаровування вологи;
• застосування магніту – виділення за допомогою намагнічування;
• дистиляція - поділ речовин із різною температурою кипіння;
• адсорбція - скупчення однієї речовини на поверхні іншої.

Метали від неметалів можна відокремити за допомогою флотації. Це процес, що ґрунтується на здатності до намокання речовин. У такий спосіб відокремлюють залізо від сірки: залізо намокає та осідає на дно, а сірка не намокає та залишається на поверхні води.

Рис. 3. Флотація.

Що ми дізналися?

З уроку хімії 8 класу дізналися про поняття сумішей та чистих речовин. Елементи та сполуки, що складаються з однорідних молекул, атомів або іонів, а також мають постійні властивості, називаються чистими. Суміші включають кілька чистих речовин різної концентрації та структури. З'єднання можуть змішуватись повністю, утворюючи однорідні речовини, або з'єднуватися неоднорідно. Для поділу сумішей використовують різноманітні методи.

РОЗДІЛ І. ЗАГАЛЬНА ХІМІЯ

6. Суміші речовин. Розчини

6.2. Суміші, їх типи, назви, склад, методи розподілу

Суміші - це сукупність різних речовин, у тому числі може складатися одне фізичне тіло. Кожну речовину, що міститься у суміші, називають компонентом. При змішуванні нове речовина немає. Усі речовини, що входять до складу суміші, зберігають властиві їм властивості. Але Фізичні властивостісуміші зазвичай відрізняються від фізичних властивостей окремих компонентів. Суміші бувають однорідними та неоднорідними.

Однорідні (гомогенні) суміші - це суміші, у яких компоненти змішані на молекулярному рівні (однофазний матеріал); їх неможливо виявити під час розгляду неозброєним оком і навіть за використання потужних оптичних приладів. Наприклад, водні розчини цукру, кухонної солі, спирту, оцтової кислоти, металеві сплави, повітря.

Неоднорідні (гетерогенні) суміші формують звані дисперсні системи. Вони утворюються при змішуванні двох і більше речовин, які не розчиняються одна в одній (не утворюють однорідних систем) та не реагують хімічно. Компоненти дисперсних систем називають дисперсійним середовищем та дисперсною фазою; між ними існує поверхня розділу.

За розміром частинок дисперсної фази системи поділяють на:

Грубодисперсні (>10 -5 м);

Мікрогетерогенні (10-7-10-5 м);

Ультрамікрогетерогенні (10 -9 -10 -7 м), або золі (колоїдні системи) 1 .

Якщо частинки дисперсної фази мають однаковий розмір, системи називають монодисперсними; якщо різний – полідисперсними (такими є практично всі природні системи). Залежно від агрегатного стану дисперсійного середовища та дисперсної фази, розрізняють такі прості дисперсні системи:

* Гази утворюють однорідні суміші (газоподібні розчини).

** Пористі тіла за розміром порожнин поділяють на:

Мікропористі (2 нм);

Лезопористі (2-50 нм);

Макропористі (> 50 нм).

Суміші поділяють за допомогою фізичних методів. Для поділу неоднорідних сумішей використовують відстоювання, фільтрування, флотацію та інколи дію магніту.

Для поділу однорідних сумішей використовують випарювання та перегонку (дистиляцію).

_____________________________________________________________

1 Якщо розміри частинок дисперсної фази не перевищують розміри молекул або іонів (до 1 нм), такі системи називають істинними розчинами.

Чиста речовина має певний постійний складабо структуру(Сіль, цукор).

Чиста речовина може бути елементомабо з'єднанням.

Атом - це найменша частка елемента, що зберігає всі його властивості. Хімічний елемент складається із атомів одного виду. В елементі всі атоми однакові і мають однакову кількість протонів. Елементи - це, свого роду, "будівельні блоки" будь-якої речовини. Можна навести будівельну аналогію:

Будматеріали (цегла, бетон, пісок…) – це елементи
Будівельні конструкції (будинки, мости, дороги…) – це речовина

2. З'єднання елементів

З'єднання складається, як мінімум, із двох елементів. Все та ж вода складається із з'єднання двох елементів водню і одного елемента кисню - H 2 O. Іншими словами, з'єднавши ці два елементи таким чином, ми отримаємо воду і тільки воду!

Незважаючи на те, що вода складається з елементів водню та кисню, її хімічні та фізичні властивості відрізняються від властивостей чистого водню та кисню.

Щоб "розділити" воду на водень та кисень, необхідно зробити хімічну реакцію.

3. Суміші

Суміші - це фізичні поєднання чистих речовин, які мають певного чи чистого складу.

Прикладом суміші може бути звичайний чай (напій), який багато хто самостійно готують і п'ють вранці. Хтось любить міцний чай (велика кількість заварки), хтось любить солодкий чай (велика кількість цукру) ... Як бачимо, суміш під назвою "чай" завжди виходить трохи різною, хоча і складається з одних і тих же компонентів (інгредієнтів). Однак, слід зазначити, що кожен компонент суміші зберігає набір своїх характеристик, тому різні речовини можна виділити з суміші. Наприклад, можна без особливих труднощів розділити суміш із солі та піску. Для цього достатньо помістити суміш у воду, почекати поки розчиниться сіль і відфільтрувати отриманий розчин. В результаті отримаємо чистий пісок.

Суміші можуть бути однорідними та неоднорідними.

У однорідній суміші не можна виявити частинки речовин, у тому числі складається суміш. Проби, взяті в різних місцях такої суміші, будуть однакові (наприклад, солодкий чай, в якому повністю розчинився насипаний цукор).

Однак, якщо в склянці з чаєм цукор розчиниться не повністю, ми отримаємо неоднорідну суміш. Дійсно, якщо скуштувати такий чай, то з поверхні він буде не таким солодким, як із дна, т.к. концентрація цукру буде різною.

Чи є абсолютно чисті речовини? Речовини абсолютно чисті, у складі яких немає жодного стороннього атома чи молекули? У природі таких речовин немає. Будь-яка речовина містить певну кількість домішок.Навіть добре очищена вода не може вважатися чистою речовиною, тому що в ній розчинені кисень, вуглекислий газ та інші гази, що містяться в повітрі. Усі речовини у природі у тому чи іншому вигляді є сумішами.

Якщо речовині вміст сторонніх речовин незначно, такі речовини умовно вважають чистими.

Якщо з водопровідної води значною мірою видалити всі розчинені в ній речовини, таку воду можна вважати чистою речовиною. Розчинність газів повітря у воді дуже мала і нею можна знехтувати.

Таким чином, всі речовини та матеріали в природі можна розділити на індивідуальні речовини та суміші речовин.

Уявлення про суміші та чисті речовини мали ще давньогрецькі вчені. Згідно з цими уявленнями, чиста речовина складається з частинок одного виду, а суміші складаються з різних частинок. Отже, чиста речовина складається з однакових молекул, а суміші – різних.

У сумішах речовин властивості окремих компонентів не змінюються.

Суміші, своєю чергою, ділять на однорідні (гомогенні) та неоднорідні (гетерогенні).

– суміш, у якій її компоненти неможливо розрізнити візуально

– суміш, у якій компоненти суміші можна розрізнити візуально

Гомогенні суміші можна ділити за агрегатним станом на тверді, рідкі та газоподібні. Наприклад, повітря – це гомогенна суміш різних газів. Гомогенні суміші є сплави металів, розчини солі, цукру у воді.

Гетерогенні суміші можуть бути різними. Розглянемо два приклади таких сумішей. Перша суміш– суміш борошна та води. У цій суміші, після її перемішування, частки борошна якийсь час рівномірно розподілені у воді. Такі суміші називають суспензіями.

Суспензія– гетерогенна суміш, у якій частинки твердої речовини рівномірно розподілені у рідині

Друга суміш складається з води та соняшникової олії. Дані рідини не поєднуються один з одним. Але якщо суміш енергійно перемішати, то якийсь час крапельки олії будуть рівномірно розподілені у воді. Такі суміші називаються емульсіями.

Емульсія– гетерогенна суміш, у якій частинки однієї рідини рівномірно розподілені в іншій

Гетерогенні суміші можуть складатися і з компонентів, що знаходяться в одному агрегатному стані. Наприклад, суміш піску і тирси - гетерогенна, так як її компоненти легко розрізнити візуально.

Існує безліч способів, з яких суміші речовин можна розділити на окремі компоненти.

Способи поділу сумішей

Дія магніту (магнітна сепарація)

Якщо до складу суміші входять порошки металів, що мають магнітні властивості, то за допомогою магніту ці метали можна витягти із суміші. Магнітні властивості мають такі метали як залізо, кобальт, нікель. Необхідно просто розсипати суміш по рівній поверхні та провести над нею магнітом. Частинки металу притягнуть до магніту.

Відстоювання та декантація

Деякі суміші можна розділити за допомогою відстоювання та подальшого зливання шару рідини з осілої речовини (декантації). Цей спосіб заснований на різній щільності речовин. Наприклад, суміш тирси і піску можна розділити за допомогою даного методу. Суміш необхідно висипати у склянку із водою. Тяжкі частинки піску осядуть на дно, а легка тирса плаватиме на поверхні води. Обережним зливанням верхнього шару з тирсою суміш буде розділена

Суміш двох твердих речовин, які сильно відрізняються за щільністю, зручно розділяти, пропускаючи через неї потік води. Раніше так виділяли крупинки золота із подрібненої золотоносної породи. Золотоносний пісок поміщали на похилий жолоб, яким пускали струмінь води. Потік води підхоплював і забирав порожню породу, а важкі крупинки золота осідали на дні жолоба.

Поділ суміші малорозчинних один в одному рідин можна провести в ділильній вирві. Наприклад, суміш бензину та води або соняшникової олії та води. Такі суміші швидко розшаровуються. За допомогою ділильної вирви нижній шар рідини можна акуратно злити, а верхній шар залишиться у вирві.

Фільтрування

Суміші, що містять нерозчинні у воді речовини, можна поділити фільтруванням. У лабораторії для фільтрування використовують скляну вирву, в яку вставлено фільтр - складене вчетверо коло фільтрувального паперу. Фільтрувальний папір, на відміну від звичайного, не містить клеючих речовин, тому легко вбирає та пропускає рідину. Розмір часу в ній такий, що дозволяє відокремлювати від розчину частинки розміром більше 0,01мм.

Наприклад, суміш із піску та кухонної солі слід всипати у склянку з водою і добре перемішати скляною паличкою до повного розчинення солі, пісок при цьому не розчиниться. Далі пісок необхідно відокремити від розчину солі, це можна зробити за допомогою фільтрування. Фільтром буде служити спеціальний фільтрувальний папір.

Після фільтрування розчину пісок залишається на паперовому фільтрі, а розчин солі буде зібраний у склянці чи колбі.

Фільтруванням легко очистити водуабо розчин від порошинок та інших забруднень, що потрапили туди, а також відокремити осад від розчину.

У промисловості як фільтри часто використовують тканини. Наприклад, на маслобійних заводах подрібнене насіння соняшника обертають щільною суконною тканиною і стискають між сталевими плитами.

Рослинна олія проходить через тканину, а всередині залишається тверда маса. макуха.

Випарювання

Метод випарюваннязастосовують виділення розчинника з розчину, концентрування розчину, кристалізації розчинених речовин.

Розчин кухонної солі виливають у фарфорову чашку, поміщають у штативне кільце та нагрівають до повного випаровування води.

Перегонка

Спосіб поділу гомогенних сумішей, заснований на різних температурах кипіння речовин, називається перегонкою чи дистиляцією.

Припустимо, необхідно розділити суміш спирту та води. Жоден із раніше розглянутих способів не годиться для поділу цієї суміші.

Спирт та вода мають різні температури кипіння. Так, вода кипить при +100°С, а спирт при +78°С.При нагріванні такої суміші спирт закипить раніше та почне випаровуватися. Пари спирту надходять у холодильник – трубку, що охолоджується проточною водою. У холодильнику пари спирту конденсуються в рідину і збираються у колбі-приймачі. Вода залишається у реакційній колбі. Таким чином, можна відокремити спирт від води. Схема установки для перегонки представлена ​​малюнку.

• У природі немає абсолютно чистих речовин
• Однорідна (гомогенна) суміш– суміш, у якій усі її компоненти перебувають у одному агрегатному стані
• Неоднорідна (гетерогенна) суміш– суміш, в якій компоненти суміші знаходяться у різних агрегатних станах
• Суспензія– гетерогенна суміш, у якій частинки твердої речовини рівномірно розподілені у рідині
• Емульсія- гетерогенна суміш, в якій частинки однієї рідини рівномірно розподілені в іншій
• Основні способи поділу сумішей: дія магніту, декантація, фільтрування, випарювання, перегонка, екстракція