Изучение параграфа поможет вам:
· различать чистые вещества и смеси;
· называть способы разделения смесей;
· приводить примеры природных смесей;
· характеризовать свойства смесей.
В химии различают чистые вещества и смеси веществ. Выясним, чем чистое вещество отличается от смеси.
ЧИСТЫЕ ВЕЩЕСТВА Если вещество чистое, то, кроме ее структурных частиц, другие частицы отсутствуют. Стоит помнить, что даже в химических лабораториях, не говоря уже о природные условия, абсолютно ЧИСТЫХ веществ не существует. Поэтому понятие чистого вещества применяют к веществам, в которых примесей настолько мало, что они заметно не влияют на свойства вещества.
Ученые пытаются выделять вещества в как можно более чистому виде для изучения их свойств и специального использования.
Чистое вещество - это вещество, не содержащее примесей других веществ.
СМЕСИ. В повседневной жизни вы в основном имеете дело не с чистыми веществами, а со смесями веществ или материалами, изготовленными из нескольких веществ.
Смеси получают сочетанием нескольких ЧИСТЫХ веществ.
Приведите примеры смесей, которыми вы пользуетесь в быту.
Па производстве также чаще всего имеют дело со смесями веществ. Знание свойств чистых веществ и их изменений под влиянием различных примесей чрезвычайно важное для правильного практического использования веществ.
В строительстве, косметологии и медицине, во время приготовления пищи, для стирки белья и тому подобное постоянно используют различные смеси. Существуют смеси и в природе. Вы знакомы с газообразными природными смесями - воздухом и природным газом, жидкими природными смесями - морской и минеральной водой, нефтью, молоком, твердыми смесями - грунтом, гранитом и тому подобное.
К веществам, из которых состоит смесь применяют название компоненты смеси. Смеси бывают однородные и неоднородные. Все зависит от размеров частиц компонентов смеси. В однородных смесях частицы одного вещества нельзя разглядеть среди частиц другого визуально (то есть с помощью зрения) или с помощью увеличительных приборов. Например, чистая вода и подслащенная сахаром снаружи и под лупой имеют одинаковый вид. Следовательно - это однородная смесь. Материал, из которого изготовлено оконное стекло (рис. 38) также является однородной смесью веществ, образованных в результате сплавления кварцевого песка, известняка и соды.
Гранит, грунт, смесь масла и воды - примеры неоднородных смесей. В них нетрудно обнаружить компоненты визуально или с помощью увеличительных приборов.
Смешиванием двух и более нерастворимых друг в друге веществ вы можете самостоятельно изготовить различные неоднородные смеси. Причем по вашему желанию их состав может быть разным.
СВОЙСТВА СМЕСЕЙ. Во-первых, смеси имеют произвольный состав. Так, на полках продуктовых магазинов можно увидеть сметану с разным процентом жира (15 %, 20 %, 30 %). Из сахара, высушенных листочков чая и воды вы готовите смесь под названием «чай». Вполне очевидно, что у кого-то из вас напиток будет слаще, в других - будет иметь темную окраску, но в каждом случае сахар не потеряет своего сладкого вкуса, а вещества чайной заварки - цвета. Сохранение вещества в составе смеси свои свойства - это еще одна характерная особенность смесей.
Рис. 38. Примеры однородных смесей (а - морская вода; б - водопроводная вода; - молоко; г - сок; д - стекло; е - бензин)
Количественный состав смесей произвольный. Вещества в смеси сохраняют свои индивидуальные свойства.
Благодаря сохранению индивидуальных свойств веществ в составе смеси их можно разделять на отдельные компоненты физическими методами.
Умение разделять смеси необходимо каждому человеку, независимо от того, будет она связывать свою будущую профессию с химией или нет.
СПОСОБЫ РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСЕЙ. Существует много способов разделения смесей, среди которых самые распространенные: отстаивание, фильтрование, выпаривание.
Отстаивание - это наиболее простой способ разделения неоднородных смесей, образованных из:
1) твердого вещества, что практически не растворяется в воде;
2) двух жидкостей, которые не смешиваются между собой.
Пример 1. Приготовим смесь песка и воды.
Сначала она будет мутной (рис. 39а), но пройдет немного времени, и песок, имея большую плотность, чем вода, осядет на дно, а слой воды над ним станет прозрачным (рис. 396). После этого осторожно сольем воду в другую посудину.
И какими бы осторожными вы не были, полное разделение смеси отстаиванием провести не удастся. Какая-то часть песка все же попадет в другой сосуд, а некоторое количество воды останется в стакане и змочуватиме песок.
Пример 2. Из жизненного опыта вам известно, что масло в воде не растворяется. Поэтому смесь указанных веществ достаточно быстро расслаивается, и ее после отстаивания можно легко разделить на компоненты. Для этого в химических лабораториях пользуются делительной воронкой (рис. 40).
Посудите, в которой вещества - воды или масла - плотность большая.
Понятно, что нижний слой образован водой, а верхний - маслом (рис. 40а). Поэтому первой из делительной воронки через открытый край выльется вода (рис. 40б). Надо только вовремя его перекрыть, чтобы масло осталось в воронке.
Восстановите в памяти
Как на уроках природоведения вы наблюдать за приготовлением смесей учителем, сами изготовляли и разделяли смеси. Какие способы разделения смесей вы знаете?
Рис. 39. Разделение смеси нерастворимого твердого вещества и воды отстаиванием
Рис. 40. Разделение неоднородной смеси жидкости отстаиванием
РАЗДЕЛЕНИЕ СМЕСЕЙ ФИЛЬТРОВАНИЕМ Этим способом пользуются для разделения неоднородных смесей жидкости и нерастворимого в ней твердого вещества, например воды и мела (рис. 41). На лейку возложена фильтр, изготовленный из специальной пористой бумаги, который так и называют - фильтром.
Запомните! Края фильтра не должны выходить за пределы воронки, а быть на 0,2-0,5 см ниже ее краев. Следует следить, чтобы фильтр плотно прилегал к воронки (с этой целью внутреннюю стенку воронки предварительно смачивают водой).
Смесь осторожно выливают на фильтр по стеклянной палочке. Вода проникает сквозь поры фильтра в сосуд-приемник, а нерастворимая в ней мел остается на фильтре. Все, что прошло сквозь поры фильтра, называется фильтратом.
В быту фітльтром могут служить несколько слоев марли или другой ткани. Фильтром также может быть неплотный пучок ваты. Кстати, в домашних условиях, когда возникает необходимость в фильтровании, чаще всего пользуются ватным фильтром. Песчаные фильтры на водоочистных станциях (рис. 42), которые обеспечивают питьевой водой крупные города. Ныне в домашних условиях многие используют бытовые фильтры для очистки воды (рис. 43).
Рис. 41. Разделение неоднородной смеси воды и мела фильтрованием
Рис. 42. Использование фильтров на водоочистных станциях
Рис. 43. Бытовой переносной фильтр для очистки воды
Рис. 44. Пылесос (а) и респиратор (6) фильтруют воздух от пыли
Фильтрация - отделение твердого вещества от жидкости посредством пропускания смеси веществ через пористый материал, проницаемый только для жидкости. Оно является самым распространенным способом разделения неоднородных смесей жидкостей и твердых веществ.
Также существуют фильтры, разделяющие смеси воздуха с частицами пыли (рис. 44).
РАЗДЕЛЕНИЕ СМЕСЕЙ ВЫПАРИВАНИЕМ. Однородные смеси отстаиванием или фильтрованием разделить нельзя. Частицы всех компонентов в них настолько малы, что не оседают и без задержки проходят через поры фильтра. Чтобы убедиться, что это действительно так, попробуем профильтровать однородную смесь, изготовленную из воды и медного купороса (твердого вещества голубого цвета) (рис. 45). Одинаковый голубой цвет смеси и фильтрата свидетельствует, что разделить эту смесь фильтрованием не удалось. На фильтре осадка не осталось, все компоненты смеси перешли в фильтрат (рис. 45а). Аналогично себя будет вести и однородная смесь поваренной соли и воды (рис. 45(5). Для разделения таких смесей следует использовать другой способ - выпаривание.
Рис. 45. Пропускания однородных жидких смесей через фильтр
Рис. 46. Разделение смеси поваренной соли и воды выпариванием
Для выпаривания необходимые спиртовка или другой нагревательный прибор, лабораторный штатив, фарфоровая чашка.
При нагревании смеси воды и соли (рис. 46а. (7) жидкий компонент (вода) испаряется, а твердое вещество (поваренная соль) остается на стенках и дне чашки (рис. 46.).
Разделить смесь - значит выделить из нее отдельные вещества. Разделение можно провести фильтрованием, отстаиванием, выпариванием и некоторыми другими способами.
1. Что называют чистым веществом, а смесью?
2. Какие виды смесей вам известны?
3. Чем однородная смесь отличается от неоднородной?
4. Приведите 2-3 примеры природных смесей, назовите их компонент.
5. Какие способы разделения смесей вы знаете?
6. Заполните таблицу (все необходимые сведения вы найдете в тексте параграфа). Используйте также самостоятельные примеры.
7. Установите соответствие между правой и левой колонками:
8. Какую смесь можно разделить фильтрованием, а какую выпариванием:
а) смесь мела и соли;
б) морскую воду?
9. Из приведенного перечня выпишите отдельно названия чистых веществ и смесей: сахар, минеральная вода, мед, молоко, углекислый газ, уксус, пищевая сода.
3 географии вам известно, что вода после испарения с морей и океанов возвращается на землю в виде дождя или снега. Тогда почему дождевая вода и снег не соленые?
Чистое вещество имеет определенный постоянный состав или структуру (соль, сахар).
Чистое вещество может быть элементом или соединением .
Атом - это наименьшая частица элемента, сохраняющая все его свойства . Химический элемент состоит из атомов одного вида. В элементе все атомы одинаковы и имеют одинаковое число протонов. Элементы - это, своего рода, "строительные блоки" любого вещества. Можно привести строительную аналогию:
Стройматериалы (кирпич, бетон, песок…) - это элементы
Строительные конструкции (дома, мосты, дороги…) - это вещество
2. Соединения элементов
Соединение состоит, как минимум, из двух элементов. Все та же вода состоит из соединения двух элементов водорода и одного элемента кислорода - H 2 O. Другими словами, соединив эти два элемента таким образом, мы получим воду и только воду!
Несмотря на то, что вода состоит из элементов водорода и кислорода, ее химические и физические свойства отличаются от свойств чистого водорода и кислорода.
Чтобы "разделить" воду на водород и кислород, необходимо произвести химическую реакцию.
3. Смеси
Смеси - это физические сочетания чистых веществ, не имеющие определенного или чистого состава.
Примером смеси может служить обыкновенный чай (напиток), который многие самостоятельно готовят и пьют по утрам. Кто-то любит крепкий чай (большое кол-во заварки), кто-то любит сладкий чай (большое кол-во сахара)… Как видим, смесь под названием "чай" всегда получается немного разной, хотя и состоит из одних и тех же компонентов (ингредиентов). Однако, следует отметить, что каждый компонент смеси сохраняет набор своих характеристик, поэтому, разные вещества можно выделить из смеси. Например, можно без особого труда разделить смесь из соли и песка. Для этого достаточно поместить смесь в воду, подождать пока соль растворится и отфильтровать полученный раствор. В результате получим чистый песок.
Смеси могут быть однородными и неоднородными.
В однородной смеси нельзя обнаружить частицы веществ, из которых состоит смесь. Пробы, взятые в разных местах такой смеси будут одинаковы (например, сладкий чай, в котором полностью растворился насыпанный сахар).
Однако, если в стакане с чаем сахар растворится не полностью, то мы получим неоднородную смесь. Действительно, если попробовать такой чай, то с поверхности он будет не таким сладким, как со дна, т.к. концентрация сахара будет разной.
Чистые вещества и смеси.
Веществ в индивидуальном состоянии в природе практически не существует. Они смешанные друг с другом и образуют смеси и растворы. Смесями являются морская и газированная вода, молоко и сок, гранит и сталь.
Представление о смеси и чистые вещества имели еще древнегреческие ученые. Согласно этим представлениям, чистое вещество состоит из частиц одного вида, а смеси состоят из различных частиц. Итак, чистое вещество состоит из одинаковых молекул, а смеси − по разным.
Когда говорят о какое-либо вещество, всегда имеют в виду, что это вещество является чистой и состоит из частиц одного вида. Но на практике идеально чистое вещество выделить из смеси невозможно, потому что среди частиц одного вещества обязательно случится несколько частиц другого вещества, то есть идеально чистых веществ не бывает. Даже те вещества, которые называют чистыми, содержат посторонние частицы других веществ − примеси.
Обычно совершенно чистые вещества не нужны, однако иногда посторонние примеси могут мешать проведению опытов. Поэтому, когда речь идет о химические реактивы, обязательно указывают степень чистоты, такие отметки можно увидеть на банках с химическими реактивами. Например, если на этикетке написано «техн» (техническая), то в таком веществе примесей содержится много, несколько процентов. Для опытов такие вещества обычно не используют, хотя в строительстве, на заводах такой степени чистоты обычно вполне достаточно. Степень чистоты «М» (чистая) или «ХЧ» (химически чистая) означает, что примесей очень мало, меньше одного процента. «Чистые» реактивы можно использовать для производства лекарств, а «химически чистые» - для проведения научных опытов. Иногда нужны очень чистые вещества. Такие реактивы обозначают знаком «ОСЧ» (особо чистые). Они содержат, как правило, меньше 10−6 процента примесей. Такие реактивы нужны для проведения очень точных экспериментов, а также при производстве микросхем для компьютеров. Очистка веществ - это довольно дорогая операция, поэтому чем чище вещество, тем она дороже.
Чаще всего по внешнему виду различить отдельные вещества в смеси не удается. Например, мы не видим, что воздух - это смесь нескольких газов. По внешнему виду также нельзя определить, что молоко является смесью различных веществ, а большинство металлических предметов, которые нас окружают, сделаны из сплавов, а не из чистых металлов. Такие смеси называют однородными . Частицы, образующие однородные смеси, настолько малы, что увидеть их невооруженным глазом невозможно.
Между тем в неоднородных смесях отдельные вещества можно увидеть невооруженным глазом.
В смеси все вещества (компоненты) сохраняют свои свойства. Например, если смешать железный порошок с поваренной солью и поднести к этой смеси магнит, то железо привлечен, а соль − нет. А если к этой же смеси добавить воду, то соль растворится, а железо не растворится. На этом принципе основано изготовление материалов, ведь большинство материалов являются смесями. Например, чистое золото − это очень мягкий и податливый металл. Такая его свойство создает неудобства для изготовления большинства ювелирных изделий, поэтому в золото обязательно добавляют определенное количество серебра. Конечно, цвет такой смеси (сплава) немного отличается от цвета чистого золота, однако изделия из него значительно прочнее и не портятся от небольшого удара.
Существуют смеси неоднородны, отдельные ее компоненты видны невооруженным глазом, например крупинки песка в воде. Но большинство смесей, которые нас окружают, являются однородными и внешне почти не отличаются от чистых веществ. Чистая вещество всегда однородна, поэтому даже при значительном увеличении ее составляющие-кристаллики или крупинки имеют одинаковый вид.
Смеси можно отличить от чистых веществ с отличием физических свойств смеси от физических свойств отдельных компонентов. Несмотря на то, что каждое вещество придает смеси своих свойств, смесь никогда не имеет таких же свойств, как и чистые вещества отдельно. Например, смесь олова и свинца (сплав) будет плавиться при температуре, ниже температуры плавления чистого олова или свинца. А чай или раствор сахара в воде будет кипеть при более высокой температуре, чем чистая вода. В этом случае достаточно измерить температуру плавления или кипения смеси и сравнить результат с данными из справочника.
Чистые вещества плавятся и кипят при температуре, а смеси - в небольшом интервале температур. Если в стакан положить немного снега и опустить в него термометром температура снега не станет выше 0°С, пока он весь не растает. Если же нагревать парафин, то он начинает плавиться при одной температуре, а когда становится совсем жидким, термометр будет показывать более высокую температуру. Итак, парафин является смесью веществ, которые плавятся при различных температурах.
Чистые вещества в природе встречаются очень редко. Смеси разных веществ в различных агрегатных состояниях могут образовывать гетерогенные и гомогенные системы − дисперсные системы и растворы.
Классификация дисперсных систем и растворов представлена на схеме 2.
Схема. Классификация дисперсных систем и растворов
Каждое вещество состоит из определённых ча-стиц. Например, вода состоит из молекул воды, в которой два атома водорода соединены с одним атомом кислорода. Молекулы воды отличаются по составу, форме, размерам, свойствам от молекул других веществ. Если в посудине содержатся толь-ко молекулы воды и отсутствуют частицы других веществ, то такая вода является чистым веществом.
Чистые вещества. Чистые вещества характери-зуются постоянными физическими свойствами. На-пример, только чистая вода кипит при температуре 100 °С и замерзает при 0 °С. Если в ней растворить соль, то температура кипения превысит 100 °С, а температура замерзания снизится. Поэтому во время гололедицы тротуары посыпают поваренной солью.
Состав чистого вещества постоянный, независи-мо от того, как его добывали и где вещество нахо-дится в природе.
Чистыми веществами называют вещества, кото-рые состоят из частиц одного вещества и характе-ризуются постоянными физическими свойствами.
Ознакомьтесь с примерами чистых веществ на рис. 22.
Покупая в магазине соль, сахар, крахмал, мы счи-таем, что это чистые вещества. Однако и в этих про-дуктах питания имеются незначительные примеси других веществ. Следовательно, в природе и повсед-невной жизни вещества в чистом виде практически не встречаются.
Смеси. В природе, технике, быту преобладают смеси двух или не-скольких веществ. Природными сме-сями являются воздух, природный газ, нефть, молоко, морская вода, гранит, горные породы, фруктовые соки. По рис. 23 выясните, в каких агрегатных состояниях могут нахо-диться смеси.
К известным вам смесям, которые созданы и используются человеком, относятся: строительные смеси, бен-зин, краски, стиральные порошки, зубные пасты, кетчупы, майонезы, разнообразные блюда и т. д.
Смесь — это два и больше веществ, смешанных между собой. Различают твёрдые, жидкие, газо-образные смеси.
На рис. 24 показано, как из лимонной кислоты и воды пригото-вили смесь. Молекулы этих веществ смешаны между собой.
Вы также можете приготовить разные смеси, например чай, мыль-ный раствор, компот, тесто — смесь из муки, соды и воды.
Отдельные вещества в составе смеси принято называть компонен-тами . Компоненты природной сме-си гранита увидеть просто. В другой природной смеси — молоке — ком-поненты не видны, хотя в её составе много веществ и среди них — вода, жиры, белки. Эти компоненты можно определить с помощью микроскопа. А вот рассмотреть компо-ненты такой природной смеси, как морская вода, не удаётся даже под микроскопом.
Смеси бывают природные и приготовленные чело-веком . Для приготовления одной смеси необходи-мо иметь два или несколько веществ. Материал с сайта
Смесь воды и сахара может долго оставаться без изменений. Природная смесь — молоко через несколько дней пребывания в тёплом месте на-чинает разделяться на компоненты. В верхнем слое накапливается жир, под ним становятся видимыми сгущение белковых молекул и жидкость. Чтобы получить отдельно сметану, масло и творог, смесь надо разделить.
Разделить смесь — означает отделить каждый её компонент.
Для проведения отдельных опытов необходи-мы чистые вещества. Поэтому используют разные способы извлечения из одного вещества частиц другого вещества. О способах разделения смесей вы узнаете в следующем параграфе.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском