Як навчилися отримувати чистий спирт?
Однак на ділі не все так просто і легко. При 80 ° C спирт інтенсивно випаровується і залишає ємність. Вода, хоч і не досягає точки кипіння при даній температурі, але частина її все ж випаровується і потрапляє в охолоджувач разом з парами етанолу. Якщо робити перегонку 3 і більше разів, максимальна міцність, якої можна досягти. 80 85%. А як розділити воду і спирт повністю або майже повністю? Для цього в кінці XIX століття і була придумана колона ректифікації.
Пристрій її відрізняється від звичайного «Бабкін» самогонного апарату наявністю вертикальної шахти, куди надходять спиртовмісні пари перед тим, як опинитися в холодильнику. У шахті пари проходять через ряд перешкод у вигляді тарілок, насипних деталей довільної форми і т. Д. Завдання цих перешкод в тому, щоб трохи остудити пар і змусити його конденсуватися. У вигляді крапель осідає і самопливом знову потрапляє в ємність саме вода. Як рідина з більш високою температурою кипіння. Пари ж спирту продовжують свій шлях до вершини колони і лише там вони відбираються для охолодження і конденсації.
Метод, про який знає кожна бабка
Субстанція, з якої зазвичай отримують спирт. Це брага, а самогоноваріння. Найдавніший спосіб як розділити суміш. Спирту і води, правда, в чистому вигляді процес не дає, зате дешевий, надійний і відпрацьований століттями.
В процесі бродіння з цукровмісних речовин дріжджі виробляють спирт, і при певній його концентрації самі ж в ньому і гинуть (спирт, виявляється, отрута навіть для виробляють його дріжджів). Далі в справу вступає чиста фізика: вода, як відомо, при нормальному атмосферному тиску (близько 760 мм.Рт.Ст.) перетворюється в пар при температурі 100 ° C, а ось етиловий спирт. Етанол, той самий, що створює нам “святкове “настрій, закипає при температурі близько 78 ° C.
Таким чином, спосіб, як розділити воду і спирт, очевидний. При нагріванні першими випаровуються пари етанолу і відводяться із зони кипіння. Потім пари надходять в охолоджувач і конденсуються, перетворюються назад в рідину. Вода ж залишається в ємності.
Як розділити воду і спирт різними методами?
Зовсім не бажання вживання спиртних напоїв послужило поштовхом для зародження спиртової промисловості. Першими, хто практично вирішив питання про те, як розділити воду і спирт, були споживачі і навіть не виробники зілля, а медики. Спирт незрівнянно кращий в порівнянні з водою розчинник, тому на його основі стародавні східні лікарі з успіхом готували свої зілля. Метод дистиляції привезли в Європу, як один з трофеїв, лицарі зі своїх хрестових походів. У Старому Світі метод прижився, правда, у Франції отримав ще одне призначення. Виготовлення косметики. І лише потім продукти перегону браги почали потихеньку завойовувати місце під сонцем як напої, з чим пов’язано чимало легенд і переказів.
Інші способи
Однак відомі й інші способи, як розділити воду і спирт. Наприклад, що вийде, якщо вихідну рідина не нагрівати, а навпаки. Охолоджувати? Саме так, за деякими припущеннями, надходили стародавні вікінги зі своїм елем, щоб зробити його міцніше. У глечику з елем, який виносили на ніч на лютий мороз, до ранку утворювалася крижинка. Її викидали, а залишився в глечику напій виявлявся міцніше і міцний. Секрет методу проста. Вода кристалізується при температурі 0 ° C, щоб заморозити етиловий спирт, його довелося б охолодити до мінус 115 ° C.
Але якщо взагалі відставити убік температуру? У цьому випадку як розділити спирт і воду? Хімія також може допомогти у вирішенні задачі. Є речовини, що зв’язують хімічно воду, нейтральні до спирту. Інші ж, навпаки, вступають в реакцію зі спиртом, ігноруючи Н2О. Це такі методи, як вилуговування або висолювання. Однак на практиці до таких способів вдаються найчастіше лише в наукових цілях.
Способи очищення речовин: відстоювання, фільтрування, випарювання, кристалізація, дистиляція.
Хімія, 8-а, б клас Дата Урок №_06
Тема: Способи очистки речовин: відстоювання, фільтрування, випарювання, кристалізація, дистиляція.
Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.
Способи розділення суміші
Сформувати поняття про чистому речовині і суміші.
Сформувати вміння розпізнавати чисті речовини і суміші по речовин;
Сформувати вміння складати план дій поділу сумішей речовин;
Сформувати вміння розділяти суміші відстоюванням, фільтруванням, за допомогою магніту, виправними.
Сприяти формуванню інтересу до знань, умінь, адекватної оцінки своєї діяльності.
Організаційний момент. Перевірка домашнього завдання.
Підготовка до сприйняття нового матеріалу. Оголошення теми.
Суміші відрізняються один від одного за зовнішнім виглядом.
Наведемо приклади суспензій (річковий пісок вода), емульсій (рослинне масло вода) і розчинів (повітря в колбі, кухонна сіль вода, розмінна монета: алюміній мідь або нікель мідь).
У суспензіях видно частинки твердої речовини, в емульсіях. Крапельки рідини, такі суміші називаються неоднорідними (гетерогенними), а в розчинах компоненти не помітні, вони є однорідними (гомогенними) сумішами.
У природі речовини існують у вигляді сумішей. Для лабораторних досліджень, промислових виробництв, для потреб фармакології і медицини потрібні чисті речовини.
Для очищення речовин застосовуються різні способи розділення сумішей
Ці методи засновані на відмінностях в фізичні властивості компонентів суміші.
Розглянемо способи поділу гетерогенних і гомогенних сумішей .
Суспензія. Суміш річкового піску з водою
Поділ відстоюванням засноване на різних щільності речовин. Більш важкий пісок осідає на дно. Так само можна розділити і емульсію: відокремити нафту або рослинне масло від води. У лабораторії це можна зробити за допомогою ділильної лійки. Нафта або рослинне масло утворює верхній, більш легкий шар. В результаті відстоювання випадає роса з туману, осідає сажа з диму, відстоюються вершки в молоці. Поділ суміші води і рослинного масла відстоюванням
Суміш піску і кухонної солі у воді
Фільтрування. На чому грунтується поділ гетерогенних сумішей за допомогою фільтрування ? На різній розчинності речовин у воді і на різних розмірах частинок. Через пори фільтра проходять лише співмірні з ними частки речовин, в той час як більш великі частки затримуються на фільтрі. Так можна розділити гетерогенную суміш кухонної солі і річкового піску. В якості фільтрів можна використовувати різні пористі речовини: вату, вугілля, обпалену глину, пресоване скло та інші. Спосіб фільтрування. Це основа роботи побутової техніки, наприклад пилососів. Його використовують хірурги. Марлеві пов’язки; буровики і робочі елеваторів. Респіраторні маски. За допомогою чайного ситечка для фільтрування чаїнок Остапу Бендеру. Героя твору Ільфа і Петрова. Вдалося забрати один зі стільців у Еллочки Людожерки ( «Дванадцять стільців»).
Дія магнітом або водою. Порошок заліза притягався магнітом, а порошок сірки. Немає.
Несмачіваемих порошок сірки спливав на поверхню води, а важкий порошок, що змочується заліза осідав на дно. Поділ суміші сірки і заліза за допомогою магніту і води
Розчин солі у воді. Гомогенна суміш
Вода випаровується, а в порцеляновій чашці залишаються кристали солі. При випаровуванні води з озер Ельтон і Баскунчак отримують кухонну сіль. Цей спосіб поділу заснований на відмінності в температурах кипіння розчинника і розчиненої вещества.Еслі речовина, наприклад цукор, розкладається при нагріванні, то воду випаровують неповністю. Упаривают розчин, а потім з насиченого розчину осаджують кристали сахара.Іногда потрібно очистити від домішок розчинники з меншою температурою кипіння, наприклад воду від солі. В цьому випадку пари речовини необхідно зібрати і потім скондесувати при охолодженні. Такий спосіб поділу гомогенної суміші називається дистиляцією, або перегонкою . У спеціальних приладах. Дистилляторах отримують дистильовану воду, яку використовують для потреб фармакології, лабораторій, систем охолодження автомобілів. У домашніх умовах можна сконструювати такий дистиллятор:
Якщо ж розділяти суміш спирту і води, то першим буде, хто б (збиратися в пробірці-приймачі) спирт з t кип = 78 ° С, а в пробірці залишиться вода. Перегонка використовується для отримання бензину, гасу, газойлю з нафти. Поділ однорідних сумішей
Дана суміш цукру, річкового піску і залізної тирси. Запропонуйте спосіб поділу цієї суміші.
Способи розділення сумішей (стор. 1)
Визначення поняття «суміш» було дано в XVII в. Англійським вченим Робертом Бойл: «Суміш. Цілісна система, що складається з різнорідних компонентів».
Порівняльна характеристика суміші і чистого речовини
Суміші відрізняються один від одного за зовнішнім виглядом.
Класифікація сумішей показана в таблиці:
Наведемо приклади суспензій (річковий пісок вода), емульсій (рослинне масло вода) і розчинів (повітря в колбі, кухонна сіль вода, розмінна монета: алюміній мідь або нікель мідь).
У природі речовини існують у вигляді сумішей. Для лабораторних досліджень, промислових виробництв, для потреб фармакології і медицини потрібні чисті речовини.
Для очищення речовин застосовуються різні способи розділення сумішей
Випарювання. Виділення розчинених в рідині твердих речовин способом її перетворення в пар.
Дістілляція- перегонка, розділення містяться в рідких сумішах речовин по температурах кипіння з наступним охолодженням пара.
У природі вода в чистому вигляді (без солей) не зустрічається. Океанічна, морська, річкова, колодязна і джерельна вода. Це різновиди розчинів солей у воді. Однак часто людям необхідна чиста вода, яка не містить солей (використовується в двигунах автомобілів; в хімічному виробництві для отримання різних розчинів і речовин; при виготовленні фотографій). Таку воду називають дистильованою, а спосіб її отримання. Дистиляцією.
Фільтрованіе- проціджування рідин (газів) через фільтр з метою їх очищення від твердих домішок.
Ці методи засновані на відмінностях в фізичні властивості компонентів суміші.
Розглянемо способи поділу гетерогенних і гомогенних сумішей.
Суспензія. Суміш річкового піску з водою
Поділ відстоюванням засноване на різних щільності речовин. Більш важкий пісок осідає на дно. Так само можна розділити і емульсію: відокремити нафту або рослинне масло від води. У лабораторії це можна зробити за допомогою ділильної лійки. Нафта або рослинне масло утворює верхній, більш легкий шар. В результаті відстоювання випадає роса з туману, осідає сажа з диму, відстоюються вершки в молоці.
Поділ суміші води і рослинного масла відстоюванням
Суміш піску і кухонної солі у воді
На чому грунтується поділ гетерогенних сумішей за допомогою фільтрування? На різній розчинності речовин у воді і на різних розмірах частинок. Через пори фільтра проходять лише співмірні з ними частки речовин, в той час як більш великі частки затримуються на фільтрі. Так можна розділити гетерогенную суміш кухонної солі і річкового піску. В якості фільтрів можна використовувати різні пористі речовини: вату, вугілля, обпалену глину, пресоване скло та інші. Спосіб фільтрування. Це основа роботи побутової техніки, наприклад пилососів. Його використовують хірурги. Марлеві пов’язки; буровики і робочі елеваторів. Респіраторні маски. За допомогою чайного ситечка для фільтрування чаїнок Остапу Бендеру. Героя твору Ільфа і Петрова. Вдалося забрати один зі стільців у Еллочки Людожерки ( «Дванадцять стільців»).
Поділ суміші крохмалю і води фільтруванням
Порошок заліза притягався магнітом, а порошок сірки. Немає.
Несмачіваемих порошок сірки спливав на поверхню води, а важкий порошок, що змочується заліза осідав на дно.
Поділ суміші сірки і заліза за допомогою магніту і води
Розчин солі у воді. Гомогенна суміш
Вода випаровується, а в порцеляновій чашці залишаються кристали солі. При випаровуванні води з озер Ельтон і Баскунчак отримують кухонну сіль. Цей спосіб поділу заснований на відмінності в температурах кипіння розчинника і розчиненої речовини. Якщо речовина, наприклад цукор, розкладається при нагріванні, то воду випаровують неповністю. Упаривают розчин, а потім з насиченого розчину осаджують кристали цукру. Іноді потрібно очистити від домішок розчинники з меншою температурою кипіння, наприклад воду від солі. В цьому випадку пари речовини необхідно зібрати і потім скондесувати при охолодженні. Такий спосіб поділу гомогенної суміші називається дистиляцією, або перегонкою. У спеціальних приладах. Дистилляторах отримують дистильовану воду, яку використовують для потреб фармакології, лабораторій, систем охолодження автомобілів. У домашніх умовах можна сконструювати такий дистиллятор:
Якщо ж розділяти суміш спирту і води, то першим буде, хто б (збиратися в пробірці-приймачі) спирт з tкип = 78 ° С, а в пробірці залишиться вода. Перегонка використовується для отримання бензину, гасу, газойлю з нафти.
Особливим методом поділу компонентів, заснованим на різної поглощаемости їх певним речовиною, є хроматографія.
За допомогою хроматографії російський ботанік вперше виділив хлорофіл із зелених частин рослин. У промисловості і 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 і хлору, використовуваного для її знезараження. Воду для пиття потрібно попередньо прокип’ятити. А в хімічних лабораторіях для приготування розчинів і проведення дослідів, в медицині необхідна дистильована вода, максимально очищена від розчинених в ній речовин. Особливо чисті речовини, домішок в яких не перевищує однієї мільйонної відсотка, застосовуються в електроніці, в напівпровідникової, ядерній техніці та інших точних галузях промисловості.
Масова частка компонента в суміші. Відношення маси компонента до маси всієї суміші. Зазвичай масову частку виражають в%, але не обов’язково.
Молярна частка компонента в суміші. Відношення числа моль (кількості речовини) компонента до сумарному числу моль всіх речовин в суміші. Наприклад, якщо в суміш входять речовини А, В і С, то:
Χ [ «хі»] компонента А = nкомпонента А / (n (A) n (B) n (С))
Мольне співвідношення компонентів. Іноді в задачах для суміші вказується мольное співвідношення її складових. Наприклад:
Об’ємна частка компонента в суміші (Тільки для газів). Відношення обсягу речовини А до загального обсягу всієї газової суміші.
Розглянемо три приклади завдань, в яких суміші металів реагують з соляної кислотою:
Приклад 1. При дії на суміш міді і 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 з соляною кислотою, тобто водень виділяється при реакції кислоти з залізом. Таким чином, знаючи обсяг водню, ми відразу зможемо знайти кількість і масу заліза. І, відповідно, масові частки речовин в суміші.
Знаходимо кількість водню: n = V / Vm = 5,6 / 22,4 = 0,25 моль.
Тест Чисті речовини і суміші
Тести «Чисті речовини і суміші» (8 клас) розрахований на учнів середньої школи. Він допоможе закріпити знання, виявити погано засвоєний матеріал. Виконання тесту вимагає знання властивостей зазначених видів речовин, умінням розрізняти їх між собою, а також відрізняти складне речовина від суміші. Деякі питання практичного спрямування. Пропоновані питання різного рівня складності, що дозволяє учневі об’єктивно оцінити знання. Завдання можна проходити в онлайн режимі з будь-якого доступного пристрою.
Тест з хімії «Чисті речовини і суміші» дозволяє самостійно повторити і систематизувати матеріал для успішного написання поточних і підсумкових перевірочних робіт.
Рейтинг тесту
Середня оцінка: 4.1. Всього отримано оцінок: 497.
Вкажіть спосіб розділення суміші спирту і води
У попередніх параграфах ви познайомилися з речовинами, що складаються з однакових молекул. Це, наприклад, вода, гази кисень і водень, вуглекислий газ. Такі речовини називаються чистими. У природі чисті речовини практично не зустрічаються. Вони знаходяться у вигляді суміші один з одним.
Так, природного сумішшю газів є повітря, що оточує нашу планету. До складу повітря входять кілька речовин в газоподібному стані: азот (78/100) і кисень (21/100), а також вуглекислий газ, водяна пара і деякі інші гази.
У побуті ми також постійно стикаємося із сумішами. Наприклад, сумішшю є смачний шоколад. Його складові (компоненти). Какао, молоко і цукор. Однак молоко і какао. Це не чисті речовини, а також суміші багатьох компонентів.
Таблетки містять суміш лікарського речовини з цукром або крейдою (рис. 9.1). Навіть стіни будівель покривають сумішшю води, крейди та інших речовин. Побілкою.
Приклад суміші, яку роблять в кожному будинку. Тісто. Для того щоб приготувати тісто, потрібно з’єднати кілька компонентів. Борошно, воду, кухонну сіль, цукор. Якщо все це ретельно змішати, суміш стане однорідною, тобто окремі компоненти в ній будуть невиразні.
Часто для отримання сумішей необхідно використовувати спеціальні машини. Так, для отримання бетону. Суміші цементу, піску, дрібних камінчиків і води. Застосовують бетономішалки (рис. 9.2).
Іноді рідини теж важко змішати. Наприклад, рослинне масло і оцет використовують для приготування однорідної суміші. Соусу. Наллємо масло в склянку з оцтом (рис. 9.3, а). Якщо їх з’єднати не перемішуючи, рослинне масло виявиться зверху, так як його щільність менше щільності оцту (рис. 9.3, б). Тому змішувати їх потрібно ретельно (рис. 9.3, в).
Поділ сумішей. Часто суміші необхідно розділити на компоненти, з яких вони складаються. Ми ознайомимося з деякими із способів поділу сумішей.
Розглянемо найпростіший спосіб поділу сумішей. Відстоювання. Він заснований на відмінності в щільності компонентів суміші.
Як отримати прозорий апельсиновий сік? Свіжовіджатий сік мутний, так як містить м’якоть (рис. 9.4). Дамо йому відстоятися і через деякий час побачимо, що частинки м’якоті опустилися на дно, оскільки вони мають велику щільність, ніж вода. У верхній частині судини сік став прозорішим. Акуратно злити його в окремий посуд (рис. 9.5).
Таким же способом можна розділити суміш води і жиру. Тільки, на відміну від частинок м’якоті, жир не «піде на дно», а спливе на поверхню, тому що має меншу, ніж вода, щільність.
Наступні способи розділення сумішей. Це просіювання і фільтрування. Вони засновані на тому, що частинки, з яких складається суміш, мають різні розміри.
Всі знають: щоб очистити борошно від домішок, її потрібно просіяти через сито. Найдрібніші частинки борошна проходять через осередки, а частки великих розмірів залишаються на дні сита. Просіювання. Це поділ суміші твердих частинок різного розміру.
А якщо одна з речовин, що складають суміш. Рідина? Тоді роль сита буде виконувати фільтр. Фільтр можна виготовити з марлі або із спеціальної фільтрувального паперу (рис. 9.6).
Продовжимо освітлити апельсиновий сік: припустимо його через фільтр. Фільтр затримає найдрібніші частинки м’якоті, що залишилися в соку після відстоювання (рис. 9.7).
Таким же способом очищають нерафінована (тобто неочищена) рослинне масло, роблячи його більш прозорим.
Речовини, що складаються з однакових молекул, називаються чистими. При змішуванні чистих речовин утворюються суміші.
У природі чисті речовини зустрічаються рідко. Найчастіше вони є компонентами сумішей. Прикладом природної суміші речовин є повітря.
Способи розділення сумішей: просіювання, фільтрування, відстоювання. Просіювання і фільтрування засновані на відміну в розмірах частинок компонентів суміші, а відстоювання. На відміну в щільності компонентів.
У ємність налили рослинне масло і спирт, ретельно перемішали. Щільність рослинного масла 0,92 кг / л, а спирту. 0,79 кг / л. Суміш відстоялася. Що сталося через деякий час:
Рослинне масло виявилося під спиртом (рис. 9.8, а);
Рослинне масло виявилося над спиртом (рис. 9.8, б)? Чи згодні ви з твердженням, що масло виявилося над спиртом? Відповідь обґрунтуйте.
Вчимося пояснювати практичні дії.
Щоб відокремити бульйон від жиру, каструлю з бульйоном помістили в холодильник.
Як виглядало вміст каструлі після того, як її вийняли з холодильника?
Чи згодні ви з тим, що затверділий жир виявився на поверхні, а знежирений бульйон у вигляді рідини. Внизу?
Запропонуйте подальші дії з очищення бульйону.
Який з методів розділення суміші застосували?
Читаємо і аналізуємо науковий текст. Для поділу суміші можна скористатися тим, що всі речовини мають різні температури затвердіння. Цей спосіб називається виморожуванням.
Оливкова олія є сумішшю двох омпонента. Для того щоб розділити цю месь, поставимо пляшку з оливковою олією; холодильник. Температура затвердіння дного компонента составляет.6 ° С, а другого.10 ° С. Температура повітря в холодильнику т 0 ° С до 4 ° С. Отже, компонент температурою затвердіння 10 ° С замерз-1ет. Затвердіє. Можна спостерігати цікавлюся картину (рис. 9.9), коли частина вмісту пляшки. Рідина, а частина. Тверде їло. Залишилося тільки злити рідку частину.
Поясніть, чому в холодильнику за твердевает рідина з температурою твердіння 10 ° С.
Чи можна розділити на компоненти оливкова олія, якщо помістити його в морозильну камеру, де температура воздуха.10 ° С?
Наведіть приклади твердих і рідких сумішей.
З переліку виберіть спочатку природні суміші, а потім суміші, приготовлені людиною.
Повітря, нафту, томатний сік, річкова вода, соус, бетон, мюслі, шоколад, молоко, грунт.
На носик чайника для заварювання часто прикріплюють ситечко. Для чого 7 Яку суміш при цьому розділяють? Який спосіб застосовують?
«Поділ. За допомогою відстоювання грунтується на відмінності в. Речовин. »
«. Сумішей за допомогою. Грунтується на відмінності розмірів частинок. »
Розділення суміші води і олії
Що частіше зустрічається в природі. Чисті речовини або суміші?
Який спосіб поділу сумішей використовують господині, коли роблять сир з кислого молока?
Максим приготував в банку суміш з піску, глини та дерев’яної стружки. Він запропонував Каті визначити, чим є вміст банки. Чистою речовиною або сумішшю. Катя впоралася з цим завданням. Що вона зробила?
Це матеріал з підручника Природознавство 5 клас Т.І. Базанова
Тепер ви можете
- Класифікувати суміші за складом і по агрегатному стані
- Висловити кількісно (в цифрах) склад газової суміші, а також склад рідких і твердих сумішей
- Назвати способи поділу газових, твердих і рідких сумішей і пояснити, в чому їх сутність
- За допомогою лабораторних дослідів на практиці підтвердити свої теоретичні знання про способи розділення сумішей
Лабораторний досвід
У конічну колбу налийте рівні об’єми води і рослинного масла. При інтенсивному збовтуванні вода і масло розбиваються на дрібні крапельки, утворюючи каламутну суміш. Перелийте її в ділильну воронку. Через деякий час суміш розшаровується на більш важкий водний шар і масло, спливаюче наверх. Відкрийте кран ділильної воронки і злийте воду.
Відокремити частки твердого нерозчинної речовини від рідини можна за допомогою фільтрування. У лабораторії для цього використовується спеціальна пориста папір, звана фільтрувальної. Частинки твердої речовини не проходять через пори паперу і залишаються на фільтрі. Рідина з розчиненими в ній речовинами (її називають фільтратом) вільно просочується через нього і стає абсолютно прозорою.
Фільтрування. Дуже поширений процес і в побуті, і в техніці, і в природі.
На водоочисних станціях воду фільтрують через шар чистого піску, на якому затримуються мул, домішки нафтопродуктів, частки грунту і глини. Паливо і масло в двигуні автомобіля обов’язково проходять через фільтруючі елементи.
Клітинні мембрани, стінки кишечника або шлунка. Це теж своєрідні біологічні фільтри, пори яких пропускають одні речовини і затримують інші.
Фільтрувати можна не тільки рідкі суміші. Не раз ви бачили людей в марлевих пов’язках, та й самим, напевно, доводилося ними користуватися. Проходячи через кілька шарів марлі з прокладеної між ними ватою, вдихаємо повітря очищається від частинок пилу, смогу, хвороботворних мікробів. У промисловості для захисту органів дихання від пилу використовують спеціальні пристосування. Респіратори. Повітря, що потрапляє в двигун автомобіля, теж очищають від пилу тканинними або паперовими фільтрами.
Лабораторний досвід
До 5 г помаранчевих кристалів солі дихромата калію додайте кілька кристаликів перманганату калію (марганцівки) в якості домішки. Суміш розчиніть в 8-10 мл окропу. При охолодженні розчину розчинність дихромата калію різко знижується, речовина випадає в осад. Кристали очищеного від марганцівки дихромата відокремте, промийте декількома мілілітрами крижаної води. Якщо розчинити очищене речовина у воді, то за кольором розчину можна визначити, що марганцівки воно не містить. Вона залишилася в вихідному розчині.
Відстоювання і фільтрування. Для виділення з рідин нерозчинних речовин використовують метод відстоювання. В його основі лежить різна щільність речовин. Якщо частинки твердої речовини досить великі, вони швидко осідають на дно, а рідина стає прозорою Її можна осторож-Рис. 56. Відстоювання грунту в воді але злити з осаду.
Чим менше розмір твердих частинок в рідині, тим довше буде відстоюватися суміш.
§ 13. Суміші речовин, їх склад і способи поділу
Класифікація сумішей по візуальним властивостям. У повсякденному житті ми рідко стикаємося з чистими речовинами. Як нечисленних прикладів чистих речовин можна привести цукор, перманганат калію (марганцівку), кухонну сіль, та й то якщо в них не внесені різні добавки (наприклад, в кухонну сіль додають йод для профілактики захворювань щитовидної залози).
Значно частіше нас оточують суміші речовин, які містять два або більше індивідуальних з’єднання, званих компонентами суміші.
Суміші розрізняються величиною входять до їх складу частинок. Іноді ці частинки настільки великі, що їх можна бачити неозброєним оком. Наприклад, в суміші річкового піску з цукровим ви без праці відрізните кристалики одного і іншого. До подібних сумішей можна віднести і пральний порошок, кулінарні суміші для випічки млинців або тортів, будівельні сухі суміші, які змішують з водою. Суміші, в яких частинки складових їх речовин видно неозброєним оком або за допомогою оптичних приладів, називаються неоднорідними або гетерогенними.
Є суміші, при утворенні яких речовини дробляться на дрібні частки (молекули, іони), які не помітні навіть у мікроскоп. Як би ви не вдивлялися в повітря, розрізнити складові його гази вам не вдасться. Так само марно шукати «неоднорідність» в розчинах оцтової кислоти або кухонної солі у воді. Такі суміші називаються однорідними або гомогенними.
Класифікація сумішей по агрегатному стані, їх склад.
Гомогенні суміші, так само як і хімічні речовини, по агрегатному стані можна розділити на газоподібні, рідкі та тверді.
Найбільш відомими вам природними сумішами газів є повітря, а також природний і попутний нафтовий гази.
Найпоширеніша на Землі рідка суміш, а точніше, розчин. Це вода морів і океанів. В 1 л морської води в середньому міститься 35 г солей, основна частина яких припадає на хлорид натрію. На відміну від чистої води морська має гірко-солоний смак, замерзає ні до 0 ° С, а прі.1,9 ° С.
З рідкими сумішами в повсякденному житті ми стикаємося постійно. Шампуні і напої, мікстури і препарати побутової хімії. Все це суміші речовин. Навіть воду з-під крана не можна вважати чистою речовиною: в ній містяться розчинені солі, дрібні нерозчинні домішки і мікроорганізми, від яких позбавляються хлоруванням або озонуванням. Однак і в цьому випадку воду рекомендується кип’ятити. Спеціальні побутові фільтри допоможуть зробити воду придатною для пиття і очистити її не тільки від твердих частинок, але і від деяких розчинених домішок.
Широко поширені і тверді суміші. Як ми вже говорили, гірські породи являють собою суміш декількох речовин. Грунт, глина, пісок. Це теж суміші. До твердих штучним сумішам можна віднести скло, кераміку, сплави.
Як вам відомо з біології, склад повітря, яке ми вдихаємо, відрізняється від того, який ми видихаємо. У видихуваному повітрі менше кисню, зате більше вуглекислого газу і водяної пари. Але «більше-менше». Поняття відносні. Склад сумішей можна виразити кількісно, т. Е. В цифрах.
Склад газової суміші висловлюють об’ємною часткою кожного з її компонентів.
Об’ємною часткою газу в суміші називається відношення обсягу даного газу до загального обсягу суміші, виражене в частках одиниці або відсотках:
Об’ємну частку газу в суміші позначають буквою ф (фі). Ця величина показує, яку частину загального обсягу суміші займає конкретний газ. Наприклад, ви знаєте, що об’ємна частка кисню в повітрі становить 21%, азоту. 78%. Що залишився 1% припадає на благородні гази, вуглекислий газ і інші компоненти повітря.
Очевидно, що сума об’ємних часток всіх газів в суміші дорівнює 100%.
Склад рідких і твердих сумішей прийнято виражати величиною, яка називається масовою часткою компонента.
Масовою часткою компонента в суміші називається відношення маси даної речовини до загальної маси суміші, виражене в частках одиниці або відсотках:
Поділ сумішей, очищення основної речовини від домішок. Практично будь-яка таблетка в домашній аптечці. Це спресована суміш одного або декількох лікарських речовин і наповнювача, в якості якого може виступати гіпс, крохмаль, глюкоза. Будівельні і кулінарні суміші, парфумерні композиції та фарби, добрива та пластмаси мають склад, який може бути виражений в масових частках утворюють їх компонентів.
Речовини з домішками. Це теж суміші. Тільки в таких сумішах прийнято виділяти головне (основне) речовина і сторонні компоненти, які називають одним словом. Домішки. Чим менше домішок, тим чистіше речовина.
У деяких областях техніки використання недостатньо чистих речовин неприпустимо. Мікросхему комп’ютера не зробити без особливо чистих кристалів кремнію. В атомній енергетиці пред’являються підвищені вимоги до очищення ядерного палива. Світловий сигнал «згасне» в стекловолоконной кабелі, «наткнувшись» на сторонні домішки.
Щоб розділити компоненти суміші або очистити основна речовина від домішок, використовують різні прийоми і методи.
Як правило, речовини, що входять до складу суміші, зберігають свої фізичні властивості: температуру кипіння, температуру плавлення, розчинність. Оскільки властивості одного речовини відрізняються від властивостей іншого, розділити суміші на окремі компоненти можна, використовуючи перехід з одного агрегатного стану в інше.
Перегонка, або дистиляція. Поділ сумішей рідких речовин грунтується на відмінності в їх температурах кипіння. Такий процес, як ви знаєте на прикладі переробки нафти, називається ректифікацією або перегонкою.
Відомо, що будь-які гази змішуються в будь-яких співвідношеннях. А чи можна з суміші газів виділити окремі компоненти? Завдання не з простих. Але вчені запропонували дуже ефективне рішення. Суміш газів можна перетворити в рідину і подіяти на її перегонці. Наприклад, повітря при сильному охолодженні і стисненні зріджують, а потім дозволяють одному за іншим википати окремих компонентів, які мають різні температури кипіння. Першим з рідкого повітря випаровується азот, у нього найнижча температура кипіння (-196 ° С). Потім з рідкої суміші кисню і аргону можна видалити аргон (-186 ° С). Залишається практично чистий кисень (його температура кіпенія.183 ° С), який цілком годиться для газового зварювання й хімічного виробництва, а також для медичних цілей.
Перегонку використовують не тільки для поділу сумішей на окремі складові, а й для очищення речовин.
Вода з-під крана чиста, прозора, не має запаху. Але чисте ця речовина з точки зору хіміка? Загляньте в чайник: накип і коричневий наліт залишаються після багаторазового кип’ятіння в ньому води. А вапняний наліт на кранах? І природна, і водопровідна вода. Це суміш, розчин твердих і газоподібних речовин. Звичайно, їх у воді дуже мало, але ці домішки можуть привести не тільки до утворення накипу, але і до більш серйозних наслідків. Не випадково ліки для ін’єкцій, розчини реактивів, електроліт для автомобільного акумулятора готують тільки з використанням очищеної води, званої дистильованої.
Звідки взялася така назва? Вся справа в тому, що перегонка по-іншому називається дистиляцією. Сутність дистиляції полягає в тому, що суміш нагрівають до кипіння, що утворюються пари чистого речовини відводять, охолоджують і знову перетворюють в рідину. Але вона вже не містить забруднюючих домішок.
У лабораторних умовах перегонку ведуть на установці, зображеній на малюнку 53. Вона складається з перегінній колби (1). У неї наливають розділяється суміш, наприклад воду з розчиненими в ній домішками. Рідина нагрівають до кипіння. Колба з’єднана з низхідним холодильником (2). Пристроєм для конденсації пари киплячого речовини. З цією метою в сорочку холодильника по гумових шлангах (3) подається холодна вода. Сконденсовані в холодильнику краплі чистого речовини потрапляють в колбу-приймач (4).
Мал. 53. Лабораторна установка для перегонки рідин
Кристалізація. Як вчинити, якщо потрібно виділити з розчину не рідина, а розчинена в ній тверда речовина? Для цього використовують метод кристалізації.
Виділити тверда речовина з розчину методом кристалізації можна, випарівая розчинник. Для цього призначені спеціальні фарфорові чашки
Мал. 54. Випарювання розчину в порцеляновій чашці
Такий же спосіб широко застосовується для видобутку солі з концентрованих розчинів соляних озер.
У природі соляні озера. Це своєрідні гігантські чаші. За рахунок випаровування води на берегах таких озер кристалізується величезна кількість солі, яка після очистки потрапляє до нас на стіл
Мал. 55. Видобуток солі на соляних озерах
При проведенні кристалізації не обов’язково випаровувати розчинник. Відомо, що при нагріванні розчинність більшості твердих речовин у воді збільшується. Значить, при охолодженні розчину кілька кристалів випаде в осад.
Кругом полин і присмак хіни, і, міцним натром солона, кольорову від променів рівнину трохи лиже рівна хвиля.
Лабораторний досвід
Покладіть на стіл кубик льоду з морозильної камери. На верхню грань кубика покладіть кінець нитки і посипте кубик сіллю. Через хвилину потягніть нитку вгору. Що сталося? Поясніть чому.
Лабораторний досвід
У скляний стакан насипте трохи порошку для чищення сантехніки та залийте його до половини водою. Утворюється каламутна суміш. Рідина стане прозорою тільки на наступний день. Чому суміш відстоюється так довго? Злийте прозору рідину. Який спосіб поділу ви використовували?
Відстоюванням поділяють і суміші двох нерозчинних одна в одній рідин.
Якщо в систему змащення автомобіля потрапила вода, масло доведеться злити. Однак через деякий час суміш розсиплеться. Вода, що має велику щільність, утворює нижній шар, зверху відстоїться шар масляний. Аналогічно відстоюється суміш води і нафти, води і рослинного масла. Для поділу таких сумішей зручно користуватися особливою лабораторним посудом, званої делительной лійкою
Мал. 57. Поділ двох змішуються рідин за допомогою ділильної лійки
Виконайте завдання
- Поясніть, чи коректно словосполучення «молекули повітря», назвіть постійні, змінні і випадкові складові частини повітря. Зробіть припущення про відносне зміст окремих компонентів в повітрі після грози, в глибоких ущелинах і на гірських вершинах, в лісопарковій зоні та поблизу великого промислового підприємства.
- Розрахуйте, який обсяг кисню міститься в 500 м 3 (н. У.) Повітря. У природному газі якогось родовища об’ємні частки граничних вуглеводнів рівні: метан. 85%, етан. 10%, пропан. 4% і бутан. 1%. Обчисліть, який обсяг кожного з газів може бути отриманий з 125 л природного газу (н. У.).
- До складу сухої цементної суміші для штукатурних робіт входять 25% цементу і 75% піску. Визначте, скільки кілограмів кожного компонента потрібно взяти для приготування 150 кг такої суміші.
- Запропонуйте спосіб поділу наступних сумішей:
А) залізна і мідна стружка; б) пісок і тирса; в) бензин і вода; г) крейдяну побілку на крейду і воду; д) розчин етилового спирту у воді.
Фільтрування
Любителі заварного чаю застосовують цей метод щодня. Йдеться про фільтруванні. Способі поділу сумішей, заснованому на різній розчинності компонентів. Уявіть, що в воду потрапили залізну тирсу і сіль. Великі нерозчинні частинки залишаться на фільтрі. А розчинена сіль пройде крізь нього. Принцип цього методу лежить в основі роботи пилососів, дії респіраторних масок і марлевих пов’язок.
Дистиляція
Напевно ви чули про воду, яку називають дистильованої. Ця очищена рідина необхідна для виготовлення лікарських засобів, лабораторних досліджень, систем охолодження. А отримують її в спеціальних приладах. Вони називаються дистиляторами.
Дистиляція. Це спосіб поділу сумішей речовин з різною температурою кипіння. У перекладі з латинської мови термін означає “стікання краплями”. За допомогою цього методу, наприклад, можна виділити спирт і воду з розчину. Перша речовина почне закипати при температурі 78 о С. Пари спирту в подальшому конденсуються. Вода ж залишиться в рідкому вигляді.
Подібним способом з нафти отримують продукти її переробки: бензин, гас, газойль. Цей процес не є хімічною реакцією. Нафта розділяється на окремі фракції, кожна з яких має свою температуру кипіння. Відбувається це в кілька етапів. Спочатку здійснюється первинна сепарація нафти. Її очищають від попутного газу, механічних домішок і водяної пари. На наступному етапі отриманий продукт поміщають в ректифікаційні колони і починають нагрівати. Це і є атмосферна перегонка нафти. При температурі менше 62 градусів випаровуються залишки попутного газу. Нагріваючи суміш до 180 градусів, отримують бензинові фракції, до 240. Гас, до 350. Дизельне паливо. Залишком термічної переробки нафти є мазут, який використовують в якості мастильного матеріалу.
Дія магнітом
Запропонуйте спосіб розділення сумішей порошків сірки і заліза. Природно, це дія магнітом. Чи всі метали здатні до цього? Зовсім ні. За ступенем сприйнятливості розрізняють три групи речовин. Наприклад, золото, мідь і цинк НЕ прикріпив до магніту. Вони входять в групу діамагнетіков. Слабким сприйняттям відрізняються магній, платина і алюміній. А ось якщо до складу суміші входять ферромагнетики, то цей метод буде найефективнішим. До них відносяться, наприклад, залізо, кобальт, нікель, тербий, Гольмій, Тулій.
Просіювання
Цей спосіб є, мабуть, самим простим. З ним знайома кожна домогосподарка. Заснований він на відмінності в розмірах твердих компонентів суміші. Просіювання застосовується в побуті при відділенні борошна від домішок, личинок комах і різних забруднень. У сільськогосподарському виробництві таким чином очищають зерна злаків від стороннього сміття. Будівельники просівають суміш піску і гравію.
Фізичні способи розділення сумішей
При відділенні компонентів суміші складу самих речовин не змінюється. Тому не можна назвати способи розділення сумішей хімічним процесом. Так, шляхом відстоювання, фільтрування і впливу магнітом можна розділити окремі компоненти механічно. У лабораторії при цьому використовуються різні прилади: делительная воронка, фільтрувальна папір, магнітні смуги. Це способи розділення неоднорідних сумішей.
Кристалізація
У науці цей термін розглядається в більш широкому значенні. Це не просто метод отримання чистих речовин. За своєю природою кристалами є айсберги, мінерали, кістки і зубна емаль.
Їх зростання відбувається при наявності однакових умов. Кристали формуються в результаті охолодження рідин або перенасичення пара, а в подальшому температура вже не повинна змінюватися. Таким чином, спочатку досягаються деякі граничні умови. В результаті виникає центр кристалізації, навколо якого збираються атоми рідини, розплаву, газу або скла.
Хімічні та фізичні способи розділення сумішей
Чи знаєте ви, які існують способи розділення сумішей? Не поспішайте з негативною відповіддю. Багато з них ви застосовуєте у своїй повсякденній діяльності.
Чисте речовина: що це таке
Атоми, молекули, речовини і суміші. Це основні хімічні поняття. Що вони означають? У таблиці Д. І. Менделєєва 118 хімічних елементів. Це різні типи елементарних частинок. Атомів. Вони відрізняються між собою масою.
З’єднуючись між собою, атоми утворюють молекули, або речовини. Останні, з’єднуючись між собою, утворюють суміші. Чисті речовини мають постійний склад і властивості. Це однорідні структури. Але їх можна розділити на складові за допомогою хімічних реакцій.
Вчені стверджують, що чистих речовин в природі практично не існує. Незначна кількість домішок є в кожному з них. Це відбувається тому, що більшість речовин відрізняються активністю. Навіть метали, занурені в воду, розчиняються в ній на рівні іонів.
Склад чистих речовин завжди постійний. Змінити його просто неможливо. Так, якщо в молекулі вуглекислого газу збільшити кількість вуглецю або кисню, це буде вже зовсім інша речовина. А в суміші можна збільшити або зменшити кількість компонентів. Це змінить її складу, але не факт існування.
Способи розділення сумішей
Безумовно, багато суміші володіють більш цінними властивостями, ніж окремо взяті індивідуальні речовини, що входять до їх складу. Але навіть в побуті виникають ситуації, коли їх необхідно розділити. А в промисловості на цьому процесі засновані цілі виробництва. Наприклад, з нафти в результаті її переробки отримують бензин, газойль, гас, мазут, соляровое і машинне масло, ракетне паливо, ацетилен і бензол. Погодьтеся, вигідніше використовувати ці продукти, ніж бездумно спалювати нафту.
Тепер давайте розберемося, чи існує таке поняття, як хімічні способи розділення сумішей. Припустимо, з водного розчину солі нам необхідно отримати чисті речовини. Для цього суміш необхідно нагріти. В результаті вода перетвориться в пар, а сіль кристалізується. Але при цьому не відбудеться перетворення одних речовин в інші. Це означає, що основою даного процесу є фізичні явища.
Способи розділення сумішей залежать від агрегатного стану, здатності до розчинності, різниці в температурі кипіння, щільності і складу її компонентів. Розглянемо кожен з них більш детально на конкретних прикладах.
Види сумішей
Якщо додати у воду цукор, через деякий час його частинки розчиняться і стануть невидимими. В результаті їх неможливо буде відрізнити неозброєним оком. Такі суміші називають однорідними, або гомогенними. Їх прикладами також є повітря, бензин, бульйон, духи, солодка і солона вода, сплав міді та алюмінію. Як бачите, однорідні суміші можуть перебувати в різних агрегатних станах, але найчастіше зустрічаються рідини. Їх також називають розчинами.
У неоднорідних, або гетерогенних сумішах можна розрізнити частинки індивідуальних речовин. Залізні і дерев’яну тирсу, пісок і кухонна сіль є їх типовими прикладами. Неоднорідні суміші також називають металевий порошок. Серед них розрізняють суспензії і емульсії. До складу перших входить рідина і тверде речовина. Так, емульсією є суміш води і піску. Емульсією називають сукупність двох рідин з різною щільністю.
Існують неоднорідні суміші і зі спеціальними назвами. Так, приміром піни є пінопласт, а до аерозолів відносяться туман, дим, дезодоранти, освіжувачі повітря, антистатики.
Чисті речовини і суміші: способи розділення сумішей
Чистими називають речовини, які містять частинки тільки певного виду. Вчені вважають, що в природі їх практично не існує, оскільки всі вони, хоч і в незначних частках, містять домішки. Абсолютно всі речовини також є розчинними у воді. Навіть якщо занурити в цю рідину, наприклад, срібний перстень, іони цього металу перейдуть в розчин.
Ознакою чистих речовин є сталість складу і фізичних властивостей. В процесі їх освіти відбувається зміна кількості енергії. Причому вона може як збільшуватися, так і зменшуватися. Розділити чисте речовина на окремі складові можна тільки за допомогою хімічної реакції. Наприклад, тільки дісціллірованная вода має типовою для цієї речовини температурою кипіння і замерзання, відсутністю смаку і запаху. А розкласти її кисень і водень можна тільки шляхом електролізу.
А чим відрізняються від чистих речовин їх сукупності? Відповісти на це питання нам допоможе хімія. Способи розділення сумішей є фізичними, оскільки вони не приводять до зміни хімічного складу речовин. На відміну від чистих речовин, суміші мають непостійний склад і властивості, а розділити їх можна фізичними методами.
Випарювання і кристалізація
Ці способи розділення сумішей підходять для рідких розчинів. Речовини, які входять до їх складу, відрізняються температурою кипіння. Таким чином, можна отримати кристали солі або цукру з води, в якій вони розчинені. Для цього розчини нагрівають і випаровують до насиченого стану. В цьому випадку кристали осідають. Якщо ж необхідно отримати чисту воду, тоді розчин доводять до кипіння з подальшою конденсацією парів на більш холодної поверхні.
Що таке суміш
Сумішшю називають сукупність індивідуальних речовин. Її прикладом є морська вода. На відміну від дісціллірованной, вона володіє гірким або солоним смаком, кипить при більш високій, а замерзає при більш низькій температурі. Способи розділення сумішей речовин є фізичними. Так, з морської води можна добути чисту сіль шляхом випарювання і наступної кристалізації.
Способи поділу газових сумішей
Газоподібні суміші поділяють лабораторними і промисловими способами, оскільки цей процес вимагає наявності спеціального обладнання. Сировиною природного походження є повітря, коксовий, генераторний, попутний і природний газ, що представляє собою сукупність вуглеводнів.
Фізичні способи розділення сумішей, що знаходяться в газоподібному стані наступні:
- Конденсація. Це процес поступового охолодження суміші, в ході якого відбувається конденсація її складових. При цьому в першу чергу в рідке состоние переходять висококиплячі речовини, які збираються в сепараторах. Таким чином отримують водень з коксового газу, а також відокремлюють аміак з прореагувала частини суміші.
- Сорбирования. Це поглинання одних речовин іншими. Цей процес має протилежні складові, між якими в ході реакції встановлюється рівновага. Для прямого і зворотного процесу необхідні різні умови. У першому випадку це поєднання високого тиску і низької температури. Такий процес називають сорбцією. У зворотному випадку використовують протилежні умови: низький тиск при високій температурі.
- Мембранне розділення. Спосіб, при якому використовують властивість напівпроникних перегородок вибірково пропускати молекули різних речовин.
- Дефлегмацією. Процес конденсації висококиплячих частин сумішей в результаті їх охолодження. При цьому температура переходу в рідкий стан окремих компонентів повинна відрізнятися в значній мірі.
Дистиляція
Ця назва в перекладі з латинської мови означає “стікання краплями”. Дистиляція представляє способи розділення сумішей, засновані на різниці в температурах кипіння речовин. Таким чином, навіть в домашніх умовах можна розділити спирт і воду. Перша речовина починає випаровуватися вже при температурі 78 градусів за Цельсієм. Торкаючись холодної поверхні пари спирту конденсуються, переходячи в рідкий стан.
У промисловості таким способом отримують продукти переробки нафти, запашні речовини, чисті метали.