Чистые вещества и смеси. Способы разделения смесей.

Чистые вещества и смеси. Способы разделения смесей.
Для того чтобы установить свойства вещества, нужно иметь его в чистом виде, но в
чистом виде вещества в природе не встречаются. Каждое вещество всегда содержит
определенное количество примесей. Вещество, в котором почти нет примесей,
называют чистым. С такими веществами работают в научной лаборатории, школьном
химическом кабинете. Заметим, что абсолютно чистых веществ не существует.
Смесями являются почти все природные вещества, продукты питания (кроме соли,
сахара, некоторых других), строительные материалы, товары бытовой химии, многие
лекарственные и косметические средства.
Природные вещества представляют смеси, состоящие иногда из очень большого числа
различных веществ. Так, например, природная вода всегда содержит растворенные в ней
соли и газы. Иногда очень малое содержание примеси может привести к очень сильному
изменению некоторых свойств вещества. Например, содержание в цинке лишь сотых
долей железа или меди ускоряет его взаимодействие с соляной кислотой в сотни раз.
Когда одно из веществ находится в смеси в преобладающем количестве, вся смесь обычно
носит его название.
 Компонент – это каждое вещество, содержащееся в смеси.
Чистое вещество всегда однородно, смеси же могут быть однородными и
неоднородными.
Однородные смеси.
Добавим небольшую порцию сахара в стакан с водой и будем перемешивать, пока
весь сахар не растворится. Жидкость будет иметь сладкий вкус. Таким образом,
сахар не исчез, а остался в смеси. Но его кристалликов мы не увидим, даже рассматривая
каплю жидкости в мощный микроскоп.
Рис. 3. Однородная смесь (водный раствор сахара)
Приготовленная смесь сахара и воды является однородной (рис. 3); в ней равномерно
перемешаны мельчайшие частицы этих веществ.
 Смеси, в которых компоненты невозможно обнаружить вооруженным глазом
называют однородными.
Большинство металлических сплавов — также однородные смеси. Например, в
сплаве золота с медью (его используют для изготовления ювелирных украшений)
отсутствуют красные частицы меди и желтые частицы золота.
Из материалов, которые являются однородными смесями веществ, изготовляют много
предметов разнообразного назначения (рис. 4).
Рис. 4. Предметы, изготовленные из однородных смесей.
К однородным смесям принадлежат все смеси газов, в том числе и воздух.
Существует немало однородных смесей жидкостей. Такая смесь образуется при
смешивании, например, спирта и воды. Однородные смеси еще называют растворами,
даже если они твердые или газообразные.
По некоторым физическим свойствам однородные смеси отличаются от их
компонентов. Так, сплав олова со свинцом, используемый для паяния, плавится при более
низкой температуре, чем чистые металлы. Вода закипает при температуре 100°С, а
водный раствор соли — при более высокой температуре. Если воду охладить до
температуры 0°С, она начнет превращаться в лед. Раствор соли при этих условиях
остается жидкостью (он замерзает при температуре ниже 0°С). В этом можно убедиться
зимой, когда дороги и тротуары, покрытые льдом, посыпают смесью соли с песком. Лед
под действием соли плавится; образуется водный раствор соли, не замерзающий на
слабом морозе. А песок нужен для того, чтобы дорога не была скользкой.
Неоднородные смеси.
Вам известно, что мел не растворяется в воде. Если его порошок всыпать в стакан с водой,
то в образовавшейся смеси всегда можно обнаружить частицы мела, которые видны
невооруженным глазом или в микроскоп.
 Смеси, в которых компоненты можно обнаружить невооруженным глазом
называют неоднородными.
К неоднородным смесям (рис. 5) относятся большинство минералов, почва,
строительные материалы, живые ткани, мутная вода, молоко и другие продукты
питания, некоторые лекарственные и косметические средства.
В неоднородной смеси физические свойства компонентов сохраняются. Так, железные
опилки, смешанные с медными или алюминиевыми, не теряют способности
притягиваться к магниту.
Вода в смеси с песком, мелом или глиной замерзает при температуре О0C и закипает при
1000С.
Некоторые виды неоднородных смесей имеют специальные названия: пена
(например, пенопласт, мыльная пена), суспензия (смесь воды с небольшим
количеством муки), эмульсия (молоко, хорошо взболтанные растительное масло с
водой), аэрозоль (дым, туман).
Рис. 5. Неоднородные смеси:
а — смесь воды и серы;
б — смесь растительного масла и воды;
в — смесь воздуха и воды
Существуют разные способы разделения смесей. На выбор способа разделения смеси
влияют свойства веществ, образующих данную смесь.
Рассмотрим подробнее каждый метод:
 Отстаивание — распространённый способ очистки или жидкостей от
нерастворимых в воде механических примесей, или жидких веществ,
нерастворимых друг в друге, имеющих разную плотность.
Представьте, что перед вами смесь растительного масла и воды. Определите тип смеси.
(неоднородная). Сравните физические свойства масла и воды. (Это жидкости вещества,
нерастворимые друг в друге, имеющие разную плотность). Предложите способ разделения
данной смеси (отстаивание). Его осуществляют с помощью делительной воронки.
Отстаивание используют при подготовке воды для технологических и бытовых нужд,
обработке канализационных стоков, обезвоживании и обессоливании сырой нефти, во
многих процессах химической технологии. Оно является важным этапом в естественном
самоочищении природных и искусственных водоёмов.
 Фильтрование – отделение жидкости от твёрдых нерастворимых в ней примесей;
молекулы жидкости проходят через поры фильтра, а крупные частицы примесей
задерживаются.
Фильтрование можно производить не только с помощью бумажного фильтра. Для
фильтрования можно использовать и другие сыпучие или пористые материалы. К
сыпучим материалам, используемым при данном методе, относится, например, кварцевый
песок. А к пористым – обожженная глина и стекловата.
Представьте, что перед вами смесь речного песка и воды. Определите тип смеси.
(неоднородная). Сравните физические свойства речного песка и воды. (Это вещества,
нерастворимые друг в друге, имеющие разную плотность). Предложите способ разделения
данной смеси (фильтрования).
 Действие магнитом – это способ разделения неоднородных смесей, когда одно из
веществ смеси способно притягиваться магнитом
Представьте, что перед вами смесь смесь железа и серы. Определите тип смеси.
(неоднородная). Сравните физические свойства железа и серы. Эту смесь можно
разделить отстаиванием, так как сера и железо - твёрдые вещества, не растворимые в
воде. Если высыпать эту смесь в воду сера всплывёт на поверхность, а железо утонет.
Также эту смесь можно разделить с помощью магнита, так как железо притягивается
магнитом, а сера нет.
 Выпаривание – это способ разделения однородных смесей, при этом происходит
выделение твердого растворимого вещества из раствора, при нагревании вода
испаряется, а кристаллы твёрдого вещества остаются.
Представьте, что перед вами смесь поваренной соли и воды. Определите тип смеси.
(однородная). Эту смесь можно разделить выпариванием, так как при кипячении вода
испаряется, а поваренная соль остается в чашке для.
 Дистилляция (латинского означает «стекание каплями») – это способ разделения
однородных смесей, при этом происходит разделение жидких
смесей на
отличающиеся по составу фракции. Осуществляется путем частичного испарения
жидкости с последующей конденсацией пара. Отогнанная фракция (дистиллят)
обогащена относительно более летучими (низкокипящими) веществами, а
неотогнанная жидкость (кубовый остаток) обогащена относительно менее
летучими (высококипящими) веществами.
Дистилляция позволяет очистить природную воду от примесей. Полученную чистую
(дистиллированную) воду используют в научно-исследовательских лабораториях, в
производстве веществ для современной техники, в медицине для приготовления
лекарств.
В лаборатории перегонку осуществляют на специальной установке (рис. 6). При
нагревании смеси жидкостей сначала закипает вещество с наиболее низкой
температурой кипения. Его пар выходит из сосуда, охлаждается, конденсируется1, и
образовавшаяся жидкость стекает в приемник. Когда этого вещества уже не будет в
смеси, температура начнет повышаться, и со временем закипает другой жидкий
компонент. Нелетучие жидкости остаются в сосуде.
Рис. 6. Лабораторная установка для перегонки: а — обычная; б — упрощенная
1 — смесь жидкостей с разными температурами кипения;
2 — термометр;
3 — водяной холодильник;
4 — приемник
Существуют и другие способы разделения однородных смесей.
Рассмотрим, как используют некоторые методы разделения смесей.
Процесс фильтрования лежит в основе работы респиратора — устройства, которое
защищает легкие человека, работающего в сильно запыленном помещении. В
респираторе имеются фильтры, препятствующие попаданию пыли в легкие (рис. 7).
Простейший респиратор — повязка из нескольких
извлекающий пыль из воздуха, есть и в пылесосе.
слоев
марли.
Фильтр,
Рис. 7. Рабочий в распираторе
С помощью магнита в промышленности обогащают железную руду — магнетит.
Благодаря способности притягиваться к магниту руда отделяется от песка, глины,
земли и др. Таким способом извлекают железо из промышленных и бытовых отходов.
В промышленности перегонкой нефти (смесь многих веществ, преимущественно —
жидкостей) получают бензин, керосин, дизельное горючее.
Разделение различных смесей происходит и в природе. Из воздуха оседают частицы
пыли, а во время дождя и снега — капельки воды, снежинки. В результате
отстаивания мутная вода становится прозрачной. От нерастворимых веществ вода
очищается и при прохождении через песок. После испарения воды на берегах
лиманов остаются соли, которые были растворены в ней. Из воды, вытекающей из
скважины, выделяются растворенные газы.
Выводы
 Каждое вещество содержит примеси. Чистым считают вещество, в котором
примесей почти нет.
 Смеси веществ бывают однородными и неоднородными. В однородной смеси
компоненты невозможно обнаружить наблюдением, а в неоднородной смеси это
возможно.
 Некоторые физические свойства однородной смеси отличаются от свойств
компонентов. В неоднородной смеси свойства компонентов сохраняются.

Неоднородные смеси веществ разделяют отстаиванием, фильтрованием, иногда
— действием магнита, а однородные — выпариванием и перегонкой
(дистилляцией).
Домашнее задание
1. Прочитайте вышеприведенный текст, перескажите близко к тексту.
2. Выучите понятия (выделены курсивом), встречающиеся в тексте.
3. В рабочих тетрадях начертите помещенную ниже таблицу и запишите приведенные
слова и словосочетания в соответствующие столбцы: алюминий, пепел, газетная
бумага, ртуть, воздух, йодная настойка, гранит, лед из чистой воды, углекислый газ,
железобетон.
Смеси
Чистые вещества
однородные
неоднородные
4/ В тетрадях для практических работ, закончите оформление практической работы
«Очистка поваренной соли».
Практическая работа №2
«Очистка загрязненной поваренной соли».
Цель работы: очистить поваренную соль от примеси речного песка.
Примечание:
Вспомните правила поведения и техники безопасности, процессы растворения,
фильтрования, нагревания, выпаривания.
Внимательно слушай указания учителя.
Порядок проведения работы:
1 этап работы: Изучение загрязненной поваренной соли.
Рассмотрите загрязненную соль, какая это смесь (однородная или неоднородная).
2 этап работы: Растворение загрязненной поваренной соли.
В стакан с водой высыпьте загрязненную соль (оставьте чуть-чуть смеси на дне
пробирки), перемешайте, пока соль перестанет растворяться.
3 этап работы: Фильтрование раствора загрязненной соли.
Сложите фильтр, вставьте его в воронку, смочите фильтр.
Проведите фильтрование загрязненной соли, для этого раствор по стеклянной палочке
наливайте на фильтр. Рассмотрите, что остается на фильтре, а что проходит сквозь
него.
4 этап работы: Выпаривание очищенного раствора соли.
В фарфоровую чашку налейте очищенного раствора соли и выпарьте его.
Сравните полученную соль с той, которая вам была выдана.
Заключение:
Запишите порядок работы в тетрадь для практических работ.
Сделайте вывод, какими методами можно разделить смесь растворимого и
нерастворимого в воде веществ.
Сдайте тетрадь учителю на уроке 14.10.2013.