В нашей статье мы рассмотрим, что такое чистые вещества и смеси, способы разделения смесей. В повседневной жизни их использует каждый из нас. А встречаются ли вообще в природе чистые вещества? И как отличить их от смесей?
Чистые вещества и смеси: способы разделения смесей
Чистыми называют вещества, которые содержат частицы только определенного вида. Ученые считают, что в природе их практически не существует, поскольку все они, хоть и в ничтожных долях, содержат примеси. Абсолютно все вещества также являются растворимыми в воде. Даже если погрузить в эту жидкость, к примеру, серебряное кольцо, ионы этого металла перейдут в раствор.
Признаком чистых веществ являются постоянство состава и физических свойств. В процессе их образования происходит изменение количества энергии. Причем она может как увеличиваться, так и уменьшаться. Разделить чистое вещество на отдельные составляющие можно только с помощью химической реакции. К примеру, только дисциллированная вода обладает типичной для этого вещества температурой кипения и замерзания, отсутствием вкуса и запаха. А разложить ее кислород и водород можно только путем электролиза.
А чем отличаются от чистых веществ их совокупности? Ответить на этот вопрос нам поможет химия. Способы разделения смесей являются физическими, поскольку они не приводят к изменению химического состава веществ. В отличие от чистых веществ, смеси имеют непостоянный состав и свойства, а разделить их можно физическими методами.
Что такое смесь
Смесью называют совокупность индивидуальных веществ. Ее примером является морская вода. В отличие от дисциллированной, она обладает горьким или соленым вкусом, кипит при более высокой, а замерзает при более низкой температуре. Способы разделения смесей веществ являются физическими. Так, из морской воды можно добыть чистую соль путем выпаривания и последующей кристаллизации.
Виды смесей
Если добавить в воду сахар, через некоторое время его частички растворятся и станут невидимыми. В результате их невозможно будет отличить невооруженным глазом. Такие смеси называют однородными, или гомогенными. Их примерами также являются воздух, бензин, бульон, духи, сладкая и соленая вода, сплав меди и алюминия. Как видите, могут находиться в разных агрегатных состояниях, но чаще всего встречаются жидкости. Их также называют растворами.
В неоднородных, или гетерогенных смесях можно различить частицы индивидуальных веществ. Железные и деревянные опилки, песок и поваренная соль являются их типичными примерами. Неоднородные смеси также называют взвесями. Среди них различают суспензии и эмульсии. В состав первых входит жидкость и твердое вещество. Так, эмульсией является смесь воды и песка. Эмульсией называют совокупность двух жидкостей с разной плотностью.
Существуют неоднородные смеси и со специальными названиями. Так, примером пены является пенопласт, а к аэрозолям относятся туман, дым, дезодоранты, освежители воздуха, антистатики.
Способы разделения смесей
Безусловно, многие смеси обладают более ценными свойствами, чем отдельно взятые индивидуальные вещества, входящие в их состав. Но даже в быту возникают ситуации, когда их необходимо разделить. А в промышленности на этом процессе основаны целые производства. К примеру, из нефти в результате ее переработки получают бензин, газойль, керосин, мазут, соляровое и машинное масло, ракетное топливо, ацетилен и бензол. Согласитесь, выгоднее использовать эти продукты, чем бездумно сжигать нефть.
Теперь давайте разберемся, существует ли такое понятие, как химические способы разделения смесей. Допустим, из водного раствора соли нам необходимо получить чистые вещества. Для этого смесь необходимо нагреть. В результате вода превратится в пар, а соль кристаллизируется. Но при этом не произойдет превращения одних веществ в другие. Это значит, что основой данного процесса являются физические явления.
Способы разделения смесей зависят от агрегатного состояния, способности к растворимости, разнице в температуре кипения, плотности и состава ее компонентов. Рассмотрим каждый из них более подробно на конкретных примерах.
Фильтрование
Этот способ разделения подходит для смесей, в состав которых входят жидкость и нерастворимое в нем твердое вещество. К примеру, вода и речной песок. Эту смесь необходимо пропустить через фильтр. В результате чистая вода свободно пройдет через него, а песок останется.
Отстаивание
Некоторые способы разделения смесей основаны на действии силы тяжести. Таким образом на можно разложить суспензии и эмульсии. Если в воду попало растительное масло, такую смесь сначала необходимо взболтать. Потом оставьте ее на некоторое время. В результате вода окажется на дне сосуда, а масло в виде пленки будет покрывать ее.
В лабораторных условиях для отстаивания используют В результате ее работы более плотная жидкость сливается в сосуд, а легкая остается.
Отстаивание характеризуется низкой скоростью протекания процесса. Необходимо определенное время, чтобы сформировался осадок. В промышленных условиях этот способ осуществляют в специальных конструкциях, которые называются отстойники.
Действие магнитом
Если в состав смеси входит металл, то ее можно разделить при помощи магнита. К примеру, отделить железные и деревянные опилки. Но все ли металлы обладают такими свойствами? Вовсе нет. Для этого способа подойдут только смеси, содержащие ферромагнетики. Кроме железа к ним относятся никель, кобальт, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий.
Дистилляция
Это название в переводе с латинского языка означает "стекание каплями". Дистилляция представляет способы разделения смесей, основанные на разнице в температурах кипения веществ. Таким образом, даже в домашних условиях можно разделить спирт и воду. Первое вещество начинает испаряться уже при температуре 78 градусов по Цельсию. Касаясь холодной поверхности пары спирта конденсируются, переходя в жидкое состояние.
В промышленности таким способом получают продукты переработки нефти, душистые вещества, чистые металлы.
Выпаривание и кристаллизация
Эти способы разделения смесей подходят для жидких растворов. Вещества, которые входят в их состав, отличаются температурой кипения. Таким образом, можно получить кристаллы соли или сахара из воды, в которой они растворены. Для этого растворы нагревают и выпаривают до насыщеного состояния. В этом случае кристаллы осаждаются. Если же необходимо получить чистую воду, тогда раствор доводят до кипения с последующей конденсацией паров на более холодной поверхности.
Способы разделения газовых смесей
Газообразные смеси разделяют лабораторными и промышленными способами, поскольку этот процесс требует наличия специального оборудования. Сырьем природного происхождения является воздух, коксовый, генераторный, попутный и природный газ, представляющий собой совокупность углеводородов.
Физические способы разделения смесей, находящихся в газообразном состоянии следующие:
- Конденсация - это процесс постепенного охлаждения смеси, в ходе которого происходит конденсация ее составляющих. При этом в первую очередь в жидкое состоние переходят высококипящие вещества, которые собираются в сепараторах. Таким образом получают водород из а также отделяют аммиак из непрореагировавшей части смеси.
- Сорбирование - это поглощение одних веществ другими. Этот процесс имеет противоположные составляющие, между которыми в ходе реакции устанавливается равновесие. Для прямого и обратного процесса необходимы различные условия. В первом случае это сочетание высокого давления и низкой температуры. Такой процесс называют сорбцией. В обратном случае используют противоположные условия: низкое давление при высокой температуре.
- Мембранное разделение - способ, при котором используют свойство полупроницаемых перегородок избирательно пропускать молекулы различных веществ.
- Дефлегмация - процесс конденсации высококипящих частей смесей в результате их охлаждения. При этом температура перехода в жидкое состояние отдельных компонентов должна отличаться в значительной степени.
Хроматография
Название этого способа можно перевести как "пишу цветом". Представьте, что в воду добавлены чернила. Если опустить в такую смесь конец фильтровальной бумаги, она начнет впитываться. При этом вода будет поглощаться быстрее чернил, что связано с разной степенью сорбируемости этих веществ. Хроматография является не только способом разделения смесей, но и методом изучения таких свойств веществ, как диффузия и растворимость.
Итак, мы познакомились с такими понятиями, как "чистые вещества" и "смеси". Первые представляют собой элементы или соединения, состоящие только из частиц определенного вида. Их примерами являются соль, сахар, дистиллированная вода. Смеси - это совокупность индивидуальных веществ. Для их разделения используют ряд методов. Способ их разделения зависит от физических свойств его составляющих. К основным из них относятся отстаивание, выпаривание, кристаллизация, фильтрование, дистилляция, действие магнитом и хроматография.
>> Чистые вещества и смеси. Отстаивание. Разделение смеси трех твердых веществ
Чистые вещества и смеси
Материал параграфа поможет вам:
> осознать, что абсолютно чистых веществ не существует;
> различать однородные и неоднородные смеси веществ;
> выяснить, в каких смесях физические свойства компонентов сохраняются, а в каких - нет;
> выбрать метод разделения смеси веществ
в зависимости от ее типа.
Чистые вещества и смеси.
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.
Каждое вещество, содержащееся в смеси, называют компонентом.
Смеси, в которых компоненты невозможно обнаружить наблюдением, 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. 27).
К однородным смесям принадлежат все смеси газов , в том числе и воздух. Существует немало однородных смесей жидкостей.
Рис. 27. Предметы, изготовленные из однородных смесей
Такая смесь образуется при смешивании, например, спирта и воды.
Приведите свой пример однородной смеси.
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.
Рис. 28. Неоднородная смесь мела и воды
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 (рис. 28).
Смеси, в которых компоненты можно обнаружить наблюдением, называют неоднородными.
К неоднородным смесям (рис. 29) относятся большинство минералов, почва, строительные материалы, живые ткани, мутная вода, молоко и другие продукты питания, некоторые лекарственные и косметические средства.
Приведите свой пример неоднородной смеси.
В неоднородной смеси физические свойства компонентов сохраняются. Так, железные опилки , смешанные с медными или алюминиевыми, не теряют способности притягиваться к магниту.
Рис. 29. Неоднородные смеси:
а - смесь воды и серы;
б - смесь растительного масла и воды;
в - смесь воздуха и воды
Вода в смеси с песком, мелом или глиной замерзает при температуре О 0C и закипает при 100 °С.
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).
В каких находятся компоненты в каждой названной смеси?
Материал, изложенный выше, обобщен в схеме 3.
Схема 3. Вещества и смеси
Часто возникает необходимость разделить смесь, чтобы получить ее компоненты или очистить вещество от примесей.
Существует много методов разделения смесей. Их выбирают, учитывая тип смеси, агрегатное состояние и различия в физических свойствах компонентов (схема 4). Некоторые методы вам известны из курса природоведения.
Схема 4. Методы разделения смесей
Объясните, благодаря каким свойствам компонентов возможно разделение каждой неоднородной смеси, указанной на схеме.
Рис. 30. Рабочий в распираторе
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. 30). Простейший респиратор - повязка из нескольких слоев марли. Фильтр, извлекающий пыль из воздуха, есть и в пылесосе.
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.
Важным методом разделения однородных смесей жидкостей является перегонка, или дистилляция1. Этот метод 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.
1 Термин происходит от латинского слова distillatio - стекание каплями.
В промышленности перегонкой нефти (смесь многих веществ, преимущественно - жидкостей) получают бензин, керосин, дизельное горючее.
В лаборатории перегонку осуществляют на специальной установке (рис. 31). 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. 31.Лабораторная установка для перегонки:
а - обычная;
1 - смесь жидкостей с разными температурами кипения;
2 - термометр;
3 - водяной холодильник;
4 - приемник
6 - упрощенная
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.
1 Термин происходит от латинского слова condensatio - сгущение, уплотнение.
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).
?
29. Какие типы смесей существуют и чем они отличаются?
30. Запишите приведенные слова и словосочетания в соответствующие столбцы помещенной ниже таблицы: алюминий, пепел, газетная бумага, ртуть, воздух, йодная настойка, гранит, лед из чистой воды, углекислый газ, железобетон.
| Чистые вещества | Смеси | |
| однородные | неоднородные | |
31. Назовите несколько продуктов питания, которые являются растворами.
32. Какой популярный напиток в зависимости от способа приготовления бывает однородной или неоднородной смесью?
33. Можно ли водный раствор поваренной соли превратить в неоднород ную смесь? Если можно, то как это сделать?
34. Какие смеси можно разделить фильтрованием: а) смесь песка и глины; б) смесь спирта и медных опилок; в) смесь воды и бензина; г) смесь воды с кусочками пластмассы? Назовите вещества, которые останутся на фильтре.
35. Как бы вы разделили смесь: а) поваренной соли и мела; б) спирта и воды? Какие различия в свойствах веществ дают возможность использовать выбранный вами метод?
36. Продумайте эксперимент по разделению смеси поваренной соли, песка, железных и древесных опилок. Составьте его план, кратко опишите каждый этап эксперимента и расскажите об ожидаемых результатах.
Экспериментируем дома
Отстаивание
В два стакана налейте воды. В один стакан насыпьте 1/2 чайной ложки песка, а в другой - столько же крахмала. Одновременно перемешайте обе смеси. С одинаковой ли скоростью оседают частицы веществ в воде? Если нет, то какие частицы оседают быстрее и почему?
Свои наблюдения запишите в тетрадь.
Разделение смеси трех твердых веществ
Смешайте небольшие количества измельченного пенопласта, песка и поваренной соли.
Какие методы можно использовать для разделения этой смеси?
Разделите смесь 1 . Если необходимо нагревание, осуществляйте его очень осторожно.
Каждый этап эксперимента опишите в тетради.
Попель П. П., Крикля Л. С., Хімія: Підруч. для 7 кл. загальноосвіт. навч. закл. - К.: ВЦ «Академія», 2008. - 136 с.: іл.
Урок №5
Тема: Чистые вещества и смеси.
Цель: дать понятие о чистых веществах и смесях, гомогенных и гетерогенных смесях; рассмотреть природные смеси: воздух, природный газ, нефть; ознакомить с примерами твердых, жидких, газообразных смесях в природе и быту; развивать познавательный интерес и интеллектуальные способности; воспитывать отношение к химии, как к одной из фундаментальных наук.
Оборудование: примеры чистых веществ (сахар, сера, железные опилки, дистиллированная вода, мел-порошок), презентация «чистые вещества и смеси», мультимедийный проектор и экран.
Ход урока.
I Организация класса.
II Сообщение темы, цели урока, мотивация учебной деятельности.
Мы с вами рассмотрели понятие «вещество», знаем, какими свойствами обладают вещества. Сегодня мы познакомимся с понятием «смесь». Рассмотрим, чем отличаются смеси от веществ, какие бывают виды смесей. Познакомимся с природными смесями и смесями, применяемыми в быту. (Слайд 1)
III Актуализация опорных знаний.
(Фронтальная беседа).
Что такое физическое тело?
Что такое материал?
Что такое вещество?
Приведите примеры веществ, материалов.
Какими свойствами обладают вещества?
Какие свойства называются физическими, а какие – химическими?
Опишите свойства воды, алюминия, кислорода.
IV Изучение нового материала.
Чистые вещества и смеси.
Чистые вещества имеют постоянные физические свойства, т.к. состоят из частиц одного вида (Одинаковых атомов, одинаковых молекул).
Примеры: железо, алюминий, сода, дистиллированная вода, сахар, кислород и т.д.
Смеси это совокупность разных веществ, которые составляют одно физическое тело. Вещества, которые входят в состав смесей, сохраняют присущие им свойства.
Посмотрите у меня приготовлены примеры чистых веществ. Назовите эти вещества, опишите их физические свойства.
Сейчас я приготовлю несколько смесей: сера и 1) железные опилки, 2) вода и мел,
3) вода и сахар. Что вы наблюдаете.
Ответ: 1) сера смешалась с железными опилками. Вопрос учителя: можем мы различить железные опилки и частички серы? Ответ: да.
Ответ: 2) вода стала мутной белого цвета. Учитель: оставим на время эту смесь. Посмотрим, что с ней будет через несколько минут.
Ответ 3) сахар растворился в воде. Учитель: можем мы увидеть частички сахара среди частичек воды невооруженным глазом? Ответ: нет. Учитель: оставим и эту смесь на несколько минут.
Учитель: Скажите, какие агрегатные состояния имеют вещества, из которых мы приготовили смеси?
Ответ: 1) твердое и твердое вещество, 2) твердое и жидкое вещество, 3) твердое и жидкое вещество.
Учитель: А может быть смесь из газообразных веществ или смесь жидкого и газообразного вещества.
Выслушиваются ответы учеников. Разбираем их и устанавливаем, что такие смеси возможны, более того – существуют: воздух, растворенный в воде кислород.
Возвращаемся к смесям воды и мела, воды и сахара. Видим, что мел осел, и мы четко различаем слой мела внизу и слой воды над ним. Раствор сахара остался в прежнем состоянии.
Однородные (гомогенные) и неоднородные (гетерогенные) смеси. (Слайд 3)
Смеси, в которых частички составляющих их веществ видны невооруженным глазом или под микроскопом, называются неоднородными или гетерогенными .
Смесь, в которой даже с помощью увеличительных приборов нельзя увидеть частицы составляющих ее веществ, называется однородной или гомогенной.
Природные смеси, смеси, применяемые в быту. (Рассказ учителя).
Один из самых любимых материалов скульпторов и архитекторов - мрамор (Слайд 4). Окраска этой горной породы удивительно разнообразна: молочно-белая, серая, розоватая. Причудливый узор радует глаз. (Слайд 5) Мрамор послушен и податлив в руках мастера, он легко обрабатывается и прекрасно полируется до зеркального блеска. (Слайд 6) Мрамор - материал, из которого можно изготовить облицовочную плитку, статую или колонну дворца. Плитка, статуя, колонна - это физические тела, изделия. А вот основу мрамора составляет вещество, которое называется карбонат кальция. То же вещество входит в состав других минералов: мела, известняка.
А теперь давайте подумаем: почему мрамор бывает разного цвета? Почему на его поверхности играет неповторимый узор?
Правильно. Потому что помимо карбоната кальция в его состав входят примеси, придающие окраску. Аналогично и стеклянные изделия бывают разного цвета, который зависит от того, какой краситель добавляют в стекло. В состав материала резины для изготовления автомобильных покрышек входит 24 компонента, важнейшим из которых является химическое вещество каучук.
Вот и получается, что чистых веществ в природе, в технике, в быту очень немного. Гораздо чаще встречаются смеси - сочетание двух или более веществ. Воздух - это смесь различных газов; нефть - природная смесь органических веществ (углеводородов); любые минералы, горные породы - это тоже твердые смеси различных веществ.
К смесям, используемым в быту можно отнести, например, стиральный порошок, кулинарные смеси для выпечки блинов или тортов, строительные смеси, которые относятся к гетерогенным смесям. (Слайд 7)
Порой частички компонентов в смесях очень мелкие, неразличимые глазом. (Слайд 8). Например, в состав муки входят крупицы крахмала и белка, которые невозможно различить невооруженным глазом. Молоко - это тоже водная смесь, в которой содержатся маленькие капельки жира, белок, лактоза и другие вещества. Увидеть капельки жира в молоке можно, если рассмотреть каплю молока под микроскопом. Эти смеси, естественно, относятся к каким? Правильно! Это тоже гетерогенные смеси.
Агрегатное состояние веществ в смеси может быть различным. Зубная паста, например, это смесь твердых и жидких составляющих.
Смесь любых газов всегда гомогенна. Например, чистый воздух – это гомогенная смесь азота, кислорода, углекислого и благородных газов, водяных паров. А вот пыльный воздух – это уже гетерогенная смесь тех же газов, только содержащая еще и частицы пыли. Вам наверняка доводилось не раз видеть, как ранним утром через неплотно задернутые шторы в комнату пробиваются солнечные лучи. (Слайд 9). Пути их нередко бывают отмечены светящимися дорожками: это взвешенные в воздухе частички пыли рассеивают солнечный свет. (Слайд 10). Смог над городом или над промышленным предприятием – это тоже гетерогенная смесь: воздух, в котором содержатся не только частицы пыли, но также сажа из дыма, капельки различных жидкостей и др.
V Обобщение и систематизация знаний.
Класс делится на группы (3-6) в зависимости от количества учеников.
Каждой группе выдается теоретический материал для изучения определенного вопроса.
Вопросы для изучения в группах:
Газообразные смеси в природе и быту.
Жидкие природные смеси и жидкие смеси, применяемые в быту.
Твердые смеси в природе и быту.
Раздаточный материал с теоретической информацией.
Газообразные смеси в природе и быту.
Задание:
Какие газообразные смеси встречаются в природе и применяются в быту?
Каков их состав?
Имеет ли запах природный газ?
Почему бытовой газ имеет запах?
Какие правила техники безопасности вы обязаны выполнять при использовании газа в бытовых условиях?
Природный газ, попутный нефтяной газ также представляют собой природные смеси газообразных веществ, основным компонентом которых является метан СН 4 . Тот же метан поступает в наши квартиры по трубопроводам и горит на кухне веселым голубым пламенем. Но бытовой газ – это тоже смесь. В ее состав специально вводят резко пахнущие вещества, чтобы можно было по запаху почувствовать малейшую утечку газа. Для чего это необходимо? Дело в том, что и воздух (необходимый для дыхания всего живого), и природный газ (незаменимое топливо и сырье для химической отрасли промышленности) – это великое благо человечества, но их смесь превращается в грозную разрушительную силу из-за чрезвычайной взрывоопасности. Из сообщений средств массовой информации вы, безусловно, знаете о трагедиях, связанных со взрывами метана в угольных шахтах, взрывами бытового газа в результате преступной халатности или несоблюдения элементарных норм безопасности. Почувствовав запах газа в квартире или в подъезде своего дома, вы должны немедленно перекрыть краны и вентили, проветрить помещение, по телефону 104 вызвать специализированную аварийную службу.При этом категорически запрещается пользоваться открытым огнем, включать или выключать электроприборы.
Жидкие смеси в природе и быту.
Задание:
Прочитайте приведенную ниже информацию, дайте ответы на вопросы.
Какие жидкие смеси встречаются в природе и применяются в быту?
Какая самая распространенная жидкая смесь на земле?
Почему нельзя пить некипяченую воду из-под крана?
Каким образом можно сделать водопроводную воду пригодной для приготовления пищи?
К жидким природным смесям относится нефть. В ее состав входят сотни различных компонентов, главным образом соединения углерода. Нефть называют «кровью Земли», «черным золотом», и вам хорошо известно, насколько значительную роль в экономике нашего государства и многих других стран играют добыча, переработка и экспорт нефти и нефтепродуктов.
Безусловно, самой распространенной жидкой смесью, а точнее раствором, является вода морей и океанов. Вы уже знаете, что в одном литре морской воды в среднем содержится 35 г солей, основная часть из которых приходится на хлорид натрия. В отличие от чистой воды морская имеет горько-соленый вкус, замерзает не при 0 °С, а при –1,9 °С.
С жидкими смесями в повседневной жизни вы сталкиваетесь постоянно. Шампуни и напитки, микстуры и препараты бытовой химии – все это смеси веществ. Даже воду из-под крана нельзя считать чистым веществом: в ней содержатся растворенные соли, мельчайшие нерастворимые примеси, ее обеззараживают хлорированием. Такую воду нельзя пить некипяченой, ее не рекомендуют использовать для приготовления пищи. Специальные бытовые фильтры помогут очистить водопроводную воду не только от твердых частиц, но и от некоторых растворенных примесей. Даже растворы реактивов на водопроводной воде готовить нельзя. Воду для этого очищают методом дистилляции, о чем вы узнаете немного позже.
Твердые смеси в природе и быту.
Какие твердые смеси встречаются в природе и применяются в быту?
Почему каменный уголь называют «черным золотом»?
Как используется каменный уголь?
Широко распространены и твердые смеси. Как мы уже говорили, горные породы представляют собой смеси нескольких веществ. Почва, глина, песок – это тоже смеси. К твердым смесям можно отнести стекло, керамику, сплавы. Каждому знакомы кулинарные смеси или смеси, образующие стиральные порошки.
Каменный уголь - твердое горючее полезное ископаемое растительного происхождения твердая смесь с большим содержанием углерода (75-97 процентов, остальное – это примеси). Уголь - главное богатство Донецкого бассейна, представлен различными марками от длиннопламенных и коксующихся до газовых, жирных и антрацитов. Он дает жизнь многим промышленным предприятиям и транспорту, тепловым электростанциям, является важнейшим энергетическим источником, ценнейшим сырьем для химической и коксохимической промышленности. Из каменного угля изготовляют удобрения, пластмассы, краски, жидкое и газообразное топливо, ароматические вещества, лекарства. Каменный уголь поэтому называют «черным золотом».
К природным твердым смесям относятся также руды (полезные ископаемые, из которых получают металлы): железные, ртутные, нефелиновые, полиметаллические, медные руды и др.
(Представители групп рассказывают классу о результатах своей работы.)
VI Итог урока.
Мы сегодня с вами рассмотрели понятия «чистые вещества» и «смеси». Выяснили, на какие группы разделяют смеси. Узнали, какие смеси встречаются в природе, и какие используются в быту. Оценки сегодня такие: ……
VII Сообщение домашнего задания.
Вам необходимо выучить опорный конспект к данному уроку.
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.
РАЗДЕЛ И. ОБЩАЯ ХИМИЯ
6. Смеси веществ. Растворы
6.2. Смеси, их типы, названия, состав, методы разделения
Смеси - это совокупность различных веществ, из которых может складываться одно физическое тело. Каждое вещество, что содержится в смеси, называют компонентом. При смешивании новое вещество не возникает. Все вещества, которые входят в состав смеси, сохраняют присущие им свойства. Но физические свойства смеси, как правило, отличаются от физических свойств отдельных компонентов. Смеси бывают однородными и неоднородными.
Однородные (гомогенные) смеси - это смеси, в которых компоненты смешаны на молекулярном уровне (однофазный материал); их невозможно обнаружить при рассматривании невооруженным глазом и даже при использовании мощных оптических приборов. Например, водные растворы сахара, поваренной соли, спирта, уксусной кислоты, металлические сплавы, воздух.
Неоднородные (гетерогенные) смеси формируют так называемые дисперсные системы. Они образуются при смешивании двух и более веществ, которые не растворяются друг в друге (не образуют однородных систем) и не реагируют химически. Компоненты дисперсных систем называют дисперсионным средой и дисперсной фазой; между ними существует поверхность раздела.
По размеру частиц дисперсной фазы системы разделяют на:
Грубодисперсные (> 10 -5 м);
Мікрогетерогенні (10 -7 -10 -5 м);
Ультрамікрогетерогенні (10 -9 -10 -7 м), или золи (коллоидные системы) 1 .
Если частицы дисперсной фазы имеют одинаковый размер, системы называют монодисперсними; если разный - полідисперсними (таковыми являются практически все природные системы). В зависимости от агрегатного состояния дисперсионной среды и дисперсной фазы, различают такие простые дисперсные системы:
|
Дисперсная фаза |
Дисперсионную среду |
Обозначения |
Название |
Пример |
|
газообразная |
газообразное |
г/г |
не образуется* |
|
|
жидкое |
г/г |
газовая эмульсия,пена |
морская, мыльная пена |
|
|
твердое |
г/т |
пористое тело (твердая пена)** |
пемза, активированный уголь |
|
|
жидкая |
газообразное |
г/г |
аэрозоль |
облака, туман |
|
жидкое |
г/г |
эмульсия |
молоко, нефть |
|
|
твердое |
р/т |
капиллярные системы |
поролоновая губка, пропитанная водой |
|
|
твердая |
газообразное |
т/г |
аэрозоль |
дым, песчаная буря |
|
жидкое |
т/г |
суспензия, золь, взвесь |
паста, взвесь глины в воде |
|
|
твердое |
т/т |
твердая гетерогенная система |
горные породы, бетон, сплавы |
* Газы образуют однородные смеси (газообразные растворы).
** Пористые тела по размеру полостей разделяют на:
Микропористые (2 нм);
Лезопористі (2-50 нм);
Макропористые (> 50 нм).
Смеси разделяют с помощью физических методов. Для разделения неоднородных смесей используют отстаивание, фильтрование, флотацию и иногда действие магнита.
|
Отстаивание |
Для разделения смеси, содержащей твердые нерастворимые в воде частицы или нерастворимые друг в друге жидкости. Твердые нерастворимые Частицы или капли жидкости оседают на дно сосуда или всплывают на поверхность смеси. С помощью делительной воронки разделяют жидкости, которые не смешиваются |
глина и вода; медные опилки, опилки и вода; масло и вода |
|
Фильтрация |
Для разделения смеси растворимых и нерастворимых в растворителе веществ. Твердые нерастворимые частицы остаются на фильтре |
вода + песок; вода + опилки |
|
Флотация |
Для разделения смесей веществ с разными показателями смачиваемости |
Обогащение полезных ископаемых |
|
Действие магнита |
Для разделения смесей, содержащих железо или другие металлы (Ni , Co ), которые притягиваются магнитом (ферромагнетики) |
железо + сера; железо + песок |
Для разделения однородных смесей используют выпаривание и перегонку (дистилляцию).
_____________________________________________________________
1 Если размеры частиц дисперсной фазы не превышают размеров молекул или ионов (до 1 нм), такие системы называют истинными растворами.