Metode de separare a amestecurilor eterogene. Metode chimice și fizice de separare a amestecurilor

I. Material nou

La pregătirea lecției s-au folosit materiale ale autorului: N.K.Cheremisina,

profesor de chimie al gimnaziului nr.43

(Kaliningrad),

Trăim printre chimicale. Inspirăm aerși acesta este un amestec de gaze ( azot, oxigenși altele), expirați dioxid de carbon. Ne spalam apă- Aceasta este o altă substanță, cea mai comună de pe Pământ. Noi bem lapte- amestec apă cu picături mici de lapte gras, și nu numai: mai există proteine din lapte cazeină, minerale sare, vitamineși chiar zahăr, dar nu cel cu care beau ceai, ci unul special, lăptos - lactoză. Mâncăm mere, care constau dintr-o gamă întreagă de substanțe chimice - aici și zahăr, și Acid de mere, și vitamine... Când bucățile mestecate ale unui măr intră în stomac, sucurile digestive umane încep să acționeze asupra lor, care ajută la absorbția tuturor substanțelor gustoase și sănătoase nu numai ale mărului, ci și ale oricărui alt aliment. Nu doar trăim printre substanțe chimice, dar și noi înșine suntem făcuți din ele. Fiecare persoană - pielea, mușchii, sângele, dinții, oasele, părul lui sunt construite din substanțe chimice, ca o casă de cărămizi. Azotul, oxigenul, zahărul, vitaminele sunt substanțe de origine naturală, naturală. Sticlă, cauciuc, oțelul este și el o substanță, mai exact, materiale(amestecuri de substante). Atât sticla, cât și cauciucul sunt de origine artificială; nu au existat în natură. Substanțele complet pure nu se găsesc în natură sau sunt foarte rare.

Care este diferența dintre substanțele pure și amestecurile de substanțe?

O substanță pură individuală are un anumit set de proprietăți caracteristice (proprietăți fizice constante). Doar apa distilată pură se topește = 0 °С, se fierbe = 100 °С și nu are gust. Apa de mare îngheață la o temperatură mai scăzută și fierbe la o temperatură mai mare, gustul ei este amar-sărat. Apa Mării Negre îngheață la o temperatură mai scăzută și fierbe la o temperatură mai mare decât apa Mării Baltice. De ce? Faptul este că apa de mare conține și alte substanțe, de exemplu, săruri dizolvate, adică. este un amestec de diverse substanțe, a căror compoziție variază într-o gamă largă, dar proprietățile amestecului nu sunt constante. Conceptul de „amestec” a fost definit în secolul al XVII-lea. Omul de știință englez Robert Boyle : „Un amestec este un sistem integral format din componente eterogene.”

Caracteristicile comparative ale unui amestec și ale unei substanțe pure

Semne de comparație	substanta pura	Amestec
Compus	Constant	nestatornic
Substanțe	La fel	Variat
Proprietăți fizice	Permanent	Nestatornic
Modificarea energiei în timpul formării	merge mai departe	Nu se intampla
Separare	Prin reacții chimice	Metode fizice

Amestecuri diferă unele de altele ca aspect.

Clasificarea amestecurilor este prezentată în tabel:

Iată exemple de suspensii (nisip de râu + apă), emulsii (ulei vegetal + apă) și soluții (aer într-un balon, sare + apă, mică schimbare: aluminiu + cupru sau nichel + cupru).

În suspensii, particulele solide sunt vizibile, în emulsii - picături lichide, astfel de amestecuri sunt numite eterogene (eterogene), iar în soluții componentele nu se disting, sunt amestecuri omogene (omogene).

Metode de separare a amestecurilor

În natură, substanțele există sub formă de amestecuri. Pentru cercetarea de laborator, producția industrială, pentru nevoile de farmacologie și medicină sunt necesare substanțe pure.

Pentru purificarea substanțelor se folosesc diferite metode de separare a amestecurilor.

Aceste metode se bazează pe diferențele dintre proprietățile fizice ale componentelor amestecului.

Considera moduriseparareeterogen și omogen amestecuri .

Exemplu de amestec	Metoda de separare
Suspensie - un amestec de nisip de râu cu apă	aşezându-se Separare sustinerea bazate pe diferite densităţi de substanţe. Nisipul mai greu se depune pe fund. De asemenea, puteți separa emulsia: pentru a separa uleiul sau uleiul vegetal de apă. În laborator, acest lucru se poate face folosind o pâlnie de separare. Petrolul sau uleiul vegetal formează un strat superior, mai ușor.Ca urmare a depunerii, roua cade din ceață, funinginea se depune din fum, smântâna se depune în lapte. Separarea unui amestec de apă și ulei vegetal prin decantare
Un amestec de nisip și sare de masă în apă	Filtrare Care este baza pentru separarea amestecurilor eterogene folosind filtrare• Pe diferite solubilitate a substanțelor în apă și pe diferite dimensiuni ale particulelor. Prin porii filtrului trec doar particule proporționale de substanțe, în timp ce particulele mai mari sunt reținute pe filtru. Acesta este modul în care puteți separa un amestec eterogen de sare de masă și nisip de râu.Ca filtre pot fi folosite diferite substanțe poroase: vată, cărbune, argilă arsă, sticlă presată și altele. Metoda de filtrare este baza pentru funcționarea aparatelor de uz casnic, cum ar fi aspiratoarele. Este folosit de chirurgi - bandaje de tifon; foratori si muncitori de lifturi - masti respiratorii. Cu ajutorul unei strecurătoare de ceai pentru filtrarea frunzelor de ceai, Ostap Bender, eroul lucrării lui Ilf și Petrov, a reușit să ia unul dintre scaunele de la Ellochka Ogre („Cele douăsprezece scaune”).
Un amestec de pulbere de fier și sulf	Acțiune prin magnet sau apă Pulberea de fier era atrasă de un magnet, dar pulberea de sulf nu.. Pulberea de sulf neumezibilă a plutit la suprafața apei, în timp ce pulberea grea de fier umectabilă s-a depus pe fund.. Separarea unui amestec de sulf și fier folosind un magnet și apă
O soluție de sare în apă este un amestec omogen	Evaporare sau cristalizare Apa se evaporă, iar cristalele de sare rămân în cana de porțelan. Când apa este evaporată din lacurile Elton și Baskunchak, se obține sare de masă. Această metodă de separare se bazează pe diferența dintre punctele de fierbere ale solventului și al solutului.Dacă o substanță, cum ar fi zahărul, se descompune atunci când este încălzită, atunci apa nu este complet evaporată - soluția este evaporată și apoi sunt precipitate cristalele de zahăr. dintr-o soluție saturată.Uneori este necesară îndepărtarea impurităților din solvenți cu o temperatură de fierbere mai scăzută, cum ar fi apa din sare. În acest caz, vaporii substanței trebuie colectați și apoi condensați la răcire. Această metodă de separare a unui amestec omogen se numește distilare sau distilare. În dispozitive specialedistilatorii produc apă distilată , carefolosit pentru nevoile de farmacologie, laboratoare, sisteme de racire auto . Acasă, puteți proiecta un astfel de distilator: Dacă, totuși, un amestec de alcool și apă este separat, atunci primul care este distilat (colectat într-o eprubetă receptoare) este alcoolul cu tbp = 78 ° C, iar apa va rămâne în eprubetă. Distilarea este folosită pentru a obține benzină, kerosen, motorină din petrol. Separarea amestecurilor omogene

O metodă specială de separare a componentelor, bazată pe absorbția lor diferită de către o anumită substanță, este cromatografia.

Acasă, puteți face următorul experiment. Agățați o fâșie de hârtie de filtru peste sticla de cerneală roșie, scufundând în ea doar capătul benzii. Soluția este absorbită de hârtie și se ridică de-a lungul acesteia. Dar marginea creșterii vopselei rămâne în urma limitei creșterii apei. Așa are loc separarea a două substanțe: apa și materia colorantă din cerneală.

Cu ajutorul cromatografiei, botanistul rus M. S. Tsvet a fost primul care a izolat clorofila din părțile verzi ale plantelor. În industrie și laboratoare, în loc de hârtie de filtru pentru cromatografie, se utilizează amidon, cărbune, calcar și oxid de aluminiu. Sunt întotdeauna necesare substanțe cu același grad de purificare?

Pentru scopuri diferite, sunt necesare substanțe cu grade diferite de purificare. Apa de gatit este suficient de decantata pentru a indeparta impuritatile si clorul folosit pentru a o dezinfecta. Apa de băut trebuie mai întâi fiartă. Iar în laboratoarele chimice pentru prepararea soluțiilor și experimentelor, în medicină este nevoie de apă distilată, cât mai purificată din substanțele dizolvate în ea. Substanțele foarte pure, cu conținutul de impurități în care nu depășește o milioneme dintr-o sută, sunt utilizate în electronice, semiconductori, tehnologie nucleară și alte industrii de precizie.

Citiți poezia lui L. Martynov „Apa distilată”:

Apă
Favorizat
toarnă!
Ea este
a strălucit
Atât de pur
Orice să bei
Nu te spala.
Și nu a fost un accident.
Ea a ratat
Salcii, tala
Și amărăciunea viței de vie înflorite,
Îi era dor de algele marine
Și pește uleios de la libelule.
Îi era dor să fie ondulată
Îi era dor să curgă peste tot.
Nu avea destulă viață.
Curat -
Apa distilata!

Aplicarea apei distilate

II. Sarcini pentru reparare

1) Lucrați cu mașinile #1-4(necesardescărcați simulatorul, se va deschide în browserul Internet Explorer)

bloc teoretic.

Conceptul de „amestec” a fost definit în secolul al XVII-lea. Omul de știință englez Robert Boyle: „Un amestec este un sistem integral format din componente eterogene.”

Caracteristicile comparative ale unui amestec și ale unei substanțe pure

Semne de comparație	substanta pura	Amestec
	Constant	nestatornic
Substanțe	La fel	Variat
Proprietăți fizice	Permanent	Nestatornic
Modificarea energiei în timpul formării	merge mai departe	Nu se intampla
Separare	Prin reacții chimice	Metode fizice

Amestecuri diferă unele de altele ca aspect.

Clasificarea amestecurilor este prezentată în tabel:

Iată exemple de suspensii (nisip de râu + apă), emulsii (ulei vegetal + apă) și soluții (aer într-un balon, sare + apă, mică schimbare: aluminiu + cupru sau nichel + cupru).

Metode de separare a amestecurilor

În natură, substanțele există sub formă de amestecuri. Pentru cercetarea de laborator, producția industrială, pentru nevoile de farmacologie și medicină sunt necesare substanțe pure.

Pentru purificarea substanțelor se folosesc diferite metode de separare a amestecurilor.

Evaporare - separarea solidelor dizolvate într-un lichid prin transformarea acestuia în vapori.

Distilare- distilare, separarea substanţelor conţinute în amestecurile lichide în funcţie de punctele de fierbere, urmată de răcirea vaporilor.

În natură, apa în formă pură (fără săruri) nu apare. Apa oceanică, de mare, de râu, de fântână și de izvor sunt varietăți de soluții sărate în apă. Cu toate acestea, de multe ori oamenii au nevoie de apă curată, care nu conține săruri (folosită la motoarele de mașini; în producția chimică pentru a obține diverse soluții și substanțe; la fabricarea fotografiilor). O astfel de apă se numește distilată, iar metoda de obținere a acesteia se numește distilare.

Filtrarea este filtrarea lichidelor (gazelor) printr-un filtru pentru a le purifica de impuritățile solide.

Aceste metode se bazează pe diferențele dintre proprietățile fizice ale componentelor amestecului.

Luați în considerare modalități de separare eterogenși amestecuri omogene.

Exemplu de amestec	Metoda de separare
Suspensie - un amestec de nisip de râu cu apă	aşezându-se Separare sustinerea bazate pe diferite densităţi de substanţe. Nisipul mai greu se depune pe fund. De asemenea, puteți separa emulsia: pentru a separa uleiul sau uleiul vegetal de apă. În laborator, acest lucru se poate face folosind o pâlnie de separare. Uleiul sau uleiul vegetal formează stratul superior, mai ușor. Ca urmare a depunerii, roua cade din ceață, funinginea se depune din fum, smântâna se depune în lapte. Separarea unui amestec de apă și ulei vegetal prin decantare
Un amestec de nisip și sare de masă în apă	Filtrare Care este baza pentru separarea amestecurilor eterogene folosind filtrare• Pe diferite solubilitate a substanțelor în apă și pe diferite dimensiuni ale particulelor. Doar particulele de substanțe proporționale cu acestea trec prin porii filtrului, în timp ce particulele mai mari sunt reținute pe filtru. Deci, puteți separa un amestec eterogen de sare de masă și nisip de râu. Ca filtre pot fi folosite diferite substanțe poroase: vată, cărbune, argilă arsă, sticlă presată și altele. Metoda de filtrare este baza pentru funcționarea aparatelor de uz casnic, cum ar fi aspiratoarele. Este folosit de chirurgi - bandaje de tifon; foratori si muncitori de lifturi - masti respiratorii. Cu ajutorul unei strecurătoare de ceai pentru filtrarea frunzelor de ceai, Ostap Bender, eroul lucrării lui Ilf și Petrov, a reușit să ia unul dintre scaunele de la Ellochka Ogre („Cele douăsprezece scaune”). Separarea unui amestec de amidon și apă prin filtrare
Un amestec de pulbere de fier și sulf	Acțiune prin magnet sau apă Pulberea de fier era atrasă de un magnet, dar pulberea de sulf nu. Pulberea de sulf neumezibilă a plutit la suprafața apei, în timp ce pulberea grea de fier umectabilă s-a depus pe fund. Separarea unui amestec de sulf și fier folosind un magnet și apă
O soluție de sare în apă este un amestec omogen	Evaporare sau cristalizare Apa se evaporă, iar cristalele de sare rămân în cana de porțelan. Când apa este evaporată din lacurile Elton și Baskunchak, se obține sare de masă. Această metodă de separare se bazează pe diferența dintre punctele de fierbere ale solventului și ale solutului. Dacă o substanță, cum ar fi zahărul, se descompune atunci când este încălzită, atunci apa nu este complet evaporată - soluția este evaporată, iar apoi cristalele de zahăr sunt precipitate dintr-o soluție saturată. Uneori, este necesară îndepărtarea impurităților din solvenți cu un punct de fierbere mai scăzut, de exemplu, apa din sare. În acest caz, vaporii substanței trebuie colectați și apoi condensați la răcire. Această metodă de separare a unui amestec omogen se numește distilare sau distilare. În dispozitivele speciale - distilatoare, se obține apă distilată, care este utilizată pentru nevoile de farmacologie, laboratoare și sisteme de răcire a mașinilor. Acasă, puteți proiecta un astfel de distilator: Dacă, totuși, se separă un amestec de alcool și apă, atunci primul care este distilat (colectat într-o eprubetă receptoare) este alcoolul cu fierbere = 78 °C, iar apa va rămâne în eprubetă. Distilarea este folosită pentru a obține benzină, kerosen, motorină din petrol. Separarea amestecurilor omogene

O metodă specială de separare a componentelor, bazată pe absorbția lor diferită de către o anumită substanță, este cromatografia.

Folosind cromatografia, botanistul rus a fost primul care a izolat clorofila din părțile verzi ale plantelor. În industrie și laboratoare, în loc de hârtie de filtru pentru cromatografie, se utilizează amidon, cărbune, calcar și oxid de aluminiu. Sunt întotdeauna necesare substanțe cu același grad de purificare?

Pentru scopuri diferite, sunt necesare substanțe cu grade diferite de purificare. Apa de gatit este suficient de decantata pentru a indeparta impuritatile si clorul folosit pentru a o dezinfecta. Apa de băut trebuie mai întâi fiartă. Iar în laboratoarele chimice pentru prepararea soluțiilor și experimentelor, în medicină este nevoie de apă distilată, cât mai purificată din substanțele dizolvate în ea. Substanțele foarte pure, cu conținutul de impurități în care nu depășește o milioneme dintr-o sută, sunt utilizate în electronică, semiconductori, tehnologie nucleară și alte industrii de precizie.

Metode de exprimare a compoziției amestecurilor.

· Fracția de masă a componentului din amestec- raportul dintre masa componentei și masa întregului amestec. De obicei, fracția de masă este exprimată în %, dar nu neapărat.

ω [„omega”] = mcomponent / mmixture

· Fracția molară a unui component dintr-un amestec- raportul dintre numărul de moli (cantitatea de substanță) ai componentului și numărul total de moli ai tuturor substanțelor din amestec. De exemplu, dacă amestecul include substanțele A, B și C, atunci:

χ [„chi”] componenta A \u003d n componenta A / (n (A) + n (B) + n (C))

· Raportul molar al componentelor. Uneori, în sarcinile pentru un amestec, este indicat raportul molar al componentelor sale. De exemplu:

ncomponent A: ncomponent B = 2: 3

· Fracția de volum a componentului din amestec (doar pentru gaze)- raportul dintre volumul substanței A și volumul total al întregului amestec de gaze.

φ ["phi"] = Vcomponent / Vmixture

Bloc de practică.

Luați în considerare trei exemple de probleme cu care reacționează amestecurile de metale clorhidric acid:

Exemplul 1Când un amestec de cupru și fier cu o greutate de 20 g a fost expus la un exces de acid clorhidric, s-au eliberat 5,6 litri de gaz (n.a.). Determinați fracțiile de masă ale metalelor din amestec.

În primul exemplu, cuprul nu reacționează cu acidul clorhidric, adică hidrogenul este eliberat atunci când acidul reacționează cu fierul. Astfel, cunoscând volumul de hidrogen, putem afla imediat cantitatea și masa fierului. Și, în consecință, fracțiunile de masă ale substanțelor din amestec.

Exemplul 1 soluție.

n \u003d V / Vm \u003d 5,6 / 22,4 \u003d 0,25 mol.

2. Conform ecuației reacției:

3. Cantitatea de fier este de asemenea de 0,25 mol. Puteți găsi masa acestuia:
mFe = 0,25 56 = 14 g.

Răspuns: 70% fier, 30% cupru.

Exemplul 2Sub acțiunea unui exces de acid clorhidric asupra unui amestec de aluminiu și fier cu o greutate de 11 g, s-au eliberat 8,96 litri de gaz (n.a.). Determinați fracțiile de masă ale metalelor din amestec.

În al doilea exemplu, reacția este ambii metal. Aici, hidrogenul este deja eliberat din acid în ambele reacții. Prin urmare, calculul direct nu poate fi utilizat aici. În astfel de cazuri, este convenabil să se rezolve folosind un sistem foarte simplu de ecuații, luând pentru x - numărul de moli ai unuia dintre metale, iar pentru y - cantitatea de substanță a celui de-al doilea.

Exemplul 2 soluție.

1. Aflați cantitatea de hidrogen:
n \u003d V / Vm \u003d 8,96 / 22,4 \u003d 0,4 mol.

2. Fie cantitatea de aluminiu x mol, iar fierul y mol. Apoi putem exprima în termeni de x și y cantitatea de hidrogen eliberată:


	2HCl = FeCl2 +

4. Cunoaștem cantitatea totală de hidrogen: 0,4 mol. Mijloace,
1,5x + y = 0,4 (aceasta este prima ecuație din sistem).

5. Pentru un amestec de metale, trebuie să exprimi mase prin cantităţi de substanţe.
m = Mn
Deci masa aluminiului
mAl = 27x,
masa de fier
mFe = 56y,
și masa întregului amestec
27x + 56y = 11 (aceasta este a doua ecuație din sistem).

6. Deci, avem un sistem de două ecuații:

7. Rezolvarea unor astfel de sisteme este mult mai convenabilă prin scăderea prin înmulțirea primei ecuații cu 18:
27x + 18y = 7,2
și scăzând prima ecuație din a doua:

8. (56 - 18) și \u003d 11 - 7.2
y \u003d 3,8 / 38 \u003d 0,1 mol (Fe)
x = 0,2 mol (Al)

mFe = n M = 0,1 56 = 5,6 g
mAl = 0,2 27 = 5,4 g
ωFe = mFe / mmixture = 5,6 / 11 = 0,50,91%),

respectiv,
ωAl \u003d 100% - 50,91% \u003d 49,09%

Răspuns: 50,91% fier, 49,09% aluminiu.

Exemplul 316 g dintr-un amestec de zinc, aluminiu și cupru au fost tratate cu un exces de soluție de acid clorhidric. În acest caz, s-au eliberat 5,6 litri de gaz (n.a.) și 5 g de substanță nu s-au dizolvat. Determinați fracțiile de masă ale metalelor din amestec.

În al treilea exemplu, două metale reacționează, dar al treilea metal (cuprul) nu reacționează. Prin urmare, restul de 5 g este masa cuprului. Cantitățile celor două metale rămase - zinc și aluminiu (rețineți că masa lor totală este 16 - 5 = 11 g) pot fi găsite folosind un sistem de ecuații, ca în exemplul nr. 2.

Răspuns la Exemplul 3: 56,25% zinc, 12,5% aluminiu, 31,25% cupru.

Exemplul 4Un amestec de fier, aluminiu și cupru a fost tratat cu un exces de acid sulfuric concentrat la rece. În același timp, o parte din amestec s-a dizolvat și s-au eliberat 5,6 litri de gaz (n.a.). Amestecul rămas a fost tratat cu un exces de soluţie de hidroxid de sodiu. Au degajat 3,36 litri de gaz și au rămas 3 g de reziduu nedizolvat. Determinați masa și compoziția amestecului inițial de metale.

În acest exemplu, amintiți-vă că concentrat la rece acidul sulfuric nu reacționează cu fierul și aluminiul (pasivare), ci reacționează cu cuprul. În acest caz, se eliberează oxid de sulf (IV).
Cu alcali reactioneaza numai aluminiu- metal amfoter (pe lângă aluminiu, zincul și staniul se dizolvă și în alcalii, iar beriliul poate fi încă dizolvat în alcalii concentrate fierbinți).

Exemplul 4 soluție.

1. Doar cuprul reacţionează cu acidul sulfuric concentrat, numărul de moli de gaz:
nSO2 = V / Vm = 5,6 / 22,4 = 0,25 mol


	2H2SO4 (conc.) = CuSO4 +

2. (nu uitați că astfel de reacții trebuie egalizate folosind o balanță electronică)

3. Deoarece raportul molar dintre cupru și dioxid de sulf este de 1:1, atunci cuprul este de asemenea 0,25 mol. Puteți găsi masa cuprului:
mCu \u003d n M \u003d 0,25 64 \u003d 16 g.

4. Aluminiul reacționează cu o soluție alcalină și se formează un hidroxocomplex de aluminiu și hidrogen:
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na + 3H2

Al0 − 3e = Al3+

5. Numărul de moli de hidrogen:
nH2 = 3,36 / 22,4 = 0,15 mol,
raportul molar dintre aluminiu și hidrogen este de 2:3 și, prin urmare,
nAl = 0,15 / 1,5 = 0,1 mol.
Greutate aluminiu:
mAl \u003d n M \u003d 0,1 27 \u003d 2,7 g

6. Restul este fier, cântărind 3 g. Puteți găsi masa amestecului:
mmix \u003d 16 + 2,7 + 3 \u003d 21,7 g.

7. Fracții de masă ale metalelor:

ωCu = mCu / mmixture = 16 / 21,7 = 0,7,73%)
ωAl = 2,7 / 21,7 = 0,1,44%)
ωFe = 13,83%

Răspuns: 73,73% cupru, 12,44% aluminiu, 13,83% fier.

Exemplul 521,1 g dintr-un amestec de zinc şi aluminiu au fost dizolvate în 565 ml de soluţie de acid azotic conţinând 20 gr. % HNO3 și având o densitate de 1,115 g/ml. Volumul gazului eliberat, care este o substanță simplă și singurul produs al reducerii acidului azotic, a fost de 2.912 l (n.a.). Determinați compoziția soluției rezultate în procente de masă. (RCTU)

Textul acestei probleme indică clar produsul reducerii azotului - „substanță simplă”. Deoarece acidul azotic nu produce hidrogen cu metale, este azot. Ambele metale dizolvate în acid.
Problema se referă nu la compoziția amestecului inițial de metale, ci la compoziția soluției obținute în urma reacțiilor. Acest lucru face sarcina mai dificilă.

Exemplul 5 soluție.

1. Determinați cantitatea de substanță gazoasă:
nN2 = V / Vm = 2,912 / 22,4 = 0,13 mol.

2. Determinați masa soluției de acid azotic, masa și cantitatea de substanță HNO3 dizolvată:

msoluție \u003d ρ V \u003d 1,115 565 \u003d 630,3 g
mHNO3 = ω msoluție = 0,2 630,3 = 126,06 g
nHNO3 = m / M = 126,06 / 63 = 2 mol

Vă rugăm să rețineți că, deoarece metalele s-au dizolvat complet, înseamnă - doar suficient acid(aceste metale nu reactioneaza cu apa). În consecință, va fi necesar să se verifice Există prea mult acid?, și cât de mult rămâne după reacție în soluția rezultată.

3. Compuneți ecuații de reacție ( nu uita de balanta electronica) și, pentru comoditatea calculelor, luăm pentru 5x - cantitatea de zinc și pentru 10y - cantitatea de aluminiu. Apoi, în conformitate cu coeficienții din ecuații, azotul în prima reacție va fi x mol, iar în a doua - 3y mol:


	12HNO3 = 5Zn(NO3)2+

Zn0 − 2e = Zn2+


	36HNO3 = 10Al(NO3)3+

Al0 − 3e = Al3+

5. Atunci, având în vedere că masa amestecului de metale este de 21,1 g, masele lor molare sunt de 65 g/mol pentru zinc și 27 g/mol pentru aluminiu, obținem următorul sistem de ecuații:

6. Este convenabil să rezolvi acest sistem înmulțind prima ecuație cu 90 și scăzând prima ecuație din a doua.

7. x \u003d 0,04, ceea ce înseamnă nZn \u003d 0,04 5 \u003d 0,2 mol
y \u003d 0,03, ceea ce înseamnă că nAl \u003d 0,03 10 \u003d 0,3 mol

8. Verificați masa amestecului:
0,2 65 + 0,3 27 \u003d 21,1 g.

9. Acum să trecem la compoziția soluției. Va fi convenabil să rescrieți din nou reacțiile și să scrieți peste reacții cantitățile tuturor substanțelor reacţionate și formate (cu excepția apei):

10. Următoarea întrebare este: acid azotic a rămas în soluție și cât a mai rămas?
Conform ecuațiilor de reacție, cantitatea de acid care a reacționat:
nHNO3 = 0,48 + 1,08 = 1,56 mol,
adică acidul a fost în exces și puteți calcula restul său în soluție:
nHNO3res. \u003d 2 - 1,56 \u003d 0,44 mol.

11. Deci, în Soluție finală contine:

azotat de zinc în cantitate de 0,2 mol:
mZn(NO3)2 = n M = 0,2 189 = 37,8 g
azotat de aluminiu în cantitate de 0,3 mol:
mAl(NO3)3 = n M = 0,3 213 = 63,9 g
un exces de acid azotic în cantitate de 0,44 mol:
mHNO3res. = n M = 0,44 63 = 27,72 g

12. Care este masa soluției finale?
Amintiți-vă că masa soluției finale este formată din acele componente pe care le-am amestecat (soluții și substanțe) minus acei produși de reacție care au părăsit soluția (precipitate și gaze):

13.
Apoi, pentru sarcina noastră:

14. nou soluție \u003d masa soluție acidă + masa aliajului metalic - masa azotului
mN2 = n M = 28 (0,03 + 0,09) = 3,36 g
nou soluție \u003d 630,3 + 21,1 - 3,36 \u003d 648,04 g

ωZn(NO3)2 \u003d mv-va / mr-ra \u003d 37,8 / 648,04 \u003d 0,0583
ωAl(NO3)3 \u003d mv-va / mr-ra \u003d 63,9 / 648,04 \u003d 0,0986
ωHNO3res. \u003d mv-va / mr-ra \u003d 27,72 / 648,04 \u003d 0,0428

Răspuns: 5,83% azotat de zinc, 9,86% azotat de aluminiu, 4,28% acid azotic.

Exemplul 6La prelucrarea a 17,4 g dintr-un amestec de cupru, fier și aluminiu cu un exces de acid azotic concentrat, s-au eliberat 4,48 litri de gaz (n.a.), iar când acest amestec a fost expus la aceeași masă de acid clorhidric în exces, 8,96 l de gaz. (n.a.). u.). Determinați compoziția amestecului inițial. (RCTU)

Când rezolvăm această problemă, trebuie să ne amintim, în primul rând, că acidul azotic concentrat cu un metal inactiv (cuprul) dă NO2, în timp ce fierul și aluminiul nu reacţionează cu el. Acidul clorhidric, pe de altă parte, nu reacționează cu cuprul.

Răspuns de exemplu 6: 36,8% cupru, 32,2% fier, 31% aluminiu.

Sarcini pentru soluție independentă.

1. Probleme simple cu două componente ale amestecului.

1-1. Un amestec de cupru și aluminiu cântărind 20 g a fost tratat cu o soluție 96% de acid azotic și s-au eliberat 8,96 litri de gaz (n.a.). Determinați fracția de masă a aluminiului din amestec.

1-2. Un amestec de cupru și zinc cântărind 10 g a fost tratat cu o soluție alcalină concentrată. În acest caz, s-au eliberat 2,24 litri de gaz (n. a.). Calculați fracția de masă a zincului din amestecul inițial.

1-3. Un amestec de magneziu și oxid de magneziu cântărind 6,4 g a fost tratat cu o cantitate suficientă de acid sulfuric diluat. Totodată, au fost eliberați 2,24 litri de gaz (n.a.). Găsiți fracția de masă a magneziului din amestec.

1-4. Un amestec de zinc și oxid de zinc cântărind 3,08 g a fost dizolvat în acid sulfuric diluat. S-a obţinut sulfat de zinc cu o greutate de 6,44 g.Calculează fracţia de masă a zincului din amestecul iniţial.

1-5. Sub acțiunea unui amestec de pulberi de fier și zinc cu o greutate de 9,3 g pe un exces de soluție de clorură de cupru (II), s-au format 9,6 g de cupru. Determinați compoziția amestecului inițial.

1-6. Ce masă de soluție de acid clorhidric 20% va fi necesară pentru a dizolva complet 20 g dintr-un amestec de zinc cu oxid de zinc, dacă se eliberează hidrogen în cantitate de 4,48 litri (n.a.)?

1-7. Când sunt dizolvate în acid azotic diluat, 3,04 g dintr-un amestec de fier și cupru eliberează oxid azotic (II) cu un volum de 0,896 l (n.a.). Determinați compoziția amestecului inițial.

1-8. La dizolvarea a 1,11 g dintr-un amestec de pilitură de fier și aluminiu într-o soluție de acid clorhidric 16% (ρ = 1,09 g / ml), s-au eliberat 0,672 litri de hidrogen (n.a.). Aflați fracțiunile de masă ale metalelor din amestec și determinați volumul de acid clorhidric consumat.

2. Sarcinile sunt mai complexe.

2-1. Un amestec de calciu și aluminiu cântărind 18,8 g a fost calcinat fără acces la aer cu un exces de pulbere de grafit. Produsul de reacție a fost tratat cu acid clorhidric diluat și s-au eliberat 11,2 litri de gaz (n.a.). Determinați fracțiile de masă ale metalelor din amestec.

2-2. Pentru a dizolva 1,26 g dintr-un aliaj de magneziu cu aluminiu, s-au folosit 35 ml de soluție de acid sulfuric 19,6% (ρ = 1,1 g/ml). Excesul de acid a reacţionat cu 28,6 ml de soluţie de carbonat acid de potasiu 1,4 mol/L. Determinați fracțiile de masă ale metalelor din aliaj și volumul de gaz (n.a.) eliberat în timpul dizolvării aliajului.

Subiect: „Metode de separare a amestecurilor” (Grada 8)

bloc teoretic.

Conceptul de „amestec” a fost definit în secolul al XVII-lea. Omul de știință englez Robert Boyle: „Un amestec este un sistem integral format din componente eterogene.”

Caracteristicile comparative ale unui amestec și ale unei substanțe pure

Semne de comparație	substanta pura	Amestec
	Constant	nestatornic
Substanțe	La fel	Variat
Proprietăți fizice	Permanent	Nestatornic
Modificarea energiei în timpul formării	merge mai departe	Nu se intampla
Separare	Prin reacții chimice	Metode fizice

Amestecuri diferă unele de altele ca aspect.

Clasificarea amestecurilor este prezentată în tabel:

Iată exemple de suspensii (nisip de râu + apă), emulsii (ulei vegetal + apă) și soluții (aer într-un balon, sare + apă, mică schimbare: aluminiu + cupru sau nichel + cupru).

Metode de separare a amestecurilor

În natură, substanțele există sub formă de amestecuri. Pentru cercetarea de laborator, producția industrială, pentru nevoile de farmacologie și medicină sunt necesare substanțe pure.

Pentru purificarea substanțelor se folosesc diferite metode de separare a amestecurilor.

Evaporarea este separarea solidelor dizolvate într-un lichid prin transformarea acestuia în vapori.

Distilare- distilare, separarea substanţelor conţinute în amestecurile lichide în funcţie de punctele de fierbere, urmată de răcirea vaporilor.

Filtrarea este filtrarea lichidelor (gazelor) printr-un filtru pentru a le purifica de impuritățile solide.

Aceste metode se bazează pe diferențele dintre proprietățile fizice ale componentelor amestecului.

Luați în considerare modalități de separare eterogen și amestecuri omogene.

Exemplu de amestec	Metoda de separare
Suspensie - un amestec de nisip de râu cu apă	aşezându-se Separare sustinerea bazate pe diferite densităţi de substanţe. Nisipul mai greu se depune pe fund. De asemenea, puteți separa emulsia: pentru a separa uleiul sau uleiul vegetal de apă. În laborator, acest lucru se poate face folosind o pâlnie de separare. Uleiul sau uleiul vegetal formează stratul superior, mai ușor. Ca urmare a depunerii, roua cade din ceață, funinginea se depune din fum, smântâna se depune în lapte. Separarea unui amestec de apă și ulei vegetal prin decantare
Un amestec de nisip și sare de masă în apă	Filtrare Care este baza pentru separarea amestecurilor eterogene folosind filtrare• Pe diferite solubilitate a substanțelor în apă și pe diferite dimensiuni ale particulelor. Doar particulele de substanțe proporționale cu acestea trec prin porii filtrului, în timp ce particulele mai mari sunt reținute pe filtru. Deci, puteți separa un amestec eterogen de sare de masă și nisip de râu. Ca filtre pot fi folosite diferite substanțe poroase: vată, cărbune, argilă arsă, sticlă presată și altele. Metoda de filtrare este baza pentru funcționarea aparatelor de uz casnic, cum ar fi aspiratoarele. Este folosit de chirurgi - bandaje de tifon; foratori si muncitori de lifturi - masti respiratorii. Cu ajutorul unei strecurătoare de ceai pentru filtrarea frunzelor de ceai, Ostap Bender, eroul lucrării lui Ilf și Petrov, a reușit să ia unul dintre scaunele de la Ellochka Ogre („Cele douăsprezece scaune”). Separarea unui amestec de amidon și apă prin filtrare
Un amestec de pulbere de fier și sulf	Acțiune prin magnet sau apă Pulberea de fier era atrasă de un magnet, dar pulberea de sulf nu. Pulberea de sulf neumezibilă a plutit la suprafața apei, în timp ce pulberea grea de fier umectabilă s-a depus pe fund. Separarea unui amestec de sulf și fier folosind un magnet și apă
O soluție de sare în apă este un amestec omogen	Evaporare sau cristalizare Apa se evaporă, iar cristalele de sare rămân în cana de porțelan. Când apa este evaporată din lacurile Elton și Baskunchak, se obține sare de masă. Această metodă de separare se bazează pe diferența dintre punctele de fierbere ale solventului și al solutului.Dacă o substanță, cum ar fi zahărul, se descompune atunci când este încălzită, atunci apa nu este complet evaporată - soluția este evaporată și apoi sunt precipitate cristalele de zahăr. dintr-o soluție saturată.Uneori este necesară îndepărtarea impurităților din solvenți cu o temperatură de fierbere mai scăzută, cum ar fi apa din sare. În acest caz, vaporii substanței trebuie colectați și apoi condensați la răcire. Această metodă de separare a unui amestec omogen se numește distilare sau distilare. În dispozitivele speciale - distilatoare, se obține apă distilată, care este utilizată pentru nevoile de farmacologie, laboratoare și sisteme de răcire a mașinilor. Acasă, puteți proiecta un astfel de distilator: Dacă, totuși, un amestec de alcool și apă este separat, atunci primul care este distilat (colectat într-o eprubetă receptoare) este alcoolul cu tbp = 78 ° C, iar apa va rămâne în eprubetă. Distilarea este folosită pentru a obține benzină, kerosen, motorină din petrol. Separarea amestecurilor omogene

O metodă specială de separare a componentelor, bazată pe absorbția lor diferită de către o anumită substanță, este cromatografia.

Pentru scopuri diferite, sunt necesare substanțe cu grade diferite de purificare. Apa de gatit este suficient de decantata pentru a indeparta impuritatile si clorul folosit pentru a o dezinfecta. Apa de băut trebuie mai întâi fiartă. Iar în laboratoarele chimice pentru prepararea soluțiilor și experimentelor, în medicină este nevoie de apă distilată, cât mai purificată din substanțele dizolvate în ea. Substanțele foarte pure, cu conținutul de impurități în care nu depășește o milioneme dintr-o sută, sunt utilizate în electronică, semiconductori, tehnologie nucleară și alte industrii de precizie.

Metode de exprimare a compoziției amestecurilor.

Fracția de masă a componentului din amestec- raportul dintre masa componentei și masa întregului amestec. De obicei, fracția de masă este exprimată în %, dar nu neapărat.

ω ["omega"] = m component / m amestec

Fracția molară a unui component dintr-un amestec- raportul dintre numărul de moli (cantitatea de substanță) ai componentului și numărul total de moli ai tuturor substanțelor din amestec. De exemplu, dacă amestecul include substanțele A, B și C, atunci:

χ [„chi”] componenta A \u003d n componenta A / (n (A) + n (B) + n (C))

Raportul molar al componentelor. Uneori, în sarcinile pentru un amestec, este indicat raportul molar al componentelor sale. De exemplu:

n componentă A: n componentă B = 2: 3

Fracția de volum a componentului din amestec (doar pentru gaze)- raportul dintre volumul substanței A și volumul total al întregului amestec de gaze.

φ ["phi"] = V component / V amestec

Bloc de practică.

Luați în considerare trei exemple de probleme cu care reacționează amestecurile de metale clorhidric acid:

Exemplul 1Când un amestec de cupru și fier cu o greutate de 20 g a fost expus la un exces de acid clorhidric, s-au eliberat 5,6 litri de gaz (n.o.). Determinați fracțiile de masă ale metalelor din amestec.

Exemplul 1 soluție.

Aflarea cantității de hidrogen:
n \u003d V / V m \u003d 5,6 / 22,4 \u003d 0,25 mol.

Conform ecuației reacției:

Cantitatea de fier este de asemenea de 0,25 mol. Puteți găsi masa acestuia:
m Fe \u003d 0,25 56 \u003d 14 g.

Răspuns: 70% fier, 30% cupru.

Exemplul 2Sub acțiunea unui exces de acid clorhidric asupra unui amestec de aluminiu și fier cu o greutate de 11 g, s-au eliberat 8,96 litri de gaz (n.o.). Determinați fracțiile de masă ale metalelor din amestec.

Exemplul 2 soluție.

Aflarea cantității de hidrogen:
n \u003d V / V m \u003d 8,96 / 22,4 \u003d 0,4 mol.

Fie cantitatea de aluminiu x mol, iar fierul y mol. Apoi putem exprima în termeni de x și y cantitatea de hidrogen eliberată:

2HCl \u003d FeCl 2 +

Cunoaștem cantitatea totală de hidrogen: 0,4 mol. Mijloace,
1,5x + y = 0,4 (aceasta este prima ecuație din sistem).

Pentru un amestec de metale, trebuie să vă exprimați mase prin cantităţi de substanţe.
m = Mn
Deci masa aluminiului
m Al = 27x,
masa de fier
m Fe = 56y,
și masa întregului amestec
27x + 56y = 11 (aceasta este a doua ecuație din sistem).

Deci avem un sistem de două ecuații:

Este mult mai convenabil să rezolvi astfel de sisteme prin metoda scăderii, înmulțind prima ecuație cu 18:
27x + 18y = 7,2
și scăzând prima ecuație din a doua:
(56 - 18) și \u003d 11 - 7.2
y \u003d 3,8 / 38 \u003d 0,1 mol (Fe)
x = 0,2 mol (Al)

m Fe = n M = 0,1 56 = 5,6 g
m Al = 0,2 27 = 5,4 g
ω Fe = m Fe / m amestec = 5,6 / 11 = 0,50909 (50,91%),

respectiv,
ω Al \u003d 100% - 50,91% \u003d 49,09%

Răspuns: 50,91% fier, 49,09% aluminiu.

Exemplul 316 g dintr-un amestec de zinc, aluminiu și cupru au fost tratate cu un exces de soluție de acid clorhidric. În acest caz, s-au eliberat 5,6 l de gaz (n.o.) și 5 g de substanță nu s-au dizolvat. Determinați fracțiile de masă ale metalelor din amestec.

Răspuns la Exemplul 3: 56,25% zinc, 12,5% aluminiu, 31,25% cupru.

Exemplul 4Un amestec de fier, aluminiu și cupru a fost tratat cu un exces de acid sulfuric concentrat la rece. În același timp, o parte din amestec s-a dizolvat și s-au eliberat 5,6 litri de gaz (n.o.). Amestecul rămas a fost tratat cu un exces de soluţie de hidroxid de sodiu. Au degajat 3,36 litri de gaz și au rămas 3 g de reziduu nedizolvat. Determinați masa și compoziția amestecului inițial de metale.

Exemplul 4 soluție.

Doar cuprul reacţionează cu acidul sulfuric concentrat, numărul de moli de gaz:
n SO2 \u003d V / Vm \u003d 5,6 / 22,4 \u003d 0,25 mol


	2H2S04 (conc.) = CuS04 +

(nu uitați că astfel de reacții trebuie egalizate folosind o balanță electronică)
Deoarece raportul molar dintre cupru și dioxid de sulf este de 1:1, atunci cuprul este de asemenea 0,25 mol. Puteți găsi masa cuprului:
m Cu \u003d n M \u003d 0,25 64 \u003d 16 g.
Aluminiul reacționează cu o soluție alcalină și se formează un hidroxocomplex de aluminiu și hidrogen:
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na + 3H2

Al 0 − 3e = Al 3+

2H + + 2e = H2
Numărul de moli de hidrogen:
n H3 \u003d 3,36 / 22,4 \u003d 0,15 mol,
raportul molar dintre aluminiu și hidrogen este de 2:3 și, prin urmare,
nAl \u003d 0,15 / 1,5 \u003d 0,1 mol.
Greutate aluminiu:
m Al \u003d n M \u003d 0,1 27 \u003d 2,7 g
Restul este fier, cântărind 3 g. Puteți găsi masa amestecului:
m amestec \u003d 16 + 2,7 + 3 \u003d 21,7 g.
Fracțiile de masă ale metalelor:

ω Cu \u003d m Cu / m amestec \u003d 16 / 21,7 \u003d 0,7373 (73,73%)
ω Al = 2,7 / 21,7 = 0,1244 (12,44%)
ω Fe = 13,83%

Răspuns: 73,73% cupru, 12,44% aluminiu, 13,83% fier.

Exemplul 521,1 g dintr-un amestec de zinc şi aluminiu au fost dizolvate în 565 ml de soluţie de acid azotic conţinând 20 gr. % HNO 3 şi având o densitate de 1,115 g/ml. Volumul gazului eliberat, care este o substanță simplă și singurul produs al reducerii acidului azotic, a fost de 2.912 l (n.o.). Determinați compoziția soluției rezultate în procente de masă. (RCTU)

Exemplul 5 soluție.

Determinați cantitatea de substanță gazoasă:
n N2 \u003d V / Vm \u003d 2,912 / 22,4 \u003d 0,13 mol.

Determinăm masa soluției de acid azotic, masa și cantitatea substanței HNO3 dizolvate:

m soluție \u003d ρ V \u003d 1,115 565 \u003d 630,3 g
m HNO3 \u003d ω m soluție \u003d 0,2 630,3 \u003d 126,06 g
n HNO3 \u003d m / M \u003d 126,06 / 63 \u003d 2 mol

Compunem ecuațiile de reacție ( nu uita de balanta electronica) și, pentru comoditatea calculelor, luăm pentru 5x - cantitatea de zinc și pentru 10y - cantitatea de aluminiu. Apoi, în conformitate cu coeficienții din ecuații, azotul în prima reacție va fi x mol, iar în a doua - 3y mol:


	12HNO 3 \u003d 5Zn (NO 3) 2 +

Zn 0 − 2e = Zn 2+
2N+5+10e=N2


	36HNO 3 \u003d 10Al (NO 3) 3 +

Este convenabil să rezolvi acest sistem înmulțind prima ecuație cu 90 și scăzând prima ecuație din a doua.

x \u003d 0,04, ceea ce înseamnă n Zn \u003d 0,04 5 \u003d 0,2 mol
y \u003d 0,03, ceea ce înseamnă că n Al \u003d 0,03 10 \u003d 0,3 mol

Să verificăm masa amestecului:
0,2 65 + 0,3 27 \u003d 21,1 g.

Acum să trecem la compoziția soluției. Va fi convenabil să rescrieți din nou reacțiile și să scrieți peste reacții cantitățile tuturor substanțelor reacţionate și formate (cu excepția apei):

Următoarea întrebare este: acid azotic a rămas în soluție și cât a mai rămas?
Conform ecuațiilor de reacție, cantitatea de acid care a reacționat:
n HNO3 \u003d 0,48 + 1,08 \u003d 1,56 mol,
acestea. acidul era în exces și îi puteți calcula restul în soluție:
n HNO3 rest. \u003d 2 - 1,56 \u003d 0,44 mol.

Deci in Soluție finală contine:

azotat de zinc în cantitate de 0,2 mol:
m Zn(NO3)2 = n M = 0,2 189 = 37,8 g
azotat de aluminiu în cantitate de 0,3 mol:
m Al(NO3)3 = n M = 0,3 213 = 63,9 g
un exces de acid azotic în cantitate de 0,44 mol:
m HNO3 rest. = n M = 0,44 63 = 27,72 g

Care este masa soluției finale?
Amintiți-vă că masa soluției finale este formată din acele componente pe care le-am amestecat (soluții și substanțe) minus acei produși de reacție care au părăsit soluția (precipitate și gaze):

Apoi, pentru sarcina noastră:

sunt noua soluție \u003d masa soluție acidă + masa aliajului metalic - masa azotului
m N2 = n M = 28 (0,03 + 0,09) = 3,36 g
sunt noua soluție \u003d 630,3 + 21,1 - 3,36 \u003d 648,04 g

ωZn (NO 3) 2 \u003d m soluție in-va / m \u003d 37,8 / 648,04 \u003d 0,0583
ωAl (NO 3) 3 \u003d m soluție in-va / m \u003d 63,9 / 648,04 \u003d 0,0986
ω HNO3 rest. \u003d m in-va / m soluție \u003d 27,72 / 648,04 \u003d 0,0428

Răspuns: 5,83% azotat de zinc, 9,86% azotat de aluminiu, 4,28% acid azotic.

Exemplul 6La prelucrarea a 17,4 g dintr-un amestec de cupru, fier și aluminiu cu un exces de acid azotic concentrat, s-au eliberat 4,48 litri de gaz (n.o.), iar când acest amestec a fost expus la aceeași masă de acid clorhidric în exces, 8,96 l de gaz. (n.o.). u.). Determinați compoziția amestecului inițial. (RCTU)

Când rezolvăm această problemă, trebuie să ne amintim, în primul rând, că acidul azotic concentrat cu un metal inactiv (cuprul) dă NO 2, iar fierul și aluminiul nu reacţionează cu el. Acidul clorhidric, pe de altă parte, nu reacționează cu cuprul.

Răspuns de exemplu 6: 36,8% cupru, 32,2% fier, 31% aluminiu.

Notă explicativă

Substanţe pure şi amestecuri. Căi separare amestecuri. Pentru a forma o înțelegere a substanțelor pure și amestecuri. Căi substante de purificare: ... substante la diverse clase compusi organici. Caracterizați: de bază clase compusi organici...

Comanda din 2013 Nr. Program de lucru la disciplina „Chimie” Clasa 8 (nivel de bază 2 ore)

Program de lucru

Evaluarea cunoştinţelor elevilor despre posibilitatea şi moduri separare amestecuri substanțe; formarea deprinderilor experimentale relevante ... clasificarea și proprietățile chimice ale substanțelor de bază clase compuși anorganici, formarea de idei despre...

Document

... amestecuri, moduri separare amestecuri. Sarcini: Prezentați conceptul de substanțe pure și amestecuri; Luați în considerare clasificarea amestecuri; Prezentați elevilor moduri separare amestecuri... student și crește înainte clasă un card cu formula unei substanțe anorganice...

În articolul nostru, vom lua în considerare ce sunt substanțele pure și amestecurile, metode de separare a amestecurilor. Fiecare dintre noi le folosește în viața de zi cu zi. Există substanțe pure în natură? Și cum să le distingem de amestecuri?

Substanțe pure și amestecuri: modalități de separare a amestecurilor

Substanțele pure sunt substanțe care conțin particule doar de un anumit tip. Oamenii de știință cred că practic nu există în natură, deoarece toate, deși în proporții neglijabile, conțin impurități. Absolut toate substanțele sunt, de asemenea, solubile în apă. Chiar dacă, de exemplu, un inel de argint este scufundat în acest lichid, ionii acestui metal vor intra în soluție.

Un semn al substanțelor pure este constanța compoziției și proprietăților fizice. În procesul de formare a acestora, are loc o modificare a cantității de energie. În plus, poate crește și scădea. O substanță pură poate fi separată în componentele sale individuale numai printr-o reacție chimică. De exemplu, doar apa distilată are un punct tipic de fierbere și de îngheț pentru această substanță, absența gustului și a mirosului. Iar oxigenul și hidrogenul acestuia pot fi descompuse numai prin electroliză.

Și cu ce diferă de substanțele pure în totalitatea lor? Chimia ne va ajuta să răspundem la această întrebare. Metodele de separare a amestecurilor sunt fizice, deoarece nu duc la modificarea compoziției chimice a substanțelor. Spre deosebire de substanțele pure, amestecurile au compoziție și proprietăți variabile și pot fi separate prin metode fizice.

Ce este un amestec

Un amestec este o colecție de substanțe individuale. Un exemplu este apa de mare. Spre deosebire de distilat, are un gust amar sau sărat, fierbe la o temperatură mai mare și îngheață la o temperatură mai scăzută. Metodele de separare a amestecurilor de substanțe sunt fizice. Deci, sare pură poate fi obținută din apa de mare prin evaporare și cristalizare ulterioară.

Tipuri de amestecuri

Dacă adăugați zahăr în apă, după un timp particulele sale se vor dizolva și devin invizibile. Ca urmare, ele nu pot fi distinse cu ochiul liber. Astfel de amestecuri se numesc omogene sau omogene. Aerul, benzina, bulionul, parfumul, apa dulce și sărată și un aliaj de cupru și aluminiu sunt, de asemenea, exemple ale acestora. După cum puteți vedea, acestea pot fi în diferite stări de agregare, dar lichidele sunt cele mai comune. Se mai numesc si solutii.

În amestecurile eterogene sau eterogene, particulele de substanțe individuale pot fi distinse. Pilitura de fier și lemn, nisipul și sarea de masă sunt exemple tipice. Amestecuri eterogene se mai numesc și suspensii. Printre acestea se disting suspensiile și emulsiile. Prima constă dintr-un lichid și un solid. Deci, o emulsie este un amestec de apă și nisip. O emulsie este o combinație de două lichide cu densități diferite.

Există amestecuri eterogene cu denumiri speciale. Deci, un exemplu de spumă este spuma, iar aerosolii includ ceață, fum, deodorante, odorizante, agenți antistatici.

Metode de separare a amestecurilor

Desigur, multe amestecuri au proprietăți mai valoroase decât substanțele individuale care compun compoziția lor. Dar chiar și în viața de zi cu zi există situații în care trebuie să fie separate. Și în industrie, industrii întregi se bazează pe acest proces. De exemplu, din petrol, ca urmare a prelucrării acestuia, se obțin benzină, motorină, kerosen, păcură, ulei solar și ulei de mașini, combustibil pentru rachete, acetilenă și benzen. De acord, este mai profitabil să folosești aceste produse decât să arzi uleiul fără minte.

Acum să vedem dacă există metode chimice pentru separarea amestecurilor. Să presupunem că trebuie să obținem substanțe pure dintr-o soluție apoasă de sare. Pentru a face acest lucru, amestecul trebuie încălzit. Drept urmare, apa se va transforma în abur, iar sarea se va cristaliza. Dar, în același timp, nu va exista nicio transformare a unei substanțe în alta. Aceasta înseamnă că la baza acestui proces se află fenomenele fizice.

Metodele de separare a amestecurilor depind de starea de agregare, capacitatea de dizolvare, diferența de punct de fierbere, densitatea și compoziția componentelor sale. Să luăm în considerare fiecare dintre ele mai detaliat cu exemple specifice.

Filtrare

Această metodă de separare este potrivită pentru amestecuri care conțin un lichid și un solid insolubil. De exemplu, apă și nisip de râu. Acest amestec trebuie trecut printr-un filtru. Ca urmare, apa curată va trece liber prin ea, iar nisipul va rămâne.

aşezându-se

Unele metode de separare a amestecurilor se bazează pe acțiunea gravitației. În acest fel, suspensiile și emulsiile pot fi descompuse. Dacă uleiul vegetal intră în apă, amestecul trebuie mai întâi agitat. Apoi lăsați-l puțin. Ca urmare, apa va fi pe fundul vasului, iar uleiul o va acoperi sub forma unei pelicule.

În condiții de laborator, ele sunt folosite pentru decantare.Ca urmare a activității sale, un lichid mai dens este scurs într-un vas și rămâne unul ușor.

Decantarea se caracterizează printr-o viteză redusă a procesului. Este nevoie de o anumită perioadă de timp pentru ca precipitatul să se formeze. În condiții industriale, această metodă se realizează în structuri speciale numite rezervoare de sedimentare.

Acțiune magnetică

Dacă amestecul conține metal, atunci acesta poate fi separat cu ajutorul unui magnet. De exemplu, pentru a separa fierul și Dar toate metalele au astfel de proprietăți? Deloc. Pentru această metodă sunt potrivite doar amestecurile care conțin feromagneți. Pe lângă fier, acestea includ nichel, cobalt, gadoliniu, terbiu, disprosium, holmiu și erbiu.

Distilare

Acest nume, tradus din latină, înseamnă „picături de scurgere”. Distilarea este o metodă de separare a amestecurilor bazată pe diferența de puncte de fierbere a substanțelor. Astfel, chiar și acasă, alcoolul și apa pot fi separate. Prima substanță începe să se evapore deja la o temperatură de 78 de grade Celsius. Atingând suprafața rece, vaporii de alcool se condensează, transformându-se într-o stare lichidă.

În industrie, se obțin produse de rafinare a petrolului, substanțe aromatice și metale pure.

Evaporare și cristalizare

Aceste metode de separare sunt potrivite pentru soluții lichide. Substanțele care compun compoziția lor diferă prin punctul de fierbere. Astfel, se pot obtine cristale de sare sau zahar din apa in care sunt dizolvate. Pentru a face acest lucru, soluțiile sunt încălzite și evaporate până la o stare saturată. În acest caz, cristalele sunt depuse. Dacă este necesar să se obțină apă pură, atunci soluția este adusă la fierbere, urmată de condensarea vaporilor pe o suprafață mai rece.

Metode de separare a amestecurilor de gaze

Amestecurile gazoase sunt separate prin metode de laborator și industriale, deoarece acest proces necesită echipamente speciale. Materia prima de origine naturala este aerul, cocsul, generatorul, asociat si gazul natural, care este o combinatie de hidrocarburi.

Metodele fizice de separare a amestecurilor în stare gazoasă sunt următoarele:

Condensarea este procesul de răcire treptată a unui amestec, în timpul căruia are loc condensarea constituenților săi. În acest caz, în primul rând, substanțele cu punct de fierbere ridicat, care sunt colectate în separatoare, trec în stare lichidă. În acest fel, se obține hidrogen și, de asemenea, se separă amoniacul din partea nereacționată a amestecului.
Sorpția este absorbția unor substanțe de către altele. Acest proces are componente opuse, între care se stabilește echilibrul în timpul reacției. Procesele înainte și invers necesită condiții diferite. În primul caz, este o combinație de presiune ridicată și temperatură scăzută. Acest proces se numește sorbție. În caz contrar, se folosesc condițiile opuse: presiune scăzută la temperatură ridicată.
Separarea prin membrană este o metodă în care proprietatea partițiilor semipermeabile este utilizată pentru a trece selectiv molecule de diferite substanțe.
Reflux - procesul de condensare a părților cu punct de fierbere ridicat ale amestecurilor ca urmare a răcirii acestora. În acest caz, temperatura de tranziție la starea lichidă a componentelor individuale ar trebui să difere semnificativ.

Cromatografia

Numele acestei metode poate fi tradus prin „Scriu cu culoare”. Imaginează-ți că se adaugă cerneală în apă. Dacă coborâți capătul hârtiei de filtru într-un astfel de amestec, acesta va începe să fie absorbit. În acest caz, apa va fi absorbită mai repede decât cerneala, ceea ce este asociat cu un grad diferit de absorbție a acestor substanțe. Cromatografia nu este doar o metodă de separare a amestecurilor, ci și o metodă de studiere a unor proprietăți ale substanțelor precum difuzia și solubilitatea.

Deci, ne-am familiarizat cu concepte precum „substanțe pure” și „amestecuri”. Primele sunt elemente sau compuși care constau numai din particule de un anumit tip. Exemplele lor sunt sarea, zahărul, apa distilată. Amestecurile sunt o colecție de substanțe individuale. Se folosesc o serie de metode pentru a le separa. Modul în care sunt separate depinde de proprietățile fizice ale constituenților săi. Principalele sunt decantarea, evaporarea, cristalizarea, filtrarea, distilarea, magnetizarea și cromatografia.

Substanțe pure și amestecuri. Metode de separare a amestecurilor.

Pentru a stabili proprietățile unei substanțe, este necesar să o avem în formă pură, dar substanțele în natură nu apar în formă pură. Fiecare substanță conține întotdeauna o anumită cantitate de impurități. O substanță care nu conține aproape nicio impuritate se numește pură. Ei lucrează cu astfel de substanțe într-un laborator științific, o sală de chimie a școlii. Rețineți că substanțele absolut pure nu există.

Aproape toate substanțele naturale, produsele alimentare (cu excepția sării, zahărului și a altora), materialele de construcție, substanțele chimice de uz casnic, multe medicamente și cosmetice sunt amestecuri.

Substanțele naturale sunt amestecuri, uneori formate dintr-un număr foarte mare de substanțe diferite. De exemplu, apa naturală conține întotdeauna săruri și gaze dizolvate în ea. Uneori, un conținut foarte mic de impurități poate duce la o schimbare foarte puternică a unor proprietăți ale unei substanțe. De exemplu, conținutul în zinc de numai sutimi de fier sau cupru accelerează interacțiunea acestuia cu acidul clorhidric de sute de ori. Când una dintre substanțe se află într-un amestec într-o cantitate predominantă, întregul amestec poartă de obicei numele său.

O componentă este fiecare substanță conținută într-un amestec.

O substanță pură este întotdeauna omogenă, dar amestecurile pot fi omogen și eterogen.

amestecuri uniforme.

Adăugați o porție mică de zahăr într-un pahar cu apă și amestecați până se dizolvă tot zahărul. Lichidul va avea gust dulce. Astfel, zahărul nu a dispărut, ci a rămas în amestec. Dar nu îi vom vedea cristalele, chiar și atunci când examinăm o picătură de lichid printr-un microscop puternic.

Orez. 3. Amestecul omogen (soluție apoasă de zahăr)

Amestecul preparat de zahăr și apă este omogen (Fig. 3); cele mai mici particule din aceste substanțe sunt amestecate uniform în el.

Amestecuri în care componentele nu pot fi detectate cu ochiul liber se numesc omogene.

Majoritatea aliajelor metalice sunt, de asemenea, amestecuri omogene. De exemplu, un aliaj de aur și cupru (folosit pentru a face bijuterii) nu are particule de cupru roșu și particule de aur galben.

Apa amestecată cu nisip, cretă sau argilă îngheață la 0 0 C și fierbe la 100 0 C.

Unele tipuri de amestecuri eterogene au denumiri speciale: spumă (de exemplu, spumă, spumă de săpun), suspensie (un amestec de apă cu o cantitate mică de făină), emulsie (lapte, ulei vegetal bine agitat cu apă), aerosol (fum , ceață).

Orez. 5. Amestecuri eterogene:
a - un amestec de apă și sulf;
b - un amestec de ulei vegetal și apă;
c - un amestec de aer si apa

Există diferite moduri de a separa amestecurile. Alegerea metodei de separare a unui amestec este influențată de proprietățile substanțelor care formează acest amestec.

Să aruncăm o privire mai atentă la fiecare metodă:

aşezându-se- o metodă comună de purificare sau lichide din impuritățile mecanice insolubile în apă, sau substanțe lichide care sunt insolubile unele în altele, având densități diferite.

Imaginați-vă că aveți un amestec de ulei vegetal și apă. Determinați tipul de amestec. ( eterogen). Comparați proprietățile fizice ale uleiului și apei. (Sunt substanțe lichide care sunt insolubile unele în altele, având densități diferite). Sugerați o metodă pentru separarea acestui amestec ( sustinerea). Se realizează folosind o pâlnie de separare.

Decantarea este utilizată la prepararea apei pentru nevoi tehnologice și casnice, tratarea apelor uzate, deshidratarea și desalinizarea țițeiului și în multe procese de tehnologie chimică. Este o etapă importantă în autoepurarea naturală a rezervoarelor naturale și artificiale.

Filtrare- separarea lichidului de impuritățile solide insolubile din acesta; moleculele lichide trec prin porii filtrului și sunt reținute particule mari de impurități.

Filtrarea se poate face nu numai cu un filtru de hârtie. Pentru filtrare pot fi folosite și alte materiale libere sau poroase. Materialele vrac utilizate în această metodă includ, de exemplu, nisipul de cuarț. Și la poros - lut ars și vată de sticlă.

Imaginați-vă că aveți un amestec de nisip de râu și apă. Determinați tipul de amestec. ( eterogen). Comparați proprietățile fizice ale nisipului de râu și ale apei. (Sunt substanțe care sunt insolubile unele în altele, având densități diferite). Sugerați o metodă pentru separarea acestui amestec ( filtrare).

Acțiune magnetică- aceasta este o metodă de separare a amestecurilor neomogene, când una dintre substanțele din amestec este capabilă să fie atrasă de un magnet

Imaginează-ți că ai în față un amestec de fier și sulf. Determinați tipul de amestec. ( eterogen). Comparați proprietățile fizice ale fierului și sulfului. Acest amestec poate fi împărțit sustinerea, deoarece sulful și fierul sunt substanțe solide care sunt insolubile în apă. Dacă turnați acest amestec în apă, sulful va pluti la suprafață, iar fierul se va scufunda. De asemenea, acest amestec poate fi împărțit cu magnet, deoarece fierul este atras de un magnet, dar sulful nu.

Evaporare - aceasta este o metodă de separare a amestecurilor omogene, în acest caz, o substanță solidă solubilă este eliberată dintr-o soluție, când este încălzită, apa se evaporă și rămân cristale solide.

Imaginează-ți că ai un amestec de sare de masă și apă. Determinați tipul de amestec. ( omogen). Acest amestec poate fi împărțit evaporare, deoarece la fiert apa se evapora, iar sarea de masa ramane in cana pt.

Distilare (în latină înseamnă „picurare”) – Aceasta este o metodă de separare a amestecurilor omogene, caz în care amestecurile lichide sunt separate în fracții care diferă în compoziție. Se realizează prin evaporarea parțială a lichidului, urmată de condensarea vaporilor. Fracția distilată (distilatul) este îmbogățită cu substanțe relativ mai volatile (cu punct de fierbere scăzut), iar lichidul nedistilat (reziduul de distilare) este îmbogățit cu substanțe relativ mai puțin volatile (cu punct de fierbere ridicat).

Distilarea vă permite să purificați apa naturală de impurități. Apa pură (distilată) rezultată este utilizată în laboratoarele de cercetare, în producția de substanțe pentru tehnologia modernă, în medicină pentru prepararea medicamentelor.

În laborator, distilarea se efectuează pe o instalație specială (Fig. 6). Când un amestec de lichide este încălzit, substanța cu punctul de fierbere cel mai scăzut fierbe mai întâi. Vaporii săi părăsesc vasul, se răcește, se condensează1, iar lichidul rezultat curge în receptor. Când această substanță nu se mai află în amestec, temperatura va începe să crească, iar în timp, o altă componentă lichidă va fierbe. Lichidele nevolatile rămân în vas.

Orez. 6. Instalatie de laborator pentru distilare: a - conventionala; b - simplificat
1 - un amestec de lichide cu diferite puncte de fierbere;
2 - termometru;
3 - răcitor de apă;
4 - receptor

Luați în considerare cum unii metode separarea amestecurilor.

Procesul de filtrare stă la baza funcționării unui aparat respirator, un dispozitiv care protejează plămânii unei persoane care lucrează într-un mediu puternic prăfuit. Respiratorul are filtre care împiedică pătrunderea prafului în plămâni (Fig. 7). Cel mai simplu aparat respirator este un bandaj format din mai multe straturi de tifon. Un filtru care extrage praful din aer se afla si in aspirator.

Orez. 7. Lucrător într-un respirator

Trageți o concluzie prin ce metode este posibilă separarea unui amestec de substanțe solubile și insolubile în apă.

Portal pentru student. Autoinstruire

Comanda din 2013 Nr. Program de lucru la disciplina „Chimie” Clasa 8 (nivel de bază 2 ore)

Substanțe pure și amestecuri: modalități de separare a amestecurilor

Ce este un amestec

Tipuri de amestecuri

Metode de separare a amestecurilor

Filtrare

aşezându-se

Acțiune magnetică

Distilare

Evaporare și cristalizare

Metode de separare a amestecurilor de gaze

Cromatografia

ARTICOLE SIMILARE