Fiecare substanță conține impurități. O substanță este considerată pură dacă aproape că nu conține impurități.

Amestecurile de substanțe sunt fie omogene, fie eterogene. Într-un amestec omogen, componentele nu pot fi detectate prin observație, dar într-un amestec neomogen este posibil.

Unele proprietăți fizice ale unui amestec omogen diferă de cele ale componentelor.

Într-un amestec eterogen, proprietățile componentelor sunt păstrate.

Amestecurile neomogene de substanțe se separă prin decantare, filtrare, uneori prin acțiunea unui magnet, iar amestecurile omogene se separă prin evaporare și distilare (distilare).

Substanțe pure și amestecuri

Trăim printre chimicale. Inspirăm aer, iar acesta este un amestec de gaze (azot, oxigen și altele), expirăm dioxid de carbon. Ne spălăm cu apă - aceasta este o altă substanță, cea mai comună de pe Pământ. Bem lapte - un amestec de apă cu cele mai mici picături de grăsime din lapte, și nu numai: există și proteine ​​din lapte cazeină, săruri minerale, vitamine și chiar zahăr, dar nu cel cu care se bea ceai, ci un lapte special - lactoză. Mâncăm mere, care constau dintr-o gamă întreagă de substanțe chimice - zahăr, acid malic, vitamine... măr, dar și orice 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. Sticla, cauciucul, otelul sunt si ele substante, 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.

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.

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”.

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

Caracteristicile comparative ale unui amestec și ale unei substanțe pure

Fiecare substanță conținută într-un amestec se numește componentă.

Clasificarea amestecurilor

Există amestecuri omogene și eterogene.

Amestecuri omogene (omogene)

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. Ho, nu îi vom vedea cristalele, chiar și atunci când examinăm o picătură de lichid într-un microscop puternic. Amestecul preparat de zahăr și apă este omogen; cele mai mici particule din aceste substanțe sunt amestecate uniform în el.

Amestecuri în care componentele nu pot fi detectate prin observație sunt numite omogene.

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

Din materiale care sunt amestecuri omogene de substanțe, sunt realizate multe articole pentru diverse scopuri.

Toate amestecurile de gaze, inclusiv aerul, aparțin amestecurilor omogene. Există multe amestecuri omogene de lichide.

Amestecuri omogene se mai numesc si solutii, chiar daca sunt solide sau gazoase.

Să dăm exemple de soluții (aer într-un balon, sare de masă + apă, schimbare mică: aluminiu + cupru sau nichel + cupru).

Amestecuri eterogene (eterogene)

Știi că creta nu se dizolvă în apă. Dacă pulberea sa este turnată într-un pahar cu apă, atunci particulele de cretă pot fi întotdeauna găsite în amestecul rezultat, care sunt vizibile cu ochiul liber sau printr-un microscop.

Amestecuri în care componentele pot fi detectate prin observație sunt numite eterogene.

Amestecurile eterogene includ majoritatea mineralelor, solul, materialele de construcție, țesuturile vii, apa tulbure, laptele și alte alimente, unele medicamente și produse cosmetice.

Într-un amestec eterogen, proprietățile fizice ale componentelor sunt păstrate. Deci, pilitura de fier amestecată cu cupru sau aluminiu nu își pierd capacitatea de a fi atrase de un magnet.

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).

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.

Există multe metode de separare a amestecurilor. Ele sunt alese luând în considerare tipul de amestec, starea de agregare și diferențele în proprietățile fizice ale componentelor.

Metode de separare a amestecurilor

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

Luați în considerare metode de separare a amestecurilor eterogene și omogene.

Exemplu de amestec	Metoda de separare
Suspensie - un amestec de nisip de râu cu apă	aşezându-se Separarea prin decantare se bazează pe diferite densități ale substanțelor. 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.
Un amestec de nisip și sare de masă în apă	Filtrare Separarea amestecurilor eterogene prin filtrare se bazează pe solubilitatea diferită 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 diverse 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 Canibalul („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.
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.

Cromatografia este o metodă specială de separare a componentelor pe baza absorbției lor diferite de către o anumită substanță.

Dacă atârnați o bandă de hârtie de filtru peste un vas cu cerneală roșie, scufundând în ele 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 electronică, semiconductori, tehnologie nucleară și alte industrii de precizie.

Tipul de lecție.Învățarea de materiale noi.

Obiectivele lecției. Educational- să studieze conceptele de „substanță pură” și „amestec”, amestecuri omogene (omogene) și eterogene (eterogene), să ia în considerare modalități de separare a amestecurilor, să învețe elevii să separe amestecurile în componente.

Educational- dezvoltarea abilităţilor intelectuale şi cognitive ale elevilor: evidenţierea trăsăturilor şi proprietăţilor esenţiale, stabilirea relaţiilor cauză-efect, clasificarea, analizarea, tragerea concluziilor, efectuarea experimentelor, observarea, întocmirea observaţiilor sub formă de tabele, diagrame.

Educational- să promoveze educaţia elevilor în organizare, acurateţea în timpul experimentului, capacitatea de organizare a asistenţei reciproce la lucrul în perechi, spiritul de competiţie la efectuarea exerciţiilor.

Metode de predare. Metode de organizare a activităților educaționale și cognitive- verbale (conversație euristică), vizuale (tabele, desene, demonstrații de experimente), practice (lucrări de laborator, exerciții).

Metode de stimulare a interesului pentru învățare- jocuri cognitive, discutii educative.

Metode de control– control oral, control scris, control experimental.

Echipamente și reactivi.Pe mesele elevilor- coli de hartie, linguri pentru substante, baghete de sticla, pahare cu apa, magneti, pulberi de sulf si fier.

Pe biroul profesorului- linguri, eprubete, suport pentru eprubete, lampă cu alcool, magnet, apă, pahare chimice, un suport cu inel, un suport cu picior, o pâlnie, baghete de sticlă, filtre, o cană de porțelan, o pâlnie de separare, un test tub cu un tub de aerisire, o eprubetă-receptor, un "sticlă - frigider "cu apă, bandă de hârtie de filtru (2x10 cm), cerneală roșie, balon, sită, fier și pulberi de sulf într-un raport de masă de 7: 4, râu nisip, sare de masă, ulei vegetal, soluție de sulfat de cupru, gris, hrișcă.

ÎN CURILE CLASURILOR

Organizarea timpului

Marcați-i pe cei absenți, explicați scopul lecției și prezentați cursanților planul de lecție.

P lan n u r o k a

1. Substanțe pure și amestecuri. Trăsături distinctive.

2. Amestecuri omogene şi eterogene.

3. Metode de separare a amestecurilor.

Conversație pe tema „Substanțe și proprietățile lor”

Profesor. Amintiți-vă ce studiază chimia.

Student. Substanțe, proprietăți ale substanțelor, modificări care apar cu substanțele, de ex. transformarea substantelor.

Profesor. Ce este o substanță?

Student. Materia este din ce este făcut corpul fizic.

Profesor. Știți că substanțele sunt simple și complexe. Ce substanțe se numesc simple și care sunt complexe?

Student. Substanțele simple sunt formate din atomi ai unui element chimic, substanțele complexe sunt formate din atomi ai diferitelor elemente chimice..

Profesor. Ce proprietăți fizice au substanțele?

Student. Starea agregatului, punctele de topire și de fierbere, conductivitatea electrică și termică, solubilitatea în apă etc..

Explicația noului material

Substanțe pure și amestecuri.
Trăsături distinctive

Profesor. Numai substanțele pure au proprietăți fizice constante. Doar apa distilată pură are t pl \u003d 0 ° C, t kip \u003d 100 ° C, 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.”

Luați în considerare trăsăturile distinctive ale unui amestec și ale unei substanțe pure. Pentru a face acest lucru, vom efectua următoarele experimente.

Experiența 1. Folosind instrucțiunile experimentului, studiați proprietățile fizice esențiale ale pulberilor de fier și sulf, pregătiți un amestec din aceste pulberi și determinați dacă aceste substanțe își păstrează proprietățile în amestec.

Discuție cu elevii asupra rezultatelor experimentului.

Profesor. Descrieți starea de agregare și culoarea sulfului.

Student. Sulful este un solid galben.

Profesor. Care este starea de agregare și culoarea fierului sub formă de pulbere?

Student. Fierul este o materie cenușie tare.

Profesor. Cum se leagă aceste substanțe: a) cu un magnet; b) a uda?

Student. Fierul este atras de un magnet, dar sulful nu; pulberea de fier se scufundă în apă, pentru că. fierul este mai greu decât apa, iar pulberea de sulf plutește la suprafața apei, deoarece nu este umezită de apă.

Profesor. Ce se poate spune despre raportul dintre fier și sulf din amestec?

Student. Raportul dintre fier și sulf din amestec poate fi diferit, adică. nestatornic.

Profesor. Proprietățile fierului și sulfului sunt păstrate în amestec?

Student. Da, proprietățile fiecărei substanțe din amestec sunt păstrate.

Profesor. Cum poate fi separat un amestec de sulf și fier?

Student. Acest lucru se poate face prin metode fizice: un magnet sau apă.

Profesor . Experiența 2. Acum voi arăta reacția interacțiunii sulfului și fierului. Sarcina dumneavoastră este să observați cu atenție acest experiment și să determinați dacă fierul și sulful își păstrează proprietățile în sulfura de fier (II) obținută ca urmare a reacției și dacă fierul și sulful pot fi separate de aceasta prin metode fizice.

Am amestecat bine fierul și pulberile de sulf într-un raport de masă de 7:4:

m(Fe ): m( S ) = A r ( Fe ): A r ( S ) = 56: 32 = 7: 4,

Am pus amestecul într-o eprubetă, îl încălzesc în flacăra unei lămpi cu alcool, îl încălzesc puternic într-un singur loc și opresc încălzirea când începe o reacție exotermă violentă. Dupa ce s-a racit eprubeta, o sparg cu grija, dupa ce o invelesc intr-un prosop, si scot continutul. Aruncă o privire atentă la substanța rezultată - sulfură de fier (II). Pulberea de fier gri și pulberea galbenă de sulf sunt vizibile în ea separat?

Student. Nu, substanța rezultată are o culoare gri închis.

Profesor. Apoi testez substanța rezultată cu un magnet. Se separă fierul și sulful?

Student. Nu, substanța rezultată nu este magnetizată.

Profesor. Am pus sulfură de fier(II) în apă. Ce observi în timp ce faci asta?

Student. Sulfura de fier (II) se scufundă în apă.

Profesor. Sulful și fierul își păstrează proprietățile atunci când sunt încorporate în sulfura de fier(II)?

Student. Nu, noua substanță are proprietăți diferite de proprietățile substanțelor luate pentru reacție.

Profesor. Este posibil să se separe sulfura de fier (II) prin metode fizice în substanțe simple?

Student. Nu, nici un magnet și nici apa nu pot separa sulfura de fier (II) în fier și sulf.

Profesor. Există o schimbare de energie atunci când se formează o substanță chimică?

Student. Da, de exemplu, atunci când fierul și sulful interacționează, se eliberează energie.

Profesor. Vom înregistra rezultatele discuției experimentelor în tabel.

Masa

Caracteristicile comparative ale unui amestec și ale unei substanțe pure

Pentru a consolida această parte a lecției, faceți exercițiul: determinați unde în figură(vezi p. 34) este reprezentată o substanță simplă, o substanță complexă sau un amestec.

Amestecuri omogene și eterogene

Profesor. Aflați dacă amestecurile diferă ca aspect unul de celălalt.

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

Profesor. 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). Luați în considerare schema de clasificare a amestecurilor(schema 1).

Schema 1

Dați exemple pentru fiecare tip de amestec: suspensii, emulsii și soluții.

Metode de separare a amestecurilor

Profesor. 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 diverse metode de separare a amestecurilor (Schema 2).

Schema 2

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

Luați în considerare modalități de separare amestecuri eterogene.

Cum poate fi separată o suspensie - un amestec de nisip de râu cu apă, adică curățați apa de nisip?

Student. Decontare și apoi filtrare.

Profesor. Dreapta. 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. (Profesorul demonstrează experimente relevante.)

Ca urmare a depunerii, roua cade din ceață, funinginea se depune din fum, smântâna se depune în lapte.

Și care este baza pentru separarea amestecurilor eterogene folosind filtrare?

Student. Despre solubilitatea diferită a substanțelor în apă și pe diferite dimensiuni ale particulelor.

Profesor. Este adevărat că doar particulele de substanțe proporționale cu acestea trec prin porii filtrului, 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.

Elevul arată experienţă: se toarnă apă într-un amestec de nisip și sare, se amestecă și apoi trece suspensia (suspensia) prin filtru - o soluție de sare în apă trece prin filtru, iar particule mari de nisip insolubile în apă rămân pe filtru.

Profesor. Ce substanțe pot fi folosite ca filtre?

Student. Ca filtre pot fi folosite diverse substanțe poroase: vată, cărbune, argilă arsă, sticlă presată și altele.

Profesor. Ce exemple de aplicare a filtrării în viața umană puteți da?

Student. 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 lui Ellochka Ogre („Cele douăsprezece scaune”).

Profesor. Și acum, după ce ne-am familiarizat cu aceste metode de separare a amestecului, să o ajutăm pe eroina basmului popular rus „Vasilisa cea frumoasă”.

Student. În această poveste, Baba Yaga i-a ordonat lui Vasilisa să separe secara de nigella și macul de pământ. Eroina basmului a fost ajutată de porumbei. Acum putem separa boabele prin filtrare printr-o sită dacă boabele sunt de dimensiuni diferite, sau prin agitare cu apă dacă particulele au densități diferite sau umectare diferită cu apă. Luați ca exemplu un amestec format din boabe de diferite dimensiuni: un amestec de gris și hrișcă.(Elevul arată cum grisul cu particule mai mici trece printr-o sită, iar hrișca rămâne pe ea.)

Profesor. Dar cu un amestec de substanțe cu umecabilitate diferită cu apa, v-ați întâlnit deja astăzi. Despre ce amestec vorbesc?

Student. Este un amestec de fier și pulberi de sulf. Am efectuat un experiment de laborator cu acest amestec..

Profesor. Amintiți-vă cum ați separat un astfel de amestec.

Student. Cu ajutorul depunerii în apă și cu ajutorul unui magnet.

Profesor. Ce ați observat în timp ce separați cu apă un amestec de pulberi de fier și sulf?

Student. Pulberea de sulf neumezibilă a plutit la suprafața apei, în timp ce pulberea grea de fier umectabilă s-a depus pe fund..

Profesor. Și cum a fost separarea acestui amestec cu un magnet?

Student. Pulberea de fier era atrasă de un magnet, dar pulberea de sulf nu..

Profesor. Așadar, ne-am familiarizat cu trei metode de separare a amestecurilor eterogene: decantare, filtrare și acțiune magnetică. Acum să ne uităm la modalități de separare amestecuri omogene (omogene).. Amintiți-vă, după filtrarea nisipului, am obținut o soluție de sare în apă - un amestec omogen. Cum se izolează sarea pură dintr-o soluție?

Student. Evaporare sau cristalizare.

Profesorul demonstrează un experiment: apa se evaporă, iar cristalele de sare rămân într-o ceașcă de porțelan.

Profesor. 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.

Profesorul arată distilarea unei soluții de sulfat de cupru, apa se evaporă când t bp = 100 °C, apoi vaporii sunt condensați într-o eprubetă receptoare răcită cu apă într-un pahar.

Profesor. În dispozitivele speciale - distilatoare, se obține apă distilată, care este utilizată pentru nevoile de farmacologie, laboratoare și sisteme de răcire a mașinilor.

Elevul demonstrează desenul unui „dispozitiv” conceput de el pentru distilarea apei.

Profesor. 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.

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

Profesorul demonstrează experiența. El atârnă o fâșie de hârtie de filtru peste un vas cu cerneală roșie, scufundând în ele 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.

Profesor. 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?

Student. 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.

Profesor. Ascultă 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!

Pentru a consolida și testa asimilarea materialului, elevii răspund la următoarele întrebări: întrebări.

1. Când minereul este zdrobit la uzinele miniere și de prelucrare, fragmente de unelte de fier cad în el. Cum pot fi extrase din minereu?

2. Înainte de a recicla deșeurile menajere, precum și deșeurile de hârtie, este necesar să scapi de obiectele de fier. Care este cel mai simplu mod de a face asta?

3. Aspiratorul aspiră aer care conține praf și eliberează aer curat. De ce?

4. Apa după spălarea mașinilor în garaje mari este contaminată cu ulei de motor. Ce trebuie făcut înainte de a o scurge în canalizare?

5. Faina se curata de tarate prin cernere. De ce o fac?

6. Cum se separă praful de dinți și sarea de masă? Benzină și apă? Alcool și apă?

Literatură

Alikberova L.Yu. Chimie distractivă. M.: AST-Press, 1999; Gabrielyan O.S., Voskoboynikova N.P., Yashukova A.V. Manualul profesorului. Chimie. clasa a 8-a. Moscova: Dropia, 2002; Gabrielyan O.S. Chimie.
clasa a 8-a. Moscova: Dropia, 2000; Guzey L.S., Sorokin V.V., Surovtseva R.P. Chimie. clasa a 8-a. Moscova: Dropia, 1995; Ilf I.A., Petrov E.P. Douăsprezece Scaune. M.: Iluminismul, 1987; Kuznetsova N.E., Titova I.M., Gara N.N., Zhegin A.Yu. Chimie. Manual pentru elevii clasei a VIII-a a instituţiilor de învăţământ. M.: Ventana-Graf, 1997; Rudzitis G.E., Feldman F.G. Chimie. Manual pentru instituțiile de învățământ clasa a VIII-a. Moscova: Educație, 2000; Tyldsepp A.A., Kork V.A.. Studiem chimia. Moscova: Educație, 1998.

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.

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 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 diverse 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 lui 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.

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 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.

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.

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.

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.

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:

1. 	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:

2. 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.

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.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.

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 la cald).

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 +

1. (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

2. 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)

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.

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 de substanță HNO3 dizolvată:

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

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.

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...

12 16 ..

2.6. Procese de separare a amestecurilor eterogene în producția alimentară

2.6.1. Clasificarea sistemelor neomogene și metode de separare a acestora eu

Sisteme eterogene sunt amestecuri de cel puţin două componente care sunt în diferite stări de fază și separate prin limite clare. În astfel de sisteme se pot distinge două faze ale materiei: un continuum distribuit continuu al unei faze numite dispersie mediu și particule fragmentate de diferite dimensiuni și forme situate în acesta - dispersat fază. Particulele fazei dispersate au limite clare care le separă de mediul de dispersie. Se mai numesc și sisteme neomogene eterogen sau dispersat.Mediul dispers al sistemelor neomogene poate fi în trei stări de agregare. Faza dispersată poate fi și în aceste stări. Teoretic, existența a 9 sisteme neomogene este posibilă. Cu toate acestea, conform acestei clasificări, un sistem neomogen gaz-gaz (G-G) nu există, deoarece amestecul de gaze este un sistem omogen. În clasificarea de mai sus a sistemelor eterogene, este de asemenea necesar să se distingă sistemele cu faze solide T-L, T-G, T-T, care nu sunt supuse separării și, prin urmare, nu pot fi considerate eterogene.

Astfel, praful, fumul, ceața, suspensiile, emulsiile și spumele trebuie clasificate ca sisteme eterogene.

Praf- un sistem neomogen format dintr-un gaz și particule solide distribuite în el cu o dimensiune de 5 - 50 microni. Se formează în principal în timpul zdrobirii și transportului materialelor solide.

Fum- un sistem neomogen format dintr-un gaz și particule solide distribuite în el cu o dimensiune de 0,3 - 5 microni. Se formează în timpul arderii substanțelor.

Ceaţă- un sistem neomogen format dintr-un gaz și picături lichide de dimensiunea 0,3 - 3 μm distribuite în el, formate în urma condensului.

Praful, fumul, ceața poartă numele comun aerosoli.

Suspensie- un sistem neomogen format dintr-un lichid și particule solide suspendate în el. În funcție de dimensiunea particulelor, suspensiile se disting: stare brută cu particule mai mari de 100 microni, subţire cu particule mai mari de 0,1 - 100 microni și soluții coloidale care conțin particule mai mici de 0,1 µm.

Emulsie- un sistem neomogen format dintr-un lichid si picaturi dintr-un alt lichid distribuite in el, care nu se dizolva in primul. Mărimea particulelor fazei dispersate variază într-un interval destul de larg.

Spumă- un sistem neomogen format dintr-un lichid și bule de gaz distribuite în el.

Când se modifică concentrația fazei dispersate, un sistem neomogen își poate schimba structura. Aceasta este însoțită de așa-numitul inversiune faze. Prin inversare, mediul de dispersie devine o fază dispersată și invers. Astfel, odată cu creșterea concentrației fazei solide în suspensii, poate veni un moment în care faza solidă formează un continuum continuu (mediu continuu) în care sunt distribuite volume limitate ale fazei lichide dispersate. În acest caz, se poate discuta despre tranziția suspensiei într-o masă de plastic din clasa T-Zh.

Schimbări similare apar cu spuma dacă conținutul de lichid din aceasta crește; trece într-un lichid carbogazos suprasaturat, în care se poate distinge faza dispersată a bulelor de gaz. Un astfel de sistem nu este suficient de stabil, deși poate rămâne în această stare pentru o perioadă relativ lungă de timp.

Odată cu creșterea concentrației fazei solide dispersate, praful trece într-un produs vrac cu proprietăți specifice, de exemplu. atât medii solide cât și lichide. Un astfel de sistem are o anumită elasticitate și plasticitate (capacitatea de a-și menține forma sub sarcini relativ mici), cu toate acestea, ia forma unui recipient în care este umplut; când este turnat pe un plan, formează un con cu un unghi de repaus.

Pentru a separa sistemele neomogene, se folosesc metode și echipamente care se disting printr-o mare varietate de fenomene fizice. Alegerea echipamentului optim este determinată de alegerea unui semn conform căruia mediul de dispersie și faza dispersată diferă semnificativ în proprietățile lor și în funcție de care ar trebui separate. Astfel de caracteristici sunt: ​​densitatea, puterea, proprietățile magnetice și electronice etc. Metodele de separare a acestor sisteme diferă prin utilizarea uneia sau mai multor dintre aceste caracteristici.

Un semn constând în diferența de densități care alcătuiesc un sistem neomogen este utilizat în următoarele metode de separare: depunere datorita gravitatiei, decantare centrifugare (separare) si procesul ciclonic.

În câmpurile de forță conservatoare (gravitație, forțe centrifuge, forțe inerțiale), particulele fazei dispersate capătă o accelerație care, conform celei de-a doua legi a lui Newton, este proporțională cu forța care acționează și invers proporțională cu masa particulelor. În soluție, particulele încep să se miște în mediul de dispersie în direcția vectorului forță care acționează. Vitezele lor se stabilizează în cele din urmă la un nivel corespunzător echilibrului dintre forța motrice și forțele de rezistență ale mediului. Cu o viteză dată, toate particulele „grele” și mai dense decât mediul de dispersie se așează pe suprafețele dure ale echipamentului.

Semnul, constând în diferența dintre proprietățile magnetice care alcătuiesc un sistem neomogen, este utilizat pentru a izola particulele de incluziuni metalomagnetice dintr-un mediu de dispersie. În acest caz, sub acțiunea forțelor magnetice, particulele metal-magnetice sunt accelerate în direcția acțiunii lor, în timp ce mediul rămâne staționar. Din acest motiv, separarea fazelor are loc în spațiu.

Un semn bazat pe diferența de proprietăți electrice care alcătuiesc un sistem neomogen este utilizat în precipitatoarele electrostatice. Sub acțiunea unei tensiuni electrice ridicate, particulele fazei dispersate pot fi ionizate și se pot deplasa în spațiu către electrozii de filtru.

Caracteristica, care constă în reținerea particulelor fazei dispersate pe pereții solide, este utilizată în procese filtrare(din cauza diferenței de presiune și a filtrării centrifuge).

Un semn asociat cu asocierea particulelor dispersate în complexe mai mari este utilizat în separarea sistemelor de gaze praf mod umed.

De asemenea, este posibilă combinarea metodelor de separare a sistemelor eterogene.

2.6.2. Bilanțele materiale ale proceselor de separare

Luați în considerare un sistem neomogen, de exemplu, o suspensie care trebuie separată și constând dintr-o substanță (fază continuă) și particule de substanță (fază dispersată) distribuite în ea.

Să desemnăm: - ponderi ale amestecului inițial, lichidului limpezit și depozitului primit; - continutul de substanta in amestecul initial, lichid limpezit si sediment (fractii de masa).

În absența pierderilor în procesul de separare, ecuațiile bilanțului material au forma:

prin cantitatea totală de substanţe

prin fază dispersată (substanță)

Soluția comună a ecuațiilor face posibilă determinarea cantității de lichid limpezit și a cantității de sedimente obținute la un conținut dat de substanță în sediment și lichid limpezit.

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. Alte exemple dintre acestea sunt aerul, benzina, bulionul, parfumul, apa dulce și sărată, aliajul cupru-aluminiu. 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. Drept 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.