2 moduri de a separa un amestec eterogen. Tema: „Metode de separare a amestecurilor” (Grada 8). Separarea unui amestec de amidon și apă prin filtrare

eterogen (eterogen)	omogen (omogen)
Sunt eterogene astfel de amestecuri în care este posibil să se identifice interfața dintre componentele originale fie cu ochiul liber, fie sub lupă sau microscop:	Substanțele din astfel de amestecuri sunt amestecate între ele cât mai mult posibil, s-ar putea spune, la nivel molecular. În astfel de amestecuri, este imposibil să se detecteze interfața dintre componentele inițiale chiar și la microscop:
Exemple
Suspensie (solid + lichid) Emulsie (lichid + lichid) Fum (solid + gaz) Amestec de pulberi de solide (solid+solid)	Soluții adevărate (de exemplu, o soluție de clorură de sodiu în apă, o soluție de alcool în apă) Soluții solide (aliaje metalice, hidrați de cristal ai sărurilor) Soluții gazoase (un amestec de gaze care nu reacționează între ele)

Metode de separare a amestecurilor

Amestecuri eterogene de tipuri gaz-lichid, lichid-solid, gaz-solid sunt instabile în timp sub acțiunea gravitației. În astfel de amestecuri, componentele constitutive cu o densitate mai mică se ridică treptat (plutesc), iar cu o densitate mai mare se scufundă (se așează). Acest proces de separare spontană a amestecurilor în timp se numește sustinerea. Deci, de exemplu, un amestec de nisip fin și apă se împarte destul de repede în mod spontan în două părți:

Pentru a accelera procesul de sedimentare a unei substanțe cu o densitate mai mare dintr-un lichid în condiții de laborator, se recurge mai des la o versiune mai avansată a metodei de decantare - centrifugare. Rolul gravitației în centrifuge este forța centrifugă, care apare întotdeauna în timpul rotației. Deoarece forța centrifugă depinde direct de viteza de rotație, ea poate fi făcută de multe ori mai mare decât forța gravitațională, pur și simplu prin creșterea numărului de rotații ale centrifugei pe unitatea de timp. Se realizează astfel o separare mult mai rapidă a amestecului în comparație cu decantarea.

După decantare sau centrifugare, supernatantul poate fi separat de peletă prin metodă decantare- Scurgerea atentă a lichidului din sediment.

Este posibil să se separe un amestec de două lichide insolubile unul în celălalt (după decantare) folosind o pâlnie de separare, al cărei principiu este clar din următoarea ilustrație:

Pentru separarea amestecurilor de substanțe în diferite stări de agregare, pe lângă sedimentare și centrifugare, filtrarea este, de asemenea, utilizată pe scară largă. Metoda constă în faptul că filtrul are un debit diferit în raport cu componentele amestecului. Cel mai adesea acest lucru se datorează dimensiunilor diferitelor particule, dar se poate datora și faptului că componentele individuale ale amestecului interacționează mai puternic cu suprafața filtrului ( adsorbit lor).

Deci, de exemplu, o suspensie dintr-o pulbere solidă insolubilă cu apă poate fi separată folosind un filtru de hârtie poroasă. Solidul rămâne pe filtru, în timp ce apa trece prin el și este colectată într-un recipient sub el:

În unele cazuri, amestecurile eterogene pot fi separate datorită proprietăților magnetice diferite ale componentelor. Deci, de exemplu, un amestec de pulberi de sulf și fier metalic poate fi separat cu ajutorul unui magnet. Particulele de fier, spre deosebire de particulele de sulf, sunt atrase și ținute de un magnet:

Separarea componentelor amestecului folosind camp magnetic numit separare magnetică.

Dacă amestecul este o soluție a unui refractar solidîn orice lichid, această substanță poate fi izolată din lichid prin evaporarea soluției:

Pentru a separa amestecurile omogene lichide, o metodă numită distilare, sau distilare. Această metodă are un principiu de funcționare similar cu evaporarea, dar vă permite să separați nu numai componentele volatile de cele nevolatile, ci și substanțele cu puncte de fierbere relativ similare. Una dintre cele mai simple opțiuni pentru aparatul de distilare este prezentată în figura de mai jos:

Semnificația procesului de distilare este că atunci când un amestec de lichide fierbe, vaporii componentului cu fierbere mai ușoară sunt primii care se evaporă. Vaporii acestei substanțe, după ce trec prin frigider, se condensează și se scurg în recipient. Metoda de distilare este utilizată pe scară largă în industria petrolului în prelucrarea primară a petrolului pentru a separa uleiul în fracțiuni (benzină, kerosen, motorină etc.).

Apa purificată din impurități (în primul rând săruri) se obține și prin distilare. Apa care a fost purificată prin distilare se numește apa distilata.

Dacă particulele dispersate sunt eliberate lent din mediu sau este necesară preclarificarea unui sistem neomogen, se folosesc metode precum flocularea, flotarea, clasificarea, coagularea etc.

Coagularea este procesul de lipire a particulelor în sisteme coloidale (emulsii sau suspensii) cu formarea de agregate. Lipirea apare din cauza ciocnirii particulelor în timpul mișcării browniene. Coagularea se referă la un proces spontan care tinde să se deplaseze într-o stare care are o energie liberă mai mică. Pragul de coagulare este concentrația minimă a unei substanțe injectate care provoacă coagularea. Coagularea artificială poate fi accelerată prin adăugarea de substanțe speciale - coagulatoare la sistemul coloidal, precum și prin adăugarea în sistem câmp electric(electrocoagulare), acțiune mecanică (vibrații, amestecare), etc.

În timpul coagulării, la amestecul eterogen care urmează să fie separat se adaugă adesea substanțe chimice coagulante, care distrug învelișurile solvatate, reducând în același timp partea de difuzie a stratului dublu electric situat lângă suprafața particulelor. Acest lucru facilitează aglomerarea particulelor și formarea agregatelor. Astfel, datorită formării unor fracții mai mari ale fazei dispersate, decantarea particulelor este accelerată. Ca coagulanți se folosesc sărurile de fier, aluminiu sau sărurile altor metale polivalente.

Peptizarea este procesul invers de coagulare, care este descompunerea agregatelor în particule primare. Peptizarea se realizează prin adăugarea de substanțe de peptizare la mediul de dispersie. Acest proces contribuie la dezagregarea substanțelor în particule primare. Agenții de peptizare pot fi substanțe active de suprafață (surfactanți) sau electroliți precum acizii humici sau clorura ferică. Procesul de peptizare este utilizat pentru a obține sisteme de dispersie lichidă din paste sau pulberi.

La rândul său, flocularea este un fel de coagulare. În acest proces, particulele mici care sunt suspendate în medii gazoase sau lichide formează agregate floculente, care se numesc flocule. Polimerii solubili, cum ar fi polielectroliții, sunt utilizați ca floculanti. Substanțele floculante pot fi îndepărtate cu ușurință prin filtrare sau decantare. Flocularea este utilizată pentru tratarea apei și separarea substanțelor valoroase din apele uzate, precum și pentru prelucrarea mineralelor. In cazul tratarii apei se folosesc floculanti in concentratii mici (de la 0,1 la 5 mg/l).

Pentru a distruge agregatele din sistemele lichide, se folosesc aditivi care induc sarcini asupra particulelor care împiedică convergența acestora. Acest efect poate fi realizat și prin modificarea pH-ului mediului. Această metodă se numește defloculare.

Flotația este procesul de separare a particulelor solide hidrofobe dintr-o fază lichidă continuă prin fixarea selectivă a acestora la interfața dintre fazele lichide și gazoase (suprafața de contact a lichidului și gazul sau suprafața bulelor în faza lichidă). particulele solide și incluziunile gazoase sunt îndepărtate de pe suprafața fazei lichide. Acest proces este utilizat nu numai pentru a îndepărta particulele din faza dispersată, ci și pentru a separa diferite particule din cauza diferențelor de umectabilitate a acestora. În acest proces, particulele hidrofobe sunt fixate la interfață și separate de particulele hidrofile care se depun la fund. Cele mai bune rezultate de flotare apar atunci când dimensiunea particulelor este între 0,1 și 0,04 mm.

Există mai multe tipuri de flotație: spumă, ulei, film etc. Cea mai comună este flotarea cu spumă. Acest proces permite ca particulele tratate cu reactivi să fie transportate la suprafața apei cu ajutorul bulelor de aer. Acest lucru permite formarea unui strat de spumă, a cărui stabilitate este controlată de un agent de spumă.

Clasificarea este utilizată în dispozitivele cu secțiune transversală variabilă. Cu ajutorul acestuia, este posibilă separarea unei anumite cantități de particule mici din produsul principal, constând din particule mari. Clasificarea se realizează folosind centrifuge și hidrocicloane datorită efectului forței centrifuge.

Separarea suspensiilor folosind sisteme de procesare magnetică este o metodă foarte promițătoare. Apa care a fost tratată într-un câmp magnetic își păstrează proprietățile modificate pentru o lungă perioadă de timp, de exemplu, capacitatea de umectare redusă. Acest proces face posibilă intensificarea separării suspensiilor.

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.”

Caracteristici comparative amestec și substanță pură

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 intermediul 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. Astfel, 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, 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. Si in laboratoare chimice pentru prepararea solutiilor si experimentelor, in medicina este nevoie de apa distilata, cat mai purificata din substantele dizolvate in aceasta. 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 acid clorhidric, adică hidrogenul este eliberat în timpul reacției acidului cu fierul. Astfel, cunoscând volumul hidrogenului, 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 acid 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, lor mase molare- 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 (na), iar când acest amestec a fost expus la aceeași masă de acid clorhidric în exces, 8,96 l de gaz. (na). 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.

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 abilităților intelectuale și cognitive ale elevilor: identificarea trăsăturilor și proprietăților esențiale, stabilirea relațiilor cauză-efect, clasificarea, analizarea, tragerea concluziilor, efectuarea experimentelor, observarea, întocmirea observațiilor în Mese, scheme.

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- verbal (conversație euristică), vizual (tabele, desene, demonstrații de experimente), practic ( lucrări de laborator, exercițiu).

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 elementare sunt formate din atomi ai unuia element chimic, complex - din atomi de diferite 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 Marea Baltica. De ce? Ideea este că în apa de mare conţine alte substanţe, cum ar fi sărurile dizolvate, de ex. este un amestec diverse substante, a cărui compoziție variază într-o gamă largă, în timp ce 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.”

Considera trăsături distinctive amestec și substanță pură. 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 o experienta: 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 rusă poveste populara„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 bandă de hârtie de filtru peste un vas cu 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.

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
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. Cele 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 institutii de invatamant. 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.

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 substanțe chimice. 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 și 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. Astfel, 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.