Całe nasze życie jest dosłownie zbudowane na działaniu różnych chemikaliów. Oddychamy powietrzem, które zawiera wiele różnych gazów. Produktem wyjściowym jest dwutlenek węgla, który jest następnie przetwarzany przez rośliny. Pijemy wodę lub mleko, które jest mieszanką wody z innymi składnikami (tłuszcz, sole mineralne, białko itp.).
Balansowe jabłko to cały kompleks złożonych substancji chemicznych, które oddziałują ze sobą i z naszym ciałem. Gdy tylko coś dostanie się do naszego żołądka, substancje zawarte w wchłoniętym przez nas produkcie zaczynają wchodzić w interakcje z sokiem żołądkowym. Absolutnie każdy przedmiot: człowiek, warzywo, zwierzę to zbiór cząstek i substancji. Te ostatnie dzielą się na dwa różne typy: substancje czyste i mieszaniny. W tym materiale dowiemy się, które substancje są czyste i które z nich należą do kategorii mieszanin. Rozważ metody rozdzielania mieszanin. A także spójrz na typowe przykłady czystych substancji.
Czyste substancje
Tak więc w chemii czyste substancje to te substancje, które zawsze składają się tylko z jednego rodzaju cząstek. I to jest pierwsza ważna właściwość. Czystą substancją jest na przykład woda, która składa się zwyłącznie z cząsteczek wody (czyli własnych). Ponadto czysta substancja ma zawsze stały skład. Tak więc każda cząsteczka wody składa się z dwóch atomów wodoru i jednego atomu tlenu.
Właściwości czystych substancji, w przeciwieństwie do mieszanin, są trwałe i zmieniają się wraz z pojawieniem się zanieczyszczeń. Tylko woda destylowana ma temperaturę wrzenia, podczas gdy woda morska wrze w wyższej temperaturze. Należy pamiętać, że żadna czysta substancja nie jest absolutnie czysta, ponieważ nawet czyste aluminium ma w składzie zanieczyszczenie, chociaż ma udział 0,001%. Powstaje pytanie, jak znaleźć masę czystej substancji? Wzór na obliczenie jest następujący - m (masa) czystej substancji \u003d W (stężenie) czystej substancjimieszanina / 100%.
Istnieje również taki rodzaj czystych substancji, jak substancje ultraczyste (ultraczyste, o wysokiej czystości). Takie substancje są wykorzystywane w produkcji półprzewodników w różnych urządzeniach pomiarowych i obliczeniowych, energetyce jądrowej oraz w wielu innych dziedzinach zawodowych.
Przykłady czystych substancji
Odkryliśmy już, że czysta substancja to coś, co zawiera elementy tego samego rodzaju. Śnieg jest dobrym przykładem czystej substancji. W rzeczywistości jest to ta sama woda, ale w przeciwieństwie do wody, z którą spotykamy się na co dzień, ta woda jest znacznie czystsza i nie zawiera zanieczyszczeń. Diament jest również czystą substancją, ponieważ zawiera tylko węgiel bez zanieczyszczeń. To samo dotyczy kryształu górskiego. NaNa co dzień mamy do czynienia z kolejnym przykładem czystej substancji - rafinowanym cukrem, który zawiera tylko sacharozę.
Mieszanki
Rozważaliśmy już czyste substancje i przykłady czystych substancji, teraz przejdźmy do innej kategorii substancji - mieszanin. Mieszanina polega na zmieszaniu kilku substancji. Mieszanki stykamy się na bieżąco, nawet w życiu codziennym. Ta sama herbata lub roztwór mydła to mieszanki, których używamy codziennie. Mieszaniny mogą być stworzone przez człowieka lub mogą być naturalne. Znajdują się w stanie stałym, ciekłym i gazowym. Jak wspomniano powyżej, ta sama herbata to mieszanka wody, cukru i herbaty. To jest przykład mieszanki stworzonej przez człowieka. Mleko jest naturalną mieszanką, ponieważ pojawia się bez ingerencji człowieka w proces rozwoju i zawiera wiele różnych składników.
Mieszanki tworzone przez człowieka są prawie zawsze trwałe, a naturalne pod wpływem ciepła zaczynają rozpadać się na osobne cząsteczki (mleko np. kwaśne już po kilku dniach). Mieszaniny dzielą się również na niejednorodne i homogeniczne. Mieszaniny heterogeniczne są niejednorodne, a ich składniki widoczne są gołym okiem i pod mikroskopem. Takie mieszaniny nazywane są zawiesinami, które z kolei dzielą się na zawiesiny (substancja w stanie stałym i substancja w stanie ciekłym) oraz emulsje (dwie substancje w stanie ciekłym). Mieszaniny jednorodne są jednorodne, a ich poszczególne składniki nie mogą być brane pod uwagę. Nazywa się je również roztworami (mogą być substancjami w postaci gazowej,ciekły lub stały).
Charakterystyka mieszanin i czystych substancji
Dla ułatwienia percepcji informacje prezentowane są w formie tabeli.
| Znak porównawczy | Czyste substancje | Mieszanki |
| Skład substancji | Zachowaj stałą kompozycję | Miej zmienną kompozycję |
| Rodzaje substancji | Zawiera jedną substancję | Dołącz różne substancje |
| Właściwości fizyczne | Zachowaj stałe właściwości fizyczne | Mają niestabilne właściwości fizyczne |
| Zmiana energii materii | Zmienia się, gdy energia jest generowana | Bez zmian |
Metody otrzymywania czystych substancji
W naturze wiele substancji występuje w postaci mieszanin. Stosowane są w farmakologii, produkcji przemysłowej.
W celu uzyskania czystych substancji stosuje się różne metody rozdzielania. Mieszaniny heterogeniczne są rozdzielane przez sedymentację i filtrowanie. Jednorodne mieszaniny są rozdzielane przez odparowanie i destylację. Rozważ każdą metodę osobno.
Rozliczenia
Ta metoda służy do oddzielania zawiesin, takich jak mieszanina piasku rzecznego i wody. Główną zasadą, na której opiera się proces osiadania, jest różnica w ich gęstościsubstancje, które mają zostać oddzielone. Na przykład jedna ciężka substancja i woda. Która czysta substancja jest cięższa od wody? Jest to na przykład piasek, który ze względu na swoją masę zacznie osiadać na dnie. Różne emulsje rozdziela się w ten sam sposób. Na przykład olej roślinny lub olej można oddzielić od wody. Substancje te w procesie separacji tworzą na powierzchni wody niewielki film. W warunkach laboratoryjnych ten sam proces przeprowadza się przy użyciu rozdzielacza. Ta metoda rozdzielania mieszanin działa również w naturze (bez ingerencji człowieka). Na przykład osadzanie się sadzy z dymu i osadzanie się śmietany w mleku.
Filtrowanie
Ta metoda jest odpowiednia do otrzymywania czystych substancji z niejednorodnych mieszanin, na przykład z mieszaniny wody i soli kuchennej. Jak więc działa filtracja w procesie oddzielania cząstek mieszaniny? Najważniejsze jest to, że substancje mają różne poziomy rozpuszczalności i rozmiary cząstek.
Filtr jest zaprojektowany w taki sposób, że mogą przez niego przechodzić tylko cząstki o tej samej rozpuszczalności lub rozmiarze. Większe i inne nieodpowiednie cząstki nie będą mogły przejść przez filtr i zostaną odfiltrowane. Rolę filtrów mogą pełnić nie tylko specjalistyczne urządzenia i roztwory znajdujące się w laboratorium, ale także znajome rzeczy, takie jak wata, węgiel, wypalana glina, prasowane szkło i inne porowate przedmioty. Filtry są używane w prawdziwym życiu znacznie częściej, niż mogłoby się wydawać.
Zgodnie z tą zasadą działa na nas wszystkich znajomy odkurzacz, który oddziela dużedrobinki gruzu i zręcznie zasysa małe, które nie są w stanie uszkodzić mechanizmu. Kiedy jesteś chory, nosisz bandaż z gazy, który może wyplenić bakterie. Pracownicy, których zawód związany jest z rozprzestrzenianiem się niebezpiecznych gazów i pyłów, noszą maski oddechowe, aby chronić ich przed zatruciem.
Wpływ magnesu i wody
W ten sposób możesz oddzielić mieszaninę proszku żelaza i siarki. Zasada separacji opiera się na oddziaływaniu magnesu na żelazo. Cząsteczki żelaza są przyciągane do magnesu, podczas gdy siarka pozostaje na swoim miejscu. Tej samej metody można użyć do oddzielenia innych części metalowych od masy różnych materiałów.
Jeśli proszek siarki zmieszany z proszkiem żelaza zostanie wlany do wody, niezwilżalne cząsteczki siarki wypłyną na powierzchnię wody, podczas gdy ciężkie żelazo natychmiast spadnie na dno.
Odparowanie i krystalizacja
Ta metoda działa z jednorodnymi mieszaninami, takimi jak roztwór soli w wodzie. Działa w naturalnych procesach i warunkach laboratoryjnych. Na przykład niektóre jeziora po podgrzaniu odparowują wodę, a sól kuchenna pozostaje na swoim miejscu. Z punktu widzenia chemii proces ten polega na tym, że różnica między temperaturą wrzenia dwóch substancji nie pozwala na jednoczesne odparowanie. Zniszczona woda zamieni się w parę, a pozostała sól pozostanie w swoim normalnym stanie.
Jeśli ekstrahowana substancja (na przykład cukier) topi się po podgrzaniu, woda nie odparowuje całkowicie. Mieszanina jest najpierw podgrzewana, a następnie modyfikowananalega się na mieszaninę, aby cząstki cukru opadły na dno. Czasami jest trudniejsze zadanie - oddzielenie substancji o wyższej temperaturze wrzenia. Na przykład oddzielanie wody od soli. W takim przypadku odparowaną substancję należy zebrać, schłodzić i skondensować. Ta metoda rozdzielania jednorodnych mieszanin nazywana jest destylacją (lub po prostu destylacją). Istnieją specjalne urządzenia, które destylują wodę. Taka woda (destylowana) jest aktywnie wykorzystywana w farmakologii lub w samochodowych układach chłodzenia. Oczywiście ludzie używają tej samej metody do destylacji alkoholu.
Chromatografia
Ostatnią metodą rozdzielania jest chromatografia. Polega na tym, że niektóre substancje mają tendencję do wchłaniania innych składników substancji. To działa tak. Jeśli weźmiesz kawałek papieru lub tkaniny, na której coś jest napisane atramentem i zanurzysz jego część w wodzie, zauważysz, co następuje: woda zacznie wchłaniać papier lub tkaninę i będzie pełzać, ale kolorystyka materia pozostanie w tyle. Korzystając z tej techniki, naukowiec M. S. Tsvet był w stanie oddzielić chlorofil (substancję nadającą roślinom zielony kolor) od zielonych części rośliny.
