Виды однородных смесей и способы их разделения
Однородные смеси в химии — определение понятия
Смесью в химии называют систему, содержащую два или более разных вещества, которые не реагируют друг с другом.
Концентрация веществ в смеси может меняться в широких пределах. В качестве примера смеси можно привести воздух в атмосфере. Он представляет собой смесь газов, в состав которой входят:
Компоненты смеси являются веществами, входящими в состав смеси.
Выделяют следующие классы смесей:
Однородные (гомогенные) смеси — представляют собой смеси, в которых невооруженным глазом или через микроскоп не получится выявить компоненты, входящие в состав.
Примерами гомогенной смеси являются вода, в которой растворен сахар, а также воздух и превалирующая часть металлических сплавов. Все перечисленные вещества представляют собой однородные смеси.
Для приготовления однородной смеси можно добавить в стакан с водой какое-то количество сахара. В процессе интенсивного перемешивания такой массы сахар растворяется, а жидкость становится сладкой на вкус. В результате сахар не исчезает, а становится компонентом смеси. Однако происходят изменения, в результате которых кристаллы сахара невозможно рассмотреть даже с помощью мощного микроскопа. Полученная субстанция из сахара и воды представляет собой однородную смесь с равномерно перемешанными мельчайшими частицами данных веществ.
По-другому однородные смеси называют растворами. Это однородная смесь, состоящая из растворенного вещества и растворителя.
Однородные смеси отличаются по физическим свойствам. Определяющим фактором являются свойства составных компонентов. К примеру, вода кипит при 100 °C, а водный раствор соли может закипать при более высокой температуре. При охлаждении воды до температуры 0 °С, данное вещество трансформируется в лед. Раствор соли при аналогичных условиях сохраняет жидкое агрегатное состояние, а замерзание происходит при температуре ниже 0 °С.
Сплав из олова и свинца, который применяют для паяния, плавится при более низкой температуре по сравнению с чистыми металлами.
Однородной смесью также является раствор спирта и воды. Определение раствора применимо к смесям не только в жидком, но и в твердом или газообразном агрегатном состоянии.
Виды гомогенных смесей и способы их разделения
Классификация гомогенных смесей:
Воздух является гомогенной смесью газообразных веществ. Чистый воздух состоит из следующих компонентов:
Примерами однородных смесей газов являются природный газ и попутный нефтяной газ. Данные вещества состоят из газообразных углеводородов:
Растворами в распространенных случаях называют смеси веществ в жидком агрегатном состоянии. Однако термин распространяется и на газы, и на твердые вещества. В широком понимании, раствор представляет собой любую однородную смесь веществ.
Одним из самых ценных растворов природного происхождения является нефть. В результате переработки этой смеси получают следующие материалы:
Перечисленные вещества являются смесями из разнообразных углеводородов.
Для приготовления раствора требуется вещество в виде жидкости, газа или твердого материала смешать с растворителем. Роль растворяющих компонентов могут играть вода, спирт, ацетон и другие подобные вещества. Получение нашатырного спирта, к примеру, основано на растворении в воде газообразного аммиака. Получить тинктуру йода можно путем растворения кристаллического йода в этиловом спирте (этаноле).
Сплавы представляют собой твердые растворы. Данные материалы получают путем обработки металлов. Состав сплава может включать большое количество разнообразных веществ. В современном мире высоко ценятся сплавы железа в виде чугуна и стали. В чугуне содержится свыше 2% углерода, а в стали — концентрация углерода меньше.
Другими распространенными составными компонентами железных сплавов являются:
С целью придания сталям каких-либо специфических свойств используют процесс легирования, то есть вводят в состав металла особые примеси. К примеру, сталь с повышенной ударопрочностью содержит марганец в высокой концентрации. В процессе выплавки нержавеющей стали в состав материала вводят добавку в виде хрома.
В современной промышленности активно используют сплавы алюминия. Такие материалы обладают легкостью и хорошими прочностными характеристиками. Сплавы алюминия, как правило, содержат следующие компоненты:
Человек достаточно давно использует медные сплавы, что известно из истории. Бронза представляет собой сплав меди с оловом, а латунь — сплав меди и цинка. Современные технологии металлургического производства допускают применение в выплавке медных сплавов и других металлов, в том числе, алюминия, никеля, свинца.
Какими методами можно такие смеси разделить
Существует несколько основных методов разделения гомогенных смесей:
Метод выпаривания (кристаллизации) основан на различии в температурах, при которых можно наблюдать кипение растворителя и растворенного вещества. С помощью данной методики выделяют растворимые твердые вещества из раствора. В распространенных случаях технология выпаривания включает несколько стадий:
В процессе происходит постепенное испарение воды или другого растворителя. В результате на дне чаши остается твердое вещество.
Конденсация — является фазовым переходом вещества из состояния газа или пара в жидкое или твердое состояние.
В результате конденсации вещество, которое испарилось, к примеру, вода или другой растворитель, может быть собрано в виде конденсата на более холодной поверхности. Действие данного метода можно объяснить таким образом: при помещении холодного предметного стекла над выпаривательной чашей легко заметить на его поверхности воду в виде капель. По аналогичному принципу работает метод дистилляции (перегонки).
Смесь веществ нагревают, при этом компоненты при повышении температуры испаряются поочередно, начиная с самого легкокипящего. Пары компонента отводят и конденсируют, таким образом разделяют смесь.
В том случае, когда вещество, к примеру, сахар, в процессе нагрева разлагается, воду испаряют не полностью. После упаривания раствора до насыщенного состояния кристаллы сахара выпадают в осадок.
Возникают ситуации, когда необходимо удалить примеси из состава растворителей, например, очистить воду от соли. Тогда растворитель испаряют, а его пары собирают и конденсируют при понижении температуры. Данный метод разделения однородной смеси также носит название дистилляция, или перегонка.
В природном мире невозможно обнаружить чистую воду, не содержащую каких-либо примесей. Растворами солей в воде являются океаническая, морская, речная, колодезная, родниковая вода. Чистая вода без солей нередко используется в моторах автомобилей, на химических производствах, где получают разные вещества и растворы, при изготовлении фотографий. Такая вода является дистиллированной (полученной в результате дистилляции) и подходит для применения в лабораториях в процессе постановки разных химических экспериментов.
С помощью перегонки разделяют такие вещества, как:
Хроматография — является способом разделения и исследования смесей веществ.
Данный метод основан на неодинаковых скоростях, с которыми распределяется изучаемое вещество между двумя фазами:
Неподвижная фаза в распространенных случаях является сорбентом с развитой поверхностью, то есть мелкодисперсным порошком. В качестве примера можно привести оксид алюминия или оксид цинка. Подвижная фаза представляет собой поток газа или жидкости. Поток подвижной фазы фильтруется при прохождении сквозь слой сорбента, либо движется вдоль слоя сорбента, к примеру, по поверхности фильтровальной бумаги.
Рассмотреть метод хроматографии на практике и получить хроматограмму можно, если смешать некоторое количество чернил. После нанесения капли смеси на фильтровальную бумагу следует в ее середину приливать по каплям чистую воду. При этом каждая капля вносится после впитывания предыдущей. Вода выполняет функцию элюэнта, с помощью которого изучаемое вещество переносится по сорбенту в виде пористой бумаги.
Вещества, являющиеся составными компонентами смеси, задерживаются бумагой неодинаково. Можно заметить, что одни из них хорошо удерживаются, а другие — впитываются труднее и в течение некоторого времени растекаются, соединяясь с водой. После недолгого ожидания наблюдатель начнет распознавать на листе красочную хроматограмму с пятнами одного цвета в центре и разноцветными концентрическими кольцами по кругу.
В синтезе органических веществ активно используют тонкослойную хроматографию. Преимущество данного метода заключается в максимально простом и высокочувствительном способе детектирования в виде визуального контроля. Пятна, которые невозможно визуально различить, проявляются с помощью разных реактивов, а также ультрафиолетового излучения или авторадиографии.
Химические смеси: виды, названия, интересные факты
Одним из основных аспектов химии является сочетание различных веществ. Иногда сочетание веществ может вызвать химическую реакцию и связь, что создает совершенно новое вещество, которое называют соединением. Однако иногда нету химической реакции или связи. В этом случае из комбинированных веществ образуется смесь.
Смесь изготавливают тогда, когда объединяются два или более веществ. Каждое вещество, содержащееся в смеси, называют компонентом. При их смешивании новое вещество не образуется. А чтобы узнать о других сочетаниях веществ, где происходит химическая реакция или связь, читайте учебник по химии за 7 класс О.В. Григоровича.
Компоненты смеси можно легко отделить.
Каждый компонент сохраняет свои первоначальные свойства.
Доля компонентов изменчива.
Существуют однородные (гомогенные) и неоднородные (гетерогенные) смеси. В однородной смеси все вещества равномерно распределяются по всей смеси. Частицы других веществ в них невозможно обнаружить даже с помощью микроскопа (соленая вода, воздух, кровь).
В неоднородной смеси вещества не равномерно распределены (шоколадное печенье, пицца, масло в воде). Такие смеси формируют дисперсные системы. Компоненты дисперсных систем называют дисперсионной средой и дисперсной фазой.
К однородным смесям относятся смеси газов, растворы, сплавы, а к неоднородным – суспензии и коллоиды.
Раствор – это смесь, где одно из веществ растворяется в другом. Вещество, которое растворяется, называется растворимым веществом. Вещество, которое не растворяется, называется растворителем.
Пример раствора – соленая вода. Эти компоненты можно легко отделить путем испарения, и каждый из них сохраняет свои первоначальные свойства. Однако соль равномерно распределяется в воде. В этом примере вода является растворителем, а соль – растворимым веществом.
Следует заметить, чтобы приготовить раствор, нужно газообразное, жидкое или твердое вещество смешать с растворителем (водой, спиртом, ацетоном).
Есть разница между раствором и смесью. В химии раствор – это тип смеси. Раствор – это смесь, которая одинакова или равномерная в течение всего времени. Смесь, которая не является раствором, не является равномерной в течение всего времени. Например, песок в воде – это гетерогенная смесь.
Сплав – это смесь элементов, которая имеет характеристику металла. По крайней мере один из смешанных элементов – это металл. Примером является сталь, которая изготавливается из смеси железа и углерода. Узнать о других сплавах можно в учебнике по химии 7 класс Г.А. Лашевской.
Суспензия – это смесь жидкости или газа и частиц твердого вещества, которые не растворяются. Эти частицы «подвешены» в жидкости. Основная характеристика суспензии заключается в том, что твердые частицы со временем оседают и отделяются, если их оставить в покое.
Примером суспензии является смесь воды и песка. При смешивании песок будет рассеиваться по всей воде. Если его оставить в покое, песок оседает на дно.
Коллоид – это смесь, где очень маленькие частицы одного вещества равномерно распределяются по всему остальному веществу. Они выглядят очень похожими на растворы, но частицы суспендуються, а не полностью растворяются.
Разница между коллоидом и суспензией заключается в том, что частицы в течение определенного периода пор не будут оседать на дне, они останутся взвешенными или плавающими.
Примером коллоида является молоко. Молоко – это смесь жидкого жира, рассеянного и суспендированного в воде. Коллоиды, как правило, считаются неоднородными смесями, но имеют и некоторые качества однородных.
Интересные факты о смесах:
Дым – это смесь частиц, что суспендуються в воздухе.
Вода из крана – это смесь воды и других частиц. Чистую воду или H2O обычно называют дистиллированной водой.
Многие вещества, с которыми мы сталкиваемся каждый день, – это смеси. Воздух, которым мы дышим, – это смесь газов, таких как кислород и азот.
Кровь – это смесь, которую можно разделить центрифугой на две ее основные части: плазму и эритроциты.
Смеси могут быть жидкостями, газами и твердыми веществами.
Не можете выполнить задание из учебника или рабочей тетради? Тогда вам в этом помогут ГДЗ и решебники по химии за 7 класс.
Чистые вещества и смеси
Смеси
Смесь — это совокупность из двух или большего числа различных веществ, химически не соединённых между собой. Вещества в смеси могут находиться в любых соотношениях.
Пример. Атмосферный воздух представляет собой смесь газов, состоящую из кислорода, азота и других газов.
Вещества, которые входят в состав смеси, называются компонентами смеси.
Смеси делятся на однородные (гомогенные) и неоднородные (гетерогенные).
Однородные (гомогенные) смеси — это смеси, в которых невооружённым глазом или даже с помощью микроскопа нельзя обнаружить компоненты, входящие в состав смеси.
Пример. Вода с растворённым в ней сахаром, воздух, большинство металлических сплавов — однородные смеси.
Однородные смеси иначе ещё называются растворами. Раствор — это однородная смесь, которая состоит из растворённого вещества и растворителя.
Физические свойства однородных смесей могут отличаться от свойств их компонентов.
Пример. Вода закипает при температуре 100 °C, а водный раствор соли — при более высокой температуре. Сплав олова со свинцом, используемый для паяния, плавится при более низкой температуре, чем чистые металлы.
Неоднородные (гетерогенные) смеси — это смеси, в которых невооружённым глазом или при помощи микроскопа можно увидеть компоненты, входящие в состав смеси.
Пример. Вода с песком, живые ткани, мутная вода, молоко — неоднородные смеси.
В неоднородных смесях физические свойства компонентов сохраняются.
Пример. Вода с песком закипает при температуре 100 °C.
Неоднородные смеси иначе ещё называются механическими смесями.
По агрегатному состоянию смеси можно разделить на три группы:
Чистые вещества
Чистое вещество — это вещество, состоящее из частиц только одного вещества. Абсолютно чистые вещества получить невозможно, поэтому чистыми веществами условились называть такие вещества, в которых почти нет примесей. Примесь — это вещество, содержащееся в основном веществе в очень малом количестве.
Чистые вещества делятся на простые и сложные.
Простые вещества — это вещества, которые состоят из атомов одного химического элемента.
Пример. Кислород (O2), аргон (Ar), азот (N2) — простые вещества.
Сложные вещества — это вещества, которые состоят из атомов разных химических элементов.
Пример. Вода (H2O), углекислый газ (CO2), поваренная соль (NaCl) — сложные вещества.
Сложные вещества иначе ещё называются химическими соединениями.
Химия, Биология, подготовка к ГИА и ЕГЭ
Начнем с определений
Чистое вещество состоит из молекул одного вида.
Чистые вещества могут быть элементного состава (т.е. состоять из элементов одного вида) — простые вещества:
Чистые вещества — соединения — сложные вещества — состоят из молекул одного вида.
В природе не существует абсолютно чистых веществ. Например, особо чистый алюминий содержит 0,001% примесей.
Даже когда мы считаем воду чистой, то должны понимать, что там есть примеси. Даже дистиллированная вода не может считаться абсолютно чистым веществом — это тоже смесь, только примесей в ней намного меньше, чем в обычной воде.
Фильтрованная вода — тоже не чистое вещество, а смесь растворимых компонентов и воды, водопроводная — тем более!
Смеси — содержит молекулы нескольких видов.
Однородные смеси (гомогенные)
«Гомо» — означает «одинаковый». Т.е. вещества в гомогенной смеси находятся в одинаковых агрегатных состояниях ( в одинаковых фазах):
Воздух — пример однородной газовой смеси (если учитывать именно газовый состав, частички пыли и т.п. мы здесь не учитываем), молярная масса воздуха принята равной 29 г\моль.
Все растворы — однородные смеси растворимого вещества и растворителя.
Неоднородные смеси (гетерогенные)
Неоднородная смесь — это смесь, где вещества находятся в разных фазах.
С определениями чистых веществ и смесей мы определились, теперь давайте разберем способы разделения смесей.
Еще одно важное отличие чистых веществ от смесей — температуры плавления и кипения:
Чистые вещества
Смеси
имеют четкие температуры плавления и кипения
При каком условии смесь считается однородной
Каждый из нас в повседневной жизни имеет дело как с чистыми, так и с загрязненными веществами и, конечно же, со смесями веществ. Данный урок посвящен изучению понятий «чистое вещество», «загрязненное вещество», «смесь веществ». Вы научитесь по определенным признакам различать чистые вещества и смеси веществ.
I. Понятие “компонент”, “смесь”, “примесь”
В повседневной жизни каждый из нас сталкивается со множеством смесей веществ, имеет дело не только с чистыми, но и загрязненными веществами. Важно уметь различать данные понятия и уметь определять по конкретным признакам, с чем имеешь дело: чистым или загрязненным веществом, индивидуальным веществом или смесью веществ. Ведь человек хочет употреблять только ту воду, которая не содержит вредных примесей. Дышать мы хотим воздухом, не загрязненным вредными для здоровья газами. В медицине и производстве лекарственных препаратов проблема получения и использования чистых веществ особенно актуальна.
Познакомимся с основными терминами урока.
«Смесь – целостная система, состоящая из разнородных компонентов».
Смесь – это то, что образуется при перемешивании двух и более различных по свойствам веществ.
Вещества, составляющие смесь, называют компонентами. Например, воздух – смесь газов: азота, кислорода, углекислого газа и других.
Если масса одного компонента в десятки раз меньше массы другого компонента смеси, то его называют примесью. Говорят, что вещество загрязнено. Например, воздух может быть загрязнен угарным газом, продуктом неполного сгорания органических соединений, в частности бензина. Кстати, бензин – это смесь органических веществ – углеводородов.
Смеси отличаются друг от друга по внешнему виду. Например, соленая вода (смесь поваренной соли и воды) и смесь речного песка и воды. В первом случае нельзя увидеть границы раздела фаз твердое-жидкое. Такую смесь называют однородной (или гомогенной). Другими примерами однородных смесей являются уксус (смесь уксусной кислоты и воды), воздух, сахарный сироп.
Смесь речного песка и воды относят к неоднородным (или гетерогенным) смесям, т.к. состав такой смеси неодинаков в разных точках объема. Неоднородными являются смеси глины и воды, бензина и воды.
В суспензиях видны частицы твердого вещества, в эмульсиях – капельки жидкости, такие смеси называются неоднородными (гетерогенными), а в растворах компоненты не различимы, они являются однородными (гомогенными) смесями.
II. Степень частоты вещества
Если примеси не обнаруживаются с помощью химических реакций, то вещество относят к химически чистым. Например, это дистиллированная вода.
III. Способы разделения смесей
В природе вещества существуют в виде смесей. Для лабораторных исследований, промышленных производств, для нужд фармакологии и медицины нужны чистые вещества.
Для очистки веществ применяются различные способы разделения смесей
Эти способы основаны на различиях в физических свойствах компонентов смеси.
Рассмотрим способы разделения гетерогенных и гомогенных смесей.
| Пример смеси | Способ разделения |
