Что такое однородные смеси в химии. Чистые вещества и смеси. Отстаивание — Гипермаркет знаний. Способы разделения смесей

РАЗДЕЛ И. ОБЩАЯ ХИМИЯ

6. Смеси веществ. Растворы

6.2. Смеси, их типы, названия, состав, методы разделения

Смеси - это совокупность различных веществ, из которых может складываться одно физическое тело. Каждое вещество, что содержится в смеси, называют компонентом. При смешивании новое вещество не возникает. Все вещества, которые входят в состав смеси, сохраняют присущие им свойства. Но физические свойства смеси, как правило, отличаются от физических свойств отдельных компонентов. Смеси бывают однородными и неоднородными.

Однородные (гомогенные) смеси - это смеси, в которых компоненты смешаны на молекулярном уровне (однофазный материал); их невозможно обнаружить при рассматривании невооруженным глазом и даже при использовании мощных оптических приборов. Например, водные растворы сахара, поваренной соли, спирта, уксусной кислоты, металлические сплавы, воздух.

Неоднородные (гетерогенные) смеси формируют так называемые дисперсные системы. Они образуются при смешивании двух и более веществ, которые не растворяются друг в друге (не образуют однородных систем) и не реагируют химически. Компоненты дисперсных систем называют дисперсионным средой и дисперсной фазой; между ними существует поверхность раздела.

По размеру частиц дисперсной фазы системы разделяют на:

Грубодисперсные (> 10 -5 м);

Мікрогетерогенні (10 -7 -10 -5 м);

Ультрамікрогетерогенні (10 -9 -10 -7 м), или золи (коллоидные системы) 1 .

Если частицы дисперсной фазы имеют одинаковый размер, системы называют монодисперсними; если разный - полідисперсними (таковыми являются практически все природные системы). В зависимости от агрегатного состояния дисперсионной среды и дисперсной фазы, различают такие простые дисперсные системы:

* Газы образуют однородные смеси (газообразные растворы).

** Пористые тела по размеру полостей разделяют на:

Микропористые (2 нм);

Лезопористі (2-50 нм);

Макропористые (> 50 нм).

Смеси разделяют с помощью физических методов. Для разделения неоднородных смесей используют отстаивание, фильтрование, флотацию и иногда действие магнита.

Для разделения однородных смесей используют выпаривание и перегонку (дистилляцию).

_____________________________________________________________

1 Если размеры частиц дисперсной фазы не превышают размеров молекул или ионов (до 1 нм), такие системы называют истинными растворами.

Химия изучает вещества и их свойства. При их смешивании возникают смеси, которые приобретают новые ценные качества.

Что такое смесь

Смесью называют совокупность индивидуальных веществ. Их изготовлением занимаются не только ученые в лабораториях при наличии определенных условий. Каждый день мы начинаем с ароматного чая или кофе, в который добавляем сахар. Или варим вкусный суп, который обязательно необходимо посолить. Это и есть самые настоящие смеси. Только мы об этом абсолютно не задумываемся.

Если невооруженным глазом невозможно различить частички веществ - перед вами однородные смеси (гомогенные). Их можно получить, растворяя тот самый сахар в чае или кофе.

А вот если к сахару добавить песок, их частички можно различить без труда. Такую смесь считают неоднородной или гетерогенной.

При изготовлении смесей такого вида можно использовать вещества, находящиеся в разном твердом или жидком. Смесь молотого перца разного вида или другие приправы чаще всего являются именно неоднородными сухими составами.

Если в процессе приготовления гетерогенного продукта используется любая жидкость, то полученную массу называют взвесью. Причем различают их несколько видов. При смешивании жидкости с образуются суспензии. Их примером является смесь воды с песком или глиной. Когда строитель изготавливает цемент, повар смешивает муку с водой, ребенок чистит зубы пастой - все они используют суспензии.

Другая разновидность гетерогенных смесей может быть получена при смешивании двух жидкостей. Естественно, если их частички различимы. Капните растительного масла в воду - и получите эмульсию.

Однородные смеси

Самым известным из этой группы веществ является воздух. Каждый ученик знает, что в его состав входит ряд газов: азот, кислород, двуокись углерода, и примеси. Можно ли их рассмотреть и различить невооруженным глазом. Конечно, нет.

Таким образом, и воздух, и сладкая вода - однородные смеси. Они могут находиться в разных агрегатных состояниях. Но чаще всего используются жидкие однородные смеси. Они состоят их растворителя и растворенного вещества. Причем первым является компонент либо жидкий, либо взятый в большем объеме.

Вещества не могут растворяться в бесконечном количестве. Например, в литр воды можно добавить только два килограмма сахара. Дальше этот процесс просто не будет происходить. Такой раствор станет насыщенным.

Интересное явление представляют собой твердые гомогенные смеси. Так, водород без труда распределяется в различных металлах. Интенсивность процесса растворения зависит от многих факторов. Она увеличивается с повышением температуры жидкости и воздуха, при измельчении веществ и в результате их перемешивания.

Удивительным является тот факт, что в природе не существует абсолютно нерастворимых веществ. Даже ионы серебра распределяются между молекулами воды, образуя гомогенную смесь. Такие растворы находят широкое применение в быту и жизни человека. Например, всеми любимое и полезное молоко - однородная смесь.

Способы разделения смесей

Иногда возникает необходимость не только получить гомогенные растворы, но и разделить однородные смеси. Допустим, в доме есть только соленая вода, а нужно получить ее кристаллы отдельно. Для этого подобную массу выпаривают. Однородные смеси, примеры которых были приведены выше, чаще всего разделяют именно таким способом.

На основе различий в температуре кипения основана дистилляция. Всем известно, что вода начинает испаряться при 100 градусах по Цельсию, а этиловый спирт - при 78. Смесь данных жидкостей нагревают. Сначала испаряются пары спирта. Их конденсируют, то есть переводят в жидкое состояние, соприкасая с любой охлажденной поверхностью.

При помощи магнита разделяют смеси, в состав которых входят металлы. Например, железные и деревянные опилки. Растительное масло и воду отдельно можно получить при помощи отстаивания.

Гетерогенные и однородные смеси, примеры которых проиллюстрированы в статье, имеют важное хозяйственное значение. Полезные ископаемые, воздух, подземные воды, моря, пищевые продукты, строительные материалы, напитки, пасты - все это совокупность индивидуальных веществ, без которых жизнь была бы просто невозможна.

>> Чистые вещества и смеси. Отстаивание. Разделение смеси трех твердых веществ

Чистые вещества и смеси

Материал параграфа поможет вам:

> осознать, что абсолютно чистых веществ не существует;
> различать однородные и неоднородные смеси веществ;
> выяснить, в каких смесях физические свойства компонентов сохраняются, а в каких - нет;
> выбрать метод разделения смеси веществ в зависимости от ее типа.

Чистые вещества и смеси.

Каждое вещество всегда содержит определенное количество примесей. Вещество, в котором почти нет примесей, называют чистым. С такими веществами работают в научной лаборатории, школьном химическом кабинете. Заметим, что абсолютно чистых веществ не существует.

Каждое вещество, содержащееся в смеси, называют компонентом.

Смеси, в которых компоненты невозможно обнаружить наблюдением, называют однородными.

Большинство металлических сплавов - также однородные смеси. Например, в сплаве золота с медью (его используют для изготовления ювелирных украшений) отсутствуют красные частицы меди и желтые частицы золота.

Из материалов, которые являются однородными смесями веществ, изготовляют много предметов разнообразного назначения (рис. 27).

К однородным смесям принадлежат все смеси газов , в том числе и воздух. Существует немало однородных смесей жидкостей.

Рис. 27. Предметы, изготовленные из однородных смесей

Такая смесь образуется при смешивании, например, спирта и воды.

Приведите свой пример однородной смеси.

Однородные смеси еще называют растворами, даже если они твердые или газообразные.

По некоторым физическим свойствам однородные смеси отличаются от их компонентов. Так, сплав олова со свинцом, используемый для паяния, плавится при более низкой температуре, чем чистые металлы. Вода закипает при температуре 100 °С, а водный раствор соли - при более высокой температуре. Если воду охладить до температуры 0 °С, она начнет превращаться в лед. Раствор соли при этих условиях остается жидкостью (он замерзает при температуре ниже 0 °С). В этом можно убедиться зимой, когда дороги и тротуары, покрытые льдом, посыпают смесью соли с песком. Лед под действием соли плавится; образуется водный раствор соли, не замерзающий на слабом морозе. А песок нужен для того, чтобы дорога не была скользкой.

Рис. 28. Неоднородная смесь мела и воды

Вам известно, что мел не растворяется в воде. Если его порошок всыпать в стакан с водой, то в образовавшейся смеси всегда можно обнаружить частицы мела, которые видны невооруженным глазом или в микроскоп (рис. 28).

Смеси, в которых компоненты можно обнаружить наблюдением, называют неоднородными.

К неоднородным смесям (рис. 29) относятся большинство минералов, почва, строительные материалы, живые ткани, мутная вода, молоко и другие продукты питания, некоторые лекарственные и косметические средства.

Приведите свой пример неоднородной смеси.

В неоднородной смеси физические свойства компонентов сохраняются. Так, железные опилки , смешанные с медными или алюминиевыми, не теряют способности притягиваться к магниту.

Рис. 29. Неоднородные смеси:
а - смесь воды и серы;
б - смесь растительного масла и воды;
в - смесь воздуха и воды

Вода в смеси с песком, мелом или глиной замерзает при температуре О 0C и закипает при 100 °С.

Некоторые виды неоднородных смесей имеют специальные названия: пена (например, пенопласт, мыльная пена), суспензия (смесь воды с небольшим количеством муки), эмульсия (молоко, хорошо взболтанные растительное масло с водой), аэрозоль (дым, туман).

В каких находятся компоненты в каждой названной смеси?

Материал, изложенный выше, обобщен в схеме 3.

Схема 3. Вещества и смеси

Часто возникает необходимость разделить смесь, чтобы получить ее компоненты или очистить вещество от примесей.

Существует много методов разделения смесей. Их выбирают, учитывая тип смеси, агрегатное состояние и различия в физических свойствах компонентов (схема 4). Некоторые методы вам известны из курса природоведения.

Схема 4. Методы разделения смесей

Объясните, благодаря каким свойствам компонентов возможно разделение каждой неоднородной смеси, указанной на схеме.

Рис. 30. Рабочий в распираторе

Рассмотрим, как используют некоторые методы разделения смесей.

Процесс фильтрования лежит в основе работы респиратора - устройства, которое защищает легкие человека, работающего в сильно запыленном помещении. В респираторе имеются фильтры, препятствующие попаданию пыли в легкие (рис. 30). Простейший респиратор - повязка из нескольких слоев марли. Фильтр, извлекающий пыль из воздуха, есть и в пылесосе.

С помощью магнита в промышленности обогащают железную руду - магнетит.

Благодаря способности притягиваться к магниту руда отделяется от песка, глины, земли и др. Таким способом извлекают железо из промышленных и бытовых отходов.

Важным методом разделения однородных смесей жидкостей является перегонка, или дистилляция1. Этот метод позволяет очистить природную воду от примесей. Полученную чистую (дистиллированную) воду используют в научно-исследовательских лабораториях, в производстве веществ для современной техники, в медицине для приготовления лекарств.

1 Термин происходит от латинского слова distillatio - стекание каплями.

В промышленности перегонкой нефти (смесь многих веществ, преимущественно - жидкостей) получают бензин, керосин, дизельное горючее.

В лаборатории перегонку осуществляют на специальной установке (рис. 31). При нагревании смеси жидкостей сначала закипает вещество с наиболее низкой температурой кипения. Его пар выходит из сосуда, охлаждается, конденсируется1, и образовавшаяся жидкость стекает в приемник. Когда этого вещества уже не будет в смеси, температура начнет повышаться, и со временем закипает другой жидкий компонент. Нелетучие жидкости остаются в сосуде.

Рис. 31.Лабораторная установка для перегонки:

а - обычная;
1 - смесь жидкостей с разными температурами кипения;
2 - термометр;
3 - водяной холодильник;
4 - приемник
6 - упрощенная

Разделение различных смесей происходит и в природе. Из воздуха оседают частицы пыли, а во время дождя и снега - капельки воды, снежинки. В результате отстаивания мутная вода становится прозрачной. От нерастворимых веществ вода очищается и при прохождении через песок. После испарения воды на берегах лиманов остаются соли, которые были растворены в ней. Из воды, вытекающей из скважины, выделяются растворенные газы.

1 Термин происходит от латинского слова condensatio - сгущение, уплотнение.

Выводы

Каждое вещество содержит примеси. Чистым считают вещество, в котором примесей почти нет.

Смеси веществ бывают однородными и неоднородными. В однородной смеси компоненты невозможно обнаружить наблюдением, а в неоднородной смеси это возможно.

Некоторые физические свойства однородной смеси отличаются от свойств компонентов. В неоднородной смеси свойства компонентов сохраняются.

Неоднородные смеси веществ разделяют отстаиванием, фильтрованием, иногда - действием магнита, а однородные - выпариванием и перегонкой (дистилляцией).

?
29. Какие типы смесей существуют и чем они отличаются?

30. Запишите приведенные слова и словосочетания в соответствующие столбцы помещенной ниже таблицы: алюминий, пепел, газетная бумага, ртуть, воздух, йодная настойка, гранит, лед из чистой воды, углекислый газ, железобетон.

31. Назовите несколько продуктов питания, которые являются растворами.

32. Какой популярный напиток в зависимости от способа приготовления бывает однородной или неоднородной смесью?

33. Можно ли водный раствор поваренной соли превратить в неоднород­ ную смесь? Если можно, то как это сделать?

34. Какие смеси можно разделить фильтрованием: а) смесь песка и гли­ны; б) смесь спирта и медных опилок; в) смесь воды и бензина; г) смесь воды с кусочками пластмассы? Назовите вещества, которые останут­ся на фильтре.

35. Как бы вы разделили смесь: а) поваренной соли и мела; б) спирта и воды? Какие различия в свойствах веществ дают возможность использовать выбранный вами метод?

36. Продумайте эксперимент по разделению смеси поваренной соли, песка, железных и древесных опилок. Составьте его план, кратко опишите каждый этап эксперимента и расскажите об ожидаемых результатах.

Экспериментируем дома

Отстаивание

В два стакана налейте воды. В один стакан насыпьте 1/2 чайной ложки песка, а в другой - столько же крахмала. Одновременно перемешайте обе смеси. С одинаковой ли скоростью оседают частицы веществ в воде? Если нет, то какие частицы оседают быстрее и почему?

Свои наблюдения запишите в тетрадь.

Разделение смеси трех твердых веществ

Смешайте небольшие количества измельченного пенопласта, песка и поваренной соли.

Какие методы можно использовать для разделения этой смеси?

Разделите смесь 1 . Если необходимо нагревание, осуществляйте его очень осторожно.

Каждый этап эксперимента опишите в тетради.

Попель П. П., Крикля Л. С., Хімія: Підруч. для 7 кл. загальноосвіт. навч. закл. - К.: ВЦ «Академія», 2008. - 136 с.: іл.

В смеси исходные вещества включены неизменными. При этом нередко исходные вещества становятся неузнаваемыми, потому что смесь обнаруживает другие физические свойства по сравнению с каждым изолированным исходным веществом. При смешивании не возникает, тем не менее, никакое новое вещество.

Специфические качества смеси, например, плотность, температура кипения или цвет, зависят от соотношения компонентов смеси (массовое отношение). Смесь двух металлов, полученная путём смешивания их расплавов, называется сплавом . В другой связи говорят о конгломерате. Коллоидные растворы находятся посередине между гомогенными и гетерогенными смесями. В этих жидкостях примешаны твердые частички, каждая из которых состоит из небольшого числа молекул. Поэтому такая смесь ведёт себя как раствор.

Если хотят разделить смесь на чистые вещества, то используют некоторые физические качества. Из этого получается выбор соответствующего разделительного метода.

Гомогенные и гетерогенные смеси

Различные виды смесей можно классифицировать в 2 группы:

• Гетерогенные смеси полностью не смешаны, так как чистые вещества существуют в ясно отграниченных фазах, то есть это многофазные материалы
• Гомогенные смеси - это на молекулярном уровне смешанные чистые вещества, то есть это однофазные материалы.

Гомогенные смеси делятся по агрегатному состоянию на три группы:

• газовые смеси;
• растворы;
• твёрдые растворы.

Гетерогенные смеси двух веществ можно разделить по агрегатным состояниям на следующие группы:

Мерой, указывающей доли веществ в смеси, является концентрация .

Различие между чистыми веществами и смесями

Наиболее простым такое различие является для газов. Чистое сложное вещество (например, вода), состоит из одного типа молекул, а смесь газов - из нескольких типов (например, молекул кислорода и водорода). Смесь газов можно разделить физическими методами (например, диффузионным), а сложное вещество - нельзя.

В отношении жидких и твёрдых смесей не всегда всё очевидно.

Разделение смесей

Существуют различные методы разделения смесей. Для газов эти методы основаны на разнице в скоростях либо массах молекул веществ, входящих в смесь.

1. Основные способы выделения веществ из неоднородной (гетерогенной) смеси:

• отстаивание

• фильтрование

• действие магнитом

2. Основние способы выделения веществ из однородной (гомогенной) смеси:

• выпаривание

• кристаллизация

• дистилляция

• хроматография

См. также

Примечания

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Смесь (химия)" в других словарях:

Смесь: Смесь (химия) продукт смешения, механического соединения каких либо веществ, характеризующаяся содержанием примесей выше определенного предела. Например: горючая смесь, гелиево кислородная смесь. Случайная, беспорядочная, лишенная… … Википедия

Смесь золошлаковая - Смесь золошлаковая – смесь, состоящая из золы и шлака, образующихся на тепловых электростанциях при сжигании углей в топках котлоагрегатов. [ГОСТ 25137 82] Смесь золошлаковая – механическая смесь пылеобразной золы уноса и шлаковых… …

- (Eschka mixture) смесь двух частей MgO и одной части Na2CO3, реагент, хорошо поглощающий окислы серы и хлора. Например, для определения содержания серы в угле, навеску угля сжигают со смесью Эшка. При этом образуются растворимые сульфаты… … Википедия

Смесь активированная сфб - – смесь, приготовленная на воде с добавками, пропущенной через роторно пульсационный аппарат и подверженной кавитации; позволяет получить экономический эффект за счет увеличения удельной поверхности цемента и образования цементно… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Смесь асфальтобетонная - – рационально подобранная смесь минеральных материалов [щебня (гравия) и песка с минеральным порошком или без него] с битумом, взятых в определенных соотношениях и перемешанных в нагретом состоянии. [ГОСТ 9128 97] Рубрика термина: Асфальт… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Смесь бетонная заданного качества - – это бетонная смесь, требуемые свойства и дополнительные характеристики которой задаются производителю, который несет ответственность за обеспечение этих требуемых свойств и дополнительных характеристик. [ГОСТ 7473 2010] Рубрика термина:… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Смесь бетонная заданного нормированного состава - – это бетонная смесь заданного состава, состав которого определен стандартом или другим техническим документом, например, производственными нормами. [ГОСТ 7473 2010] Рубрика термина: Свойства бетона Рубрики энциклопедии: Абразивное… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Смесь бетонная заданного состава - – это бетонная смесь, состав которой и используемые при приготовлении составляющие задаются производителю, который несет ответственность за обеспечение этого состава. [ГОСТ 7473 2010] Рубрика термина: Свойства бетона Рубрики энциклопедии:… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Смесь бетонная огнеупорная - – огнеупорная смесь, состоящая из огнеупорных порошков и огнеупорного цемента, готовая к использованию после введения жидкости. [ГОСТ Р 52918 2008] Рубрика термина: Технологии бетонирования Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование,… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Смесь огнеупорная - – неформованный огнеупор, состоящий из огнеупорных порошков, готовый к использованию после введения связки. [ГОСТ Р 52918 2008] Смесь огнеупорная – неформованные огнеупоры, состоящие из огнеупорных порошков, требующие введения связки. [ГОСТ … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Книги

• Основы общей и физической химии. Учебное пособие , Еремин Вадим Владимирович, Борщевский Андрей Яковлевич. Книга создается на основе годичного курса`Общая и физическая химия`для студентов 2-го курса физического факультета МГУ. Выбирая уровень изложения, мы исходили из того, что читать ее будут…

Чистое вещество имеет определенный постоянный состав или структуру (соль, сахар).

Чистое вещество может быть элементом или соединением .

Атом - это наименьшая частица элемента, сохраняющая все его свойства . Химический элемент состоит из атомов одного вида. В элементе все атомы одинаковы и имеют одинаковое число протонов. Элементы - это, своего рода, "строительные блоки" любого вещества. Можно привести строительную аналогию:

Стройматериалы (кирпич, бетон, песок…) - это элементы
Строительные конструкции (дома, мосты, дороги…) - это вещество

2. Соединения элементов

Соединение состоит, как минимум, из двух элементов. Все та же вода состоит из соединения двух элементов водорода и одного элемента кислорода - H 2 O. Другими словами, соединив эти два элемента таким образом, мы получим воду и только воду!

Несмотря на то, что вода состоит из элементов водорода и кислорода, ее химические и физические свойства отличаются от свойств чистого водорода и кислорода.

Чтобы "разделить" воду на водород и кислород, необходимо произвести химическую реакцию.

3. Смеси

Смеси - это физические сочетания чистых веществ, не имеющие определенного или чистого состава.

Примером смеси может служить обыкновенный чай (напиток), который многие самостоятельно готовят и пьют по утрам. Кто-то любит крепкий чай (большое кол-во заварки), кто-то любит сладкий чай (большое кол-во сахара)… Как видим, смесь под названием "чай" всегда получается немного разной, хотя и состоит из одних и тех же компонентов (ингредиентов). Однако, следует отметить, что каждый компонент смеси сохраняет набор своих характеристик, поэтому, разные вещества можно выделить из смеси. Например, можно без особого труда разделить смесь из соли и песка. Для этого достаточно поместить смесь в воду, подождать пока соль растворится и отфильтровать полученный раствор. В результате получим чистый песок.

Смеси могут быть однородными и неоднородными.

В однородной смеси нельзя обнаружить частицы веществ, из которых состоит смесь. Пробы, взятые в разных местах такой смеси будут одинаковы (например, сладкий чай, в котором полностью растворился насыпанный сахар).

Однако, если в стакане с чаем сахар растворится не полностью, то мы получим неоднородную смесь. Действительно, если попробовать такой чай, то с поверхности он будет не таким сладким, как со дна, т.к. концентрация сахара будет разной.