În articolul nostru vom lua în considerare ce sunt substanțele pure și amestecurile, metode de separare a amestecurilor. Fiecare dintre noi le folosește în viața de zi cu zi. Există substanțe pure în natură? Și cum să le deosebești de amestecuri?
Substanțe pure și amestecuri: modalități de a separa amestecurile
Substanțele pure sunt substanțe care conțin particule doar de un anumit tip. Oamenii de știință cred că practic nu există în natură, deoarece toate, deși în proporții neglijabile, conțin impurități. Absolut toate substanțele sunt, de asemenea, solubile în apă. Chiar dacă, de exemplu, un inel de argint este scufundat în acest lichid, ionii acestui metal vor intra în soluție.
Un semn al substanțelor pure este constanța compoziției și proprietăților fizice. În procesul de formare a acestora, are loc o modificare a cantității de energie. În plus, poate crește și scădea. O substanță pură poate fi separată în componentele sale individuale numai printr-o reacție chimică. De exemplu, numai apa distilată are un punct tipic de fierbere și de îngheț pentru această substanță,lipsa gustului si a mirosului. Iar oxigenul și hidrogenul acestuia pot fi descompuse numai prin electroliză.
Și cum diferă agregatele lor de substanțele pure? Chimia ne va ajuta să răspundem la această întrebare. Metodele de separare a amestecurilor sunt fizice, deoarece nu duc la modificarea compoziției chimice a substanțelor. Spre deosebire de substanțele pure, amestecurile au compoziție și proprietăți variabile și pot fi separate prin metode fizice.
Ce este un amestec
Un amestec este o colecție de substanțe individuale. Un exemplu este apa de mare. Spre deosebire de distilat, are un gust amar sau sărat, fierbe la o temperatură mai mare și îngheață la o temperatură mai scăzută. Metodele de separare a amestecurilor de substanțe sunt fizice. Deci, sare pură poate fi obținută din apa de mare prin evaporare și cristalizare ulterioară.
Tipuri de amestecuri
Dacă adăugați zahăr în apă, după un timp particulele sale se vor dizolva și devin invizibile. Ca urmare, ele nu pot fi distinse cu ochiul liber. Astfel de amestecuri se numesc omogene sau omogene. Aerul, benzina, bulionul, parfumul, apa dulce și sărată și un aliaj de cupru și aluminiu sunt, de asemenea, exemple ale acestora. După cum puteți vedea, amestecurile omogene pot fi în diferite stări de agregare, dar lichidele sunt cele mai comune. Se mai numesc și soluții.
În amestecurile eterogene sau eterogene, particulele de substanțe individuale pot fi distinse. Pilitura de fier și lemn, nisipul și sarea de masă sunt exemple tipice. Amestecuri eterogene se mai numesc și suspensii. Printre acestea se disting suspensiile și emulsiile. Prima constă dintr-un lichid și un solid. Deci, o emulsie este un amestec de apă și nisip. O emulsie este o combinație de două lichide cu densități diferite.
Există amestecuri eterogene cu nume speciale. Deci, un exemplu de spumă este spuma, iar aerosolii includ ceață, fum, deodorante, odorizante, agenți antistatici.
Metode de separare a amestecurilor
Desigur, multe amestecuri au proprietăți mai valoroase decât substanțele individuale care le compun. Dar chiar și în viața de zi cu zi există situații în care trebuie să fie separate. Și în industrie, industrii întregi se bazează pe acest proces. De exemplu, din petrol, ca urmare a prelucrării acestuia, se obțin benzină, motorină, kerosen, păcură, ulei solar și ulei de mașini, combustibil pentru rachete, acetilenă și benzen. De acord, este mai profitabil să folosești aceste produse decât să arzi uleiul fără minte.
Acum să vedem dacă există metode chimice pentru separarea amestecurilor. Să presupunem că trebuie să obținem substanțe pure dintr-o soluție apoasă de sare. Pentru a face acest lucru, amestecul trebuie încălzit. Drept urmare, apa se va transforma în abur, iar sarea se va cristaliza. Dar, în același timp, nu va exista nicio transformare a unei substanțe în alta. Aceasta înseamnă că baza acestui proces sunt fenomenele fizice.
Metodele de separare a amestecurilor depind de starea de agregare, capacitatea de dizolvare, diferența de punct de fierbere, densitatea și compoziția componentelor sale. Să luăm în considerare fiecare dintre ele mai detaliat în mod specificexemple.
Filtrare
Această metodă de separare este potrivită pentru amestecuri care conțin un lichid și un solid insolubil. De exemplu, apă și nisip de râu. Acest amestec trebuie trecut printr-un filtru. Drept urmare, apa curată va trece liber prin ea, iar nisipul va rămâne.
Decontare
Unele metode de separare a amestecurilor se bazează pe acțiunea gravitației. Astfel, suspensiile și emulsiile pot fi descompuse în substanțe pure. Dacă uleiul vegetal intră în apă, amestecul trebuie mai întâi agitat. Apoi lăsați-l puțin. Drept urmare, apa va fi pe fundul vasului, iar uleiul îl va acoperi sub formă de peliculă.
În condiții de laborator, pentru decantare se folosește o pâlnie de separare. Ca urmare a activității sale, lichidul mai dens este scurs în vas, în timp ce cel ușor rămâne.
Decontarea se caracterizează printr-o viteză redusă a procesului. Este nevoie de o anumită perioadă de timp pentru ca precipitatul să se formeze. În condiții industriale, această metodă se realizează în structuri speciale numite rezervoare de sedimentare.
Acțiune cu un magnet
Dacă amestecul conține metal, acesta poate fi separat cu ajutorul unui magnet. De exemplu, pilitură separată de fier și lemn. Dar toate metalele au aceste proprietăți? Deloc. Pentru această metodă sunt potrivite doar amestecurile care conțin feromagneți. Pe lângă fier, acestea includ nichel, cob alt, gadoliniu, terbiu, disprosium, holmiu, erbiu.
Distilare
Acesta este titlul întradus din latină înseamnă „picături de scurgere”. Distilarea este o metodă de separare a amestecurilor bazată pe diferența de puncte de fierbere a substanțelor. Astfel, chiar și acasă, alcoolul și apa pot fi separate. Prima substanță începe să se evapore deja la o temperatură de 78 de grade Celsius. Atingând suprafața rece, vaporii de alcool se condensează, transformându-se într-o stare lichidă.
În industrie se obțin produse de rafinare a petrolului, substanțe aromatice, metale pure.
Evaporare și cristalizare
Aceste metode de separare sunt potrivite pentru soluții lichide. Substanțele care compun compoziția lor diferă prin punctul de fierbere. Astfel, se pot obtine cristale de sare sau zahar din apa in care sunt dizolvate. Pentru a face acest lucru, soluțiile sunt încălzite și evaporate până la o stare saturată. În acest caz, cristalele sunt depuse. Dacă este necesar să se obțină apă pură, atunci soluția este adusă la fierbere, urmată de condensarea vaporilor pe o suprafață mai rece.
Metode pentru separarea amestecurilor de gaze
Amestecurile de gaze sunt separate prin metode de laborator și industriale, deoarece acest proces necesită echipamente speciale. Materia primă de origine naturală este aerul, cocsul, generatorul, asociat și gazul natural, care este o combinație de hidrocarburi.
Metodele fizice de separare a amestecurilor în stare gazoasă sunt următoarele:
- Condensul este un proces treptatrăcirea amestecului, timp în care are loc condensarea componentelor sale. În acest caz, în primul rând, substanțele cu punct de fierbere ridicat, care sunt colectate în separatoare, trec în stare lichidă. În acest fel, hidrogenul este obținut din gazul cuptorului de cocs, iar amoniacul este, de asemenea, separat din partea nereacționată a amestecului.
- Sorpția este absorbția unor substanțe de către altele. Acest proces are componente opuse, între care se stabilește echilibrul în timpul reacției. Procesele înainte și invers necesită condiții diferite. În primul caz, este o combinație de presiune ridicată și temperatură scăzută. Acest proces se numește sorbție. În caz contrar, se folosesc condițiile opuse: presiune scăzută la temperatură ridicată.
- Separarea prin membrană este o metodă în care proprietatea partițiilor semi-permeabile este utilizată pentru a trece selectiv molecule de diferite substanțe.
- Reflux - procesul de condensare a părților cu punct de fierbere ridicat ale amestecurilor ca urmare a răcirii acestora. În acest caz, temperatura de tranziție la starea lichidă a componentelor individuale ar trebui să difere semnificativ.
Cromatografie
Numele acestei metode poate fi tradus prin „Scriu cu culoare”. Imaginează-ți că se adaugă cerneală în apă. Dacă coborâți capătul hârtiei de filtru într-un astfel de amestec, acesta va începe să fie absorbit. În acest caz, apa va fi absorbită mai repede decât cerneala, ceea ce este asociat cu un grad diferit de absorbție a acestor substanțe. Cromatografia nu este doar o metodă de separare a amestecurilor, ci și o metodă de studiere a unor proprietăți ale substanțelor precum difuzia și solubilitatea.
Așa că ne-am întâlnitcu concepte precum „substanțe pure” și „amestecuri”. Primele sunt elemente sau compuși care constau numai din particule de un anumit tip. Exemplele lor sunt sarea, zahărul, apa distilată. Amestecurile sunt o colecție de substanțe individuale. Se folosesc o serie de metode pentru a le separa. Modul în care sunt separate depinde de proprietățile fizice ale constituenților săi. Principalele sunt decantarea, evaporarea, cristalizarea, filtrarea, distilarea, magnetizarea și cromatografia.
