Какие свойства веществ составляющих смесь при этом учитываются

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 15 ноября 2017;
проверки требуют 6 правок.

У этого термина существуют и другие значения, см. Смесь.

Смесь — система, состоящая из двух или более веществ (компонентов смеси)[1]. Однородную[2] смесь называют раствором[3][4] (газовым, жидким или твёрдым), а неоднородную[5] — механической смесью[6][7]. Любую смесь можно разделить на компоненты физическими методами[8]; изменения состава компонентов смеси при этом не происходит[9].

Составляющие вещества, индивидуальные вещества, чистые вещества и смеси[править | править код]

Классификация химических веществ по их делимости на составные части

Традиционная эмпирическая классификация веществ в химии основана на их делимости на составные части[7][10][11][12] и не использует представлений атомно-молекулярной теории. В отечественной литературе принято делить химические вещества на индивидуальные (чистые) вещества (простые и соединения) и их смеси[13][14][9][15]. На сегодняшний день стандартизированное определение индивидуального вещества отсутствует[15], поэтому в физической химии в качестве его синонима используют термин составляющее вещество[16], понимая под ним любое вещество, которое может быть выделено из системы и существовать вне её[17][18][19][20] (иногда говорят не о составляющих веществах и независимых составляющих веществах — компонентах, — а о компонентах и независимых компонентах[21][22]). Отказ от использования терминов «чистое вещество» и «индивидуальное вещество» исключает произвол, связанный с привязкой этих понятий к степени чистоты вещества и требованиям постоянства его состава и свойств.

Классификация смесей[править | править код]

В зависимости от фазового состава различают[9][15]:

гомогенную смесь, представляющую собой однородную систему, химический состав и физические свойства которой во всех частях одинаковы или меняются непрерывно, без скачков (между частями системы нет поверхностей раздела). Составные части гомогенной смеси нельзя отделить друг от друга механическими методами;
гетерогенную смесь, состоящую из однородных частей (фаз), разделённых поверхностью раздела. Фазы могут отличаться друг от друга по составу и свойствам. Составные части гетерогенной смеси можно отделить друг от друга механическими методами[23]. К гетерогенным смесям относятся, например, композиты.

Гомогенные смеси делят по агрегатному состоянию на три группы[15]:

газовые смеси (газовые растворы), например, атмосферный воздух;
растворы (жидкие растворы), например, раствор сахара в воде, природная вода, нефть и нефтепродукты;
твёрдые растворы, например, природный минерал электрум и входящий в состав углеродистых сталей аустенит.

В зависимости от агрегатного состояния компонентов в гетерогенных смесях различают[24]:

Твёрдые частицы	Капли жидкости	Пузырьки газа
В твердом теле	Сплав, композит, покрытие, плёнка	Твёрдая эмульсия	Твёрдая пена, фильтр, сорбент, мембрана
В жидкости	Суспензия	Эмульсия, крем	Пена
В газе	Аэрозоль, дым, пыль	Туман, капли	—

Разделение смесей[править | править код]

Отстойник для очистки воды от механических примесей

Приспособление для декантации вина

Лабораторный стеклянный пористый фильтр

Основные способы выделения веществ из неоднородной (гетерогенной) смеси:

отстаивание;
декантация;
инерционная (гравитационная) сепарация;
центрифугирование;
фильтрование;
флотация;
магнитная сепарация.

Основные способы выделения веществ из однородной (гомогенной) смеси:

кристаллизация;
дистилляция (перегонка);
обратный осмос;
сорбция;
хроматография;
экстракция.

См. также[править | править код]

Газ
Раствор
Твёрдый раствор

Примечания[править | править код]

↑ mixture // IUPAC Gold Book.
↑ Точнее, гомогенную.
↑ Химическая энциклопедия, т. 4, 1995, с. 184—192.
↑ БСЭ, 3-е изд., т. 21, 1975, с. 487—488.
↑ гетерогенную.
↑ Глинка, 2014, с. 17.
↑ 1 2 Ходаков, 1954, 1954, с. 15.
↑ Речь идёт о принципиальной осуществимости такого разделения, а не о практическом реализации теоретически возможного метода.
↑ 1 2 3 Вольхин, 2002, с. 23.
↑ Ходаков, 1975, 1975, с. 26.
↑ Рудзитис, 7—11 классы, 1985, с. 7—15.
↑ Рудзитис, 8 класс, 2011, с. 7—18.
↑ Глинка, 2014, с. 15—16.
↑ Рудзитис, 8 класс, 2011, с. 7—8.
↑ 1 2 3 4 Жуков С. Т. Основные представления и понятия химии, 2002.
↑ constituent // IUPAC Gold Book.
↑ Коган, 2013, с. 11.
↑ Мечковский, 2010, с. 127.
↑ Еремин, 2005, с. 12.
↑ Герасимов, 1970, с. 331.
↑ Сивухин, 2005, с. 489.
↑ Путилов, 1971, с. 230.
↑ Новиков, 1961, с. 86.
↑ Классификация дисперсных систем.

Литература[править | править код]

Большая Советская Энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М.: Советская Энциклопедия, 1975. — Т. 19: Проба — Ременсы. — 640 с.
Вольхин В. В. Общая химия. Основы химии. — Пермь: Перм. гос. тех. ун-т, 2002. — 512 с. — ISBN 5-88151-309-6.
Герасимов Я. И., Древинг В. П., Еремин Е. Н. и др. Курс физической химии / Под общ. ред. Я. И. Герасимова. — 2-е изд. — М.: Химия, 1970. — Т. I. — 592 с.
Глинка Н. Л. Общая химия. Учебник для бакалавров / Под ред. В. А. Попкова и А. В. Бабкова. — 19-е изд., перераб. и доп. — М.: Юрайт, 2014. — 910 с. — (Бакалавр. Базовый курс). — ISBN 978-5-9916-3158-7.
Еремин В. В., Каргов С. И., Успенская И. А. и др. Основы физической химии. Теория и задачи. — М.: Экзамен, 2005. — 481 с. — (Классический университетский учебник). — ISBN 5-472-00834-4.
Коган В. Е., Литвинова Т. Е., Чиркст Д. Э., Шахпаронова Т. С. Физическая химия / Науч. ред. проф. Д. Э. Чиркст. — СПб.: Национальный минерально-сырьевой ун-т «Горный», 2013. — 450 с.
Мечковский Л. А., Блохин А. В. Химическая термодинамика. Курс лекций. В двух частях. Часть 1. Феноменологическая термодинамика. Основные понятия, фазовые равновесия. — Минск: БГУ, 2010. — 141 с.
Новиков И. И., Зайцев В. М. Термодинамика в вопросах и ответах. — М.: Госатомиздат, 1961. — 144 с.
Путилов К. А. Термодинамика / Отв. ред. М. Х. Карапетьянц. — М.: Наука, 1971. — 376 с.
Рудзитис Г. Е., Фельдман Ф. Г. Химия. Учебное пособие для 7—11 классов вечерней (сменной) средней общеобразовательной школы. В 2-х частях. Часть I. — М.: Просвещение, 1985. — 192 с.
Рудзитис Г. Е., Фельдман Ф. Г. Химия. Неорганическая химия. 8 класс. — 15-е изд. — М.: Просвещение, 2011. — 176 с. — ISBN 978-5-09-025532-5.
Сивухин Д. В. Общий курс физики. Т. II. Термодинамика и молекулярная физика. — 5-е изд., испр. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. — 544 с. — ISBN 5-9221-0601-5.
Химическая энциклопедия / Гл. ред. Н. С. Зефиров. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1995. — Т. 4: Пол — Три. — 640 с. — ISBN 5-85270-092-4.
Ходаков Ю. В. Общая и неорганическая химия. Книга для учителя. — М.: Изд. Академии пед. наук РСФСР, 1954. — 524 с.
Ходаков Ю. В., Эпштейн Д. А., Глориозов П. А. и др. Преподавание неорганической химии в средней школе. Методическое пособие для учителей. — М.: Просвещение, 1975. — 416 с. — (Методическая библиотека школы).

Галерея[править | править код]

Химическая классификация веществ по их делимости на составные части
Использование электромагнита для разделения гетерогенной смеси
Лабораторная центрифуга
Центрифуга для отжима белья после стирки
Фильтр воды для домашнего применения
Автомобильный воздушный фильтр
Схема цилиндрической флотационной камеры с подсветкой пены для контроля процесса
Промышленная пенная флотация медных сульфидных руд
Перекристаллизация оксима бензофенона в лаборатории
Перегонка с использованием реторты
Бытовая система обратного осмоса
Мембраны для обратноосмотического рулонного модуля

Источник

I. Новый материал

При подготовке урока использованы материалы автора: Н.К.Черемисиной,

учителя химии средней школы № 43

(г. Калининград), Источник

Мы живем среди химических веществ. Мы вдыхает воздух,
а это смесь газов (азота, кислорода и других), выдыхаем углекислый
газ. Умываемся водой — это еще одно вещество, самое распространенное
на Земле. Пьём молоко — смесь воды с мельчайшими капельками
молочного жира, и не только: здесь еще есть молочный белок казеин,
минеральные соли, витамины и даже сахар, но не тот, с которым
пьют чай, а особый, молочный — лактоза. Едим яблоки, которые состоят из
целого набора химических веществ — здесь и сахар, и яблочная кислота,
и витамины… Когда прожеванные кусочки яблока попадают в желудок, на
них начинают действовать пищеварительные соки человека, которые помогают
усваивать все вкусные и полезные вещества не только яблока, но и любой другой
пищи. Мы не только живем среди химических веществ, но и сами из
них состоим. Каждый человек — его кожа, мышцы, кровь, зубы, кости, волосы
построены из химических веществ, как дом из кирпичей. Азот, кислород, сахар,
витамины – вещества природного, естественного происхождения. Стекло, резина,
сталь – это тоже вещества, точнее, материалы (смеси веществ). И стекло,
и резина — искусственного происхождения, в природе их не было. Совершенно
чистые вещества в природе не встречаются или встречаются очень редко.

Чем же отличаются чистые вещества от смесей веществ?

Индивидуальное чистое вещество обладает определённым
набором характеристических свойств (постоянными физическими свойствами). Только
чистая дистиллированная вода имеет tпл = 0 °С, tкип= 100 °С, не имеет вкуса.
Морская вода замерзает при более низкой, а закипает при более высокой
температуре, вкус у нее горько-соленый. Вода Черного моря замерзает при более
низкой, а закипает при более высокой температуре, чем вода Балтийского моря.
Почему? Дело в том, что в морской воде содержатся другие вещества, например
растворенные соли, т.е. она представляет собой смесь различных веществ, состав
которой меняется в широких пределах, свойства же смеси не являются постоянными.
Определение понятия «смесь» было дано в XVII в. английским
ученым Робертом Бойлем: «Смесь – целостная система, состоящая из разнородных компонентов».

Сравнительная характеристика смеси и чистого вещества

Признаки сравнения	Чистое вещество	Смесь
Состав	Постоянный	Непостоянный
Вещества	Одно и то же	Различные
Физические свойства	Постоянные	Непостоянные
Изменение энергии при образовании	Происходит	Не происходит
Разделение	С помощью химических реакций	Физическими методами

Смеси отличаются друг от друга по внешнему виду.

Классификация смесей показана в таблице:

Какие свойства веществ составляющих смесь при этом учитываются

Приведём
примеры суспензий (речной песок + вода), эмульсий (растительное масло + вода) и
растворов (воздух в колбе, поваренная соль + вода, разменная монета: алюминий +
медь или никель + медь).

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.

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

Какие свойства веществ составляющих смесь при этом учитываются

Эти способы основаны на различиях в физических свойствах компонентов
смеси.

Рассмотрим

способы разделения гетерогенных и гомогенных смесей.

Пример смеси	Способ разделения
Суспензия – смесь речного песка с водой	Отстаивание Разделение отстаиванием основано на различных плотностях веществ. Более тяжелый песок оседает на дно. Так же можно разделить и эмульсию: отделить нефть или растительное масло от воды. В лаборатории это можно сделать с помощью делительной воронки. Нефть или растительное масло образует верхний, более легкий слой. В результате отстаивания выпадает роса из тумана, осаждается сажа из дыма, отстаиваются сливки в молоке. Разделение смеси воды и растительного масла отстаиванием
Смесь песка и поваренной соли в воде	Фильтрование На чем основано разделение гетерогенных смесей с помощью фильтрования?На различной растворимости веществ в воде и на различных размерах частиц. Через поры фильтра проходят лишь соизмеримые с ними частицы веществ, в то время как более крупные частицы задерживаются на фильтре. Так можно разделить гетерогенную смесь поваренной соли и речного песка. В качестве фильтров можно использовать различные пористые вещества: вату, уголь, обожженную глину, прессованное стекло и другие. Способ фильтрования – это основа работы бытовой техники, например пылесосов. Его используют хирурги – марлевые повязки; буровики и рабочие элеваторов – респираторные маски. С помощью чайного ситечка для фильтрования чаинок Остапу Бендеру – герою произведения Ильфа и Петрова – удалось забрать один из стульев у Эллочки Людоедки («Двенадцать стульев»). Разделение смеси крахмала и воды фильтрованием
Смесь порошка железа и серы	Действие магнитом или водой Порошок железа притягивался магнитом, а порошок серы – нет. Несмачивающийся порошок серы всплывал на поверхность воды, а тяжелый смачивающийся порошок железа оседал на дно. Разделение смеси серы и железа с помощью магнита и воды
Раствор соли в воде – гомогенная смесь	Выпаривание или кристаллизация Вода испаряется, а в фарфоровой чашке остаются кристаллы соли. При выпаривании воды из озер Эльтон и Баскунчак получают поваренную соль. Этот способ разделения основан на различии в температурах кипения растворителя и растворенного вещества.Если вещество, например сахар, разлагается при нагревании, то воду испаряют неполностью – упаривают раствор, а затем из насыщенного раствора осаждают кристаллы сахара.Иногда требуется очистить от примесей растворители с меньшей температурой кипения, например воду от соли. В этом случае пары вещества необходимо собрать и затем сконденсировать при охлаждении. Такой способ разделения гомогенной смеси называется дистилляцией, или перегонкой. В специальных приборах – дистилляторах получают дистиллированную воду, которую используют для нужд фармакологии, лабораторий, систем охлаждения автомобилей. В домашних условиях можно сконструировать такой дистиллятор: Если же разделять смесь спирта и воды, то первым будет отгоняться (собираться в пробирке-приемнике) спирт с tкип = 78 °С, а в пробирке останется вода. Перегонка используется для получения бензина, керосина, газойля из нефти. Разделение однородных смесей

Особым методом разделения компонентов, основанным на
различной поглощаемости их определенным веществом, является хроматография.

Дома вы можете проделать следующий опыт. Подвесьте
полоску из фильтровальной бумаги над сосудом с красными чернилами, погружая в
них лишь конец полоски. Раствор впитывается бумагой и поднимается по ней. Но
граница подъема краски отстает от границы подъема воды. Так происходит
разделение двух веществ: воды и красящего вещества в чернилах.

С помощью хроматографии русский ботаник М. С. Цвет
впервые выделил хлорофилл из зеленых частей растений. В промышленности и
лабораториях вместо фильтровальной бумаги для хроматографии используют крахмал,
уголь, известняк, оксид алюминия. А всегда ли требуются вещества с одинаковой
степенью очистки?

Для различных целей необходимы вещества с различной
степенью очистки. Воду для приготовления пищи достаточно отстоять для удаления
примесей и хлора, используемого для ее обеззараживания. Воду для питья нужно
предварительно прокипятить. А в химических лабораториях для приготовления
растворов и проведения опытов, в медицине необходима дистиллированная вода,
максимально очищенная от растворенных в ней веществ. Особо чистые вещества,
содержание примесей в которых не превышает одной миллионной процента,
применяются в электронике, в полупроводниковой, ядерной технике и других точных
отраслях промышленности.

Прочитайте стихотворение Л. Мартынова «Дистиллированная
вода»:

Вода
Благоволила
Литься!
Она
Блистала
Столь чиста,
Что ни напиться,
Ни умыться.
И это было неспроста.
Ей не хватало
Ивы, тала
И горечи цветущих лоз,
Ей водорослей не хватало
И рыбы, жирной от стрекоз.
Ей не хватало быть волнистой,
Ей не хватало течь везде.
Ей жизни не хватало
Чистой –
Дистиллированной воде!

Применение дистиллированной воды

II. Задания для закрепления

1) Поработайте с тренажёрами №1-4 (необходимо загрузить тренажёр, он откроется в браузере Internet Explorer)

Тренажёр №1. Чистые вещества и смеси

Тренажёр №2. Смеси

Тренажёр №3. Смеси в природе

Тренажёр №4. Смеси в сельском хозяйстве

2) Решите задачу:

Дана смесь сахара, речного песка и железных опилок. Предложите способ разделения этой смеси.

3) Творческое задание:

Подготовьте электронную презентацию на тему «Чистые вещества и смеси, которые нас окружают»

Источник

В природе вещества обычно встречаются в виде смесей. Чтобы получить чистое вещество, надо его из смеси выделить.

Разделение смеси производят для выделения в чистом виде всех её составных частей. При очистке выделяют одно вещество, а примеси удаляют.

В составе смесей вещества сохраняют свои свойства. Способы разделения и очистки веществ основаны на их различиях.

Одним из самых простых способов разделения неоднородных смесей является отстаивание.

Используется для разделения неоднородных смесей жидкого и твёрдого вещества или двух жидкостей, которые различаются по плотности.

При отстаивании смеси жидкости и твёрдого вещества на дне сосуда оседает вещество с большей плотностью. Верхний слой осторожно отделяют.

Отстаивание смеси песка и воды

Таким способом можно разделить смесь мела и воды, песка и воды.

Для разделения смеси двух жидкостей (растительное масло и вода, бензин и вода, нефть и вода) используется делительная воронка — сосуд с краном внизу. Сливают сначала более тяжёлый нижний слой, а затем — лёгкий верхний. Подобным образом в деревнях отделяли сливки от молока.

Делительная воронка

Фильтрование — это отделение жидкости или газа от взвешенных в них твёрдых частиц при пропускании через пористые материалы (фильтры). Фильтры задерживают частицы, если их размеры больше размера пор. Для фильтрования можно использовать специальную бумагу, ткань, марлю, вату, песок, уголь, пористую керамику.

Механизм фильтрования

Простейший прибор для фильтрования состоит из воронки с фильтром и сосуда для собирания фильтрата. При использовании бумажного фильтра смесь осторожно наливают в воронку по стеклянной палочке. Вода проходит через фильтр, а частицы твёрдого вещества задерживаются на нём.

Простейший прибор для фильтрования

((1) — смесь, (2) — стеклянная палочка, (3) — воронка с фильтром, (4) — фильтрат)

С помощью фильтрования можно очистить воду от попавших в неё пылинок, частиц песка и других примесей. В лабораториях этим способом отделяют образовавшиеся в реакциях осадки.

Фильтрование используется в промышленности (в производстве растительного масла, творога). В качестве фильтров там используются ткани.

В двигателях автомобилей через фильтры обязательно проходит топливо и масло.

На одной из стадий очистки питьевой воды в водопроводах её пропускают через слой чистого песка. В домашних условиях для очистки питьевой воды применяется бытовой фильтр.

Бытовой фильтр для очистки воды

С помощью фильтрования очищают также воздух от примесей. На фильтровании воздуха основана работа пылесоса, противогаза.

Для удаления нежелательных примесей часто используют адсорбенты. Так, в противогазах воздух проходит через слой активированного угля, который имеет много мелких пор и способен поглощать газообразные и растворённые вещества. Уголь применяется в производстве сахара для очистки сахарного сиропа от содержащихся в нём примесей.

Если частицы неоднородной смеси малы, то её сложно разделить отстаиванием или фильтрованием. В этом случае используют центрифугирование. Смесь помещают в сосуды, которые вращают с большой скоростью в центрифуге. Более тяжёлые частицы оседают на дне.

Центрифуга

Такой способ находит применение для разделения молока. При вращении в специальной центрифуге (сепараторе) отделяются сливки, и остаётся обезжиренное молоко.

Универсальных методов разделения смесей нет. В каждом конкретном случае основываются на различиях в свойствах веществ.

Смесь железных опилок с серой можно разделить, используя магнитные свойства железа. Если к поверхности смеси поднести магнит, то частицы железа притянутся к нему, а сера останется.

Смесь серы и железа

Железо и сера

Можно эту же смесь разделить с помощью воды. Железо тяжелее воды и оседает на дне. Сера водой не смачивается и остаётся на поверхности. Способ разделения смесей, основанный на различии смачиваемости компонентов, называется флотацией.

Источник