Хімія. 7 клас. Лашевська

Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.

§ 7. Чисті речовини і суміші. Способи розділення сумішей

Суміш - цілісна система, що складається з різнорідних компонентів.

Роберт Бойль

Опрацювавши матеріал параграфа, ви зможете:

  • розрізняти чисті речовини та суміші;
  • класифікувати суміші на однорідні й неоднорідні;
  • обґрунтовувати вибір способу розділення суміші фізичними властивостями її складників.

З курсу природознавства вам відомо, що розрізняють чисті речовини та суміші.

Які речовини називають чистими? Будь-який реальний об’єкт - це комбінація кількох (часто багатьох) речовин. Навіть речовина, яку на побутовому рівні прийнято вважати чистою, містить домішки.

Чиста речовина має сталі властивості.

Тобто вміст домішок у речовині, яку вважають чистою, такий малий, що не впливає на її властивості. Прикладами чистих речовин, які трапляються в повсякденному житті, є кухонна сіль «Екстра», цукор-рафінад, дистильована (перегнана) вода (рис. 7.1).

Рис. 7.1. 1. Уміст домішок у цукрі-рафінаді не перевищує 0,1 %. У жовтому неочищеному цукрі є цукрова патока, у складі якої близько 200 різних речовин, багато з-поміж яких є корисними для здоров’я. 2. Ступінь чистоти дистильованої води перевищує 99 %. Це зазначено на товарній етикетці

Одним із найважливіших завдань сучасної хімії є одержання надчистих речовин. Адже без них неможливий розвиток високих технологій, зокрема мікроелектроніки.

Суміші складаються з кількох компонентів. У однорідних сумішах (розчинах) частинки речовин не можна побачити навіть за допомогою оптичних приладів (лупи, мікроскопа). Водні розчини кухонної солі, цукру, оцтової кислоти тощо - однорідні суміші. Сумішам газуватих речовин, багато яким сплавам також притаманна однорідність (рис. 7.2).

Рис. 7.2. Однорідні суміші. 1. Блакитна прозора однорідна суміш утворилася внаслідок розчинення мідного купоросу у воді. 2. Самородне золото - природний твердий розчин срібла в золоті

У неоднорідних сумішах їхні складники можна побачити на вільне око або за допомогою оптичних приладів (рис. 7.3).

Рис. 7.3. Неоднорідні суміші. 1. «Граніт» - слово італійського походження, означає «зернистий». 2. Під мікроскопом добре помітна неоднорідність молока: воно складається з дуже дрібних частинок жиру, розподілених у водному розчині цукрів, білків та інших речовин

Як розділити суміш речовин? Відповісти на це запитання вам допоможуть спостереження та експеримент.

Густина водного розчину більша за густину жиру, тому в незбираному молоці жирові крапельки піднімаються на поверхню. Тож згодом у посудині з молоком зверху утворюється шар вершків. Так само із часом розшаровується суміш олії з водою або завись глини у воді (рис. 7.4).

Рис. 7.4. Відстоювання - спосіб розділення неоднорідної суміші, який ґрунтується на різній густині компонентів. 1. Суміш олії з водою швидко розшаровується. 2. У хімічний стакан з водою добавили глини й ретельно перемішали. Утворилася каламутна завись. Згодом глина осіла на дно посудини

Експериментальним шляхом установлено, що залізо притягується магнітом, а мідь - ні. Тому суміш залізних і мідних ошурок можна розділити у спосіб, зображений на рисунку 7.5.1.

Рис. 7.5. Вибір способу розділення суміші зумовлений відмінностями у фізичних властивостях її складників. 1. Залізо, на відміну від міді, притягується магнітом. 2. Дистиляція - спосіб опріснення морської води (опишіть його)

Дистиляція (лат. distillatio - стікання краплями) - випаровування рідини з подальшим охолодженням і конденсацією пари. У такий спосіб очищують воду від розчинених у ній солей (рис. 7.5.2), добувають духмяні ефірні олії, виокремлюють з нафти бензин, гас, мазут тощо. Це можливо тому, що у складників сумішей різні температури кипіння. Спочатку випаровуються леткіші речовини, потім ті, у яких температура кипіння вища.

Для розділення суміші рідини й нерозчинної у ній твердої речовини використовують фільтрування. Цей спосіб ґрунтується на різній пропускній здатності пористого матеріалу - фільтра. Молекули рідини проходять крізь його пори, а більші за розміром частинки твердої речовини - ні (рис. 7.6.1).

Рис. 7.6. 1. Фільтрування - спосіб розділення суміші рідини з нерозчинною в ній твердою речовиною. 2. Сіль на березі озера Сиваш - продукт природних процесів випаровування й кристалізації

Фільтруванням, наприклад, можна розділити суміш води з піском.

Якщо потрібно виділити розчинену речовину з розчину, використовують випарювання та кристалізацію. Наприклад, вода має значно нижчу температуру кипіння, ніж сіль. Тому навіть у природних умовах вода солоних озер повільно випаровується, а сіль кристалізується (рис. 7.6.2). Нагрівання пришвидшує цей процес. На процесах випарювання й кристалізації з давніх-давен ґрунтується добування виварної солі.

Речовини в сумішах зберігають свої властивості. Саме тому багато сумішей розділяють фізичними методами, унаслідок чого хімічний склад їхніх компонентів не змінюється. Властивості суміші як цілісної системи повною мірою не збігаються з властивостями її складників. Однак здебільшого ними зумовлені. Згодом ви дізнаєтеся про використання хімічних методів розділення сумішей.

ПРО ГОЛОВНЕ

  • Чиста речовина має сталі властивості.
  • Одним із найважливіших завдань сучасної хімії є одержання надчистих речовин.
  • Суміші класифікують на однорідні й неоднорідні.
  • Речовини в сумішах зберігають свої властивості.
  • Вибір способу розділення суміші зумовлений відмінностями у властивостях її складників.

Перевірте себе

  • 1. Яку речовину вважають чистою?
  • 2. Чи існують абсолютно чисті речовини?
  • 3. Чого в природі більше - чистих речовин чи сумішей?
  • 4. Які чисті речовини трапляються в побуті?
  • 5. Які природні суміші ви знаєте?
  • 6. Які суміші називають однорідними? неоднорідними? Наведіть приклади.
  • 7. Які методи розділення сумішей вам відомі?
  • 8. Чи зберігають речовини свої властивості в сумішах?

Застосуйте свої знання й уміння

9. Для чого молоко пропускають крізь сепаратор?

10. Для чого на мукомельних заводах використовують магнітні колонки?

11. Які методи розділення сумішей використовують, коли:

  • а) прибирають за допомогою пилососа;
  • б) загортають сир у полотнинку й підвішують, щоб відокремити сироватку;
  • в) відокремлюють кавову гущу під час приготування кави у джезві1 чи кавоварці?

12. Прочитайте уривок літературного твору П. Зюскінда «Парфумер»:

«Поступово у кубі закипало. І через кілька хвилин, спершу ніби неохоче, по краплі, потім тоненькою цівкою, дистилят витікав... у підставлену... флорентійську флягу. Спочатку він мав досить непринадний вигляд - як рідкий, каламутний суп. Але згодом, коли наповнену пляшку уже замінили іншою, відставивши її вбік, відвар розділявся на дві різні рідини: внизу відстоювалась квіткова чи трав’яна вода, а зверху плавав товстий шар олії. Тепер лишалось тільки обережно, через нижню шийку флорентійської фляги злити воду з ніжним запахом цвіту, щоб на дні залишалася чиста олія, есенція, запахуща суть рослини.

... спробував, наприклад, дистилювати запах скла, глинясто-прохолодний запах гладенького скла, якого звичайні люди зовсім не відчувають. Назбиравши віконного скла та пляшок, він обробляв його - великі шматки, скалки, порошок - без анінайменшого успіху».

Про які способи розділення суміші йдеться? Чому парфумерові не вдалося «дистилювати запах скла»?

13. Чому не можна розділити суміш води та оцтової кислоти - столовий оцет - фільтруванням або відстоюванням?

14. Унаслідок чого після купання в озері Кунігунда (Солотвине, Закарпаття) шкіра під променями сонця швидко вкривається шаром солі?

15. Чому на етикетках соків з м’якоттю є вказівка «Перед уживанням збовтувати»? Поясніть це, використовуючи наукові терміни.

16. Проаналізуйте зміст § 7:

  • а) заповніть таблицю за зразком:

Порівняльна характеристика чистих речовин і сумішей

ознака порівняння

чиста речовина

суміш

Склад

Сталий

Число речовин

Фізичні властивості

Змінні, залежать від...

Можливість розділення на складники фізичними методами

  • б) складіть узагальнювальну схему «Суміші», на якій зазначено класифікацію сумішей, її ознаку, наведено приклади сумішей і способів їхнього розділення;
  • в) класифікуйте об’єкти на чисті речовини й суміші: козине молоко, грифель креслярського олівця, кисень, зубна паста, морська вода, діамант, цемент. Відповідь оформіть як таблицю, доповніть її власними прикладами.

1 Товстостінний металевий ківш з довгою ручкою.

Творча майстерня

  • 17. Використайте додаткові джерела інформації, щоб доповнити перелік способів розділення сумішей, про які ви дізналися з § 7, і презентувати його перед однокласниками.
  • 18. Використовуючи чорне водорозчинне чорнило фломастерів, воду, пористий папір або яєчну шкаралупу тощо, дізнайтеся, чи є чорнило сумішшю речовин. Візьміть смужку пористого паперу або шматочок яєчної шкаралупи. Шкаралупу звільніть від плівок, якщо вони залишилися. Тонким чорним фломастером проведіть невелику рисочку на відстані 2-3 мм від краю паперу або шкаралупи. Тепер занурте цей край у воду так, щоб рисочка була паралельною поверхні, однак з нею не стикалася, і починайте спостереження. Які будуть результати, якщо замість чорного чорнила взяти кольорове? Замість фломастера - маркер для підписування дисків? Зафіксуйте хід роботи та її результати за допомогою фото- чи відеотехніки. Підготуйте повідомлення «Моя хроматографія».
  • 19. З безпечних речовин і матеріалів повсякденного вжитку виготовте суміш і розділіть її. Опишіть свій експеримент.

Дізнайтеся більше про розділення сумішей (с. 176).