Хімія. Повторне видання. 7 клас. Попель

§ 9. Як розділяють суміші

Дізнаєтеся, зрозумієте, використаєте

Які способи розділення сумішей речовин відомі?
Як обрати спосіб розділення суміші?

Часто виникає потреба виділити із суміші один компонент (наприклад, відокремити вугілля від негорючих речовин) або очистити речовину від домішок. Іноді із суміші вилучають кожний компонент для його подальшого використання.

• Чи розділяли ви суміші на уроках з природознавчих дисциплін? Якщо так, то які суміші?

Обираючи спосіб, беруть до уваги тип суміші, агрегатні стани компонентів та їх відмінності за фізичними властивостями (схема 3).

Схема 3

Способи розділення сумішей

• Завдяки яким властивостям компонентів можливе розділення кожної неоднорідної суміші, указаної на схемі 3?

• Дізнайтеся з інтернету, яким способом і від чого очищують пісок на пляжах.

Відстоюванням можна розділити неоднорідну суміш твердої та рідкої речовин або двох рідин. Речовина, що має більшу густину, накопичується в нижній частині суміші. Наприклад, глина, змішана з водою, осідає на дно посудини, а тирса спливає. Струшена суміш води і бензину досить швидко розділяється на два шари. У верхньому шарі виявляємо легшу рідину — бензин, а в нижньому — воду.

Неоднорідні суміші, у яких тверді часточки надто повільно осідають у рідині, розділяють центрифугуванням. Основою лабораторної центрифуги (мал. 47) є ротор, у якому закріплюють спеціальні пробірки з неоднорідною сумішшю твердої та рідкої речовин. Під час обертання ротора в пробірках відбувається осадження твердої речовини (вона має більшу густину), а над нею залишається прозора рідина.

Центрифуга є у пральній машині. У ній рідина відокремлюється від білизни і витікає через невеликі отвори у стінках центрифуги в нижню частину машини.

Мал. 47. Лабораторна центрифуга

Неоднорідну суміш твердої і рідкої речовин або твердої речовини та газу, які утворюють аерозоль, можна розділити фільтруванням (с. 31). Із цією метою суміш пропускають через фільтр — спеціальний папір або тканину, вату, пісок. Часточки твердої речовини залишаються на фільтрі, а рідина чи газ проходить крізь його пори, проміжки між волокнами або часточками піску.

• Чи можна фільтруванням розділити суміш: а) ґрунту і глини; б) медичного спирту і мідних ошурків; в) кисню і вуглекислого газу?

Процес фільтрування покладено в основу роботи респіратора — пристрою (мал. 48), який використовують люди, коли працюють у запилених приміщеннях. Він містить фільтри, що перешкоджають потраплянню пилу в дихальні шляхи. Найпростіший респіратор — пов’язка з кількох шарів марлі. Фільтр, що вилучає пил з повітря, є також у пилососі. Лікарі, їхні пацієнти, люди під час епідемій, збудники яких переносяться повітрям, використовують медичні маски.

Мал. 48. Робітник у респіраторі

За допомогою магніту з промислових і побутових відходів вилучають залізо. У такий спосіб збагачують залізну руду — магнетит. Завдяки здатності часточок цієї руди притягуватися до магніту її відокремлюють від піску, глини, ґрунту.

Дослід із розділення магнітом суміші порошків заліза і сірки ви можете переглянути за покликанням у QR-коді.

academia-book.club/video/2_7kl2024.mp4

Для виділення твердої речовини з її однорідної суміші з леткою рідиною¹ використовують випарювання (с. 33). Таку суміш поміщають у відкриту посудину та нагрівають. Рідина поступово перетворюється на пару, а в посудині залишається тверда речовина.

¹ Рідку речовину називають леткою, якщо вона має невисоку температуру кипіння. Серед таких речовин — медичний ефір (температура кипіння за тиску 760 мм рт. ст. +34,6 °С), ацетон (+56,1 °С), етиловий спирт (+78,2 °С), вода (+100 °С).

Дистиляція², або перегонка, — спосіб розділення сумішей (переважно однорідних) рідких речовин, а також очищення рідини від розчинених у ній речовин. На заводах перегонкою нафти, що є сумішшю багатьох речовин, одержують бензин, гас, дизельне пальне.

² Термін походить від латинського слова distillatio — стікання краплинами.

Просту перегонку суміші рідких речовин здійснюють за атмосферного тиску так, як зображено на малюнку 49, якщо температури кипіння речовин значно різняться і речовини не розкладаються внаслідок нагрівання.

Коли суміш двох летких рідин закипає, випаровуються обидві речовини, але більшою мірою та, температура кипіння якої нижча. Отже, випари збагачуються леткішою речовиною. Потрапляючи в холодильник, випари конденсуються (зріджуються). Рідина, що утворюється, є сумішшю, у якій переважає компонент, який кипить за нижчої температури. Для його подальшого очищення здійснюють перегонку зібраної рідини.

• Порівняйте дизайн установок для перегонки (мал. 49) і вкажіть, що у них спільного і чим вони різняться.

Мал. 49. Лабораторна установка для перегонки: а — звичайна; б — спрощена; 1 — суміш рідин з різними температурами кипіння; 2 — термометр; 3 — водяний холодильник; 4 — приймач; 5 — вода з льодом

Способом перегонки очищують природну воду від домішок. Отриману чисту воду називають дистильованою. Її використовують у навчальних і дослідних лабораторіях.

Зверніть увагу, як у накритій кришкою каструлі кипить борщ або компот із ягід: на внутрішній поверхні кришки пара конденсується в безбарвну рідину — чисту воду. Отже, перегонку можна спостерігати і на кухні.

Про те, як розділяють суміші речовин під час добування корисних копалин, дізнайтеся за покликанням у QR-коді.

academia-book.club/pdf/9.pdf

Розділення різних сумішей відбувається і в природі. З повітря на земну поверхню осідають часточки пилу, а під час дощу та снігопаду — потрапляють краплі води, сніжинки. Каламутна вода після відстоювання стає прозорою. Вона також очищується від нерозчинних речовин, проходячи крізь пісок. Під час замерзання океанської води утворюється «прісний» лід. На берегах лиманів після випаровування води залишаються солі, які були розчинені в ній. З води, що витікає зі свердловини, виділяються розчинені гази.

Для запобігання мимовільному розділенню сумішей, які є харчовими продуктами (майонез, соуси, креми), косметичними засобами, до них додають спеціальні речовини — стабілізатори, емульгатори. Ці добавки мають бути безпечними для організму людини.

Жодним з описаних способів не можна розділити таку природну суміш, як граніт. Розглядаючи його уламок, помічаємо часточки трьох мінералів — кварцу, слюди і польового шпату, які ніби склеєні. Не розділимо й чавун на залізо та домішки твердих речовин, а з пінобетону не видалимо пухирці повітря.

Розглянуті способи розділення сумішей є фізичними. Унаслідок їх реалізації всі компоненти зберігаються. Хімічні способи ґрунтуються на перетворенні компонента суміші на іншу речовину (речовини).

ВИОКРЕМЛЮЄМО ОСНОВНЕ

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, сформулюйте в зошиті висновки про способи розділення сумішей речовин.

ВАШІ ДОСЯГНЕННЯ І ВІДКРИТТЯ

Перевірте себе

57. Обміркуйте твердження.

І. Випарювання і перегонка ґрунтуються на однаковій зміні агрегатного стану речовини.

II. Відстоюванням не можна розділити однорідну суміш рідин.

Чи є з-поміж них правильні?

А Правильне лише І
Б. Правильне лише II
В. Обидва правильні
Г. Немає правильних

Аналізуйте

58. Увідповідніть тип суміші та спосіб (способи) її розділення (запишіть цифру, а після неї — одну або кілька відповідних літер):

Тип суміші

1) однорідна суміш двох рідких речовин;
2) однорідна суміш рідкої та твердої речовин;
3) неоднорідна суміш двох рідких речовин;
4) неоднорідна суміш рідкої та твердої речовин;

Спосіб розділення суміші

а) відстоювання;
б) фільтрування;
в) перегонка.

59. Порівняйте способи розділення неоднорідної суміші твердої та рідкої речовин — відстоювання і фільтрування. Чи залежатиме ваш вибір операції від характеру часточок твердої речовини, її властивостей? Відповідь аргументуйте.

60. Укажіть суміш, яку можна розділити на компоненти, скориставшись ділильною лійкою (мал. 50):

А — неоднорідна суміш двох твердих речовин;
Б — водний розчин твердої речовини;
В — неоднорідна суміш двох рідин;
Г — однорідна суміш двох рідин.

Мал. 50. Ділильна лійка

У команді

61. Об’єднайтеся в групи. Одній групі потрібно розділити суміш кухонної солі та залізних ошурків, а другій — піску і крихт пінопласту. Обміркуйте експеримент і запропонуйте план його виконання.

Формуйте словничок

62. Випишіть з тексту параграфа кілька ключових слів і словосполучень.

Дізнавайтеся

63. За матеріалами з інтернету підготуйте такі повідомлення:

а) промисловий спосіб розділення повітря на азот і кисень;
б) як очищують природну воду від нерозчинних домішок перед спрямуванням у водогін.

64. Молоко містить жири. За матеріалами з інтернету дізнайтеся, як з молока виробляють вершкове масло. Чи містяться в маслі, крім жиру, інші речовини, які були в молоці?

РОЗДІЛЯЄМО СУМІШ РЕЧОВИН

Перед виконанням експерименту прочитайте правила роботи і безпеки в хімічному кабінеті/лабораторії (с. 19-20, 34). Вам потрібно чітко їх дотримуватися.

Пригадайте, як необхідно використовувати спиртівку чи сухе пальне, нагрівати тверді речовини та рідини в лабораторному посуді, виконувати фільтрування та інші операції.

Будьте обережними з вогнем!

У вашому розпорядженні — хімічні склянки, промивалка з водою, скляна паличка, лійка, шпатель (або пластмасова ложка), фільтрувальний папір, порцелянова чашка, спиртівка чи сухе пальне, лабораторний штатив, керамічна підставка.

Видана вам суміш містить такі компоненти¹:

варіант 1 — тирсу, пісок і кухонну сіль;

варіант 2 — ошурки парафіну², дрібні кусочки мідного дроту і кальциновану соду.

Розділіть суміш на компоненти.

Візьміть до уваги, що в суміші є розчинна у воді речовина, а також те, що один із нерозчинних компонентів легший за воду, а другий — важчий.

¹ Варіант укаже вчитель/учителька.

² Парафін є сумішшю твердих речовин.

План виконання роботи

1. Змішування суміші з водою

У невелику склянку помістіть порцію суміші (2-3 г) і налийте 20-30 мл води. За допомогою скляної палички перемішуйте вміст склянки протягом 1-2 хв.

Що спостерігаєте після припинення перемішування? Який компонент суміші розчинився? Де накопичився кожний із нерозчинних компонентів?

2. Виділення нерозчинних компонентів суміші

Компонент, який сплив на поверхню рідини, можна вилучити фільтруванням або зібрати шпателем (чи пластмасовою ложкою).

Якщо оберете фільтрування, здійсніть його так, як описано в § 4. Наливайте рідину по скляній паличці у фільтр повільно, щоб у нього не потрапив компонент суміші, який міститься на дні склянки.

Після фільтрування долийте у склянку трохи води, перемішайте суміш, дочекайтеся повного осідання твердої речовини і профільтруйте рідину через використаний фільтр. У такий спосіб зменшуємо втрату розчинного компонента, частина розчину якого залишалася разом з нерозчинними компонентами.

Обережно вийміть фільтр із виділеним твердим компонентом і покладіть його на керамічну підставку. З отриманою прозорою рідиною (фільтратом) працюватимете далі.

Другий нерозчинний компонент суміші, який залишився на дні склянки, змийте водою на новий фільтр, використавши промивалку.

3. Виділення розчинного компонента суміші

Розчинний компонент отримайте випарюванням води з його розчину¹. Для цього фільтрат перелийте зі склянки в порцелянову чашку і поставте її на кільце, закріплене в лабораторному штативі (с. 33, мал. 26). Запаліть спиртівку та обережно нагрівайте розчин до повного випаровування води.

¹ Щоб переконатися, що у фільтраті міститься розчинена речовина, можна випарити воду з кількох крапель рідини на предметному склі.

Під час виконання експерименту свої дії, спостереження та висновки записуйте в таблицю:

Послідовність дій	Спостереження	Висновки
1. Змішування суміші з водою
До порції суміші доливаю воду ...	...	Додаванням води суміш розділено на розчинний і нерозчинні компоненти.
2. Виділення нерозчинних компонентів суміші
...	...	...
3. Виділення розчинного компонента суміші
...	...	...

ПОРІВНЮЄМО, АНАЛІЗУЄМО

65. Чи можна виділити кожний компонент із виданої вам суміші без його втрат? Відповідь обґрунтуйте.

66. Брусок парафіну містить трохи піску. Як би ви очистили парафін від цієї домішки? Які властивості речовин візьмете до уваги, здійснюючи запропонований вами експеримент?

67. Тверда речовина повністю розчинилася у воді. Чи можна вважати цю речовину чистою? Відповідь поясніть.

68. Учень випарював рідину, нагріваючи її. Через якийсь час у посудині нічого не залишилося. Учень вирішив, що рідина була чистою речовиною. Якщо ви з ним не згодні, укажіть, які домішки могли бути в рідкій речовині.

ОЧИЩУЄМО ЗАБРУДНЕНУ ВОДУ ВДОМА

Пропонуємо вам виконати експеримент з очищення води від нерозчинних домішок відстоюванням і фільтруванням.

Спочатку вставте в господарчу лійку фільтр, виготовлений вами заздалегідь. Замість паперового фільтра можна скористатися марлею, складеною в кілька разів, або ватою.

Приготуйте суміш, яка імітуватиме каламутну природну воду. Для цього налийте в посудину воду об’ємом 100-200 мл, додайте в неї невелику порцію подрібненого ґрунту або глини, перемішайте суміш і залиште на 10 хв.

Чи осіли на дно посудини нерозчинні речовини? Чи стала рідина прозорою?

Для остаточного очищення води здійсніть її фільтрування. Переконайтеся в наявності твердих часточок на фільтрі.

Чи вдалося вам цілком очистити воду від нерозчинних речовин?