Ολόκληρη η ζωή μας βασίζεται κυριολεκτικά στη δουλειά διαφόρων χημικών ουσιών. Αναπνέουμε αέρα, ο οποίος περιέχει πολλά διαφορετικά αέρια. Η παραγωγή είναι διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο στη συνέχεια υποβάλλεται σε επεξεργασία από τα φυτά. Πίνουμε νερό ή γάλα, το οποίο είναι ένα μείγμα νερού με άλλα συστατικά (λίπος, μεταλλικά άλατα, πρωτεΐνες και ούτω καθεξής).
Ένα κοινόχρηστο μήλο είναι ένα ολόκληρο σύμπλεγμα πολύπλοκων χημικών ουσιών που αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και με το σώμα μας. Μόλις κάτι εισέλθει στο στομάχι μας, οι ουσίες που περιλαμβάνονται στο προϊόν που απορροφάται από εμάς αρχίζουν να αλληλεπιδρούν με το γαστρικό υγρό. Απολύτως κάθε αντικείμενο: ένα άτομο, ένα λαχανικό, ένα ζώο είναι ένα σύνολο σωματιδίων και ουσιών. Τα τελευταία χωρίζονται σε δύο διαφορετικούς τύπους: καθαρές ουσίες και μείγματα. Σε αυτό το υλικό, θα καταλάβουμε ποιες ουσίες είναι καθαρές και ποιες από αυτές ανήκουν στην κατηγορία των μειγμάτων. Εξετάστε μεθόδους διαχωρισμού μειγμάτων. Και επίσης δείτε τυπικά παραδείγματα καθαρών ουσιών.
Καθαρές ουσίες
Έτσι, στη χημεία, καθαρές ουσίες είναι εκείνες οι ουσίες που αποτελούνται πάντα από ένα μόνο είδος σωματιδίων. Και αυτό είναι το πρώτο σημαντικό ακίνητο. Μια καθαρή ουσία είναι το νερό, για παράδειγμα, το οποίο αποτελείται απόαποκλειστικά από μόρια νερού (δηλαδή τα δικά τους). Επίσης, μια καθαρή ουσία έχει πάντα σταθερή σύσταση. Έτσι, κάθε μόριο νερού αποτελείται από δύο άτομα υδρογόνου και ένα άτομο οξυγόνου.
Οι ιδιότητες των καθαρών ουσιών, σε αντίθεση με τα μείγματα, είναι μόνιμες και αλλάζουν όταν εμφανίζονται ακαθαρσίες. Μόνο το απεσταγμένο νερό έχει σημείο βρασμού, ενώ το θαλασσινό νερό βράζει σε υψηλότερη θερμοκρασία. Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι οποιαδήποτε καθαρή ουσία δεν είναι απολύτως καθαρή, αφού ακόμη και το καθαρό αλουμίνιο έχει πρόσμειξη στη σύνθεση, αν και έχει μερίδιο 0,001%. Τίθεται το ερώτημα, πώς να βρούμε τη μάζα μιας καθαρής ουσίας; Ο τύπος για τον υπολογισμό είναι ο εξής - m (μάζα) καθαρής ουσίας \u003d W (συγκέντρωση) καθαρής ουσίαςμείγμα / 100%.
Υπάρχει επίσης ένας τέτοιος τύπος καθαρών ουσιών όπως οι εξαιρετικά καθαρές ουσίες (υπερκαθαρές, υψηλής καθαρότητας). Τέτοιες ουσίες χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ημιαγωγών σε διάφορες συσκευές μέτρησης και υπολογισμού, την πυρηνική ενέργεια και σε πολλούς άλλους επαγγελματικούς τομείς.
Παραδείγματα καθαρών ουσιών
Έχουμε ήδη ανακαλύψει ότι μια καθαρή ουσία είναι κάτι που περιέχει στοιχεία του ίδιου είδους. Το χιόνι είναι ένα καλό παράδειγμα καθαρής ουσίας. Στην πραγματικότητα, αυτό είναι το ίδιο νερό, αλλά σε αντίθεση με το νερό που συναντάμε καθημερινά, αυτό το νερό είναι πολύ πιο καθαρό και δεν περιέχει ακαθαρσίες. Το διαμάντι είναι επίσης καθαρή ουσία, αφού περιέχει μόνο άνθρακα χωρίς ακαθαρσίες. Το ίδιο ισχύει και για το ροκ κρύσταλλο. ΣτοΣε καθημερινή βάση, ερχόμαστε αντιμέτωποι με ένα άλλο παράδειγμα καθαρής ουσίας - ραφιναρισμένης ζάχαρης, η οποία περιέχει μόνο σακχαρόζη.
Μίξεις
Έχουμε ήδη εξετάσει καθαρές ουσίες και παραδείγματα καθαρών ουσιών, τώρα ας περάσουμε σε μια άλλη κατηγορία ουσιών - μείγματα. Ένα μείγμα είναι όταν πολλές ουσίες αναμειγνύονται μεταξύ τους. Συναντάμε μείγματα σε συνεχή βάση, ακόμα και στην καθημερινή ζωή. Το ίδιο διάλυμα τσαγιού ή σαπουνιού είναι μείγματα που χρησιμοποιούμε καθημερινά. Τα μείγματα μπορούν να δημιουργηθούν από τον άνθρωπο ή μπορεί να είναι φυσικά. Βρίσκονται σε στερεά, υγρή και αέρια κατάσταση. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, το ίδιο τσάι είναι ένα μείγμα νερού, ζάχαρης και τσαγιού. Αυτό είναι ένα παράδειγμα ενός ανθρωπογενούς μείγματος. Το γάλα είναι ένα φυσικό μείγμα, καθώς εμφανίζεται χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση στη διαδικασία ανάπτυξης και περιέχει πολλά διαφορετικά συστατικά.
Τα μείγματα που δημιουργούνται από τον άνθρωπο είναι σχεδόν πάντα ανθεκτικά και τα φυσικά υπό την επίδραση της θερμότητας αρχίζουν να αποσυντίθενται σε ξεχωριστά σωματίδια (το γάλα, για παράδειγμα, ξινίζει μετά από μερικές ημέρες). Τα μείγματα διακρίνονται επίσης σε ετερογενή και ομοιογενή. Τα ετερογενή μείγματα είναι ετερογενή και τα συστατικά τους είναι ορατά με γυμνό μάτι και με μικροσκόπιο. Τέτοια μείγματα ονομάζονται εναιωρήματα, τα οποία με τη σειρά τους χωρίζονται σε εναιωρήματα (μια ουσία σε στερεή κατάσταση και μια ουσία σε υγρή κατάσταση) και σε γαλακτώματα (δύο ουσίες σε υγρή κατάσταση). Τα ομοιογενή μείγματα είναι ομοιογενή και τα επιμέρους συστατικά τους δεν μπορούν να ληφθούν υπόψη. Ονομάζονται επίσης διαλύματα (μπορεί να είναι ουσίες σε αέρια,υγρή ή στερεά κατάσταση).
Χαρακτηριστικά μείγματος και καθαρών ουσιών
Για ευκολία αντίληψης, οι πληροφορίες παρουσιάζονται με τη μορφή πίνακα.
| Συγκριτικό πρόσημο | Καθαρές ουσίες | Μίξεις |
| Σύνθεση ουσιών | Διατηρήστε τη σύνθεση σταθερή | Έχετε μια μεταβλητή σύνθεση |
| Τύποι ουσιών | Περιέχουν μία ουσία | Συμπεριλάβετε διάφορες ουσίες |
| Φυσικές ιδιότητες | Διατήρηση σταθερών φυσικών ιδιοτήτων | Έχουν ασταθείς φυσικές ιδιότητες |
| Αλλαγή στην ενέργεια της ύλης | Αλλάζει όταν παράγεται ενέργεια | Καμία αλλαγή |
Μέθοδοι λήψης καθαρών ουσιών
Στη φύση υπάρχουν πολλές ουσίες ως μείγματα. Χρησιμοποιούνται στη φαρμακολογία, στη βιομηχανική παραγωγή.
Για τη λήψη καθαρών ουσιών, χρησιμοποιούνται διάφορες μέθοδοι διαχωρισμού. Τα ετερογενή μείγματα διαχωρίζονται με καθίζηση και διήθηση. Τα ομοιογενή μείγματα διαχωρίζονται με εξάτμιση και απόσταξη. Εξετάστε κάθε μέθοδο ξεχωριστά.
Διακανονισμός
Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται για τον διαχωρισμό των αιωρημάτων όπως ένα μείγμα ποταμού άμμου και νερού. Η κύρια αρχή στην οποία βασίζεται η διαδικασία καθίζησης είναι η διαφορά στις πυκνότητες αυτώνουσίες προς διαχωρισμό. Για παράδειγμα, μια βαριά ουσία και νερό. Ποια καθαρή ουσία είναι βαρύτερη από το νερό; Αυτή είναι η άμμος, για παράδειγμα, η οποία λόγω της μάζας της θα αρχίσει να κατακάθεται στον πυθμένα. Διαφορετικά γαλακτώματα διαχωρίζονται με τον ίδιο τρόπο. Για παράδειγμα, το φυτικό λάδι ή λάδι μπορεί να διαχωριστεί από το νερό. Αυτές οι ουσίες κατά τη διαδικασία διαχωρισμού σχηματίζουν ένα μικρό φιλμ στην επιφάνεια του νερού. Υπό εργαστηριακές συνθήκες, η ίδια διαδικασία πραγματοποιείται με τη χρήση διαχωριστικής χοάνης. Αυτή η μέθοδος διαχωρισμού μειγμάτων λειτουργεί και στη φύση (χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση). Για παράδειγμα, εναπόθεση αιθάλης από τον καπνό και καθίζηση κρέμας στο γάλα.
Φιλτράρισμα
Αυτή η μέθοδος είναι κατάλληλη για τη λήψη καθαρών ουσιών από ετερογενή μείγματα, για παράδειγμα, από μείγμα νερού και επιτραπέζιου αλατιού. Λοιπόν, πώς λειτουργεί το φιλτράρισμα στη διαδικασία διαχωρισμού των σωματιδίων ενός μείγματος; Η ουσία είναι ότι οι ουσίες έχουν διαφορετικά επίπεδα διαλυτότητας και μεγέθη σωματιδίων.
Το φίλτρο είναι σχεδιασμένο με τέτοιο τρόπο ώστε μόνο σωματίδια με την ίδια διαλυτότητα ή το ίδιο μέγεθος να μπορούν να περάσουν μέσα από αυτό. Μεγαλύτερα και άλλα ακατάλληλα σωματίδια δεν θα μπορούν να περάσουν μέσα από το φίλτρο και θα εξαφανιστούν. Ο ρόλος των φίλτρων μπορεί να διαδραματιστεί όχι μόνο από εξειδικευμένες συσκευές και διαλύματα εντός του εργαστηρίου, αλλά και από γνωστά πράγματα όπως το βαμβάκι, ο άνθρακας, ο ψημένος πηλός, το πεπιεσμένο γυαλί και άλλα πορώδη αντικείμενα. Τα φίλτρα χρησιμοποιούνται στην πραγματική ζωή πολύ πιο συχνά από όσο νομίζετε.
Σύμφωνα με αυτήν την αρχή, η γνωστή ηλεκτρική σκούπα λειτουργεί για όλους μας, η οποία διαχωρίζει μεγάλασωματίδια συντριμμιών και απορροφά επιδέξια μικρά που δεν μπορούν να καταστρέψουν τον μηχανισμό. Όταν είστε άρρωστοι, φοράτε έναν επίδεσμο γάζας που μπορεί να απομακρύνει τα βακτήρια. Οι εργαζόμενοι των οποίων το επάγγελμα συνδέεται με τη διάδοση επικίνδυνων αερίων και σκόνης φορούν αναπνευστικές μάσκες για να τους προστατεύσουν από δηλητηρίαση.
Επίδραση μαγνήτη και νερού
Με αυτόν τον τρόπο μπορείτε να διαχωρίσετε το μείγμα σκόνης σιδήρου και θείου. Η αρχή του διαχωρισμού βασίζεται στην επίδραση ενός μαγνήτη στο σίδηρο. Τα σωματίδια σιδήρου έλκονται από τον μαγνήτη, ενώ το θείο παραμένει στη θέση του. Η ίδια μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να διαχωριστούν άλλα μεταλλικά μέρη από μια μάζα διαφορετικών υλικών.
Εάν σκόνη θείου αναμεμειγμένη με σκόνη σιδήρου χυθεί σε νερό, τα μη διαβρέξιμα σωματίδια θείου θα επιπλέουν στην επιφάνεια του νερού, ενώ ο βαρύς σίδηρος θα πέσει αμέσως στον πυθμένα.
Εξάτμιση και κρυστάλλωση
Αυτή η μέθοδος λειτουργεί με ομοιογενή μείγματα όπως ένα διάλυμα αλατιού σε νερό. Λειτουργεί σε φυσικές διεργασίες και εργαστηριακές συνθήκες. Για παράδειγμα, μερικές λίμνες, όταν θερμαίνονται, εξατμίζουν το νερό και το επιτραπέζιο αλάτι παραμένει στη θέση του. Από τη σκοπιά της χημείας, αυτή η διαδικασία βασίζεται στο γεγονός ότι η διαφορά μεταξύ του σημείου βρασμού δύο ουσιών δεν τους επιτρέπει να εξατμιστούν ταυτόχρονα. Το κατεστραμμένο νερό θα μετατραπεί σε ατμό και το υπόλοιπο αλάτι θα παραμείνει στην κανονική του κατάσταση.
Εάν η προς εκχύλιση ουσία (για παράδειγμα η ζάχαρη) λιώσει όταν θερμανθεί, το νερό δεν εξατμίζεται τελείως. Το μείγμα πρώτα θερμαίνεται και στη συνέχεια το προκύπτον τροποποιείταιτο μείγμα επιμένει έτσι ώστε τα σωματίδια ζάχαρης να καθίσουν στον πάτο. Μερικές φορές υπάρχει ένα πιο δύσκολο έργο - ο διαχωρισμός μιας ουσίας με υψηλότερο σημείο βρασμού. Για παράδειγμα, ο διαχωρισμός του νερού από το αλάτι. Στην περίπτωση αυτή, η εξατμισμένη ουσία πρέπει να συλλέγεται, να ψύχεται και να συμπυκνώνεται. Αυτή η μέθοδος διαχωρισμού ομοιογενών μιγμάτων ονομάζεται απόσταξη (ή απλά απόσταξη). Υπάρχουν ειδικές συσκευές που αποστάζουν νερό. Αυτό το νερό (απεσταγμένο) χρησιμοποιείται ενεργά στη φαρμακολογία ή σε συστήματα ψύξης αυτοκινήτων. Φυσικά, οι άνθρωποι χρησιμοποιούν την ίδια μέθοδο για την απόσταξη αλκοόλ.
Χρωματογραφία
Η τελευταία μέθοδος διαχωρισμού είναι η χρωματογραφία. Βασίζεται στο γεγονός ότι ορισμένες ουσίες τείνουν να απορροφούν άλλα συστατικά ουσιών. Δουλεύει κάπως έτσι. Εάν πάρετε ένα κομμάτι χαρτί ή ύφασμα στο οποίο είναι γραμμένο κάτι με μελάνι και βυθίσετε μέρος του σε νερό, θα παρατηρήσετε τα εξής: το νερό θα αρχίσει να απορροφάται από το χαρτί ή το ύφασμα και θα σέρνεται, αλλά ο χρωματισμός η ύλη θα μείνει λίγο πίσω. Χρησιμοποιώντας αυτή την τεχνική, ο επιστήμονας M. S. Tsvet κατάφερε να διαχωρίσει τη χλωροφύλλη (μια ουσία που δίνει πράσινο χρώμα στα φυτά) από τα πράσινα μέρη του φυτού.
