U našem članku ćemo razmotriti što su čiste tvari i smjese, metode za odvajanje smjesa. Svatko od nas ih koristi u svakodnevnom životu. Postoje li uopće čiste tvari u prirodi? A kako ih razlikovati od mješavina?
Čiste tvari i smjese: načini odvajanja smjesa
Čiste tvari su tvari koje sadrže čestice samo određene vrste. Znanstvenici vjeruju da praktički ne postoje u prirodi, jer svi, iako u zanemarivim omjerima, sadrže nečistoće. Apsolutno sve tvari su također topive u vodi. Čak i ako je, na primjer, srebrni prsten uronjen u ovu tekućinu, ioni ovog metala će prijeći u otopinu.
Znak čistih tvari je postojanost sastava i fizičkih svojstava. U procesu njihovog formiranja dolazi do promjene količine energije. Štoviše, može se i povećati i smanjiti. Čista tvar može se razdvojiti na pojedine komponente samo kemijskom reakcijom. Na primjer, samo destilirana voda ima tipičnu točku ključanja i smrzavanja za ovu tvar,nedostatak okusa i mirisa. A njegov kisik i vodik mogu se razgraditi samo elektrolizom.
A po čemu se njihovi agregati razlikuju od čistih tvari? Kemija će nam pomoći da odgovorimo na ovo pitanje. Metode odvajanja smjesa su fizikalne, jer ne dovode do promjene kemijskog sastava tvari. Za razliku od čistih tvari, smjese imaju promjenjiv sastav i svojstva, te se mogu razdvojiti fizikalnim metodama.
Što je mješavina
Mješavina je skup pojedinačnih tvari. Primjer je morska voda. Za razliku od destilirane, ima gorak ili slan okus, na višoj temperaturi vrije, a na nižoj se smrzava. Metode odvajanja smjesa tvari su fizikalne. Dakle, čista sol se može dobiti iz morske vode isparavanjem i naknadnom kristalizacijom.
Vrste mješavina
Ako u vodu dodate šećer, nakon nekog vremena njegove će se čestice otopiti i postati nevidljive. Kao rezultat toga, ne mogu se razlikovati golim okom. Takve smjese se nazivaju homogene ili homogene. Zrak, benzin, juha, parfem, slatka i slana voda, te legura bakra i aluminija su također primjeri ovih. Kao što vidite, homogene smjese mogu biti u različitim agregacijskim stanjima, ali tekućine su najčešće. Nazivaju se i rješenja.
U heterogenim ili heterogenim smjesama mogu se razlikovati čestice pojedinih tvari. Tipični su primjeri željezne i drvene strugotine, pijesak i kuhinjska sol. Heterogene smjese nazivaju se i suspenzijama. Među njima se razlikuju suspenzije i emulzije. Prvi se sastoji od tekućine i krutine. Dakle, emulzija je mješavina vode i pijeska. Emulzija je kombinacija dvije tekućine različite gustoće.
Postoje heterogene mješavine s posebnim nazivima. Dakle, primjer pjene je pjena, a aerosoli uključuju maglu, dim, dezodoranse, osvježivače zraka, antistatike.
Metode za odvajanje smjesa
Naravno, mnoge mješavine imaju vrijednija svojstva od pojedinačnih pojedinačnih tvari koje ih čine. Ali i u svakodnevnom životu postoje situacije kada ih treba razdvojiti. A u industriji se čitave industrije temelje na tom procesu. Primjerice, iz nafte kao rezultat njegove prerade dobivaju se benzin, plinsko ulje, kerozin, loživo ulje, solarno i strojno ulje, raketno gorivo, acetilen i benzen. Slažem se, isplativije je koristiti ove proizvode nego bezumno sagorijevanje ulja.
Sada da vidimo postoji li takva stvar kao što su kemijske metode za odvajanje smjesa. Pretpostavimo da trebamo dobiti čiste tvari iz vodene otopine soli. Da biste to učinili, smjesa se mora zagrijati. Kao rezultat toga, voda će se pretvoriti u paru, a sol će kristalizirati. Ali u isto vrijeme neće doći do transformacije jedne tvari u drugu. To znači da su temelj ovog procesa fizičke pojave.
Metode odvajanja smjesa ovise o stanju agregacije, sposobnosti otapanja, razlici u točki vrenja, gustoći i sastavu njezinih komponenti. Razmotrimo svaki od njih detaljnije o pojedinimprimjeri.
Filtriranje
Ova metoda odvajanja prikladna je za smjese koje sadrže tekućinu i netopivu krutinu. Na primjer, voda i riječni pijesak. Ova smjesa mora se proći kroz filter. Kao rezultat toga, čista voda će slobodno prolaziti kroz njega, a pijesak će ostati.
Namirenje
Neke metode odvajanja smjesa temelje se na djelovanju gravitacije. Tako se suspenzije i emulzije mogu razgraditi u čiste tvari. Ako biljno ulje dospije u vodu, smjesu se prvo mora protresti. Zatim ostavite neko vrijeme. Kao rezultat toga, voda će biti na dnu posude, a ulje će ga prekriti u obliku filma.
U laboratorijskim uvjetima za taloženje se koristi lijevak za odvajanje. Kao rezultat njegovog rada, gušća tekućina se cijedi u posudu, a lagana ostaje.
Namirivanje karakterizira mala brzina procesa. Potrebno je određeno vrijeme da nastane talog. U industrijskim uvjetima, ova metoda se provodi u posebnim strukturama koje se nazivaju taložnici.
Akcija s magnetom
Ako smjesa sadrži metal, može se odvojiti pomoću magneta. Na primjer, odvojene željezne i drvene strugotine. Ali imaju li svi metali ta svojstva? Nikako. Za ovu metodu prikladne su samo smjese koje sadrže feromagnete. Osim željeza, to uključuje nikal, kob alt, gadolinij, terbij, disprozij, holmij, erbij.
Destilacija
Ovo je naslov uu prijevodu s latinskog znači "kapi za ispuštanje". Destilacija je metoda odvajanja smjesa koja se temelji na razlici vrelišta tvari. Tako se čak i kod kuće alkohol i voda mogu razdvojiti. Prva tvar počinje isparavati već na temperaturi od 78 stupnjeva Celzija. Dodirujući hladnu površinu, alkoholna para se kondenzira, pretvarajući se u tekuće stanje.
U industriji se na ovaj način dobivaju proizvodi prerade nafte, aromatične tvari, čisti metali.
Iparavanje i kristalizacija
Ove metode odvajanja prikladne su za tekuće otopine. Tvari koje čine njihov sastav razlikuju se po točki vrelišta. Tako je iz vode u kojoj su otopljeni moguće dobiti kristale soli ili šećera. Da bi se to učinilo, otopine se zagrijavaju i isparavaju do zasićenog stanja. U tom slučaju kristali se talože. Ako je potrebno dobiti čistu vodu, otopina se dovede do ključanja, nakon čega slijedi kondenzacija para na hladnijoj površini.
Metode za odvajanje plinskih mješavina
Mješavine plinova se odvajaju laboratorijskim i industrijskim metodama, jer ovaj proces zahtijeva posebnu opremu. Sirovina prirodnog porijekla je zrak, koks, generator, povezani i prirodni plin, koji je kombinacija ugljikovodika.
Fizikalne metode za odvajanje smjesa u plinovitom stanju su sljedeće:
- Kondenzacija je postupan proceshlađenje smjese, tijekom kojeg dolazi do kondenzacije njegovih komponenti. U tom slučaju, prije svega, tvari visokog ključanja, koje se skupljaju u separatorima, prelaze u tekuće stanje. Na taj način se iz koksnog plina dobiva vodik, a iz neizreagiranog dijela smjese odvaja se i amonijak.
- Sorpcija je apsorpcija nekih tvari od strane drugih. Ovaj proces ima suprotne komponente, između kojih se uspostavlja ravnoteža tijekom reakcije. Proces naprijed i natrag zahtijevaju različite uvjete. U prvom slučaju radi se o kombinaciji visokog tlaka i niske temperature. Taj se proces naziva sorpcija. Inače se koriste suprotni uvjeti: nizak tlak pri visokoj temperaturi.
- Membransko odvajanje je metoda u kojoj se koristi svojstvo polupropusnih pregrada za selektivno propuštanje molekula različitih tvari.
- Refluksacija - proces kondenzacije dijelova smjese visokog vrenja kao rezultat njihovog hlađenja. U tom slučaju, temperatura prijelaza u tekuće stanje pojedinih komponenti trebala bi se značajno razlikovati.
kromatografija
Naziv ove metode može se prevesti kao "pišem bojom". Zamislite da se tinta doda u vodu. Spustite li kraj filter papira u takvu smjesu, ona će se početi upijati. U tom slučaju, voda će se apsorbirati brže od tinte, što je povezano s različitim stupnjem sorpcije ovih tvari. Kromatografija nije samo metoda za odvajanje smjesa, već i metoda za proučavanje svojstava tvari kao što su difuzija i topljivost.
Tako smo se upoznalis pojmovima kao što su "čiste tvari" i "mješavine". Prvi su elementi ili spojevi koji se sastoje samo od čestica određene vrste. Njihovi primjeri su sol, šećer, destilirana voda. Smjese su skup pojedinačnih tvari. Za njihovo razdvajanje koristi se niz metoda. Način na koji su odvojeni ovisi o fizičkim svojstvima njegovih sastojaka. Glavni su taloženje, isparavanje, kristalizacija, filtracija, destilacija, magnetizacija i kromatografija.
