Чистые вещества и смеси

В жизни мы часто имеем дело со смесями, а не с чистыми веществами. Даже не вся вода является чистым веществом, а представляет собой смесь. Только вода, лишенная примесей или содержащая их мало, является чистым веществом. Такую воду называют дистиллированной. В большинстве своем – вода – это смесь растворенных в ней солей, минералов и других веществ, т.е. является смесью.

Смеси делят на две группы: однородные смеси, в которых даже с помощью микроскопа нельзя отличить частицы веществ. К однородным смесям относятся растворы спирта, сахара.

Неоднородные смеси, в которых даже невооруженным глазом или с помощью микроскопа можно различить вещества, входящие в состав смеси. К неоднородным смесям относятся смесь воды с мелом, воды с песком.

Смеси бывают: твердыми, жидкими и газообразными. Например, твердые смеси – это стекло, сплавы (мельхиор, чугун, гранит).

Твёрдые смеси

Жидкие – это клеточный сок, молоко, минеральная вода, кровь.

Жидкие смеси

 А газообразные – это воздух, пропан-бутановая смесь.

Смеси, в отличие от чистых веществ, имеют иные свойства. Так, чистая вода замерзает при температуре 0 ⁰С, а если растворить в ней соль, то температура замерзания значительно понижается. Этим свойством пользуются работники коммунальных служб, когда в период гололедицы посыпают дороги технической поваренной солью или другими реагентами. Чистое железо не ржавеет на воздухе, а  железный гвоздь, из-за содержания в нем примесей, ржавеет.

Из смеси можно выделить составляющие ее компоненты. Существуют различные способы разделения смесей.

Одним из способов разделения неоднородной смеси является отстаивание. Этот способ основан на различной плотности веществ. Этим способом можно разделить смесь железных и древесных опилок, смешав смесь с водой и дав ей отстояться. Железные опилки опустятся вниз, а древесные всплывут наверх и их можно слить вместе с водой. Этим способом можно воспользоваться при разделении смеси воды и мела или воды и глины. Мел и глина в этом случае опустятся вниз, а воду можно осторожно слить.

Отстаиванием можно разделить и жидкости. Например, смесь растительного масла и воды, бензина и воды, нефти и воды. Эти жидкости быстро расслаиваются, поэтому их разделяют с помощью делительной воронки или колонки.

Разделение сливок от молока производят с помощью центрифугирования.

Другим методом является фильтрование, которое основано на различной пропускной способности фильтра по отношению к компонентам смеси. С помощью этого метода отделяют твердые примеси от жидкости. В химической лаборатории используют бумажные фильтры. Таким методом можно разделить смесь песка и поваренной соли. Эту смесь сначала растворяют  в воде, затем пропускают через бумажный фильтр. Песок остается на фильтровальной бумаге, а раствор поваренной соли – фильтрат, проходит через фильтр. В промышленности жидкости фильтруют через специальные материалы – различные ткани. Для очистки концентрированного раствора щелочи используют стекловату.

Разделение смеси магнитом основано на различии магнитных свойств веществ. Если смешать железные опилки с серой на бумаге и накрыть еще сверху листом бумаги, а затем поднести магнит, то железные опилки притянутся магнитом, а сера нет.

Однородную смесь можно разделить на компоненты с помощью метода выпаривания. Он основан на различной температуре кипения веществ смеси. Этим методом можно разделить поваренную соль и воду. Для этого, в фарфоровую чашку наливают раствор соли и кипятят. Вода испаряется, а частицы соли остаются в чашке.

Иногда применяют способ упаривания, когда вода частично испаряется, получается концентрированный раствор, при охлаждении которого растворенное вещество выделяется в виде кристаллов.  Этот способ называется кристаллизацией, при этом, вещество получается в чистом виде, а примеси остаются в растворе.

Для получения дистиллированной воды используют метод дистилляции, который тоже основан на различии температур кипения компонентов в смеси.

Состав смесей определяют с помощью химического анализа. Например, в металлургии при производстве стали, обязательно берут ее пробы для определения содержания углерода. Контроль за состоянием окружающей среды немыслим без определения концентрации примесей в воздухе и воде. Химический анализ горных пород и руд используется при разведке полезных ископаемых.

Знаменитый Шерлок Холмс раскрыл свои преступления во многих случаях только благодаря результатам химического анализа. Без химического анализа просто не обойтись в криминалистике, археологии, медицине и искусствоведении. Без химического анализа не обходятся и космические исследования Марса, Венеры, Луны.

С помощью методов химического анализа получают очень чистые вещества, в которых содержание примесей не превышает одной стотысячной и даже одной миллионной доли процента. Такие, особо чистые вещества, необходимы в атомной энергетике, полупроводниковой промышленности, волоконной оптике и др. областях.

С простейшими методами очистки веществ вы уже знакомы. Например, для очистки природной воды используют уголь, обожженную глину. Вода, проходя через эти пористые вещества, избавляется от различных примесей. Для очистки большого количества воды, используют смесь песка и гравия. Кроме этого, для обеззараживания воды используют метод хлорирования.