Vesi ja kriit on eraldamise viis. Heterogeensete segude eraldamise meetodid
teoreetiline blokk.
Mõiste "segu" määratleti 17. sajandil. Inglise teadlane Robert Boyle: "Segu on terviklik süsteem, mis koosneb heterogeensetest komponentidest."
Segu ja puhta aine võrdlusomadused
Võrdlusmärgid | puhas aine | Segu |
Püsiv | püsimatu |
|
Ained | Sama | Erinevad |
Füüsikalised omadused | Alaline | Tujukas |
Energia muutub moodustumise ajal | edasi minema | Ei juhtu |
Eraldamine | Keemiliste reaktsioonide kaudu | Füüsikalised meetodid |
Segud erinevad üksteisest välimuse poolest.
Segude klassifikatsioon on näidatud tabelis:
Siin on näited suspensioonidest (jõeliiv + vesi), emulsioonidest (taimeõli + vesi) ja lahustest (õhk kolvis, sool + vesi, väike vahetus: alumiinium + vask või nikkel + vask).
Segude eraldamise meetodid
Looduses esinevad ained segudena. Laboriuuringuteks, tööstuslikuks tootmiseks, farmakoloogia ja meditsiini vajadusteks on vaja puhtaid aineid.
Ainete puhastamiseks kasutatakse erinevaid segude eraldamise meetodeid.
Aurustumine – vedelikus lahustunud tahkete ainete eraldamine selle auruks muutmise teel.
destilleerimine - destilleerimine, vedelsegudes sisalduvate ainete eraldamine keemistemperatuuride järgi, millele järgneb auru jahutamine.
Looduses vett puhtal kujul (ilma sooladeta) ei esine. Ookeani-, mere-, jõe-, kaevu- ja allikavesi on vees leiduvate soolalahuste sordid. Tihti vajavad inimesed aga puhast vett, mis ei sisalda soolasid (kasutatakse automootorites; keemiatootmises erinevate lahuste ja ainete saamiseks; fotode valmistamisel). Sellist vett nimetatakse destilleeritud ja selle saamise meetodit nimetatakse destilleerimiseks.
Filtreerimine on vedelike (gaaside) filtreerimine läbi filtri, et puhastada need tahketest lisanditest.
Need meetodid põhinevad segu komponentide füüsikaliste omaduste erinevustel.
Kaaluge eraldamise viise heterogeenneja homogeensed segud.
Segu näide | Eraldamise meetod |
Suspensioon - jõeliiva segu veega | settimine Eraldamine toetades mis põhinevad ainete erinevatel tihedustel. Raskem liiv settib põhja. Võite ka emulsiooni eraldada: õli või taimeõli eraldamiseks veest. Laboris saab seda teha eralduslehtri abil. Õli või taimeõli moodustab pealmise heledama kihi. Settumise tulemusena langeb udu seest välja kaste, suitsust ladestub tahm, koor settib piima sisse. Vee ja taimeõli segu eraldamine setitamisega |
Liiva ja lauasoola segu vees | Filtreerimine Mis on aluseks heterogeensete segude eraldamiseks, kasutades filtreerimine• Ainete erineva lahustuvuse kohta vees ja erineva suurusega osakeste kohta. Filtri pooridest läbivad ainult nendega proportsionaalsed ainete osakesed, suuremad osakesed aga jäävad filtrile. Nii saate eraldada lauasoola ja jõeliiva heterogeense segu. Filtritena saab kasutada erinevaid poorseid aineid: vatt, kivisüsi, põletatud savi, pressklaas jm. Filtreerimismeetod on kodumasinate, näiteks tolmuimejate, töö aluseks. Seda kasutavad kirurgid - marli sidemed; puurijad ja liftide töötajad - hingamisteede maskid. Ilfi ja Petrovi loomingu kangelasel Ostap Benderil õnnestus teelehtede filtreerimiseks mõeldud teesõela abil võtta Ellochka Ogrelt (“Kaksteist tooli”) üks toolidest. Tärklise ja vee segu eraldamine filtreerimise teel |
Rauapulbri ja väävli segu | Tegevus magneti või vee abil Rauapulbrit tõmbas magnet, väävlipulbrit aga mitte. Mittemärguv väävlipulber hõljus veepinnale, raske märguv rauapulber aga settis põhja. Väävli ja raua segu eraldamine magneti ja vee abil |
Soola lahus vees on homogeenne segu | Aurustumine või kristalliseerumine Vesi aurustub ja soolakristallid jäävad portselantopsi. Eltoni ja Baskunchaki järvede vee aurustamisel saadakse lauasool. See eraldamismeetod põhineb lahusti ja lahustunud aine keemispunktide erinevusel. Kui aine, näiteks suhkur, laguneb kuumutamisel, siis vesi ei aurustu täielikult - lahus aurustub ja seejärel sadestuvad küllastunud lahusest suhkrukristallid. Mõnikord on vaja eemaldada lisandid madalama keemistemperatuuriga lahustitest, näiteks veest soolast. Sel juhul tuleb aine aurud kokku koguda ja seejärel jahutamisel kondenseerida. Seda homogeense segu eraldamise meetodit nimetatakse destilleerimine või destilleerimine. Spetsiaalsetes seadmetes - destilleerijates saadakse destilleeritud vesi, mida kasutatakse farmakoloogia, laborite ja autode jahutussüsteemide vajadusteks. Kodus saate sellise destilleerija kujundada: Kui aga eraldada alkoholi ja vee segu, siis esimesena destilleeritakse ära (kogutakse vastuvõtukatseklaasi) keemistemperatuuriga 78 °C alkohol ja katseklaasi jääb vesi. Destilleerimist kasutatakse naftast bensiini, petrooleumi, gaasiõli saamiseks. Homogeensete segude eraldamine |
Spetsiaalne komponentide eraldamise meetod, mis põhineb nende erineval neeldumisel teatud aine poolt, on kromatograafia.
Vene botaanik eraldas kromatograafia abil esimesena klorofülli taimede rohelistest osadest. Tööstuses ja laborites kasutatakse kromatograafia filterpaberi asemel tärklist, kivisütt, lubjakivi ja alumiiniumoksiidi. Kas aineid on alati vaja sama puhastusastmega?
Erinevatel eesmärkidel on vaja erineva puhastusastmega aineid. Keeduvesi on piisavalt settinud, et eemaldada lisandid ja desinfitseerimiseks kasutatud kloor. Joogivesi tuleb esmalt keeta. Ja keemialaborites lahuste ja katsete valmistamiseks, meditsiinis on vaja destilleeritud vett, mis on võimalikult puhastatud selles lahustunud ainetest. Ülipuhtaid aineid, mille lisandite sisaldus ei ületa miljondik protsenti, kasutatakse elektroonikas, pooljuhtides, tuumatehnoloogias ja muudes täppistööstuses.
Segude koostise väljendamise meetodid.
· Komponendi massiosa segus- komponendi massi ja kogu segu massi suhe. Tavaliselt väljendatakse massiosa protsentides, kuid mitte tingimata.
ω ["omega"] = mkomponent / mm segu
· Komponendi mooliosa segus- komponendi moolide arvu (ainekoguse) suhe kõigi segus olevate ainete moolide koguarvusse. Näiteks kui segu sisaldab aineid A, B ja C, siis:
χ ["chi"] komponent A \u003d n komponent A / (n (A) + n (B) + n (C))
· Komponentide molaarsuhe. Mõnikord on segu ülesannetes näidatud selle komponentide molaarsuhe. Näiteks:
mittekomponent A: mittekomponent B = 2:3
· Komponendi mahuosa segus (ainult gaaside jaoks)- aine A mahu ja kogu gaasisegu kogumahu suhe.
φ ["phi"] = Vkomponent / Vsegu
Harjutusplokk.
Vaatleme kolme näidet probleemidest, millega metallide segud reageerivad vesinikkloriid hape:
Näide 1Kui 20 g kaaluv vase ja raua segu puutus kokku vesinikkloriidhappe liiaga, vabanes 5,6 liitrit gaasi (n.a.). Määrake metallide massiosad segus.
Esimeses näites ei reageeri vask vesinikkloriidhappega, see tähendab, et happe reageerimisel rauaga eraldub vesinik. Seega, teades vesiniku mahtu, saame kohe leida raua koguse ja massi. Ja vastavalt ainete massifraktsioonid segus.
Näide 1 lahendus.
n \u003d V / Vm \u003d 5,6 / 22,4 \u003d 0,25 mol.
2. Vastavalt reaktsioonivõrrandile:
3. Raua kogus on samuti 0,25 mol. Selle massi leiate:
mFe = 0,25 56 = 14 g.
Vastus: 70% rauda, 30% vaske.
Näide 2Vesinikkloriidhappe liia mõjul alumiiniumi ja raua segule, mis kaalus 11 g, eraldus 8,96 liitrit gaasi (n.a.). Määrake metallide massiosad segus.
Teises näites on reaktsioon mõlemad metallist. Siin eraldub vesinik juba mõlemas reaktsioonis happest. Seetõttu ei saa siin otsearvutust kasutada. Sellistel juhtudel on mugav lahendada väga lihtsa võrrandisüsteemi abil, võttes x jaoks - ühe metalli moolide arvu ja y jaoks - teise aine koguse.
Näite 2 lahendus.
1. Leidke vesiniku kogus:
n \u003d V / Vm \u003d 8,96 / 22,4 \u003d 0,4 mol.
2. Olgu alumiiniumi kogus x mol ja raua kogus y mol. Seejärel saame väljendada eraldunud vesiniku kogust x ja y kaudu:
2HCl = FeCl2+ |
4. Teame vesiniku koguhulka: 0,4 mol. Tähendab,
1,5x + y = 0,4 (see on süsteemi esimene võrrand).
5. Metallide segu jaoks peate väljendama massid ainete koguste kaudu.
m = Mn
Nii et alumiiniumi mass
mAl = 27x,
raua mass
mFe = 56 aastat,
ja kogu segu mass
27x + 56y = 11 (see on süsteemi teine võrrand).
6. Seega on meil kahe võrrandi süsteem:
7. Selliste süsteemide lahendamine on palju mugavam, kui lahutada esimene võrrand 18-ga:
27x + 18a = 7,2
ja esimese võrrandi lahutamine teisest:
8. (56–18) a \u003d 11–7,2
y \u003d 3,8 / 38 \u003d 0,1 mol (Fe)
x = 0,2 mol (Al)
mFe = n M = 0,1 56 = 5,6 g
mAI = 0,2 ± 27 = 5,4 g
ωFe = mFe / mm segu = 5,6 / 11 = 0,50,91%),
vastavalt
ωAl \u003d 100% - 50,91% \u003d 49,09%
Vastus: 50,91% rauda, 49,09% alumiiniumi.
Näide 316 g tsingi, alumiiniumi ja vase segu töödeldi vesinikkloriidhappe lahusega. Sel juhul eraldus 5,6 liitrit gaasi (n.a.) ja 5 g ainet ei lahustunud. Määrake metallide massiosad segus.
Kolmandas näites reageerivad kaks metalli, kuid kolmas metall (vask) ei reageeri. Seetõttu on ülejäänud 5 g vase mass. Ülejäänud kahe metalli - tsingi ja alumiiniumi (pange tähele, et nende kogumass on 16 - 5 = 11 g) kogused saab leida võrrandisüsteemi abil, nagu näites nr 2.
Vastus näitele 3: 56,25% tsinki, 12,5% alumiiniumi, 31,25% vaske.
Näide 4Raua, alumiiniumi ja vase segu töödeldi külma kontsentreeritud väävelhappe liiaga. Samal ajal lahustus osa segust ja eraldus 5,6 liitrit gaasi (n.a.). Ülejäänud segu töödeldi naatriumhüdroksiidi lahusega. Gaasi eraldus 3,36 liitrit ja järele jäi 3 g lahustumata jääki. Määrake metallide esialgse segu mass ja koostis.
Selles näites pidage meeles seda külm kontsentreeritud väävelhape ei reageeri raua ja alumiiniumiga (passivatsioon), kuid reageerib vasega. Sel juhul eraldub vääveloksiid (IV).
Leelisega reageerib ainult alumiinium- amfoteerne metall (leelises lahustuvad lisaks alumiiniumile ka tsink ja tina ning kuumas kontsentreeritud leelises saab veel lahustuda berüllium).
Näite 4 lahendus.
1. Kontsentreeritud väävelhappega reageerib ainult vask, gaasimoolide arv:
nSO2 = V / Vm = 5,6 / 22,4 = 0,25 mol
2H2SO4 (konts.) = CuSO4+ |
2. (ärge unustage, et sellised reaktsioonid tuleb võrdsustada elektroonilise kaaluga)
3. Kuna vase ja vääveldioksiidi molaarsuhe on 1:1, siis on ka vask 0,25 mol. Vase massi leiate:
mCu \u003d n M \u003d 0,25 64 \u003d 16 g.
4. Alumiinium reageerib leeliselahusega ning moodustub alumiiniumhüdroksokompleks ja vesinik:
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na + 3H2
Al0 − 3e = Al3+ | ||
5. Vesiniku moolide arv:
nH2 = 3,36 / 22,4 = 0,15 mol,
alumiiniumi ja vesiniku molaarsuhe on 2:3 ja seetõttu
nAl = 0,15 / 1,5 = 0,1 mol.
Alumiiniumi kaal:
mAl \u003d n M \u003d 0,1 27 \u003d 2,7 g
6. Ülejäänud osa on raud, mis kaalub 3 g. Segu massi leiate:
mmix \u003d 16 + 2,7 + 3 = 21,7 g.
7. Metallide massifraktsioonid:
ωCu = mCu / mm segu = 16 / 21,7 = 0,7,73%)
ωAl = 2,7 / 21,7 = 0,1,44%)
ωFe = 13,83%
Vastus: 73,73% vask, 12,44% alumiinium, 13,83% raud.
Näide 521,1 g tsingi ja alumiiniumi segu lahustati 565 ml lämmastikhappe lahuses, mis sisaldas 20 massiprotsenti. % HNO3 ja mille tihedus on 1,115 g/ml. Vabanenud gaasi, mis on lihtaine ja lämmastikhappe redutseerimise ainus saadus, maht oli 2,912 l (n.a.). Määrake saadud lahuse koostis massiprotsentides. (RCTU)
Selle ülesande tekst näitab selgelt lämmastiku redutseerimise produkti - "lihtne aine". Kuna lämmastikhape ei tooda metallidega vesinikku, on see lämmastik. Mõlemad metallid on happes lahustunud.
Probleem ei küsi mitte metallide algsegu koostist, vaid reaktsioonide järel saadud lahuse koostist. See muudab ülesande keerulisemaks.
Näite 5 lahendus.
1. Määrake gaasilise aine kogus:
nN2 = V / Vm = 2,912 / 22,4 = 0,13 mol.
2. Määrake lämmastikhappe lahuse mass, lahustunud HNO3 aine mass ja kogus:
mlahus \u003d ρ V \u003d 1,115 565 \u003d 630,3 g
mHNO3 = ω mlahus = 0,2 630,3 = 126,06 g
nHNO3 = m/M = 126,06/63 = 2 mol
Pange tähele, et kuna metallid on täielikult lahustunud, tähendab see - just piisavalt hapet(need metallid ei reageeri veega). Sellest lähtuvalt on vaja kontrollida Kas hapet on liiga palju? ja kui palju sellest jääb pärast reaktsiooni saadud lahusesse.
3. Koostage reaktsioonivõrrandid ( ärge unustage elektroonilist tasakaalu) ja arvutuste hõlbustamiseks võtame 5x - tsingi koguse ja 10 aasta jaoks - alumiiniumi koguse. Seejärel on vastavalt võrrandite koefitsientidele lämmastik esimeses reaktsioonis x mol ja teises - 3y mol:
12HNO3 = 5Zn(NO3)2+ |
Zn0 − 2e = Zn2+ | ||
36HNO3 = 10Al(NO3)3+ |
Al0 − 3e = Al3+ | ||
5. Seejärel, arvestades, et metallide segu mass on 21,1 g, nende molaarmassid on tsingi puhul 65 g/mol ja alumiiniumi puhul 27 g/mol, saame järgmise võrrandisüsteemi:
6. Seda süsteemi on mugav lahendada, korrutades esimese võrrandi 90-ga ja lahutades esimese võrrandi teisest.
7. x \u003d 0,04, mis tähendab nZn \u003d 0,04 5 \u003d 0,2 mol
y = 0,03, mis tähendab, et nAl \u003d 0,03 10 \u003d 0,3 mol
8. Kontrollige segu massi:
0,2 65 + 0,3 27 \u003d 21,1 g.
9. Liigume nüüd lahuse koostise juurde. Mugav on reaktsioonid uuesti ümber kirjutada ja reaktsioonide peale kirjutada kõigi reageerinud ja moodustunud ainete kogused (v.a vesi):
10. Järgmine küsimus on: kas lämmastikhapet jäi lahusesse ja kui palju on alles?
Vastavalt reaktsioonivõrranditele reageerinud happe kogus:
nHNO3 = 0,48 + 1,08 = 1,56 mol,
st hapet oli liiga palju ja saate arvutada selle jäägi lahuses:
nHNO3res. \u003d 2 - 1,56 \u003d 0,44 mol.
11. Niisiis, sisse lõplik lahendus sisaldab:
tsinknitraat koguses 0,2 mol:
mZn(NO3)2 = n M = 0,2 189 = 37,8 g
alumiiniumnitraat koguses 0,3 mol:
mAl(NO3)3 = n M = 0,3 213 = 63,9 g
lämmastikhappe liig koguses 0,44 mol:
mHNO3res. = n M = 0,44 63 = 27,72 g
12. Kui suur on lõpplahuse mass?
Tuletame meelde, et lõpplahuse mass koosneb nendest komponentidest, mille me segasime (lahused ja ained), millest on lahutatud need reaktsioonisaadused, mis lahusest lahkusid (sademed ja gaasid):
13.
Siis meie ülesandeks:
14. uus lahus \u003d happelahuse mass + metallisulami mass - lämmastiku mass
mN2 = n M = 28 (0,03 + 0,09) = 3,36 g
uus lahus = 630,3 + 21,1 - 3,36 \u003d 648,04 g
ωZn(NO3)2 \u003d mv-va / mr-ra \u003d 37,8 / 648,04 \u003d 0,0583
ωAl(NO3)3 \u003d mv-va / mr-ra \u003d 63,9 / 648,04 \u003d 0,0986
ωHNO3res. \u003d mv-va / mr-ra \u003d 27,72 / 648,04 \u003d 0,0428
Vastus: 5,83% tsinknitraati, 9,86% alumiiniumnitraati, 4,28% lämmastikhapet.
Näide 617,4 g vase, raua ja alumiiniumi segu töötlemisel kontsentreeritud lämmastikhappe liiaga eraldus 4,48 liitrit gaasi (n.a.) ja sama massi vesinikkloriidhappe liiaga kokkupuutel 8,96 l gaasi. (n.a.). u.). Määrake esialgse segu koostis. (RCTU)
Selle probleemi lahendamisel tuleb esiteks meeles pidada, et kontsentreeritud lämmastikhape koos mitteaktiivse metalliga (vasega) annab NO2, samas kui raud ja alumiinium sellega ei reageeri. Vesinikkloriidhape seevastu vasega ei reageeri.
Vastus näiteks 6: 36,8% vask, 32,2% raud, 31% alumiinium.
Ülesanded iseseisvaks lahendamiseks.
1. Lihtsad probleemid kahe segukomponendiga.
1-1. 20 g kaaluvat vase ja alumiiniumi segu töödeldi 96% lämmastikhappe lahusega ja eraldus 8,96 liitrit gaasi (n.a.). Määrake alumiiniumi massiosa segus.
1-2. 10 g kaaluvat vase ja tsingi segu töödeldi kontsentreeritud leeliselahusega. Antud juhul lasti välja 2,24 liitrit gaasi (n. y.). Arvutage tsingi massiosa algsegus.
1-3. Magneesiumi ja magneesiumoksiidi segu massiga 6,4 g töödeldi piisava koguse lahjendatud väävelhappega. Samal ajal paiskus välja 2,24 liitrit gaasi (n.a). Leidke magneesiumi massiosa segus.
1-4. Tsingi ja tsinkoksiidi segu massiga 3,08 g lahustati lahjendatud väävelhappes. Saadi tsinksulfaat massiga 6,44 g Arvutage tsingi massiosa algsegus.
1-5. 9,3 g kaaluva raua ja tsingi pulbrite segu toimel vask(II)kloriidi liia lahusega tekkis 9,6 g vaske. Määrake esialgse segu koostis.
1-6. Millise massi 20% vesinikkloriidhappe lahust on vaja 20 g tsingi ja tsinkoksiidi segu täielikuks lahustamiseks, kui vesinikku eraldub 4,48 liitrit (n.a.)?
1-7. Lahjendatuna lahjendatud lämmastikhappes eraldub 3,04 g raua ja vase segust lämmastikoksiid (II) mahuga 0,896 l (n.a.). Määrake esialgse segu koostis.
1-8. 1,11 g raua- ja alumiiniumviilude segu lahustamisel 16% vesinikkloriidhappe lahuses (ρ = 1,09 g / ml) vabanes 0,672 liitrit vesinikku (n.a.). Leidke segus metallide massiosad ja määrake tarbitud vesinikkloriidhappe maht.
2. Ülesanded on keerulisemad.
2-1. Kaltsiumi ja alumiiniumi segu kaaluga 18,8 g kaltsineeriti ilma õhu juurdepääsuta liigse grafiidipulbriga. Reaktsiooniprodukti töödeldi lahjendatud vesinikkloriidhappega ja eraldus 11,2 liitrit gaasi (n.a.). Määrake metallide massiosad segus.
2-2. 1,26 g magneesiumisulami ja alumiiniumi lahustamiseks kasutati 35 ml 19,6% väävelhappe lahust (ρ = 1,1 g/ml). Happe liig reageeris 28,6 ml 1,4 mol/l kaaliumvesinikkarbonaadi lahusega. Määrake metallide massiosad sulamis ja sulami lahustumisel eralduva gaasi maht (n.a.).
Koos segude eraldamise meetodid (nii heterogeensed kui ka homogeensed) põhinevad asjaolul, et segu moodustavad ained säilitavad oma individuaalsed omadused. Heterogeensed segud võivad koostise ja faasi oleku poolest erineda, näiteks: gaas + vedelik; tahke+vedelik; kaks segunematut vedelikku jne. Peamised segude eraldamise meetodid on näidatud alloleval diagrammil. Vaatleme iga meetodit eraldi.
Heterogeensete segude eraldamine
Sest heterogeensete segude eraldamine, mis on tahke-vedelik või tahkegaasi süsteemid, on kolm peamist viisi:
- filtreerimine,
- settimine (dekanteerimine,
- magnetiline eraldamine
FILTRERIMINE
meetod, mis põhineb ainete erineval lahustuvusel ja segu komponentide erineval osakeste suurusel. Filtreerimine eraldab tahke aine vedelikust või gaasist.
Vedelike filtreerimiseks võib kasutada filterpaberit, mis tavaliselt volditakse neljaks ja pistetakse klaaslehtrisse. Lehter asetatakse keeduklaasi, milles filtraat on filtrit läbinud vedelik.
Filterpaberi pooride suurus on selline, et see võimaldab veemolekulidel ja lahustunud aine molekulidel takistamatult läbi imbuda. Osakesed, mis on suuremad kui 0,01 mm, jäävad filtrile ja mitteläbivad seda, moodustades nii settekihi.
Pea meeles! Filtreerimise abil on võimatu eraldada ainete tõelisi lahuseid, see tähendab lahuseid, milles lahustus toimus molekulide või ioonide tasemel.
Lisaks filterpaberile kasutavad keemialaborid spetsiaalseid filtreid
erineva suurusega poorid.
Gaasisegude filtreerimine ei erine põhimõtteliselt vedelike filtreerimisest. Ainus erinevus on see, et gaaside filtreerimisel tahketest osakestest (SPM) kasutatakse gaasisegu läbi filtri surumiseks spetsiaalse konstruktsiooniga filtreid (paber, kivisüsi) ja pumpasid, näiteks õhu filtreerimine auto salongis või väljalaskekott. pliidi kohal.
Filtreerimist saab jagada:
- teravili ja vesi
- kriit ja vesi
- liiv ja vesi jne.
- tolm ja õhk (erineva disainiga tolmuimejad)
ASULEMINE
Meetod põhineb erineva massi (tihedusega) tahkete osakeste erinevatel settimiskiirustel vedelas või õhukeskkonnas. Meetodit kasutatakse kahe või enama tahke lahustumatu aine eraldamiseks vees (või muus lahustis). Lahustumatute ainete segu pannakse vette, segatakse põhjalikult. Mõne aja pärast settivad ained, mille tihedus on suurem kui ühik, anuma põhja ja ained, mille tihedus on väiksem kui ühik, ujuvad. Kui segus on mitu erineva raskusastmega ainet, siis alumisse kihti sadestuvad raskemad ained ja seejärel kergemad. Neid kihte saab ka eraldada. Varem eraldati sel viisil purustatud kulda sisaldavatest kivimitest kullaterad. Kulda kandev liiv asetati kaldrennile, millest läbi lasti veejuga. Veevool korjas üles ja kandis aherainet minema ning renni põhja settisid rasked kullaterad. Gaasisegude puhul on tegemist ka tahkete osakeste settimisega kõvadele pindadele, näiteks tolmu settimine mööblile või taimelehtedele.
Selle meetodiga saab eraldada ka segunematuid vedelikke. Selleks kasutage eralduslehtrit.
Näiteks bensiini ja vee eraldamiseks asetatakse segu eralduslehtrisse, oodates hetke, kuni ilmub selge faasipiir. Seejärel avage kraan õrnalt ja vesi voolab klaasi.
Segusid saab eraldada setitamisega:
- jõeliiv ja savi
- raske kristalne sade lahusest
- õli ja vesi
- taimeõli ja vesi jne.
MAGNETILINE ERALDAMINE
Meetod põhineb segu tahkete komponentide erinevatel magnetilistel omadustel. Seda meetodit kasutatakse segus ferromagnetiliste ainete, st magnetiliste omadustega ainete, näiteks raua, juuresolekul.
Kõik ained võib magnetvälja suhtes tinglikult jagada kolme suurde rühma:
- feromagnetilised: tõmbab magnetiga - Fe, Co, Ni, Gd, Dy
- paramagnetid: nõrgalt tõmmatud-Al, Cr, Ti, V, W, Mo
- diamagnetid: tõrjub magnet - Cu, Ag, Au, Bi, Sn, messing
Magneteraldus võib eraldada b:
- väävli ja raua pulber
- tahm ja raud jne.
Homogeensete segude eraldamine
Sest vedelate homogeensete segude eraldamine (tõelised lahused) kasutage järgmisi meetodeid:
- aurustamine (kristallisatsioon),
- destilleerimine (destilleerimine),
- kromatograafia.
AURUSTAMINE. KRISTALLISEMINE.
Meetod põhineb lahusti ja lahustunud aine erinevatel keemistemperatuuridel. Kasutatakse lahustuvate tahkete ainete eraldamiseks lahustest. Aurutamine toimub tavaliselt järgmiselt: lahus valatakse portselanist tassi ja kuumutatakse lahust pidevalt segades. Vesi aurustub järk-järgult ja tassi põhja jääb tahke aine.
MÄÄRATLUS
Kristallisatsioon- aine faasiüleminek gaasilisest (aurulisest), vedelast või tahkest amorfsest olekust kristallisse olekusse.
Sel juhul saab aurustunud aine (vee või lahusti) koguda kondensatsiooni teel külmemale pinnale. Näiteks kui asetate aurustusnõu kohale külma klaasslaidi, tekivad selle pinnale veepiisad. Destilleerimismeetod põhineb samal põhimõttel.
DESTILLERIMINE. DESTILLERIMINE.
Kui aine, näiteks suhkur, laguneb kuumutamisel, siis vesi ei aurustu täielikult - lahus aurustub ja seejärel sadestuvad küllastunud lahusest suhkrukristallid. Mõnikord on vaja lahustid puhastada lisanditest, näiteks vesi soolast. Sel juhul tuleks lahusti aurustada, seejärel koguda selle aurud kokku ja jahutamisel kondenseerida. Seda homogeense segu eraldamise meetodit nimetatakse destilleerimine, või destilleerimine.
Looduses vett puhtal kujul (ilma sooladeta) ei esine. Ookeani-, mere-, jõe-, kaevu- ja allikavesi on vees leiduvate soolalahuste sordid. Tihti vajavad inimesed aga puhast vett, mis ei sisalda soolasid (kasutatakse automootorites; keemiatootmises erinevate lahuste ja ainete saamiseks; fotode valmistamisel). Seda vett nimetatakse destilleeritud seda kasutatakse laboris keemilisteks katseteks.
Destillatsiooni saab jagada:
- vesi ja alkohol
- õli (erinevate fraktsioonide jaoks)
- atsetoon ja vesi jne.
KROMATOGRAAFIA
Ainete segude eraldamise ja analüüsi meetod. Põhineb uuritava aine erineval jaotuskiirusel kahe faasi – statsionaarse ja liikuva – vahel (eluent). Statsionaarne faas on reeglina arenenud pinnaga sorbent (peen pulber, näiteks alumiiniumoksiid või tsinkoksiid või filterpaber) ja liikuv faas on gaasi- või vedelikuvool. Mobiilse faasi vool filtreeritakse läbi sorbendikihi või liigub mööda sorbendikihti, näiteks filterpaberi pinnal.
Saate ise kromatogrammi teha ja meetodi olemust praktikas näha. On vaja segada mitu tinti ja kanda saadud segu tilk filterpaberile. Seejärel, täpselt värvilise koha keskel, hakkame tilkhaaval valama puhast vett. Iga tilk tuleb peale kanda alles siis, kui eelmine on imendunud. Vesi mängib eluendi rolli, mis kannab uuritavat ainet mööda sorbenti – poorset paberit. Segu moodustavaid aineid säilitab paber erineval viisil: osad säilivad selles hästi, teised aga imenduvad aeglasemalt ja levivad koos veega mõnda aega edasi. Varsti hakkab üle paberilehe levima tõeline värviline kromatogramm: sama värvi laik keskel, mida ümbritsevad mitmevärvilised kontsentrilised rõngad.
Orgaanilises analüüsis on eriti laialt levinud õhukese kihi kromatograafia. Õhukesekihikromatograafia eeliseks on see, et on võimalik kasutada kõige lihtsamat ja tundlikumat tuvastamismeetodit – visuaalset kontrolli. Silmale nähtamatud laigud saab tekitada erinevate reaktiivide, aga ka ultraviolettvalguse või autoradiograafia abil.
Orgaaniliste ja anorgaaniliste ainete analüüsimisel kasutatakse paberkromatograafiat. Keeruliste ioonide segude, näiteks haruldaste muldmetallide elementide, uraani lõhustumisproduktide, plaatinarühma elementide eraldamiseks on välja töötatud arvukalt meetodeid.
TÖÖSTUSES KASUTATAVAD SEGU ERALDAMISE MEETODID.
Tööstuses kasutatavad segude eraldamise meetodid erinevad vähe ülalkirjeldatud laborimeetoditest.
Õli eraldamiseks kasutatakse kõige sagedamini rektifikatsiooni (destilleerimist). Seda protsessi kirjeldatakse üksikasjalikumalt teemas. "Nafta rafineerimine".
Tööstuses levinumad ainete puhastamise ja eraldamise meetodid on settimine, filtreerimine, sorptsioon ja ekstraheerimine. Filtreerimis- ja settimismeetodid viiakse läbi sarnaselt laborimeetodile, selle erinevusega, et kasutatakse settimismahuteid ja suuremahulisi filtreid. Kõige sagedamini kasutatakse neid meetodeid reovee puhastamiseks. Seetõttu vaatame meetodeid lähemalt kaevandamine ja sorptsioon.
Mõistet "ekstraheerimine" saab kasutada erinevate faaside tasakaalu kohta (vedelik-vedelik, gaas-vedelik, vedelik-tahke jne), kuid sagedamini kasutatakse seda vedelik-vedelik süsteemide puhul, seega võib sageli leida järgmise määratluse:
MÄÄRATLUS
Ekstraheerimine i - ainete eraldamise, puhastamise ja eraldamise meetod, mis põhineb aine jaotusprotsessil kahe segunematu lahusti vahel.
Üks segunematutest lahustitest on tavaliselt vesi, teine on orgaaniline lahusti, kuid see pole vajalik. Ekstraheerimismeetod on mitmekülgne, see sobib peaaegu kõigi elementide eraldamiseks erinevates kontsentratsioonides. Ekstraheerimine võimaldab eraldada keerukaid mitmekomponentseid segusid sageli tõhusamalt ja kiiremini kui muud meetodid. Ekstraheerimise eraldamise või eraldamise teostamine ei nõua keerulisi ja kalleid seadmeid. Protsessi saab automatiseerida, vajadusel saab seda kaugjuhtida.
MÄÄRATLUS
Sorptsioon- meetod ainete eraldamiseks ja puhastamiseks, mis põhineb mitmesuguste ainete (sorbaatide) gaasi- või vedelsegudest neeldumisel tahkes kehas (adsorptsioon) või vedelik-sorbendis (absorptsioon).
Kõige sagedamini kasutatakse tööstuses absorptsioonimeetodeid gaasi-õhu heitmete puhastamiseks tolmuosakestest või suitsust, samuti mürgistest gaasilistest ainetest. Gaasiliste ainete absorptsiooni korral võib sorbendi ja lahustunud aine vahel tekkida keemiline reaktsioon. Näiteks gaasilise ammoniaagi neelamiselNH3lämmastikhappe HNO 3 lahus moodustab ammooniumnitraadi NH 4 NO 3(ammooniumnitraat), mida saab kasutada ülitõhusa lämmastikväetisena.
Kui dispergeeritud osakesed eralduvad söötmest aeglaselt või on vaja eelselgitada ebahomogeenset süsteemi, kasutatakse selliseid meetodeid nagu flokulatsioon, flotatsioon, klassifitseerimine, koagulatsioon jne.
Koagulatsioon on osakeste kleepumise protsess kolloidsüsteemides (emulsioonid või suspensioonid) koos agregaatide moodustumisega. Kleepumine tekib osakeste kokkupõrke tõttu Browni liikumise ajal. Koagulatsioon viitab spontaansele protsessile, mis kipub liikuma olekusse, millel on madalam vaba energia. Hüübimislävi on süstitava aine minimaalne kontsentratsioon, mis põhjustab hüübimist. Kunstlikku koagulatsiooni saab kiirendada nii spetsiaalsete ainete - koagulaatorite lisamisega kolloidsüsteemi, kui ka süsteemile elektrivälja rakendamisega (elektrokoagulatsioon), mehaanilise toimega (vibratsioon, segamine) jne.
Koagulatsiooni käigus lisatakse eraldatavale heterogeensele segule sageli koaguleerivaid kemikaale, mis hävitavad solvateerunud kestad, vähendades samal ajal osakeste pinna lähedal asuva elektrilise kaksikkihi difusiooniosa. See hõlbustab osakeste aglomeratsiooni ja agregaatide moodustumist. Seega tänu hajutatud faasi suuremate fraktsioonide moodustumisele kiireneb osakeste settimine. Koagulantidena kasutatakse raua, alumiiniumi või muude mitmevalentsete metallide sooli.
Peptiseerimine on koagulatsiooni pöördprotsess, mis seisneb agregaatide lagunemises primaarseteks osakesteks. Peptiseerimine viiakse läbi peptiseerivate ainete lisamisega dispersioonikeskkonnale. See protsess aitab kaasa ainete lagunemisele primaarseteks osakesteks. Peptiseerivad ained võivad olla pindaktiivsed ained (pindaktiivsed ained) või elektrolüüdid, nagu humiinhapped või raudkloriid. Peptiseerimisprotsessi kasutatakse vedelate dispergeerimissüsteemide saamiseks pastadest või pulbritest.
Flokulatsioon on omakorda omamoodi koagulatsioon. Selles protsessis moodustavad gaasis või vedelas keskkonnas suspendeeritud väikesed osakesed helbeid, mida nimetatakse helvesteks. Flokulantidena kasutatakse lahustuvaid polümeere, näiteks polüelektrolüüte. Flokuleerivaid aineid saab kergesti eemaldada filtreerimise või settimisega. Flokulatsiooni kasutatakse vee puhastamiseks ja väärtuslike ainete eraldamiseks reoveest, samuti mineraalide töötlemiseks. Veepuhastuse puhul kasutatakse flokulande madalas kontsentratsioonis (0,1-5 mg/l).
Vedelate süsteemide agregaatide hävitamiseks kasutatakse lisandeid, mis tekitavad osakestel laenguid, mis takistavad nende lähenemist. Seda efekti saab saavutada ka söötme pH muutmisega. Seda meetodit nimetatakse deflokulatsiooniks.
Flotatsioon on tahkete hüdrofoobsete osakeste eraldamine vedelast pidevast faasist, fikseerides need valikuliselt vedela ja gaasilise faasi vahelisel kokkupuutepinnal (vedeliku ja gaasi kokkupuutepinnal või vedelas faasis olevate mullide pinnal). tahked osakesed ja gaasisulgud eemaldatakse vedela faasi pinnalt. Seda protsessi ei kasutata mitte ainult hajutatud faasi osakeste eemaldamiseks, vaid ka erinevate osakeste eraldamiseks nende märguvuse erinevuse tõttu. Selle protsessi käigus fikseeritakse hüdrofoobsed osakesed liidesel ja eraldatakse hüdrofiilsetest osakestest, mis settivad põhja. Parimad flotatsioonitulemused saavutatakse siis, kui osakeste suurus on vahemikus 0,1–0,04 mm.
Flotatsiooni on mitut tüüpi: vaht, õli, kile jne. Kõige tavalisem on vahuflotatsioon. See protsess võimaldab reaktiividega töödeldud osakesed õhumullide abil vee pinnale viia. See võimaldab moodustada vahukihi, mille stabiilsust kontrollib vahutav aine.
Klassifikatsiooni kasutatakse muutuva ristlõikega seadmetes. Tema abiga on võimalik eraldada põhitootest teatud hulk väikseid osakesi, mis koosnevad suurtest osakestest. Klassifikatsioon toimub tsentrifugaaljõu mõju tõttu tsentrifuugide ja hüdrotsüklonite abil.
Suspensioonide eraldamine magnettöötlussüsteemide abil on väga paljutõotav meetod. Magnetväljas töödeldud vesi säilitab pikka aega muutunud omadused, näiteks väheneb märgamisvõime. See protsess võimaldab intensiivistada suspensioonide eraldamist.
Keemiat õppides sain teada, et puhtaid aineid on looduses, tehnikas ja igapäevaelus väga vähe. Palju levinumad on segud – kahe või enama komponendi kombinatsioonid, mis ei ole omavahel keemiliselt seotud. Segud erinevad nende koostises sisalduvate ainete osakeste suuruse ja komponentide agregatsiooni oleku poolest. Keemilised uuringud nõuavad puhtaid aineid. Aga kuidas neid segust saada või eraldada? See on küsimus, millele ma oma töös vastata püüdsin.
Igapäevaelus ümbritsevad meid ainete segud. Õhk, mida me hingame, toit, mida tarbime, vesi, mida joome, ja isegi meie ise – kõik need on keemiliselt segud, mis sisaldavad 2-3 kuni mitu tuhat ainet.
Segud on süsteemid, mis koosnevad mitmest komponendist, mis ei ole üksteisega keemiliselt seotud. Segud eristuvad nendes sisalduvate aineosakeste suuruse järgi. Mõnikord on need osakesed nii suured, et neid saab palja silmaga näha. Selliste segude hulka kuuluvad näiteks pesupulber, küpsetamiseks mõeldud kulinaarsed segud, ehitussegud. Mõnikord on segudes olevate komponentide osakesed väiksemad, silmaga eristamatud. Näiteks jahu sisaldab tärklise ja valgu terakesi, mida ei saa palja silmaga eristada. Piim on ka vee segu, mis sisaldab väikeseid rasva-, valgu-, laktoosi- ja muid aineid. Piimas on rasvatilku näha, kui vaadata piimatilka mikroskoobi all. Ainete agregaatolek segudes võib olla erinev. Näiteks hambapasta on segu tahketest ja vedelatest koostisosadest. On segusid, mille tekkimisel ained “tungivad teineteisesse” nii palju, et lagunevad pisikesteks osakesteks, mis pole mikroskoobi all eristatavad. Ükskõik, kuidas me õhku vaatame, ei suuda me selles sisalduvaid gaase eristada.
Seega liigitatakse segud:
Segusid, milles segu moodustavate ainete osakesed on palja silmaga või mikroskoobi all nähtavad, nimetatakse heterogeenseteks või heterogeenseteks.
Segusid, milles isegi mikroskoobiga pole võimalik näha segu moodustavate ainete osakesi, nimetatakse homogeenseteks või homogeenseteks.
Homogeensed segud jagunevad agregatsiooni oleku järgi gaasilisteks, vedelateks ja tahketeks. Mis tahes gaaside segu on homogeenne. Näiteks puhas õhk on lämmastiku, hapniku, süsihappegaasi ja väärisgaaside homogeenne segu. Tolmune õhk on aga juba samade gaaside heterogeenne segu, mis sisaldab ainult rohkem tolmuosakesi. Õli on vedel looduslik segu. See sisaldab sadu erinevaid komponente. Kõige tavalisem vedel segu või õigemini lahendus on muidugi merede ja ookeanide vesi. 1 liiter merevett sisaldab keskmiselt 35 grammi erinevaid sooli. Vedelaid segusid kohtame igapäevaelus kogu aeg. Šampoonid ja joogid, joogid ja kodukeemia on kõik ainete segud. Isegi kraanivett ei saa puhtaks aineks pidada: see sisaldab lahustunud sooli, väikseimaid lahustumatuid lisandeid, aga ka mikroorganisme, mida kloorimise teel desinfitseeritakse. Levinud on ka tahked segud. Kivid on mitme aine segu. Muld, liiv, savi on tahked segud. Tahkete segude hulka kuuluvad klaas, keraamika, sulamid.
Keemikud teevad segusid lihtsalt segades kokku erinevaid aineid – koostisosi, mille omadused võivad olla erinevad. On oluline, et segudes säiliksid nende koostisosade omadused. Nii saadakse näiteks hall värv musta ja valge segamisel. Kuigi me näeme halli, ei tähenda see, et kõik sellise halli värvi osakesed on hallid. Mikroskoobi all leidub kindlasti mustvalgeid osakesi, millest koosnes must ja valge värv.
Segude lahutamine koostisosadeks (üksikuteks aineteks) on keerulisem ülesanne kui segude valmistamine, kuid mitte vähem oluline. Kõige olulisemad segude eraldamise viisid võivad kajastuda skeemil:
Erinevate segude eraldamise meetodite (setitamine, filtreerimine, destilleerimine, külmutamine ja muud) abil saadakse õli piimast, kulda jõeliivast, alkoholi meskist ning vett puhastatakse lahustumatutest ja lahustuvatest lisanditest.
Keemialaborid ja tööstus nõuavad sageli puhtaid aineid. Puhtad ained on ained, millel on püsivad füüsikalised omadused, näiteks destilleeritud vesi. (Praktiliselt absoluutselt puhtaid aineid pole saadud.)
Segude eraldamiseks on erinevaid viise. Vaatame neid meetodeid lähemalt.
Isoleerimine ebahomogeensest segust.
1. Asustamine.
a) Erineva tihedusega vees mittelahustuvatest ainetest moodustunud mittehomogeense segu ainete eraldamine. Näiteks saab raudviilu puiduviiludest eraldada, raputades seda segu veega ja seejärel settides. Raudviilud vajuvad anuma põhja ja puiduviilud ujuvad üles ning neid saab koos veega tühjendada.
b) Mõned ained sadestuvad vette erineva kiirusega. Kui raputada liivaga segatud savi veega, settib liiv palju kiiremini. Seda meetodit kasutatakse keraamika tootmisel liiva eraldamiseks savist (punaste telliste, savinõude jms tootmine) c) Erineva tihedusega, üksteises vähelahustuvate vedelike segu eraldamine. Bensiini segud veega, õli veega, taimeõli veega eralduvad kiiresti, nii et neid saab eraldada jaotuslehtri või kolonni abil. Mõnikord eraldatakse tsentrifuugimisega erineva tihedusega vedelikke, näiteks koort piimast.
2. Filtreerimine.
Ainete eraldamine vees lahustuvatest ainetest moodustunud mittehomogeensest segust.
Lauasoola eraldamiseks loksutatakse selle segu liivaga vees. Lauasool lahustub ja liiv settib.
Lahustumatute osakeste lahusest eraldamise kiirendamiseks segu filtreeritakse. Liiv jääb filterpaberile ja läbi filtri läbib selge soolalahus.
3. Magneti toime.
Isoleerimine magnetiseerumisvõimeliste ainete mittehomogeensest segust. Kui on näiteks raua ja väävli pulbrite segu, saab neid magneti abil eraldada.
Ainete eraldamine homogeensest segust.
4. Aurustumine. Kristallisatsioon.
Selleks, et lahustunud aine, näiteks lauasool, lahusest eraldataks, viimane aurustatakse. Vesi aurustub ja lauasool jääb portselantopsi. Mõnikord kasutatakse aurustamist, st vee osalist aurustamist. Selle tulemusena moodustub kontsentreeritum lahus, mille jahutamisel eraldub lahustunud aine kristallidena. Seda ainete puhastamise meetodit nimetatakse kristallimiseks.
5. Destilleerimine.
See segude eraldamise meetod põhineb üksteises lahustuvate komponentide keemistemperatuuride erinevusel.
Destilleerimine (destilleerimine) on meetod homogeensete segude eraldamiseks lenduvate vedelike aurustamise teel, millele järgneb nende aurude kondenseerimine. Näiteks destilleeritud vee hankimine.
Selleks keedetakse ühes anumas vesi koos selles lahustunud ainetega. Saadud veeaur kondenseerub teises anumas destilleeritud vee kujul.
6. Kromatograafia.
See meetod põhineb asjaolul, et üksikud ained imenduvad (seonduvad) teise aine pinnaga erineva kiirusega.
Selle meetodi olemuse leiate järgmisest katsest.
Kui punase tindiga anuma kohale riputada filterpaberi riba ja ainult riba ots on selle sisse kastetud, siis on näha, et lahus imendub paberisse ja tõuseb mööda seda. Värvitõusu piirmäär jääb aga veetõusu piirist maha. Seega eraldub kaks ainet: vesi ja värvaine, mis annab lahusele punase värvuse.
Eksperimentaalne osa.
Ohutusreeglid koduses laboris.
Keemiat on võimatu ette kujutada ilma keemiliste katseteta. Seetõttu on seda teadust võimalik uurida, mõista selle seaduspärasusi ja loomulikult sellesse armuda vaid läbi eksperimendi. Oli arvamus, et keemiaeksperiment on keerulised seadmed ja kättesaamatud reaktiivid, mürgised ühendid ja kohutavad plahvatused ning keemia harjutamiseks on vaja eritingimusi. Kodus saab aga teha enam kui 300 keemilist katset väga erinevate ainetega. Tulenevalt asjaolust, et kodulaboris puuduvad tõmbekapp ja muud spetsiaalsed seadmed, on vaja rangelt järgida ohutusreegleid:
2. Ärge koguge ja hoidke kodus suuri koguseid reaktiive.
3. Keemilistel reaktiividel ja ainetel peavad olema märgised nimetuste, kontsentratsiooni ja tootmiskuupäevaga.
4. Kemikaale ei tohi maitsta.
5. Lõhna määramiseks ei saa te näo lähedale tuua anumat ainega. On vaja teha peopesaga paar sujuvat tõmmet laeva avast ninani.
6. Kui hape või leelis on maha valgunud, siis esmalt neutraliseeritakse või kaetakse aine liivaga ja eemaldatakse kaltsuga või kogutakse kulbiga.
7. Enne katse läbiviimist, ükskõik kui lihtne see ka ei tunduks, peate hoolikalt läbi lugema katse kirjelduse ja mõistma kasutatud ainete omadusi. Selleks on õpikud, teatmeteosed ja muu kirjandus.
Kogemus number 1. Heterogeensete segude eraldamine.
A) Valmistage ette heterogeenne liiva ja rauapulbri segu.
Katse eesmärk: õppida erinevatel viisidel heterogeenseid segusid eraldama.
Varustus: jõeliiv, rauapulber, magnet, kaks keeduklaasi.
Lisage keeduklaasi üks supilusikatäis rauapulbrit ja jõeliiva, segage segu õrnalt, kuni toode on ühtlaselt värvunud. Märkige selle värv ja testige selle magnetilisi omadusi, hoides magnetit klaasi välisküljel. Määrake, millised ained annavad segule värvi ja magnetilised omadused. Eraldage valmistatud heterogeenne segu magnetiga. Selleks toome klaasi välisseinale magneti ning magnetiga kergelt koputades välisseinale kogume rauapulbrit klaasi siseseinale. Hoides triikrauda magnetiga klaasi siseseinal, valage liiv teise klaasi. Katseandmed kantakse tabelisse.
B) Valmistage pliiatsi teritamise järel tekkinud lauasoola, mulla ja laastude segu.
Varustus: lauasool, muld, laastud pärast pliiatsi teritamist, klaas, vesi, filter, lusikas, pann.
Katsemeetod:
Valmistage segu ette, segades üks teelusikatäis lauasoola, mulda ja pliiatsilaaste. Lahustage saadud segu veeklaasis, eemaldage lusikaga hõljuvad laastud ja asetage need paberilehele kuivama. Tehke side- või marlifilter, voltides 3-4 kihti, ja tõmmake see lõdvalt üle teise klaasi. Filtreerige segu. Kuivatage filter ülejäänud pinnasega, seejärel puhastage see filtrist. Valage filtreeritud vedelik (filtraat) klaasist emailitud kaussi või pannile ja aurustage. Koguge eraldunud soolakristallid. Võrrelge ainete koguseid enne ja pärast katseid.
Kogemus number 2. Homogeensete segude eraldamine paberkromatograafiaga.
A) Eraldage punase ja rohelise värvi homogeenne segu.
Varustus: filterpaberi riba, keeduklaas, kork keeduklaasil, punased ja rohelised viltpliiatsid, alkohol (70% vesilahus).
Katsemeetod:
Võtke filterpaberi riba, mille pikkus on 2-3 cm pikem kui keeduklaasi kõrgus. Selle riba keskele märkige lihtsa pliiatsiga punkt, astudes servast 1,5 cm tagasi.Märgitud kohale kandke viltpliiatsidega mitte üle 5 mm läbimõõduga värvainete plekid. Kõigepealt tehke punase viltpliiatsiga 1-2 mm suurune täpp ja seejärel kandke punase laigu peale rohelist värvi nii, et roheline laik ulatuks umbes 1 mm punasest piirist kaugemale. Laske segu plekil kuivada (1-2 minutit) ja seejärel ettevaatlikult, et paberit mitte kahjustada, ringige see lihtsa pliiatsiga mööda kontuuri.
Valage alkohol keeduklaasi, mille kiht on 0,5-1 cm. Asetage keeduklaasi vertikaalselt värvainesegu peitsiga pabeririba ja painutage riba väljaulatuv osa keeduklaasi välispinnale. Värvainete plekk peaks olema vedeliku kohal 0,5 cm kaugusel Katke klaas ümberpööratud korgiga. Jälgige pabeririba märgumist ja värvilise koha liikumist ülespoole, jagades selle kaheks täpiks. Värvisegu täielikuks eraldamiseks kulub umbes 20 minutit. Kui paber on täielikult alkoholiga küllastunud, võtke see välja ja laske 5-10 minutit kuivada. Märkige täppide eraldamise värvid. Märkige vaatluste tulemused tabelisse.
B) Eraldage paberil kromatograafiaga järgmised segud: "briljantrohelise" alkoholilahus; musta tindi vesilahus joonistustöödeks.
Katse eesmärk: omandada paberkromatograafia meetod, õppida määrama erinevust puhaste ainete ja segude vahel.
Varustus: keemiline keeduklaas, filtri- või blotpabeririba, "briljantrohelise" alkoholilahus, joonistustöödeks tindi vesilahus.
Katsemeetod:
Rohelise ja musta tindi lahusega anuma kohale tuleb riputada filterpaberi riba nii, et paber puudutaks ainult lahust.
"Briljantrohelise" ja värvaine tõusu piir jääb vastavalt alkoholi ja vee tõusu piiri taha. Seega on homogeensete segude koostises eraldunud kaks ainet: a) alkohol ja briljantroheline, b) vesi ja värvained.
Kogemus number 3. Difusioon.
Eksperimendi eesmärk: uurida praktikas difusiooniprotsessi.
Varustus: toiduželatiin, kaaliumpermanganaat, vasksulfaat, vesi, kastrul, roostevabast terasest lusikas segamiseks, elektri- või gaasipliit, pintsetid, kaks läbipaistvat viaali.
Katsemeetod:
Kasta teelusikatäis želatiini klaasi külma vette ja jäta tunniks-paariks seisma, et pulber jõuaks paisuda. Vala segu väikesesse kastrulisse. Kuumutage segu madalal kuumusel; jälgi, et see mingil juhul keema ei läheks! Segage kastruli sisu, kuni želatiin on täielikult lahustunud. Valage kuum lahus kahte viaali. Kui see jahtub, sisestage ühe mulli keskele kiire ja ettevaatliku liigutusega pintsetid, millesse on kinnitatud kaaliumpermanganaadi kristall. Avage pintsetid veidi ja eemaldage need kiiresti. Teises viaalis lisage vasksulfaadi kristall. Želatiin aeglustab difusiooniprotsessi ja mitu tundi järjest saab jälgida väga huvitavat pilti: kristallide ümber kasvab värviline pall.
Kogemus number 4. Homogeensete segude eraldamine kristallimise teel.
Kasvatage küllastunud naatriumkloriidi lahusest, vasksulfaadist või kaaliummaarjast kristall või kristallid.
Katse eesmärk: õppida valmistama lauasoola või muude ainete küllastunud lahust, kasvatama erineva suurusega kristalle, kinnistada oskusi ja oskusi töötamisel ainete ja keemiaseadmetega.
Varustus: klaas- ja liitrine purk lahuse valmistamiseks, puulusikas või segamispulk, sool katseks - lauasool, sinine vitriool või maarjas, kuum vesi, seeme - niidil riputatud soolakristall, lehter ja filterpaber.
Katsemeetod:
Valmistage küllastunud soolalahus. Selleks valage purki esmalt poole mahuni kuum vesi, seejärel lisage pidevalt segades osade kaupa vastav sool. Lisage soola, kuni see enam ei lahustu. Filtreerige saadud lahus läbi filterpaberi või puuvillaga lehtri klaasi ja laske lahusel 2-3 tundi jahtuda. Sisestage jahutatud lahusesse seeme - niidil riputatud soolakristall, katke lahus ettevaatlikult kaanega ja jätke pikaks ajaks (2-3 päeva või kauemaks).
Töö tulemused ja järeldused:
Uuri oma kristalli ja vasta küsimustele:
Mitu päeva sa kristalli kasvatasid?
Mis on selle kuju?
Mis värvi kristall on?
Kas see on läbipaistev või mitte?
Mis on kristalli mõõdud: kõrgus, laius, paksus?
Mis on kristalli mass?
Visandage või pildistage oma kristall.
Kogemus number 5. Homogeensete segude eraldamine destilleerimisega.
Võtke kodus 50 ml destilleeritud vett.
Katse eesmärk: õppida, kuidas eraldada homogeenseid segusid destilleerimise teel.
Varustus: emailitud teekann, kaks klaaspurki.
Katsemeetod:
Valage 1/3 veest emailitud teekannu ja asetage see gaasipliidile nii, et teekannu tila ulatuks pliidi servast välja. Kui vesi keeb, kinnita veekeetja tila külge klaaspurk-külmik, mille alla mahuta teine purk kondensaadi kogumiseks. Et külmkapipurk üle ei kuumeneks, võid peale panna külma veega niisutatud salvrätiku.
Töö tulemused ja järeldused:
Vasta esitatud küsimustele:
Mis on kraanivesi?
Kuidas eraldatakse homogeensed segud?
Mis on destilleeritud vesi? Kus ja mis eesmärkidel seda kasutatakse?
Pane oma kogemus kirja.
Kogemus number 6. Tärklise ekstraheerimine kartulist.
Hankige kodus väike kogus tärklist.
Varustus: 2-3 kartulit, riiv, marli, väike kastrul, vesi.
Katsemeetod:
Riivi kooritud kartulid peenele riivile ja sega saadud mass vees. Seejärel filtreerige see läbi marli ja pigistage. Ülejäänud mass segage uuesti marli veega. Laske vedelikul settida. Tärklis settib tassi põhja. Tühjendage vedelik ja segage settinud tärklis uuesti. Korrake toimingut mitu korda, kuni tärklis on täiesti puhas ja valge. Filtreerige ja kuivatage saadud tärklis.
Mis te arvate, millisest kartulist tärklist rohkem saab: kas noorelt (mis sai hiljuti välja kaevatud) või vanalt (mis on terve talve köögiviljapoes seisnud)?
Kogemus number 7. Suhkru ekstraheerimine suhkrupeedist.
Võtke kodus väike kogus suhkrut.
Katse eesmärk: õppida taimsetest materjalidest aineid eraldama.
Varustus: suur suhkrupeet, aktiivsüsi, jõeliiv, kastrul, kaks purki, vatt, lusikas, lehter, marli.
Katsemeetod:
Lõika peet väikesteks tükkideks, pane kastrulisse, vala sinna klaas vett ja keeda 15-20 minutit. Hõõru keedetud peedi viilud lusika või nuiaga korralikult läbi. Filtreerige see tume mass läbi vati sisaldava lehtri. Seejärel filtreerige saadud lahus läbi spetsiaalsel viisil valmistatud lehtri. Pane sinna tükk marli, marli peale õhuke kiht vatti, seejärel purustatud aktiivsütt (4-5 tabletti) ja õhuke kiht (1 cm) puhast jõeliiva (jõeliiv eelnevalt pesta ja kuivatada) . Saadud lahus (filtraat) asetatakse kastrulisse. Osa sellest on vaja aurustada, kuni ilmuvad läbipaistvad kristallid. See on suhkur. Maitske seda!
Miks on teie arvates vaja vedelikku läbi aktiivsöe kihi filtreerida?
Kogemus number 8. Kodujuustu ekstraheerimine piimast.
Hangi paar grammi kodujuustu koju.
Katse eesmärk: õppida kodus kodujuustu valmistama.
Varustus: piim, äädikas, kastrul, marli, gaasipliit.
Katsemeetod:
Piimas on valku. Kui piim keeb, “jookseb” üle ääre, siis levib koheselt põlenud proteiinile iseloomulik lõhn. Põletatud piima iseloomuliku lõhna ilmnemine näitab, et on toimunud denaturatsiooni nähtus (valgu voltimine ja üleminek lahustumatule vormile). Valkude denaturatsioon ei ole tingitud ainult kuumusest.
Teeme järgmise katse. Kuumutame pool klaasi piima nii, et see veidi soojaks läheks, ja lisame äädikat. Piim kalgendub kohe, moodustades suured helbed. (Kui piim jäetakse sooja kohta seisma, siis ka valk hüübib, aga teisel põhjusel - see on piimhappebakterite “töö”). Kastruli sisu filtreeritakse läbi marli, hoides seda servadest. Kui siis marli servad ühendada, tõsta klaasi kohale ja välja pigistada, siis jääb peale paks mass - kodujuust.
Kogemus number 9. Või saamine.
Hankige kodus väike kogus võid.
Katse eesmärk: õppida, kuidas kodus piimast võid eraldada.
Varustus: piim, klaaspurk, väike läbipaistev korgiga või tihedalt suletava kaanega viaal.
Katsemeetod:
Valage värske piim klaaspurki, asetage see külmkappi. Mõne tunni pärast, aga parem järgmisel päeval, vaadake hoolikalt: mis piimaga juhtus? Selgitage, mida näete.
Võtke väikese lusikaga ettevaatlikult koor (pealemine piimakiht) kokku ja viige see viaali. Kui on vaja koorest võid teha, siis tuleb seda kaanega suletud viaalis kaua ja kannatlikult vähemalt pool tundi loksutada, kuni tekib õliklomp.
Kogemus number 10. Ekstraheerimine.
Harjutage ekstraheerimisprotsessi.
Katse eesmärk: ekstraheerimisprotsess praktikas läbi viia.
A) Varustus: päevalilleseemned, bensiin, katseklaas, alustass, uhmri ja nuia.
Katsemeetod:
Jahvata uhmris paar päevalilleseemnet. Viige purustatud seemned katseklaasi ja täitke väikese koguse bensiiniga, loksutage mitu korda korralikult. Laske katseklaasil seista kaks tundi (tulest eemal), unustamata seda aeg-ajalt raputada. Tühjendage bensiin alustassil ja asetage see rõdule. Kui bensiin aurustub, jääb selle põhja veidi õli, mis on bensiinis lahustunud.
B) Varustus: joodi tinktuur, vesi, bensiin, katseklaas.
Katsemeetod:
Bensiiniga saab joodi eraldada ka apteegi jooditinktuurist. Selleks valage katseklaasi kolmandik vett, lisage umbes 1 ml jooditinktuuri ja lisage saadud pruunikale lahusele sama kogus bensiini. Loksutage katseklaasi ja jätke see rahule. Segu kihistumisel muutub ülemine bensiinikiht tumepruuniks ja alumine vesikiht peaaegu värvituks: jood ei lahustu ju vees hästi, aga bensiinis hästi.
Mis on ekstraheerimine? Vedelate või tahkete ainete segu eraldamise protsess ekstraheerimise teel - segu ühe või teise komponendi selektiivne lahustamine teatud vedelikes (ekstraktantides). Kõige sagedamini ekstraheeritakse aineid vesilahustest orgaaniliste lahustitega, mis tavaliselt veega ei segune. Peamised nõuded ekstraktantidele on: selektiivsus (toime selektiivsus), mittetoksilisus, võib-olla madal lenduvus, keemiline inertsus ja madal hind. Ekstraheerimist kasutatakse keemiatööstuses, nafta rafineerimisel, ravimite tootmisel ja eriti laialdaselt värvilises metallurgias.
Järeldus.
Töö järeldused.
Seda tööd tehes õppisin valmistama heterogeenseid ja homogeenseid segusid, viisin läbi ainete omaduste uuringu ja sain teada, et lihtsalt kahe komponendi segu koostamisel ei anna need ained üksteisele üle oma omadusi, vaid hoiavad neid alles. iseendale. Algkomponentide omadused (nagu lenduvus, agregatsiooni olek, magnetiseerumisvõime, vees lahustuvus, osakeste suurus ja muud) põhinevad samuti nende eraldamise meetoditel. Haridusuuringuid tehes valdasin järgmisi heterogeensete segude eraldamise meetodeid: magnetiline toime, settimine, filtreerimine ja homogeensed segud: aurustamine, kristallimine, destilleerimine, kromatograafia, ekstraheerimine. Toidukaupadest suutsin eraldada puhtaid aineid: suhkrupeedist suhkrut, kartulist tärklist, piimast kodujuustu ja võid. Sain aru, et keemia on väga huvitav ja informatiivne teadus ning keemiatundides ja koolijärgsetes tundides omandatud teadmised tulevad mulle elus palju kasuks.
Raua ja liiva segu eraldamise tulemused.
kogemus #1 #1 #1 #2 #2
aine raua liiva segu 1. osa 2. osa
värv hall kollane hall-kollane hall kollane magnet atraktsioon jah ei jah jah ei
liiv on erinevad liivad omavad nii rauast kui ka raudliivaliival erinevaid omadusi
Värvainete eraldamise tulemused paberil.
katse nr 1 nr 2 ainesegu värvainete segu enne eraldamist värvainete segu pärast eraldamist värv must värv nr 1 - punane värvaine nr 2 - roheline järeldus see segu on homogeenne. segu jagatakse kaheks lähteaineks; Need on punased ja rohelised värvained.
Tunni materjal sisaldab teavet erinevate segude eraldamise ja ainete puhastamise viiside kohta. Õpid, kuidas kasutada teadmisi segu komponentide omaduste erinevustest, et valida optimaalne meetod antud segu eraldamiseks.
Teema: Algsed keemilised ideed
Õppetund: Segude eraldamise ja ainete puhastamise meetodid
Määratleme erinevuse "segude eraldamise meetodite" ja "ainete puhastamise meetodite" vahel. Esimesel juhul on oluline saada kõik segu moodustavad komponendid puhtal kujul. Aine puhastamisel jäetakse tavaliselt tähelepanuta lisandite saamine puhtal kujul.
ASULEMINE
Kuidas eraldada liiva ja savi segu? See on keraamika tootmise üks etappidest (näiteks telliste valmistamisel). Sellise segu eraldamiseks kasutatakse settimismeetodit. Segu asetatakse vette ja segatakse. Savi ja liiv settivad vees erineva kiirusega. Seetõttu settib liiv palju kiiremini kui savi (joonis 1).
Riis. 1. Savi ja liiva segu eraldamine setitamisega
Setitamismeetodit kasutatakse ka erineva tihedusega vees lahustumatute tahkete ainete segude eraldamiseks. Näiteks saab sel viisil eraldada raua ja saepuru segu (saepuru hõljub vees, samal ajal kui raud settib).
Taimeõli ja vee segu saab eraldada ka setitamisega, sest õli ei lahustu vees ja on väiksema tihedusega (joonis 2). Seega on settimisega võimalik eraldada erineva tihedusega üksteises lahustumatute vedelike segusid.
Riis. 2. Taimeõli ja vee segu eraldamine setitamisega
Lauasoola ja jõeliiva segu eraldamiseks võite kasutada settimismeetodit (veega segades sool lahustub, liiv settib), kuid usaldusväärsem on liiv soolalahusest eraldada mõne muu abil. meetod – filtreerimismeetod.
Selle segu filtreerimiseks võib kasutada paberfiltrit ja klaasi langetatud lehtrit. Filterpaberile jäävad liivaterad ja läbi filtri läbib selge lauasoola lahus. Sel juhul on jõeliiv sete ja soolalahus nõrgvesi (joonis 3).
Riis. 3. Filtreerimismeetodi kasutamine jõeliiva eraldamiseks soolalahusest
Filtreerimist saab läbi viia mitte ainult filterpaberiga, vaid ka muude poorsete või lahtiste materjalidega. Näiteks puistematerjalide hulka kuuluvad kvartsliiv ja poorsete materjalide hulka klaasvill ja küpsetatud savi.
Mõningaid segusid saab eraldada "kuumfiltreerimise" meetodil. Näiteks väävli- ja rauapulbrite segu. Raud sulab temperatuuril üle 1500 C ja väävel umbes 120 C. Sulanud väävli saab rauapulbrist eraldada kuumutatud klaasvilla abil.
Soola saab filtraadist eraldada aurustamisega, s.t. kuumuta segu ja vesi aurustub ning sool jääb portselantopsi peale. Mõnikord kasutatakse aurustamist, vee osalist aurustamist. Selle tulemusena moodustub kontsentreeritum lahus, mille jahutamisel eraldub lahustunud aine kristallidena.
Kui segus on magnetiseerumisvõimelist ainet, on seda magneti abil lihtne puhtal kujul eraldada. Näiteks saab sel viisil eraldada väävli- ja rauapulbrite segu.
Sama segu saab eraldada mõne muu meetodiga, kasutades teadmisi segu komponentide veega märguvuse kohta. Raud niisutab vesi, s.t. vesi levib üle raua pinna. Väävlit vesi ei niisuta. Kui paned väävlitüki vette, siis see vajub ära, sest. Väävli tihedus on suurem kui vee tihedus. Aga väävlipulber tuleb välja, sest. õhumullid kleepuvad väävliteradele, mida vesi ei märjaks ja suruvad need pinnale. Segu eraldamiseks peate selle vette asetama. Väävlipulber hakkab hõljuma ja raud vajub alla (joonis 4).
Riis. 4. Väävli- ja rauapulbrite segu eraldamine flotatsiooniga
Segude eraldamise meetodit, mis põhineb komponentide märguvuse erinevusel, nimetatakse flotatsiooniks (prantsuse flotter - float). Mõelge veel mõnele meetodile ainete eraldamiseks ja puhastamiseks.
Üks vanimaid segude eraldamise meetodeid on destilleerimine (või destilleerimine). Seda meetodit kasutades on võimalik eraldada üksteises lahustuvad ja erineva keemistemperatuuriga komponendid. Nii saadakse destilleeritud vett. Lisanditega vesi keedetakse ühes anumas. Saadud veeaur kondenseerub jahutamisel teises anumas juba destilleeritud (puhta) vee kujul.
Riis. 5. Destilleeritud vee saamine
Sarnaste omadustega komponente saab eraldada kromatograafiameetodil. See meetod põhineb eraldatavate ainete erineval neeldumisel teise aine pinnaga.
Näiteks saab punase tinti kromatograafia abil lahutada selle komponentideks (vesi ja värvaine).
Riis. 6. Punase tindi eraldamine paberkromatograafiaga
Keemialaborites toimub kromatograafia spetsiaalsete instrumentide - kromatograafide abil, mille põhiosadeks on kromatograafiakolonn ja detektor.
Adsorptsiooni kasutatakse keemias laialdaselt teatud ainete puhastamiseks. See on ühe aine kogunemine teise aine pinnale. Adsorbentide hulka kuuluvad näiteks aktiivsüsi.
Tilgutage aktiivsöetablett värvilise veega anumasse, segage, filtreerige ja näete, et filtraat on muutunud värvituks. Süsinikuaatomid tõmbavad ligi molekule, antud juhul värvainet.
Praegu kasutatakse adsorptsiooni laialdaselt vee ja õhu puhastamiseks. Näiteks veefiltrid sisaldavad adsorbendina aktiivsütt.
1. Ülesannete ja harjutuste kogumik keemias: 8. klass: õpikule P.A. Oržekovski ja teised. "Keemia, 8. klass" / P.A. Oržekovski, N.A. Titov, F.F. Hegel. – M.: AST: Astrel, 2006.
2. Ušakova O.V. Keemia töövihik: 8. klass: õpiku juurde P.A. Oržekovski ja teised.“Keemia. 8. klass” / O.V. Ušakova, P.I. Bespalov, P.A. Oržekovski; all. toim. prof. P.A. Oržekovski - M .: AST: Astrel: Profizdat, 2006. (lk 10-11)
3. Keemia: 8. klass: õpik. kindrali jaoks institutsioonid / P.A. Oržekovski, L.M. Meshcheryakova, L.S. Pontak. M.: AST: Astrel, 2005. (§4)
4. Keemia: inorg. keemia: õpik. 8 raku jaoks. üldine institutsioonid / G.E. Rudzitis, FuGyu Feldman. - M .: Haridus, JSC "Moskva õpikud", 2009. (§ 2)
5. Entsüklopeedia lastele. Köide 17. Keemia / Peatükk. toimetanud V.A. Volodin, juhtiv. teaduslik toim. I. Leenson. – M.: Avanta+, 2003.
Täiendavad veebiressursid
1. Digitaalsete õpperessursside ühtne kogu ().
2. Ajakirja "Keemia ja elu" elektrooniline versioon ().
Kodutöö
Õpikust P.A. Oržekovski jt. "Keemia, 8. klass" koos. 33 nr 2,4,6,T.
