Voda i kreda su način razdvajanja. Metode razdvajanja heterogenih smjesa
teorijski blok.
Pojam "mješavine" definiran je u 17. stoljeću. engleski znanstvenik Robert Boyle: "Smjesa je integralni sustav koji se sastoji od heterogenih komponenti."
Usporedna svojstva smjese i čiste tvari
Znakovi usporedbe | čista tvar | Smjesa |
Konstantno | nestalan |
|
Supstance | Isti | Razni |
Fizička svojstva | Trajna | prevrtljiv |
Promjena energije tijekom formiranja | ići na | Ne događa se |
Razdvajanje | Kroz kemijske reakcije | Fizikalne metode |
Smjese se međusobno razlikuju po izgledu.
Klasifikacija smjesa prikazana je u tablici:
Evo primjera suspenzija (riječni pijesak + voda), emulzija (biljno ulje + voda) i otopina (zrak u tikvici, sol + voda, sitni novac: aluminij + bakar ili nikal + bakar).
Metode odvajanja smjesa
U prirodi tvari postoje u obliku smjesa. Za laboratorijska istraživanja, industrijsku proizvodnju, za potrebe farmakologije i medicine potrebne su čiste tvari.
Za pročišćavanje tvari koriste se različite metode razdvajanja smjesa.
Isparavanje - odvajanje krutih tvari otopljenih u tekućini njihovim pretvaranjem u paru.
Destilacija- destilacija, odvajanje tvari sadržanih u tekućim smjesama prema vrelištima, nakon čega slijedi hlađenje pare.
U prirodi se voda u svom čistom obliku (bez soli) ne pojavljuje. Oceanska, morska, riječna, bunarska i izvorska voda su varijante otopina soli u vodi. Međutim, često je ljudima potrebna čista voda koja ne sadrži soli (koristi se u automobilskim motorima; u kemijskoj proizvodnji za dobivanje raznih otopina i tvari; u izradi fotografija). Takvu vodu nazivamo destiliranom, a način njezina dobivanja destilacijom.
Filtriranje je filtriranje tekućina (plinova) kroz filtar radi pročišćavanja od krutih nečistoća.
Te se metode temelje na razlikama u fizičkim svojstvima komponenti smjese.
Razmotrite načine odvajanja heterogenai homogene smjese.
Primjer mješavine | Metoda odvajanja |
Suspenzija - mješavina riječnog pijeska s vodom | naseljavanje Razdvajanje podržavajući na temelju različitih gustoća tvari. Teži pijesak taloži se na dno. Također možete odvojiti emulziju: odvojiti ulje ili biljno ulje od vode. U laboratoriju se to može učiniti pomoću lijevka za odjeljivanje. Ulje ili biljno ulje čini gornji, lakši sloj. Kao rezultat taloženja, rosa pada iz magle, čađa se taloži iz dima, vrhnje se taloži u mlijeku. Odvajanje smjese vode i biljnog ulja taloženjem |
Mješavina pijeska i kuhinjske soli u vodi | Filtriranje Na čemu se temelji razdvajanje heterogenih smjesa pomoću filtriranje• O različitoj topljivosti tvari u vodi io različitim veličinama čestica. Kroz pore filtera prolaze samo njima razmjerne čestice tvari, dok se veće čestice zadržavaju na filteru. Tako možete odvojiti heterogenu mješavinu kuhinjske soli i riječnog pijeska. Kao filteri mogu se koristiti razne porozne tvari: vata, ugljen, pečena glina, prešano staklo i dr. Metoda filtriranja osnova je za rad kućanskih aparata, poput usisavača. Koriste ga kirurzi - zavoji od gaze; bušači i radnici dizala - maske za disanje. Uz pomoć cjedila za čaj za filtriranje listova čaja, Ostap Bender, junak djela Ilfa i Petrova, uspio je uzeti jednu od stolica Ellochke Ogre ("Dvanaest stolica"). Odvajanje smjese škroba i vode filtracijom |
Mješavina željeznog praha i sumpora | Djelovanje magnetom ili vodom Željezni prah bio je privučen magnetom, ali sumporni prah nije. Nemočivi sumporni prah isplivao je na površinu vode, dok se teški močivi željezni prah taložio na dno. Odvajanje smjese sumpora i željeza pomoću magneta i vode |
Otopina soli u vodi je homogena smjesa | Isparavanje ili kristalizacija Voda ispari, a kristali soli ostaju u porculanskoj šalici. Kada se voda ispari iz jezera Elton i Baskunchak, dobiva se kuhinjska sol. Ova metoda odvajanja temelji se na razlici u vrelištu otapala i otopljene tvari. Ako se tvar, kao što je šećer, raspada zagrijavanjem, tada voda nije potpuno isparila - otopina ispari, a zatim se iz zasićene otopine talože kristali šećera. Ponekad je potrebno ukloniti nečistoće iz otapala s nižim vrelištem, na primjer, vodu iz soli. U tom slučaju, pare tvari moraju se skupiti i potom kondenzirati nakon hlađenja. Ovaj način odvajanja homogene smjese naziva se destilacija ili destilacija. U posebnim uređajima – destilatorima dobiva se destilirana voda koja se koristi za potrebe farmakologije, laboratorija, rashladnih sustava automobila. Kod kuće možete dizajnirati takav destilator: Ako se pak odvoji smjesa alkohola i vode, tada će se prvi destilirati (sakupiti u prijemnu epruvetu) alkohol tvre = 78 °C, a voda će ostati u epruveti. Destilacijom se iz nafte dobivaju benzin, kerozin, plinsko ulje. Razdvajanje homogenih smjesa |
Posebna metoda razdvajanja komponenti, koja se temelji na njihovoj različitoj apsorpciji od strane određene tvari, je kromatografija.
Koristeći se kromatografijom, ruski botaničar prvi je izolirao klorofil iz zelenih dijelova biljaka. U industriji i laboratorijima umjesto filter papira za kromatografiju koriste se škrob, ugljen, vapnenac i aluminijev oksid. Jesu li tvari uvijek potrebne s istim stupnjem pročišćavanja?
Za različite namjene potrebne su tvari s različitim stupnjevima pročišćavanja. Voda za kuhanje dovoljno je istaložena da se uklone nečistoće i klor koji se koristi za dezinfekciju. Voda za piće mora se prvo prokuhati. I u kemijskim laboratorijima za pripremu otopina i pokuse, u medicini, potrebna je destilirana voda, što je moguće pročišćenija od tvari otopljenih u njoj. Tvari visoke čistoće, čiji sadržaj nečistoća ne prelazi milijunti dio postotka, koriste se u elektronici, poluvodiču, nuklearnoj tehnologiji i drugim preciznim industrijama.
Metode izražavanja sastava smjesa.
· Maseni udio komponente u smjesi- omjer mase komponente prema masi cjelokupne smjese. Obično se maseni udio izražava u %, ali ne nužno.
ω ["omega"] = mkomponenta / mmmješavina
· Molni udio komponente u smjesi- omjer broja molova (količine tvari) komponente prema ukupnom broju molova svih tvari u smjesi. Na primjer, ako smjesa uključuje tvari A, B i C, tada:
χ ["chi"] komponenta A \u003d n komponenta A / (n (A) + n (B) + n (C))
· Molarni omjer komponenata. Ponekad je u zadacima za smjesu naznačen molarni omjer njegovih komponenti. Na primjer:
nkomponenta A: nkomponenta B = 2:3
· Volumni udio komponente u smjesi (samo za plinove)- omjer volumena tvari A prema ukupnom volumenu cjelokupne plinske smjese.
φ ["phi"] = Vkomponenta / Vmješavina
Vježbajte blok.
Razmotrite tri primjera problema u kojima smjese metala reagiraju sa klorovodična kiselina:
Primjer 1Kada je smjesa bakra i željeza mase 20 g bila izložena suvišku klorovodične kiseline, oslobođeno je 5,6 litara plina (n.a.). Odredite masene udjele metala u smjesi.
U prvom primjeru bakar ne reagira sa solnom kiselinom, odnosno vodik se oslobađa kada kiselina reagira sa željezom. Dakle, znajući volumen vodika, možemo odmah pronaći količinu i masu željeza. I, sukladno tome, maseni udjeli tvari u smjesi.
Rješenje primjera 1.
n \u003d V / Vm \u003d 5,6 / 22,4 \u003d 0,25 mol.
2. Prema jednadžbi reakcije:
3. Količina željeza je također 0,25 mol. Možete pronaći njegovu masu:
mFe = 0,25 56 = 14 g.
Odgovor: 70% željeza, 30% bakra.
Primjer 2Djelovanjem viška klorovodične kiseline na smjesu aluminija i željeza mase 11 g oslobodilo se 8,96 litara plina (n.a.). Odredite masene udjele metala u smjesi.
U drugom primjeru reakcija je oba metal. Ovdje se vodik već oslobađa iz kiseline u obje reakcije. Stoga se ovdje ne može koristiti izravni izračun. U takvim slučajevima prikladno je riješiti pomoću vrlo jednostavnog sustava jednadžbi, uzimajući za x - broj molova jednog od metala, a za y - količinu supstance drugog.
Rješenje primjera 2.
1. Nađi količinu vodika:
n \u003d V / Vm \u003d 8,96 / 22,4 \u003d 0,4 mol.
2. Neka je količina aluminija x mol, a željeza y mol. Tada možemo izraziti količinu oslobođenog vodika u smislu x i y:
2HCl = FeCl2 + |
4. Poznata nam je ukupna količina vodika: 0,4 mol. Sredstva,
1,5x + y = 0,4 (ovo je prva jednadžba u sustavu).
5. Za smjesu metala trebate izraziti mase kroz količine tvari.
m = Mn
Dakle, masa aluminija
mAl = 27x,
masa željeza
mFe = 56y,
a masa cijele smjese
27x + 56y = 11 (ovo je druga jednadžba u sustavu).
6. Dakle, imamo sustav od dvije jednadžbe:
7. Rješavanje takvih sustava mnogo je praktičnije oduzimanjem množenjem prve jednadžbe s 18:
27x + 18y = 7,2
i oduzimanjem prve jednadžbe od druge:
8. (56 - 18)y \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
mAl = 0,2 27 = 5,4 g
ωFe = mFe / mm smjesa = 5,6 / 11 = 0,50,91%),
odnosno,
ωAl \u003d 100% - 50,91% \u003d 49,09%
Odgovor: 50,91% željeza, 49,09% aluminija.
Primjer 316 g smjese cinka, aluminija i bakra tretirano je suviškom otopine klorovodične kiseline. U ovom slučaju oslobođeno je 5,6 litara plina (n.p.), a 5 g tvari se nije otopilo. Odredite masene udjele metala u smjesi.
U trećem primjeru dva metala reagiraju, ali treći metal (bakar) ne reagira. Dakle, ostatak od 5 g je masa bakra. Količine preostala dva metala - cinka i aluminija (imajte na umu da im je ukupna masa 16 - 5 = 11 g) mogu se pronaći pomoću sustava jednadžbi, kao u primjeru br. 2.
Odgovor na primjer 3: 56,25% cinka, 12,5% aluminija, 31,25% bakra.
Primjer 4Mješavina željeza, aluminija i bakra obrađena je s viškom hladne koncentrirane sumporne kiseline. Pritom se dio smjese otopi, te se oslobodi 5,6 litara plina (n.p.). Preostala smjesa je obrađena sa suviškom otopine natrijevog hidroksida. Razvilo se 3,36 litara plina i ostalo je 3 g neotopljenog ostatka. Odredite masu i sastav početne smjese metala.
U ovom primjeru zapamtite to hladno koncentriran sumporna kiselina ne reagira sa željezom i aluminijem (pasivacija), ali reagira s bakrom. U tom slučaju oslobađa se sumporni oksid (IV).
S alkalijom reagira samo aluminij- amfoteran metal (osim aluminija, u lužinama se otapaju i cink i kositar, a berilij se još može otopiti u vrućoj koncentriranoj lužini).
Rješenje primjera 4.
1. Samo bakar reagira s koncentriranom sumpornom kiselinom, broj molova plina:
nSO2 = V / Vm = 5,6 / 22,4 = 0,25 mol
2H2SO4 (konc.) = CuSO4 + |
2. (ne zaboravite da se takve reakcije moraju izjednačiti pomoću elektronske vage)
3. Budući da je molarni omjer bakra i sumporovog dioksida 1:1, tada je i bakra 0,25 mol. Možete pronaći masu bakra:
mCu \u003d n M \u003d 0,25 64 \u003d 16 g.
4. Aluminij reagira s otopinom lužine, pri čemu nastaje aluminijev hidroksokompleks i vodik:
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na + 3H2
Al0 − 3e = Al3+ | ||
5. Broj molova vodika:
nH2 = 3,36 / 22,4 = 0,15 mol,
molarni omjer aluminija i vodika je 2:3 i, prema tome,
nAl = 0,15 / 1,5 = 0,1 mol.
Težina aluminija:
mAl \u003d n M \u003d 0,1 27 \u003d 2,7 g
6. Ostatak je željezo, mase 3 g. Možete pronaći masu smjese:
mmmix \u003d 16 + 2,7 + 3 \u003d 21,7 g.
7. Maseni udjeli metala:
ωCu = mCu / mm smjesa = 16 / 21,7 = 0,7,73%)
ωAl = 2,7 / 21,7 = 0,1,44%)
ωFe = 13,83%
Odgovor: 73,73% bakra, 12,44% aluminija, 13,83% željeza.
Primjer 521,1 g smjese cinka i aluminija otopljeno je u 565 ml otopine dušične kiseline koja sadrži 20 mas. % HNO3 i gustoće 1,115 g/ml. Volumen oslobođenog plina, koji je jednostavna tvar i jedini produkt redukcije dušične kiseline, iznosio je 2,912 l (n.p.). Odredite sastav dobivene otopine u masenim postocima. (RCTU)
Tekst ovog problema jasno ukazuje na produkt redukcije dušika - "jednostavnu tvar". Budući da dušična kiselina ne proizvodi vodik s metalima, ona je dušik. Oba metala otopljena u kiselini.
Problem ne postavlja sastav početne smjese metala, već sastav otopine dobivene nakon reakcija. To otežava zadatak.
Rješenje primjera 5.
1. Odredite količinu plinovite tvari:
nN2 = V / Vm = 2,912 / 22,4 = 0,13 mol.
2. Odredite masu otopine dušične kiseline, masu i količinu otopljene tvari HNO3:
m otopina \u003d ρ V \u003d 1,115 565 \u003d 630,3 g
mHNO3 = ω motopina = 0,2 630,3 = 126,06 g
nHNO3 = m / M = 126,06 / 63 = 2 mol
Imajte na umu da budući da su se metali potpuno otopili, to znači - dovoljno kiseline(ovi metali ne reagiraju s vodom). Sukladno tome, bit će potrebno provjeriti Ima li previše kiseline?, te koliko toga ostaje nakon reakcije u dobivenoj otopini.
3. Sastavite jednadžbe reakcije ( ne zaboravite na elektroničku vagu) i, radi lakšeg izračuna, uzimamo za 5x - količinu cinka, a za 10y - količinu aluminija. Tada će, u skladu s koeficijentima u jednadžbama, dušik u prvoj reakciji biti x mol, au drugoj - 3y mol:
12HNO3 = 5Zn(NO3)2 + |
Zn0 − 2e = Zn2+ | ||
36HNO3 = 10Al(NO3)3 + |
Al0 − 3e = Al3+ | ||
5. Tada, s obzirom da je masa smjese metala 21,1 g, njihove molarne mase 65 g/mol za cink i 27 g/mol za aluminij, dobivamo sljedeći sustav jednadžbi:
6. Zgodno je ovaj sustav riješiti tako da prvu jednadžbu pomnožimo s 90 i oduzmemo prvu jednadžbu od druge.
7. x \u003d 0,04, što znači nZn \u003d 0,04 5 \u003d 0,2 mol
y \u003d 0,03, što znači da je nAl \u003d 0,03 10 \u003d 0,3 mol
8. Provjerite masu smjese:
0,2 65 + 0,3 27 \u003d 21,1 g.
9. Sada prijeđimo na sastav otopine. Bit će zgodno ponovno prepisati reakcije i preko reakcija napisati količine svih izreagiranih i nastalih tvari (osim vode):
10. Sljedeće pitanje je: je li dušična kiselina ostala u otopini i koliko je ostalo?
Prema jednadžbama reakcija, količina kiseline koja je reagirala:
nHNO3 = 0,48 + 1,08 = 1,56 mol,
tj. kiselina je bila u višku i možete izračunati njen ostatak u otopini:
nHNO3res. \u003d 2 - 1,56 \u003d 0,44 mol.
11. Dakle, u konačno rješenje sadrži:
cink nitrat u količini od 0,2 mol:
mZn(NO3)2 = n M = 0,2 189 = 37,8 g
aluminijev nitrat u količini od 0,3 mol:
mAl(NO3)3 = n M = 0,3 213 = 63,9 g
višak dušične kiseline u količini od 0,44 mol:
mHNO3res. = n M = 0,44 63 = 27,72 g
12. Kolika je masa konačne otopine?
Podsjetimo se da se masa konačne otopine sastoji od onih komponenti koje smo pomiješali (otopine i tvari) minus oni produkti reakcije koji su izašli iz otopine (talozi i plinovi):
13.
Zatim za naš zadatak:
14. novi otopina \u003d masa otopine kiseline + masa metalne legure - masa dušika
mN2 = n M = 28 (0,03 + 0,09) = 3,36 g
novi otopina \u003d 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
Odgovor: 5,83% cinkov nitrat, 9,86% aluminijev nitrat, 4,28% dušična kiselina.
Primjer 6Pri preradi 17,4 g mješavine bakra, željeza i aluminija s viškom koncentrirane dušične kiseline oslobođeno je 4,48 litara plina (n.p.), a kada je ova smjesa izložena istoj masi viška klorovodične kiseline, 8,96 l plina (n.a.). u.). Odrediti sastav početne smjese. (RCTU)
Prilikom rješavanja ovog problema, moramo imati na umu, prvo, da koncentrirana dušična kiselina s neaktivnim metalom (bakar) daje NO2, dok željezo i aluminij ne reagiraju s njim. Klorovodična kiselina, s druge strane, ne reagira s bakrom.
Odgovor na primjer 6: 36,8% bakra, 32,2% željeza, 31% aluminija.
Zadaci za samostalno rješavanje.
1. Jednostavni zadaci s dvije komponente smjese.
1-1. Mješavina bakra i aluminija mase 20 g obrađena je 96%-tnom otopinom dušične kiseline, pri čemu je oslobođeno 8,96 litara plina (n.a.). Odredite maseni udio aluminija u smjesi.
1-2. Mješavina bakra i cinka mase 10 g obrađena je koncentriranom otopinom lužine. U ovom slučaju ispušteno je 2,24 litre plina (n. g.). Izračunajte maseni udio cinka u početnoj smjesi.
1-3. Mješavina magnezija i magnezijeva oksida mase 6,4 g obrađena je dovoljnom količinom razrijeđene sumporne kiseline. Pritom je ispušteno 2,24 litre plina (n.a.). Odredite maseni udio magnezija u smjesi.
1-4. Smjesa cinka i cinkova oksida mase 3,08 g otopljena je u razrijeđenoj sumpornoj kiselini. Dobiven je cinkov sulfat mase 6,44 g. Izračunajte maseni udio cinka u početnoj smjesi.
1-5. Djelovanjem smjese praha željeza i cinka mase 9,3 g na suvišak otopine bakrova (II) klorida nastalo je 9,6 g bakra. Odrediti sastav početne smjese.
1-6. Kolika će masa 20%-tne otopine klorovodične kiseline biti potrebna za potpuno otapanje 20 g smjese cinka i cinkova oksida, ako se oslobađa vodik u količini od 4,48 litara (n.p.)?
1-7. Otapanjem u razrijeđenoj dušičnoj kiselini 3,04 g smjese željeza i bakra oslobađa dušikov oksid (II) volumena 0,896 l (n.p.). Odrediti sastav početne smjese.
1-8. Otapanjem 1,11 g mješavine opilaka željeza i aluminija u 16% otopini klorovodične kiseline (ρ = 1,09 g/ml) oslobođeno je 0,672 litre vodika (n.p.). Odredite masene udjele metala u smjesi i odredite volumen utrošene klorovodične kiseline.
2. Zadaci su složeniji.
2-1. Mješavina kalcija i aluminija mase 18,8 g kalcinirana je bez pristupa zraku s viškom grafitnog praha. Reakcijski produkt je tretiran s razrijeđenom klorovodičnom kiselinom i oslobođeno je 11,2 litara plina (n.a.). Odredite masene udjele metala u smjesi.
2-2. Za otapanje 1,26 g legure magnezija s aluminijem utrošeno je 35 ml 19,6% otopine sumporne kiseline (ρ = 1,1 g/ml). Višak kiseline reagirao je s 28,6 ml 1,4 mol/L otopine kalijevog hidrogenkarbonata. Odredite masene udjele metala u slitini i volumen plina (n.a.) koji se oslobađa pri otapanju legure.
S metode odvajanja smjesa (i heterogene i homogene) temelje se na činjenici da tvari koje čine smjesu zadržavaju svoja individualna svojstva. Heterogene smjese mogu se razlikovati po sastavu i faznom stanju, na primjer: plin + tekućina; kruto+tekuće; dvije tekućine koje se ne miješaju itd. Glavne metode za razdvajanje smjesa prikazane su na donjem dijagramu. Razmotrimo svaku metodu zasebno.
Razdvajanje heterogenih smjesa
Za razdvajanje heterogenih smjesa, koji su sustavi kruto-tekuće ili kruto-plin, postoje tri glavna načina:
- filtracija,
- taloženje (dekantiranje,
- magnetska separacija
FILTRACIJA
metoda koja se temelji na različitoj topljivosti tvari i različitim veličinama čestica komponenti smjese. Filtracijom se krutina odvaja od tekućine ili plina.
Za filtriranje tekućina može poslužiti filtar papir koji se najčešće presavije na četiri i umetne u stakleni lijevak. Lijevak se stavi u čašu u kojoj se filtrat je tekućina koja je prošla kroz filter.
Veličina pora u filter papiru je takva da omogućuje nesmetano prodiranje molekula vode i molekula otopljene tvari. Čestice veće od 0,01 mm zadržavaju se na filteru i ne zadržavaju seprolaze kroz njega, stvarajući tako sloj sedimenta.
Zapamtiti! Uz pomoć filtracije nemoguće je odvojiti prave otopine tvari, odnosno otopine u kojima je do otapanja došlo na razini molekula ili iona.
Osim filter papira, kemijski laboratoriji koriste posebne filtere sa
različite veličine pora.
Filtracija plinskih smjesa ne razlikuje se bitno od filtracije tekućina. Jedina razlika je u tome što se kod filtriranja plinova od čestica (SPM) koriste filtri posebne izvedbe (papir, ugljen) i pumpe za tjeranje plinske smjese kroz filtar, na primjer, filtracija zraka u unutrašnjosti automobila ili nape. nad štednjakom.
Filtriranje se može podijeliti:
- žitarica i vode
- kreda i voda
- pijesak i voda itd.
- prašina i zrak (razne izvedbe usisavača)
NASELJE
Metoda se temelji na različitim brzinama taloženja krutih čestica različitih težina (gustoća) u tekućem ili zračnom mediju. Metoda se koristi za odvajanje dviju ili više čvrstih netopljivih tvari u vodi (ili drugom otapalu). Smjesa netopljivih tvari stavi se u vodu, temeljito promiješa. Nakon nekog vremena tvari gustoće veće od jedinice talože se na dno posude, a tvari gustoće manje od jedinice isplivaju. Ako u smjesi postoji nekoliko tvari različite težine, tada će se teže tvari taložiti u donjem sloju, a zatim lakše. Ovi se slojevi također mogu odvojiti. Prije su se zrnca zlata na ovaj način izdvajala iz zdrobljenih zlatonosnih stijena. Zlatonosni pijesak postavljen je na kosi žlijeb, kroz koji je pušten mlaz vode. Tok vode podigao je i odnio otpadno kamenje, a teška zrnca zlata taložila su se na dnu žlijeba. U slučaju plinskih smjesa dolazi i do taloženja krutih čestica na tvrdim površinama, poput taloženja prašine na namještaju ili lišću biljaka.
Tekućine koje se ne miješaju također se mogu odvojiti ovom metodom. Da biste to učinili, koristite lijevak za odjeljivanje.
Na primjer, za odvajanje benzina i vode, smjesa se stavlja u lijevak za odjeljivanje, čekajući trenutak dok se ne pojavi jasna granica faza. Zatim lagano otvorite slavinu i voda poteče u čašu.
Smjese se mogu razdvojiti taloženjem:
- riječni pijesak i glina
- teški kristalni talog iz otopine
- ulja i vode
- biljno ulje i voda itd.
MAGNETSKO ODVAJANJE
Metoda se temelji na različitim magnetskim svojstvima čvrstih komponenti smjese. Ova se metoda koristi u prisutnosti feromagnetskih tvari u smjesi, odnosno tvari s magnetskim svojstvima, poput željeza.
Sve tvari, u odnosu na magnetsko polje, mogu se uvjetno podijeliti u tri velike skupine:
- feromagnetici: privučeni magnetom - Fe, Co, Ni, Gd, Dy
- paramagneti: slabo privučeni-Al, Cr, Ti, V, W, Mo
- dijamagneti: odbija se od magneta - Cu, Ag, Au, Bi, Sn, mesing
Magnetska separacija može odvojiti b:
- sumpora i željeza u prahu
- čađe i željeza itd.
Razdvajanje homogenih smjesa
Za razdvajanje tekućih homogenih smjesa (prave otopine) koristite sljedeće metode:
- isparavanje (kristalizacija),
- destilacija (destilacija),
- kromatografija.
ISPARAVANJE. KRISTALIZACIJA.
Metoda se temelji na različitim vrelištima otapala i otopljene tvari. Koristi se za izolaciju topljivih krutina iz otopina. Isparavanje se obično provodi na sljedeći način: otopina se ulije u porculansku šalicu i zagrijava uz stalno miješanje otopine. Voda postupno isparava i krutina ostaje na dnu šalice.
DEFINICIJA
Kristalizacija- fazni prijelaz tvari iz plinovitog (parovitog), tekućeg ili krutog amorfnog stanja u kristalno stanje.
U tom slučaju, isparena tvar (voda ili otapalo) može se skupiti kondenzacijom na hladnijoj površini. Na primjer, ako stavite hladnu staklenu pločicu na posudu za isparavanje, na njenoj površini će se stvoriti kapljice vode. Metoda destilacije temelji se na istom principu.
DESTILACIJA. DESTILACIJA.
Ako se tvar, kao što je šećer, raspada zagrijavanjem, tada voda nije potpuno isparila - otopina ispari, a zatim se iz zasićene otopine talože kristali šećera. Ponekad je potrebno pročistiti otapala od nečistoća, na primjer, vodu od soli. U tom slučaju otapalo treba ispariti, a potom skupiti njegove pare i pri hlađenju kondenzirati. Ovaj način odvajanja homogene smjese naziva se destilacija, odnosno destilacije.
U prirodi se voda u svom čistom obliku (bez soli) ne pojavljuje. Oceanska, morska, riječna, bunarska i izvorska voda su varijante otopina soli u vodi. Međutim, često je ljudima potrebna čista voda koja ne sadrži soli (koristi se u automobilskim motorima; u kemijskoj proizvodnji za dobivanje raznih otopina i tvari; u izradi fotografija). Ova voda se zove destiliran koristi se u laboratoriju za kemijske pokuse.
Destilacija se može podijeliti:
- vode i alkohola
- ulje (za razne frakcije)
- aceton i voda itd.
KROMATOGRAFIJA
Metoda razdvajanja i analize smjesa tvari. Na temelju različitih brzina raspodjele ispitivane tvari između dviju faza – stacionarne i mobilne (eluens). Stacionarna faza, u pravilu, je sorbent (fini prah, poput aluminijevog oksida ili cinkovog oksida ili filter papir) s razvijenom površinom, a mobilna faza je strujanje plina ili tekućine. Protok mobilne faze se filtrira kroz sloj sorbenta ili se kreće duž sloja sorbenta, na primjer, na površini filter papira.
Možete sami dobiti kromatogram i u praksi vidjeti suštinu metode. Potrebno je pomiješati nekoliko boja i dobivenu smjesu kap nanijeti na filter papir. Zatim ćemo točno u sredinu obojene mrlje početi ulijevati čistu vodu kap po kap. Svaku kap treba nanijeti tek nakon što se prethodna upije. Voda ima ulogu eluensa koji prenosi ispitivanu tvar duž sorbenta - poroznog papira. Tvari koje čine smjesu papir zadržava na različite načine: neke dobro zadržava, dok druge sporije upija i još se neko vrijeme širi zajedno s vodom. Uskoro će se listom papira početi širiti pravi šareni kromatogram: mrlja iste boje u sredini, okružena raznobojnim koncentričnim prstenovima.
Tankoslojna kromatografija posebno se raširila u organskoj analizi. Prednost tankoslojne kromatografije je u tome što je moguće koristiti najjednostavniju i najosjetljiviju metodu detekcije – vizualnu kontrolu. Oku nevidljive mrlje mogu se razviti različitim reagensima, kao i ultraljubičastim svjetlom ili autoradiografijom.
U analizi organskih i anorganskih tvari koristi se papirna kromatografija. Razvijene su brojne metode za odvajanje složenih smjesa iona, kao što su mješavine elemenata rijetkih zemalja, produkti fisije urana, elementi platinske skupine
METODE ODVAJANJA SMJEŠAVINE KOJE SE KORISTE U INDUSTRIJI.
Metode odvajanja smjesa koje se koriste u industriji malo se razlikuju od gore opisanih laboratorijskih metoda.
Za izdvajanje ulja najčešće se koristi rektifikacija (destilacija). Ovaj proces je detaljnije opisan u temi. "Rafiniranje nafte".
Najčešće metode pročišćavanja i odvajanja tvari u industriji su taloženje, filtracija, sorpcija i ekstrakcija. Metode filtracije i taloženja provode se slično laboratorijskim metodama, s tom razlikom što se koriste taložnici i filtri velikog volumena. Najčešće se ove metode koriste za pročišćavanje otpadnih voda. Stoga, pogledajmo pobliže metode izvlačenje i sorpcija.
Pojam "ekstrakcija" može se primijeniti na razne fazne ravnoteže (tekućina-tekućina, plin-tekućina, tekućina-krutina itd.), ali se češće primjenjuje na sustave tekućina-kapljevina, pa se često može naći sljedeća definicija:
DEFINICIJA
Izvlačenje i - metoda odvajanja, pročišćavanja i izolacije tvari, koja se temelji na procesu raspodjele tvari između dva otapala koja se ne miješaju.
Jedno od otapala koja se ne miješaju obično je voda, drugo je organsko otapalo, ali to nije obavezno. Metoda ekstrakcije je svestrana, pogodna je za izolaciju gotovo svih elemenata u različitim koncentracijama. Ekstrakcija vam omogućuje odvajanje složenih višekomponentnih smjesa često učinkovitije i brže od drugih metoda. Izvođenje ekstrakcijske separacije ili separacije ne zahtijeva složenu i skupu opremu. Proces se može automatizirati, a po potrebi se može i daljinski kontrolirati.
DEFINICIJA
sorpcija- metoda za izolaciju i pročišćavanje tvari koja se temelji na apsorpciji krutim tijelom (adsorpcija) ili tekućim upijačem (apsorpcija) različitih tvari (sorbata) iz plinskih ili tekućih smjesa.
Najčešće se u industriji apsorpcijske metode koriste za čišćenje emisija plin-zrak od čestica prašine ili dima, kao i otrovnih plinovitih tvari. U slučaju apsorpcije plinovitih tvari može doći do kemijske reakcije između sorbensa i otopljene tvari. Na primjer, pri apsorpciji plinovitog amonijakaNH3otopina dušične kiseline HNO 3 stvara amonijev nitrat NH 4 NO 3(amonijev nitrat), koji se može koristiti kao visoko učinkovito dušično gnojivo.
Ako se raspršene čestice sporo oslobađaju iz medija ili je potrebno prethodno bistriti nehomogen sustav, koriste se metode kao što su flokulacija, flotacija, klasifikacija, koagulacija itd.
Koagulacija je proces sljepljivanja čestica u koloidnim sustavima (emulzijama ili suspenzijama) uz stvaranje agregata. Do lijepljenja dolazi zbog sudaranja čestica tijekom Brownovog gibanja. Koagulacija se odnosi na spontani proces koji nastoji prijeći u stanje koje ima nižu slobodnu energiju. Koagulacijski prag je minimalna koncentracija ubrizgane tvari koja uzrokuje koagulaciju. Umjetna koagulacija može se ubrzati dodavanjem posebnih tvari - koagulatora u koloidni sustav, kao i djelovanjem električnog polja na sustav (elektrokoagulacija), mehaničkim djelovanjem (vibriranje, miješanje) itd.
Tijekom koagulacije, kemikalije za zgrušavanje često se dodaju u heterogenu smjesu koju treba odvojiti, koje uništavaju solvatizirane ljuske, dok smanjuju difuzijski dio električnog dvostrukog sloja koji se nalazi blizu površine čestica. To olakšava aglomeraciju čestica i stvaranje agregata. Tako se zbog stvaranja većih frakcija disperzne faze ubrzava taloženje čestica. Kao koagulanti koriste se soli željeza, aluminija ili soli drugih polivalentnih metala.
Peptizacija je proces obrnut od koagulacije, a to je razgradnja agregata u primarne čestice. Peptizacija se provodi dodavanjem peptizirajućih tvari disperzijskom mediju. Ovaj proces doprinosi rastavljanju tvari na primarne čestice. Peptizatori mogu biti površinski aktivne tvari (tenzidi) ili elektroliti poput huminskih kiselina ili željeznog klorida. Postupkom peptizacije dobivaju se tekući disperzijski sustavi iz paste ili praha.
Zauzvrat, flokulacija je vrsta koagulacije. U tom procesu male čestice koje su suspendirane u plinovitom ili tekućem mediju tvore flokulentne agregate koji se nazivaju flokule. Topljivi polimeri, poput polielektrolita, koriste se kao flokulanti. Tvari koje flokuliraju mogu se lako ukloniti filtracijom ili taloženjem. Flokulacija se koristi za obradu vode i izdvajanje vrijednih tvari iz otpadnih voda, kao i za preradu minerala. U slučaju obrade vode koriste se flokulanti u niskim koncentracijama (od 0,1 do 5 mg/l).
Za uništavanje agregata u tekućim sustavima koriste se aditivi koji induciraju naboje na česticama koji sprječavaju njihovu konvergenciju. Ovaj se učinak može postići i promjenom pH medija. Ova metoda se naziva deflokulacija.
Flotacija je proces odvajanja čvrstih hidrofobnih čestica od tekuće kontinuirane faze njihovim selektivnim fiksiranjem na granici između tekuće i plinovite faze (dodirna površina tekućine i plina ili površina mjehurića u tekućoj fazi). Rezultirajući sustav krute čestice i plinoviti uključci uklanjaju se s površine tekuće faze. Ovaj se postupak koristi ne samo za uklanjanje čestica disperzne faze, već i za odvajanje različitih čestica zbog razlika u njihovoj močivosti. U tom se procesu hidrofobne čestice fiksiraju na sučelju i odvajaju od hidrofilnih čestica koje se talože na dno. Najbolji rezultati flotacije postižu se kada je veličina čestica između 0,1 i 0,04 mm.
Postoji nekoliko vrsta flotacije: pjena, ulje, film itd. Najčešća je pjenasta flotacija. Ovaj proces omogućuje da se čestice tretirane reagensima uz pomoć mjehurića zraka iznesu na površinu vode. To omogućuje stvaranje pjenastog sloja čiju stabilnost kontrolira sredstvo za stvaranje pjene.
Klasifikacija se koristi u uređajima promjenjivog presjeka. Uz njegovu pomoć, moguće je odvojiti određenu količinu malih čestica od glavnog proizvoda, koji se sastoji od velikih čestica. Klasifikacija se provodi pomoću centrifuga i hidrociklona zbog djelovanja centrifugalne sile.
Odvajanje suspenzija pomoću sustava magnetske obrade vrlo je obećavajuća metoda. Voda koja je obrađena u magnetskom polju dugo zadržava promijenjena svojstva, na primjer smanjenu sposobnost vlaženja. Ovaj proces omogućuje intenzivnije odvajanje suspenzija.
Tijekom studija kemije naučio sam da u prirodi, tehnologiji i svakodnevnom životu postoji vrlo malo čistih tvari. Mnogo su češće smjese – kombinacije dviju ili više komponenti koje međusobno nisu kemijski srodne. Smjese se razlikuju po veličini čestica tvari koje ulaze u njihov sastav, kao i po stanju agregacije komponenti. Kemijska istraživanja zahtijevaju čiste tvari. Ali kako se mogu dobiti ili izolirati iz smjese? To je pitanje na koje sam pokušao odgovoriti u svom radu.
U svakodnevnom životu okruženi smo mješavinama tvari. Zrak koji udišemo, hrana koju konzumiramo, voda koju pijemo, pa čak i mi sami - sve su to kemijski smjese koje sadrže od 2-3 do mnogo tisuća tvari.
Smjese su sustavi koji se sastoje od nekoliko komponenti koje međusobno nisu kemijski povezane. Smjese se razlikuju prema veličini sastavnih čestica tvari. Ponekad su te čestice toliko velike da se mogu vidjeti golim okom. Takve mješavine, na primjer, uključuju prašak za pranje, kulinarske mješavine za pečenje, građevne mješavine. Ponekad su čestice komponenata u smjesama sitnije, nerazlučive na oko. Na primjer, brašno sadrži zrnca škroba i bjelančevina koje se ne mogu razlikovati golim okom. Mlijeko je također mješavina vode, koja sadrži male kapljice masti, proteina, laktoze i drugih tvari. Kapljice masti u mlijeku možete vidjeti ako kap mlijeka pogledate pod mikroskopom. Agregatno stanje tvari u smjesama može biti različito. Pasta za zube, na primjer, mješavina je krutih i tekućih sastojaka. Postoje smjese pri čijem stvaranju tvari "prodiru jedna u drugu" toliko da se raspadaju na sitne čestice koje se ne mogu razlikovati čak ni pod mikroskopom. Kako god zavirili u zrak, nećemo moći razlikovati njegove sastavne plinove.
Dakle, smjese se klasificiraju:
Smjese u kojima su čestice tvari koje čine smjesu vidljive golim okom ili pod mikroskopom nazivamo heterogene ili heterogene.
Smjese u kojima se ni mikroskopom ne mogu uočiti čestice tvari koje čine smjesu nazivamo homogenim ili homogenim.
Homogene smjese prema agregatnom stanju dijelimo na plinovite, tekuće i krute. Smjesa bilo kojeg plina je homogena. Na primjer, čisti zrak je homogena mješavina dušika, kisika, ugljičnog dioksida i plemenitih plinova. Ali prašnjavi zrak već je heterogena smjesa istih plinova, samo što sadrži više čestica prašine. Ulje je tekuća prirodna smjesa. Sadrži stotine različitih komponenti. Naravno, najčešća tekuća mješavina, odnosno otopina, je voda mora i oceana. 1 litra morske vode sadrži prosječno 35 grama raznih soli. Tekuće smjese susrećemo u svakodnevnom životu cijelo vrijeme. Šamponi i pića, napici i kemikalije za kućanstvo mješavine su tvari. Čak se ni voda iz slavine ne može smatrati čistom tvari: sadrži otopljene soli, najmanje netopive nečistoće, kao i mikroorganizme koji se dezinficiraju kloriranjem. Krute smjese su također široko rasprostranjene. Stijene su mješavina nekoliko tvari. Zemlja, pijesak, glina su čvrste mješavine. Čvrste smjese uključuju staklo, keramiku, legure.
Kemičari prave smjese jednostavnim miješanjem raznih tvari – sastojaka, čija svojstva mogu biti različita. Važno je da se u smjesama sačuvaju svojstva njihovih sastojaka. Tako se, na primjer, siva boja dobiva miješanjem crne i bijele. Iako vidimo sivu boju, to ne znači da su sve čestice takve sive boje sive. Pod mikroskopom se sigurno mogu naći čestice crne i bijele boje od kojih se sastoji crna i bijela boja.
Razdvajanje smjesa na sastavne dijelove (pojedinačne tvari) je teži zadatak od pripreme smjesa, ali ne manje važan. Najvažniji načini odvajanja smjesa mogu se odraziti na shemi:
Različitim metodama razdvajanja smjesa (taloženjem, filtriranjem, destilacijom, smrzavanjem i dr.) dobiva se ulje iz mlijeka, zlato iz riječnog pijeska, alkohol iz kaše, a voda se pročišćava od netopivih i topljivih nečistoća.
Kemijski laboratoriji i industrija često zahtijevaju čiste tvari. Čiste tvari su tvari koje imaju stalna fizikalna svojstva, poput destilirane vode. (Praktički apsolutno čiste tvari nisu dobivene.)
Postoje različiti načini razdvajanja smjesa. Pogledajmo pobliže ove metode.
Izolacija iz nehomogene smjese.
1. Taloženje.
a) Izdvajanje tvari nehomogene smjese koju čine u vodi netopljive tvari različite gustoće. Na primjer, strugotine od željeza mogu se odvojiti od strugotine drva protresanjem te smjese s vodom i taloženjem. Željezne strugotine tonu na dno posude, a drvene isplivaju i mogu se ocijediti zajedno s vodom.
b) Neke se tvari talože u vodi različitim brzinama. Ako glinu pomiješanu s pijeskom protresete s vodom, pijesak se puno brže taloži. Ova metoda se koristi u proizvodnji keramike za odvajanje pijeska od gline (proizvodnja crvene opeke, zemljanog posuđa i sl.) c) Odvajanje mješavine tekućina različite gustoće koje su slabo topljive jedna u drugoj. Smjese benzina s vodom, ulja s vodom, biljnog ulja s vodom brzo se odvajaju pa se mogu odvojiti pomoću lijevka za odjeljivanje ili kolone. Ponekad se tekućine različite gustoće odvajaju centrifugiranjem, poput vrhnja od mlijeka.
2. Filtriranje.
Izolacija tvari iz nehomogene smjese koju čine tvari topive u vodi.
Da bi se izolirala kuhinjska sol, njena smjesa s pijeskom se mućka u vodi. Kuhinjska sol se otapa i pijesak se taloži.
Kako bi se ubrzalo odvajanje netopljivih čestica iz otopine, smjesa se filtrira. Pijesak ostaje na filter papiru, a bistra otopina soli prolazi kroz filter.
3. Djelovanje magneta.
Izolacija iz nehomogene smjese tvari sposobnih za magnetizaciju. Ako postoji, na primjer, mješavina praha željeza i sumpora, oni se mogu odvojiti pomoću magneta.
Izdvajanje tvari iz homogene smjese.
4. Isparavanje. Kristalizacija.
Kako bi se otopljena tvar, poput kuhinjske soli, odvojila od otopine, potonja se isparava. Voda ispari, a kuhinjska sol ostane u porculanskoj šalici. Ponekad se koristi evaporacija, tj. djelomično isparavanje vode. Kao rezultat toga nastaje koncentriranija otopina, čijim se hlađenjem otopljena tvar oslobađa u obliku kristala. Ova metoda pročišćavanja tvari naziva se kristalizacija.
5. Destilacija.
Ova metoda razdvajanja smjesa temelji se na razlici u vrelištima međusobno topljivih komponenti.
Destilacija (destilacija) je tehnika odvajanja homogenih smjesa isparavanjem hlapljivih tekućina, nakon čega slijedi kondenzacija njihovih para. Na primjer, dobivanje destilirane vode.
Da biste to učinili, voda s otopljenim tvarima kuha se u jednoj posudi. Nastala vodena para kondenzira se u drugoj posudi u obliku destilirane vode.
6. Kromatografija.
Ova se metoda temelji na činjenici da se pojedinačne tvari različitim brzinama apsorbiraju (vežu) na površini druge tvari.
Bit ove metode može se pronaći u sljedećem eksperimentu.
Ako se traka filtar papira objesi na posudu s crvenom tintom i samo kraj trake uroni u njih, tada se vidi da će otopina biti apsorbirana papirom i uzdignuta po njemu. Međutim, granica dizanja boje će zaostajati za granicom dizanja vode. Dakle, dolazi do razdvajanja dviju tvari: vode i bojila koje otopini daje crvenu boju.
Eksperimentalni dio.
Sigurnosna pravila u kućnom laboratoriju.
Nemoguće je zamisliti kemiju bez kemijskih eksperimenata. Stoga je ovu znanost moguće proučavati, razumjeti njezine zakonitosti i, naravno, zavoljeti je samo kroz eksperiment. Vladalo je mišljenje da je kemijski eksperiment složena oprema i nedostupni reagensi, otrovni spojevi i strašne eksplozije, a za bavljenje kemijom potrebni su posebni uvjeti. Međutim, više od 300 kemijskih eksperimenata s raznim tvarima može se izvesti kod kuće. Zbog činjenice da u kućnom laboratoriju nema nape i drugih posebnih uređaja, potrebno je strogo poštivati sigurnosna pravila:
2. Nemojte gomilati i skladištiti velike količine reagensa kod kuće.
3. Kemijski reagensi i tvari moraju imati naljepnice s nazivima, koncentracijom i datumom proizvodnje.
4. Kemikalije se ne smiju kušati.
5. Da biste odredili miris, ne možete približiti posudu s tvari blizu svog lica. Potrebno je napraviti nekoliko glatkih poteza dlanom od otvora posude do nosa.
6. Ako se prolila kiselina ili lužina, tada se tvar najprije neutralizira ili prekrije pijeskom i ukloni krpom ili sakupi u lopaticu.
7. Prije izvođenja pokusa, ma koliko se on činio jednostavnim, potrebno je pažljivo pročitati opis pokusa i razumjeti svojstva korištenih tvari. Za to postoje udžbenici, priručnici i druga literatura.
Iskustvo broj 1. Razdvajanje heterogenih smjesa.
A) Pripremite heterogenu smjesu pijeska i željeznog praha.
Svrha pokusa: naučiti razdvajati heterogene smjese na različite načine.
Oprema: riječni pijesak, željezni prah, magnet, dvije čaše.
Dodajte jednu žlicu željeznog praha i riječnog pijeska u čašu, nježno miješajte smjesu dok proizvod ne bude ravnomjerno obojen. Označite njegovu boju i testirajte njegova magnetska svojstva držeći magnet na vanjskoj strani stakla. Odredite koje tvari smjesi daju boju i magnetska svojstva. Pripremljenu heterogenu smjesu odvojiti magnetom. Da bismo to učinili, prinijet ćemo magnet vanjskoj stijenci čaše i laganim lupkanjem magneta po vanjskoj stijenci sakupit ćemo željezni prah na unutarnjoj stijenci čaše. Držeći željezo magnetom na unutarnjoj stijenci čaše, ulijte pijesak u drugu čašu. Eksperimentalni podaci upisani su u tablicu.
B) Pripremite mješavinu kuhinjske soli, zemlje i strugotine nastale nakon šiljenja olovke.
Oprema: kuhinjska sol, zemlja, strugotine nakon šiljenja olovke, čaša, voda, filter, žlica, tava.
Metoda eksperimenta:
Pripremite smjesu tako da pomiješate po jednu žličicu kuhinjske soli, zemlje i strugotine olovke. Dobivenu smjesu otopite u čaši vode, čips koji pluta izvadite šupljikavom žlicom i položite ga na list papira da se osuši. Napravite zavoj ili filtar od gaze presavijanjem 3-4 sloja, te ga labavo povucite preko druge čaše. Filtrirajte smjesu. Osušite filtar preostalom zemljom, zatim ga očistite s filtra. Procijeđenu tekućinu (filtrat) iz čaše preliti u emajliranu zdjelu ili šerpu i ispariti. Sakupite odvojene kristale soli. Usporedite količine tvari prije i poslije pokusa.
Iskustvo broj 2. Razdvajanje homogenih smjesa papirnom kromatografijom.
A) Odvojite homogenu smjesu crvene i zelene boje.
Oprema: filtar papir, čaša, čep na čaši, crveni i zeleni flomaster, alkohol (70% vodena otopina).
Metoda eksperimenta:
Uzmite traku filter papira čija je duljina 2-3 cm duža od visine čaše. U sredini ove trake jednostavnom olovkom označite točku, odmaknuvši se od ruba od 1,5 cm. Flomasterima nanesite mrlje od boja promjera ne većeg od 5 mm na označenu točku. Crvenim flomasterom prvo napravite točku veličine 1-2 mm, a zatim preko crvene mrlje nanesite zelenu tako da zelena mrlja viri oko 1 mm izvan crvenog ruba. Pustite da se mrlja od mješavine osuši (1-2 minute), a zatim pažljivo, kako ne biste oštetili papir, kružite ga jednostavnom olovkom duž konture.
Alkohol ulijte u čašu u sloju od 0,5-1 cm.Papirnatu traku s mrljom od mješavine boja postavite okomito u čašu i savijte izbočeni dio trake prema vanjskoj površini čaše. Mrlja od boja trebala bi biti iznad tekućine na udaljenosti od 0,5 cm. Pokrijte čašu obrnutim čepom. Promatrajte vlaženje trake papira i kretanje obojene točke prema gore, dijeleći je na dvije točke. Za potpuno odvajanje smjese boje trebat će oko 20 minuta. Nakon što je papir potpuno zasićen alkoholom, izvadite ga i ostavite da se suši 5-10 minuta. Označite boje razdvajanja mjesta. Rezultate promatranja zabilježite u tablicu.
B) Odvojite kromatografijom na papiru sljedeće smjese: alkoholnu otopinu "briljantno zelene"; vodena otopina crne tinte za crtanje.
Svrha pokusa: ovladati metodom papirne kromatografije, naučiti odrediti razliku između čistih tvari i smjesa.
Oprema: kemijska čaša, traka filtarskog ili upijajućeg papira, alkoholna otopina "briljantno zelene", vodena otopina tinte za crtanje.
Metoda eksperimenta:
Preko posude s otopinom zelenila i crne tinte mora se objesiti traka filter papira tako da papir samo dodiruje otopinu.
Granica porasta "briljantno zelene" i bojila će zaostajati za granicom porasta alkohola, odnosno vode. Dakle, u sastavu homogenih smjesa dolazi do razdvajanja dviju tvari: a) alkohola i briljantnog zelenog, b) vode i bojila.
Iskustvo broj 3. Difuzija.
Svrha pokusa: u praksi proučiti proces difuzije.
Oprema: prehrambena želatina, kalijev permanganat, bakreni sulfat, voda, lonac, žlica od nehrđajućeg čelika za miješanje, električni ili plinski štednjak, pinceta, dvije prozirne bočice.
Metoda eksperimenta:
Žličicu želatine potopite u čašu hladne vode i ostavite sat-dva da prah nabubri. Smjesu izlijte u manji lonac. Zagrijte smjesu na laganoj vatri; pazite da ni u kom slučaju ne prokuha! Miješajte sadržaj lonca dok se želatina potpuno ne otopi. Ulijte vruću otopinu u dvije bočice. Kada se ohladi, u sredinu jednog od mjehurića, brzim i pažljivim pokretom ubacite pincetu u kojoj je stegnut kristal kalijevog permanganata. Lagano otvorite pincetu i brzo je izvadite. U drugu bočicu dodajte kristal bakrenog sulfata. Želatina usporava proces difuzije i nekoliko sati zaredom možete promatrati vrlo zanimljivu sliku: obojena kugla će rasti oko kristala.
Iskustvo broj 4. Razdvajanje homogenih smjesa kristalizacijom.
Uzgajajte kristal ili kristale iz zasićene otopine natrijevog klorida, bakrenog sulfata ili kalijeve stipse.
Svrha eksperimenta: naučiti kako pripremiti zasićenu otopinu kuhinjske soli ili drugih tvari, uzgajati kristale različitih veličina, učvrstiti vještine i sposobnosti pri radu s tvarima i kemijskom opremom.
Oprema: staklena i litrena posuda za pripremu otopine, drvena žlica ili štapić za miješanje, sol za pokus - kuhinjska sol, modri vitriol ili stipsa, vruća voda, zrno - kristal soli obješen na nit, lijevak i filter papir.
Metoda eksperimenta:
Pripremite zasićenu otopinu soli. Da biste to učinili, prvo u staklenku ulijte vruću vodu do polovice volumena, a zatim dodajte odgovarajuću sol u dijelovima, neprestano miješajući. Dodajte sol dok se više ne otapa. Dobivenu otopinu filtrirati u čašu kroz lijevak s filter papirom ili vatom i ostaviti otopinu da se ohladi 2-3 sata. U ohlađenu otopinu unesite sjeme - kristal soli obješen na nit, pažljivo pokrijte otopinu poklopcem i ostavite dugo (2-3 dana ili više).
Rezultati rada i zaključci:
Pregledajte svoj kristal i odgovorite na pitanja:
Koliko dana ste uzgajali kristal?
Kakav je njegov oblik?
Koje je boje kristal?
Je li transparentan ili ne?
Koje su dimenzije kristala: visina, širina, debljina?
Kolika je masa kristala?
Skicirajte ili fotografirajte svoj kristal.
Iskustvo broj 5. Razdvajanje homogenih smjesa destilacijom.
Nabavite kod kuće 50 ml destilirane vode.
Svrha pokusa: naučiti razdvajati homogene smjese destilacijom.
Oprema: emajlirani čajnik, dvije staklene posude.
Metoda eksperimenta:
U emajlirani čajnik ulijte 1/3 vode i stavite ga na plinski štednjak tako da grlić čajnika viri izvan ruba štednjaka. Kada voda zakipi, na grlić kuhala za vodu pričvrstite staklenu teglu-hladnjak, ispod koje stavite drugu staklenku za skupljanje kondenzata. Kako se staklenka hladnjaka ne bi pregrijala, na nju možete staviti salvetu navlaženu hladnom vodom.
Rezultati rada i zaključci:
Odgovorite na postavljena pitanja:
Što je voda iz slavine?
Kako se razdvajaju homogene smjese?
Što je destilirana voda? Gdje i u koje svrhe se koristi?
Napiši svoje iskustvo.
Iskustvo broj 6. Ekstrakcija škroba iz krumpira.
Nabavite malu količinu škroba kod kuće.
Pribor: 2-3 krompira, ribež, gaza, lončić, voda.
Metoda eksperimenta:
Oguljeni krompir narendati na sitno rende i dobijenu masu razmutiti u vodi. Zatim filtrirajte kroz gazu i iscijedite. Ostatak mase u gazi ponovo pomiješajte s vodom. Pustite da se tekućina slegne. Škrob će se taložiti na dno posude. Ocijedite tekućinu, a odloženi škrob ponovno promiješajte. Ponovite postupak nekoliko puta dok škrob ne bude potpuno čist i bijel. Filtrirajte i osušite dobiveni škrob.
Što mislite, od kojeg ćete krumpira dobiti više škroba: od mladog (koji je nedavno iskopan) ili starog (koji je cijelu zimu stajao u povrtnjaci)?
Iskustvo broj 7. Ekstrakcija šećera iz šećerne repe.
Nabavite malu količinu šećera kod kuće.
Svrha pokusa: naučiti ekstrahirati tvari iz biljnog materijala.
Oprema: velika šećerna repa, aktivni ugljen, riječni pijesak, lonac, dvije limenke, vata, žlica, lijevak, gaza.
Metoda eksperimenta:
Cveklu narežite na sitne komade, stavite u lonac, prelijte čašom vode i kuhajte 15-20 minuta. Kriške kuhane cikle temeljito istrljajte žlicom ili batom. Ovu tamnu masu filtrirajte kroz lijevak s vatom. Zatim dobivenu otopinu filtrirajte kroz lijevak pripremljen na poseban način. U to stavite komad gaze, na gazu tanki sloj vate, zatim usitnjeni aktivni ugljen (4-5 tableta) i tanki sloj (1 cm) čistog riječnog pijeska (riječni pijesak prethodno operite i osušite) . Dobivena otopina (filtrat) se stavi u lonac. Potrebno je ispariti dio dok se ne pojave prozirni kristali. Ovo je šećer. Okusi to!
Što mislite zašto je potrebno filtrirati tekućinu kroz sloj aktivnog ugljena?
Iskustvo broj 8. Ekstrakcija svježeg sira iz mlijeka.
Nabavite nekoliko grama svježeg sira kod kuće.
Svrha eksperimenta: naučiti kako napraviti svježi sir kod kuće.
Oprema: mlijeko, ocat, lonac, gaza, plinski štednjak.
Metoda eksperimenta:
U mlijeku ima proteina. Ako mlijeko proključa, "bježi" preko ruba, tada se odmah širi miris karakterističan za spaljeni protein. Pojava karakterističnog mirisa zagorjelog mlijeka ukazuje da je došlo do pojave denaturacije (savijanja proteina i njegovog prijelaza u netopljivi oblik). Denaturacija proteina nije samo zbog topline.
Napravimo sljedeći pokus. Zagrijte pola čaše mlijeka da postane malo toplo i dodajte ocat. Mlijeko će se odmah zgrušati, formirajući velike pahuljice. (Ako mlijeko stoji na toplom mjestu, tada se i protein zgrušava, ali iz drugog razloga - to je "rad" bakterija mliječne kiseline). Sadržaj lonca se filtrira kroz gazu, držeći ga za rubove. Ako potom spojite rubove gaze, podignete je iznad čaše i istisnete, na njoj će ostati gusta masa - svježi sir.
Iskustvo broj 9. Dobivanje maslaca.
Nabavite malu količinu maslaca kod kuće.
Svrha eksperimenta: naučiti kako izvući maslac iz mlijeka kod kuće.
Oprema: mlijeko, staklena posuda, mala prozirna bočica s čepom ili čvrstim poklopcem.
Metoda eksperimenta:
Ulijte svježe mlijeko u staklenu posudu, stavite u hladnjak. Nakon nekoliko sati, ali bolje sutradan, pažljivo pogledajte: što se dogodilo s mlijekom? Objasnite što vidite.
Malom žličicom pažljivo zagrabite vrhnje (gornji sloj mlijeka) i prebacite ga u bočicu. Ako trebate napraviti maslac od vrhnja, morat ćete ga dugo i strpljivo mućkati najmanje pola sata u bočici zatvorenoj poklopcem dok se ne stvori uljna grudica.
Iskustvo broj 10. Izvlačenje.
Uvježbajte postupak ekstrakcije.
Svrha pokusa: provesti proces ekstrakcije u praksi.
A) Pribor: sjemenke suncokreta, benzin, epruveta, tanjurić, tarionik i tučak.
Metoda eksperimenta:
U mužaru sameljite nekoliko sjemenki suncokreta. Zdrobljene sjemenke prebacite u epruvetu i napunite malom količinom benzina, nekoliko puta dobro protresite. Ostavite epruvetu da odstoji dva sata (daleko od vatre), ne zaboravljajući da je s vremena na vrijeme protresete. Ocijedite benzin na tanjurić i stavite ga na balkon. Kad benzin ispari, na dnu će ostati nešto ulja koje je otopljeno u benzinu.
B) Pribor: tinktura joda, voda, benzin, epruveta.
Metoda eksperimenta:
Benzin također može ekstrahirati jod iz ljekarničke tinkture joda. Da biste to učinili, ulijte trećinu vode u epruvetu, dodajte oko 1 ml tinkture joda i dodajte istu količinu benzina u dobivenu smećkastu otopinu. Protresite epruvetu i ostavite je na miru. Kad se smjesa rasloji, gornji sloj benzina postat će tamnosmeđi, a donji, vodeni sloj postat će gotovo bezbojan: uostalom, jod se ne otapa dobro u vodi, ali dobro u benzinu.
Što je ekstrakcija? Postupak odvajanja smjese tekućih ili krutih tvari pomoću ekstrakcije - selektivnog otapanja u određenim tekućinama (ekstraktantima) jedne ili druge komponente smjese. Tvari se najčešće ekstrahiraju iz vodenih otopina organskim otapalima koja se obično ne miješaju s vodom. Glavni zahtjevi za ekstraktante su: selektivnost (selektivnost djelovanja), netoksičnost, moguća niska hlapljivost, kemijska inertnost i niska cijena. Ekstrakcija se koristi u kemijskoj industriji, preradi nafte, proizvodnji lijekova, a posebno široko u obojenoj metalurgiji.
Zaključak.
Zaključci rada.
Radeći se na ovom poslu naučio sam pripremati heterogene i homogene smjese, proveo sam istraživanje svojstava tvari i utvrdio da pri jednostavnom sastavljanju smjese od dvije komponente te tvari ne prenose svoja svojstva jedna na drugu, već ih zadržavaju. sebi samima. Svojstva početnih komponenti (kao što su: hlapljivost, agregatno stanje, sposobnost magnetiziranja, topljivost u vodi, veličina čestica i drugo) također se temelje na metodama za njihovo razdvajanje. U okviru nastavnog istraživanja ovladao sam sljedećim metodama razdvajanja heterogenih smjesa: djelovanjem magneta, taloženjem, filtriranjem i homogenih smjesa: isparavanjem, kristalizacijom, destilacijom, kromatografijom, ekstrakcijom. Uspio sam izolirati čiste tvari iz prehrambenih proizvoda: šećer iz šećerne repe, škrob iz krumpira, svježi sir i maslac iz mlijeka. Shvatio sam da je kemija vrlo zanimljiva i informativna znanost, te da će mi znanje stečeno na nastavi kemije i izvan nastave biti od velike koristi u životu.
Rezultati odvajanja smjese željeza i pijeska.
iskustvo #1 #1 #1 #2 #2
tvar mješavina željeza i pijeska 1. dio 2. dio
boja siva žuta sivo-žuta siva žuta magnet privlačnost da ne da da ne
pijesak je različit pijesak ima različita svojstva željeza i željeza pijesak pijesak
Rezultati odvajanja bojila na papiru.
pokus br. 1 br. 2 tvar mješavina boja prije odvajanja mješavina boja nakon odvajanja boja crna boja br. 1 - crvena boja br. 2 - zelena zaključak ova smjesa je homogena. smjesa se podijeli na dva polazna materijala; To su crvena i zelena bojila.
Materijal lekcije sadrži informacije o različitim načinima odvajanja smjesa i pročišćavanja tvari. Naučit ćete kako pomoću znanja o razlikama u svojstvima sastojaka smjese odabrati optimalnu metodu razdvajanja određene smjese.
Tema: Početne kemijske ideje
Lekcija: Metode odvajanja smjesa i pročišćavanja tvari
Definirajmo razliku između "metoda za odvajanje smjesa" i "metoda za pročišćavanje tvari". U prvom slučaju, važno je dobiti u čistom obliku sve komponente koje čine smjesu. Pri pročišćavanju tvari obično se zanemaruje dobivanje nečistoća u čistom obliku.
NASELJE
Kako razdvojiti mješavinu pijeska i gline? Ovo je jedna od faza u proizvodnji keramike (primjerice, u proizvodnji opeke). Za odvajanje takve smjese koristi se metoda taloženja. Smjesa se stavi u vodu i promiješa. Glina i pijesak talože se u vodi različitim brzinama. Stoga će se pijesak taložiti puno brže od gline (slika 1).
Riža. 1. Odvajanje smjese gline i pijeska taloženjem
Metoda taloženja također se koristi za odvajanje smjesa krutih tvari netopljivih u vodi različite gustoće. Tako se npr. može odvojiti mješavina željeza i piljevine (piljevina će plutati u vodi, a željezo će se taložiti).
Mješavina biljnog ulja i vode može se odvojiti i taloženjem, jer se ulje ne otapa u vodi i ima manju gustoću (slika 2). Dakle, taloženjem je moguće odvojiti mješavine međusobno netopljivih tekućina različite gustoće.
Riža. 2. Odvajanje smjese biljnog ulja i vode taloženjem
Za odvajanje mješavine kuhinjske soli i riječnog pijeska možete koristiti metodu taloženja (kada se pomiješa s vodom, sol će se otopiti, pijesak će se taložiti), ali će biti pouzdanije odvojiti pijesak od otopine soli drugim metoda - metoda filtracije.
Filtriranje ove smjese može se provesti pomoću papirnatog filtra i lijevka spuštenog u čašu. Na filter papiru ostaju zrnca pijeska, a bistra otopina kuhinjske soli prolazi kroz filter. U ovom slučaju, riječni pijesak je sediment, a otopina soli je procjedna voda (slika 3).
Riža. 3. Korištenje metode filtracije za odvajanje riječnog pijeska od otopine soli
Filtriranje se može provoditi ne samo filtar papirom, već i drugim poroznim ili rastresitim materijalima. Na primjer, rasuti materijali uključuju kvarcni pijesak, a porozni materijali uključuju staklenu vunu i pečenu glinu.
Neke smjese mogu se odvojiti metodom "vruće filtracije". Na primjer, mješavina praha sumpora i željeza. Željezo se tali na preko 1500 C, a sumpor oko 120 C. Rastaljeni sumpor može se odvojiti od željeznog praha pomoću zagrijane staklene vune.
Sol se može izolirati iz filtrata isparavanjem, tj. zagrijte smjesu i voda će ispariti, a sol će ostati na porculanskoj šalici. Ponekad se koristi evaporacija, djelomično isparavanje vode. Kao rezultat toga nastaje koncentriranija otopina, čijim se hlađenjem otopljena tvar oslobađa u obliku kristala.
Ako je u smjesi prisutna tvar sposobna za magnetizaciju, tada ju je lako izolirati u čistom obliku pomoću magneta. Na primjer, smjesa praha sumpora i željeza može se odvojiti na ovaj način.
Ista se smjesa može razdvojiti drugom metodom, koristeći se znanjem o močivosti sastojaka smjese vodom. Željezo se kvasi vodom, tj. voda se širi po površini glačala. Sumpor se ne kvasi vodom. Ako stavite komad sumpora u vodu, on će potonuti, jer. Gustoća sumpora veća je od gustoće vode. Ali sumporni prah će se pojaviti, jer. mjehurići zraka lijepe se za zrnca sumpora koja nisu namočena vodom i potiskuju ih na površinu. Da biste odvojili smjesu, morate je staviti u vodu. Sumporni prah će plutati, a željezo će potonuti (slika 4).
Riža. 4. Odvajanje smjese praha sumpora i željeza flotacijom
Metoda razdvajanja smjesa koja se temelji na razlici močivosti komponenata naziva se flotacija (franc. flotter - lebdjeti). Razmotrite još nekoliko metoda za odvajanje i pročišćavanje tvari.
Jedna od najstarijih metoda razdvajanja smjesa je destilacija (ili destilacija). Ovom metodom moguće je odvojiti komponente koje su međusobno topive i imaju različita vrelišta. Tako se dobiva destilirana voda. Voda s primjesama kuha se u jednoj posudi. Nastala vodena para kondenzira se hlađenjem u drugoj posudi u obliku već destilirane (čiste) vode.
Riža. 5. Dobivanje destilirane vode
Komponente sličnih svojstava mogu se odvojiti kromatografskom metodom. Ova se metoda temelji na različitoj apsorpciji tvari koje se odvajaju površinom druge tvari.
Na primjer, crvena tinta može se razdvojiti na komponente (vodu i boju) kromatografijom.
Riža. 6. Odvajanje crvene tinte papirnom kromatografijom
U kemijskim laboratorijima kromatografija se provodi posebnim instrumentima - kromatografima, čiji su glavni dijelovi kromatografska kolona i detektor.
Adsorpcija se široko koristi u kemiji za pročišćavanje određenih tvari. To je nakupljanje jedne tvari na površini druge tvari. Adsorbenti uključuju, na primjer, aktivni ugljen.
Pokušajte staviti tabletu aktivnog ugljena u posudu s obojenom vodom, promiješajte, filtrirajte i vidjet ćete da je filtrat postao bezbojan. Atomi ugljika privlače molekule, u ovom slučaju boju.
Trenutno se adsorpcija široko koristi za pročišćavanje vode i zraka. Na primjer, filtri za vodu sadrže aktivni ugljen kao adsorbent.
1. Zbirka zadataka i vježbi iz kemije: 8. razred: uz udžbenik P.A. Orzhekovsky i dr. "Kemija, 8. razred" / P.A. Orzhekovsky, N.A. Titov, F.F. Hegel. – M.: AST: Astrel, 2006.
2. Ushakova O.V. Radna bilježnica iz kemije: 8. razred: uz udžbenik P.A. Orzhekovsky i dr. “Kemija. 8. razred” / O.V. Ushakova, P.I. Bespalov, P.A. Orzhekovsky; pod, ispod. izd. prof. godišnje Orzhekovsky - M .: AST: Astrel: Profizdat, 2006. (str. 10-11)
3. Kemija: 8. razred: udžbenik. za opće ustanove / P.A. Oržekovski, L.M. Meshcheryakova, L.S. Pontak. M.: AST: Astrel, 2005. (§4)
4. Kemija: inorg. kemija: udžbenik. za 8 ćelija. Općenito ustanove / G.E. Rudzitis, FuGyu Feldman. - M .: Obrazovanje, JSC "Moskovski udžbenici", 2009. (§ 2)
5. Enciklopedija za djecu. Svezak 17. Kemija / Pogl. uredio V.A. Volodin, vodeći. znanstveni izd. I. Leenson. – M.: Avanta+, 2003.
Dodatni web resursi
1. Jedinstvena zbirka digitalnih obrazovnih izvora ().
2. Elektronička verzija časopisa "Chemistry and Life" ().
Domaća zadaća
Iz udžbenika P.A. Orzhekovsky i drugi. "Kemija, 8. razred" s. 33 Br. 2,4,6,T.
