V našom článku zvážime, čo sú čisté látky a zmesi, spôsoby oddeľovania zmesí. Každý z nás ich používa v bežnom živote. Vyskytujú sa vôbec v prírode čisté látky? A ako ich rozlíšiť od zmesí?
Čisté látky a zmesi: spôsoby oddeľovania zmesí
Čisté látky sú látky, ktoré obsahujú častice len určitého typu. Vedci sa domnievajú, že v prírode prakticky neexistujú, pretože všetky, aj keď v zanedbateľných pomeroch, obsahujú nečistoty. Absolútne všetky látky sú tiež rozpustné vo vode. Aj keď je napríklad strieborný prsteň ponorený do tejto kvapaliny, ióny tohto kovu prejdú do roztoku.
Znakom čistých látok je stálosť zloženia a fyzikálnych vlastností. V procese ich tvorby dochádza k zmene množstva energie. Okrem toho sa môže zvyšovať aj znižovať. Čistú látku je možné rozdeliť na jednotlivé zložky iba chemickou reakciou. Napríklad iba destilovaná voda má pre túto látku typický bod varu a tuhnutia,nedostatok chuti a vône. A jeho kyslík a vodík sa dajú rozložiť iba elektrolýzou.
A ako sa ich agregáty líšia od čistých látok? Na túto otázku nám pomôže odpovedať chémia. Metódy oddeľovania zmesí sú fyzikálne, pretože nevedú k zmene chemického zloženia látok. Na rozdiel od čistých látok majú zmesi rôzne zloženie a vlastnosti a dajú sa oddeliť fyzikálnymi metódami.
Čo je zmes
Zmes je súbor jednotlivých látok. Príkladom je morská voda. Na rozdiel od destilovaného má horkú alebo slanú chuť, vrie pri vyššej teplote a mrazí pri nižšej teplote. Metódy oddeľovania zmesí látok sú fyzikálne. Čistá soľ sa teda dá získať z morskej vody odparovaním a následnou kryštalizáciou.
Druhy zmesí
Ak do vody pridáte cukor, po chvíli sa jeho čiastočky rozpustia a stanú sa neviditeľnými. V dôsledku toho sa nedajú rozlíšiť voľným okom. Takéto zmesi sa nazývajú homogénne alebo homogénne. Vzduch, benzín, vývar, parfum, sladká a slaná voda a zliatina medi a hliníka sú tiež príklady týchto. Ako vidíte, homogénne zmesi môžu byť v rôznom stave agregácie, ale najbežnejšie sú kvapaliny. Nazývajú sa tiež riešenia.
V heterogénnych alebo heterogénnych zmesiach možno rozlíšiť častice jednotlivých látok. Typickými príkladmi sú železné a drevené piliny, piesok a kuchynská soľ. Heterogénne zmesi sa tiež nazývajú suspenzie. Medzi nimi sa rozlišujú suspenzie a emulzie. Prvý pozostáva z kvapaliny a tuhej látky. Emulzia je teda zmes vody a piesku. Emulzia je kombináciou dvoch kvapalín s rôznymi hustotami.
Existujú heterogénne zmesi so špeciálnymi názvami. Príkladom peny je pena a aerosóly zahŕňajú hmlu, dym, deodoranty, osviežovače vzduchu, antistatické látky.
Metódy na oddeľovanie zmesí
Samozrejme, mnohé zmesi majú hodnotnejšie vlastnosti ako jednotlivé jednotlivé látky, ktoré ich tvoria. Ale aj v bežnom živote sú situácie, keď ich treba oddeliť. A v priemysle sú na tomto procese založené celé odvetvia. Napríklad z ropy sa v dôsledku jej spracovania získava benzín, plynový olej, petrolej, vykurovací olej, solárny olej a strojový olej, raketové palivo, acetylén a benzén. Súhlasíte, je výhodnejšie používať tieto produkty ako bezmyšlienkovité spaľovanie oleja.
Teraz sa pozrime, či existuje niečo také ako chemické metódy na separáciu zmesí. Predpokladajme, že potrebujeme získať čisté látky z vodného roztoku soli. Aby ste to dosiahli, zmes sa musí zahriať. V dôsledku toho sa voda zmení na paru a soľ kryštalizuje. Ale zároveň nedôjde k premene jednej látky na druhú. To znamená, že základom tohto procesu sú fyzikálne javy.
Metódy delenia zmesí závisia od stavu agregácie, schopnosti rozpúšťania, rozdielu teploty varu, hustoty a zloženia jej zložiek. Pozrime sa podrobnejšie na každú z nichpríklady.
Filtrovanie
Táto separačná metóda je vhodná pre zmesi obsahujúce kvapalinu a nerozpustnú pevnú látku. Napríklad voda a riečny piesok. Táto zmes musí prejsť cez filter. Výsledkom bude, že cez ňu bude voľne prechádzať čistá voda a piesok zostane.
Vyrovnanie
Niektoré metódy separácie zmesí sú založené na pôsobení gravitácie. Takto možno suspenzie a emulzie rozložiť na čisté látky. Ak sa rastlinný olej dostane do vody, zmes sa musí najskôr pretrepať. Potom nechajte chvíľu pôsobiť. V dôsledku toho bude voda na dne nádoby a olej ju pokryje vo forme filmu.
V laboratórnych podmienkach sa na usadzovanie používa oddeľovací lievik. V dôsledku jeho práce sa hustejšia kvapalina vypustí do nádoby, zatiaľ čo svetlá zostane.
Usadzovanie sa vyznačuje nízkou rýchlosťou procesu. Vytvorenie zrazeniny trvá určitý čas. V priemyselných podmienkach sa táto metóda vykonáva v špeciálnych štruktúrach nazývaných sedimentačné nádrže.
Akcia s magnetom
Ak zmes obsahuje kov, možno ho oddeliť pomocou magnetu. Napríklad oddeľte železné a drevené piliny. Ale majú všetky kovy tieto vlastnosti? Vôbec nie. Pre túto metódu sú vhodné iba zmesi obsahujúce feromagnety. Okrem železa sem patria nikel, kob alt, gadolínium, terbium, dysprosium, holmium, erbium.
Destilácia
Toto je názov vv preklade z latinčiny znamená „vypúšťanie kvapiek“. Destilácia je metóda oddeľovania zmesí založená na rozdiele teplôt varu látok. Aj doma sa teda dá oddeliť alkohol a voda. Prvá látka sa začína vyparovať už pri teplote 78 stupňov Celzia. Pri dotyku so studeným povrchom alkoholové výpary kondenzujú a prechádzajú do tekutého stavu.
V priemysle sa týmto spôsobom získavajú produkty rafinácie ropy, aromatické látky, čisté kovy.
Odparovanie a kryštalizácia
Tieto separačné metódy sú vhodné pre kvapalné roztoky. Látky, ktoré tvoria ich zloženie, sa líšia bodom varu. Z vody, v ktorej sú rozpustené, je teda možné získať kryštály soli alebo cukru. Za týmto účelom sa roztoky zahrievajú a odparujú do nasýteného stavu. V tomto prípade sú kryštály uložené. Ak je potrebné získať čistú vodu, potom sa roztok privedie do varu, po čom nasleduje kondenzácia pár na chladnejšom povrchu.
Metódy na separáciu zmesí plynov
Zmesi plynov sa separujú laboratórnymi a priemyselnými metódami, keďže tento proces si vyžaduje špeciálne vybavenie. Surovinou prírodného pôvodu je vzduch, koks, generátor, pridružený a zemný plyn, ktorý je kombináciou uhľovodíkov.
Fyzikálne metódy na separáciu zmesí v plynnom stave sú nasledovné:
- Kondenzácia je postupný procesochladzovanie zmesi, pri ktorom dochádza ku kondenzácii jej zložiek. V tomto prípade prechádzajú do kvapalného stavu predovšetkým vysokovriace látky, ktoré sa zhromažďujú v separátoroch. Týmto spôsobom sa z koksárenského plynu získava vodík a z nezreagovanej časti zmesi sa oddeľuje aj amoniak.
- Sorpcia je absorpcia niektorých látok inými. Tento proces má opačné zložky, medzi ktorými sa počas reakcie ustanoví rovnováha. Dopredné a spätné procesy vyžadujú rôzne podmienky. V prvom prípade ide o kombináciu vysokého tlaku a nízkej teploty. Tento proces sa nazýva sorpcia. V opačnom prípade sa používajú opačné podmienky: nízky tlak pri vysokej teplote.
- Membránová separácia je metóda, pri ktorej sa vlastnosť semipermeabilných priečok využíva na selektívny prechod molekúl rôznych látok.
- Refluxácia - proces kondenzácie vysokovriacich častí zmesí v dôsledku ich ochladzovania. V tomto prípade by sa teplota prechodu jednotlivých zložiek do kvapalného stavu mala výrazne líšiť.
Chromatografia
Názov tejto metódy možno preložiť ako „Píšem farbou“. Predstavte si, že sa do vody pridáva atrament. Ak do takejto zmesi spustíte koniec filtračného papiera, začne sa absorbovať. V tomto prípade bude voda absorbovaná rýchlejšie ako atrament, čo súvisí s rôznym stupňom sorpcie týchto látok. Chromatografia nie je len metóda na separáciu zmesí, ale aj metóda na štúdium takých vlastností látok, ako je difúzia a rozpustnosť.
Tak sme sa stretlis pojmami ako „čisté látky“a „zmesi“. Prvým sú prvky alebo zlúčeniny pozostávajúce iba z častíc určitého typu. Ich príklady sú soľ, cukor, destilovaná voda. Zmesi sú súborom jednotlivých látok. Na ich oddelenie sa používa množstvo metód. Spôsob, akým sú oddelené, závisí od fyzikálnych vlastností jeho zložiek. Medzi hlavné patria usadzovanie, odparovanie, kryštalizácia, filtrácia, destilácia, magnetizácia a chromatografia.
