Чистое вещество и смеси. Химия

В 8-м классе школьники изучают в курсе химии чистые вещества и смеси. Наша статья поможет им разобраться в этой теме. Мы расскажем, какие вещества называют чистыми, а какие – смесями. А вы когда-нибудь задумывались над вопросом: «Существует ли абсолютно чистое вещество?» Возможно, ответ вас удивит.

Для чего эту тему изучают в школе?

Прежде чем рассматривать определение «чистого вещества», необходимо разобраться с вопросом: «С каким веществом мы на самом деле имеем дело – с чистым или смесью?»

Во все времена чистота вещества волновала не только научных сотрудников, ученых, но и простых людей. Что мы обычно вкладываем в это понятие? Каждый из нас хочет пить воду без примесей тяжелых металлов. Мы хотим дышать свежим воздухом, который не загрязнен выхлопными газами автомобилей. Но можно ли назвать незагрязненные воду и воздух чистыми веществами? С точки зрения науки – нет.

Что такое смесь?

Итак, смесь – это вещество, которое содержит молекулы нескольких видов. Теперь подумайте о составе воды, кторая течет из крана – да-да, в ней много примесей. В свою очередь вещества, которые составляют смесь, называются компонентами. Рассмотрим пример. Воздух, которым мы дышим, – это смесь разных газов. Компоненты, входящие в его состав – кислород, азот, углекислый газ и так далее. В случае, если масса одного компонента в десятки раз меньше массы другого, то такое вещество называют примесью. Часто в природе встречается воздух, который загрязнен примесями сероводорода. Этот газ имеет запах тухлых яиц и является ядовитым для человека. Когда отдыхающие на берегу реки разводят костер, то он загрязняет воздух углекислым газом, который тоже опасен в большом количестве.

У особо догадливых ребят, возможно, уже возник вопрос: «Что чаще встречается – чистые вещества или смеси?» Отвечаем на ваш вопрос: «В основном все, что нас окружает – это смеси».

Таким удивительным образом устроена природа.

Несколько слов о видах чистых веществ

В начале статьи мы обещали рассказать о том, существуют ли вещества абсолютно без примесей. Как вы думаете, бывают ли такие? О водопроводной воде мы уже говорили. Номожет ли содержать в себе примеси родниковая вода? Ответ на этот вопрос прост: абсолютно чистые вещества в природе не встречаются. Однако в научных кругах принято говорить об относительной чистоте вещества. Звучит это так: «Вещество чистое, но с оговоркой». Так, например, оно может быть чистым технически. Чернила черные и фиолетовые содержат примеси. Если их нельзя обнаружить при помощи химической реакции, то такое вещество называют химически чистым. Такой бывает дистиллированная вода.

О чистоте

Итак, пришло время поговорить о чистом веществе. Это такое вещество, которое в своем составе имеет частицы только одного вида. Оказывается, оно имеет особенные свойства. У него есть еще одно название: индивидуальное вещество. Давайте попробуем охарактеризовать свойства чистой воды:

• индивидуальное вещество: дистиллированная вода;
• температура кипения – 100°C;
• температура плавления – 0°C;
• такая вода не имеет вкуса, запаха и цвета.

Как разделять вещества?

Этот вопрос тоже уместен. Очень часто в быту и на производстве (в большей мере) человек разделяет вещества. Так, например, в молоке образуются сливки, которые можно собрать с поверхности, если применить метод отстаивания. Во время переработки нефти человек производит бензин, ракетное топливо, керосин, машинное масло и так далее. На всех этапах переработки человек применяет самые разные способы разделения смесей, которые зависят от агрегатного состояния вещества. Рассмотрим каждый из них.

Фильтрация

Данный метод применяют в том случае, когда есть жидкое вещество, в котором содержатся нерастворимые твердые частицы. Например, вода и речной песок. Такую смесь человек пропускает через фильтр. Таким образом, песок задерживается в фильтре, а чистая вода спокойно через него проходит. Мы редко придаем этому значение, но каждый день на кухне многие горожане пропускают воду из-под крана через очистительные фильтры. Так что в определенной степени вы можете считать себя учеными!

Отстаивание

Об этом методе мы сказали несколько слов чуть выше. Однако рассмотрим его подробнее. К такому методу химики прибегают в случае, когда необходимо разделить суспензии или эмульсии. Например, если в чистую воду проникло растительное масло, то полученную смесь необходимо встряхнуть, затем дать ей настояться некоторое время. После этого человек будет наблюдать явление, когда масло в виде пленки покроет воду.

В лабораториях химики применяют еще один метод, который называется делительная воронка. При использовании этого способа очищения плотная жидкость проникает в емкость, а то, что легче – остается.

Метод отстаивания имеет серьезный недостаток – это низкая скорость протекания процесса. В этом случае необходимо длительное время для формирования осадка. На промышленных предприятиях такой способ все равно используют. Инженеры проектируют специальные конструкции, которые имеют название «отстойники».

Магнит

Каждый из нас хотя бы раз в жизни играл с магнитом. Его удивительное свойство притягивать металлы казалось магическим. Находчивые люди догадались применить магнит для того, чтобы разделять смеси. Например, разделение деревянных и железных опилок возможно при помощи магнита. Но стоит учесть, что не все металлы он может притягивать, ему подвластны только те смеси, в которых содержатся ферромагнетики. К ним можно отнести никель, тербий, кобальт, эрбий и так далее.

Дистилляция

Этот термин имеет латинские корни, в переводе означает «стекание каплями». Такой метод представляет собой разделение смесей, основанное на разницах температуры кипения веществ. Именно этот способ поможет разделить воду и спирт. Последнее вещество испаряется при +78°C. Когда его пары касаются холодных стенок и поверхностей, пары конденсируются, превращаясь в жидкое вещество.

В тяжелой промышленности данным методом добывают продукты нефти, чистые металлы, а также разнообразные душистые вещества.

Можно ли разделить газы?

Мы с вами говорили про чистые вещества и смеси в жидком и твердом состоянии. А как быть, если необходимо провести разделение газовых смесей? Светлые головы химической промышленности сегодня практикуют несколько физических способов разделения газообразных смесей:

• конденсация;
• сорбирование;
• мембранное разделение;
• дефлегмация.

Итак, в нашей статье мы с вами рассмотрели понятие чистых веществ и смесей. Мы выяснили, что чаще встречается в природе. Теперь вы знаете различные способы разделения смесей – и некоторые из них можете продемонсттрировать самостоятельно, например магнит. Надеемся, что наша статья была для вас полезной. Изучайте науку сегодня, чтобы завтра она помогла вам решить любую проблему – как у себя дома, так и на производстве!