Сайт учителя биологии и географии Лотоцкой Е. Г.

Блок 4. Экспериментальная химия

Разделение смесей и очистка веществ. Приготовление растворов

Чистое вещество имеет постоянный состав

Чистое вещество обладает постоянными физическими свойствами (t_кип, t_плав, ρ и др.)

Смесь – это комбинация  нескольких веществ

С жидкими смесями в повседневной жизни вы сталкиваетесь постоянно. Шампуни и напитки, микстуры и препараты бытовой химии.

Широко распространены и твердые смеси: почва, глина, песок – это тоже смеси. К твердым смесям можно отнести стекло, керамику, сплавы. 

Каждому знакомы кулинарные смеси или смеси, образующие стиральные порошки.

 Примеры смесей: воздух, молоко, сплавы металлов, растворы, дым, туман, бетон, чугун и другие

Смеси делятся на однородные (гомогенные) и неоднородные (гетерогенные)

Однородная смесь - это смесь, где вещества находятся в одной фазе, их называют еще гомогенными. пример: раствор серной кислоты - это смесь воды и кислоты, и они все в жидком состоянии

Неоднородная смесь - это смесь, где вещества находятся в разных фазах. например твердое и жидкое или газообразное и жидкое. пример - песок в воде. другое название - гетерогенные системы. при этом часто из-за разности плотности смеси имеют границу раздела фаз - песок оседает на дно и мы видим границу. а в однородной смеси границы нет
 

РАЗДЕЛЕНИЕ СМЕСЕЙ

В неоднородных смесях вещества можно разделить:

• отстаиванием
• фильрованием
• действием магнитом (магнитной сегрегацией)

МЕТОД ОТСТАИВАНИЯ

В его основе лежит различная плотность веществ. Если частички твердого вещества достаточно крупные, они быстро оседают на дно, а жидкость становится прозрачной  Ее можно осторожно слить с осадка. 

Чем меньше размер твердых частиц в жидкости, тем дольше будет отстаиваться смесь.

Отстаиванием разделяют и смеси двух нерастворимых друг в друге жидкостей. Если в систему смазки автомобиля попала вода, масло придется слить. Однако через некоторое время смесь расслоится. 

Вода, имеющая бóльшую плотность, образует нижний слой, сверху отстоится слой масляный. Аналогично отстаивается смесь воды и нефти, воды и растительного масла. 

ФИЛЬТРОВАНИЕ

Механическое отделение твердого нерастворимого компонента раствора с помощью пористой перегородки (фильтра) 

ДЕЙСТВИЕ МАГНИТОМ

Способы разделения веществ в однородных смесях:

• выпаривание
• кристаллизация
• дистилляция
• экстракция

ВЫПАРИВАНИЕ 

Процесс концентрирования растворов твердых растворимых нелетучих веществ путем частичного испарения растворителя при кипении жидкости. 

КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ  

Выделения твёрдого нерастворимого вещества в виде кристаллов из растворов или расплавов путем охлаждения.

ДИСТИЛЛЯЦИЯ (ПЕРЕГОНКА)

Отделение жидкостей с различной температурой кипения за счет испарение жидкости с низкой температурой кипения  с последующим охлаждением и конденсацией паров.

ЭКСТРАКЦИЯ 

Метод извлечения вещества из раствора или с помощью подходящего растворителя. 

Для извлечения из раствора применяются растворители, не смешивающиеся с этим раствором.

Растворы (дисперсные системы)

Растворы – это физико-химические дисперсные системы состоящие из двух или более компонентов.

Растворимость – это способность данного вещества растворятся в данном растворителе и при данных условиях. Растворимость зависит от нескольких факторов: от природы растворителя и растворенного вещества; от температуры; от давления. 

Растворимость газов в жидкостях увеличивается с повышением давления и понижением температуры.

При нагревании растворимость газов уменьшается, а кипячением можно полностью добиться освобождения раствора от газа.

Растворимость жидкости в жидкости увеличивается с повышением температуры и практически не зависти от давления.

Растворимость твердых веществ в жидкостях увеличивается при повышении температуры и не зависти от давления. 

Раствор, в котором концентрация растворенного вещества меньше, чем в насыщенном растворе, и в котором при данных условиях можно растворить еще некоторое его количество, называется ненасыщенным раствором. 

Раствор, содержащий при данных условиях больше растворённого вещества, чем в насыщенном растворе, избыток вещества легко выпадает в осадок, называется пересыщенным раствором.

Концентрация — величина, характеризующая количественный состав раствора.

Согласно  правилам ИЮПАК,  концентрацией растворённого  вещества  (не раствора)   называют отношение количества растворённого вещества или его массы к объёму раствора  (моль/л, г/л). 

Способы выражения концентрации растворов

1. Процентная концентрация, массовая доля растворённого вещества

Массовая доля растворённого вещества - это отношение массы растворённого вещества к массе раствора.  

Для расчёта процентной концентрации используется формула:

Объемная доля — отношение объёма растворённого вещества к объёму раствора. Объёмная доля измеряется в долях единицы или в процентах. 

где: V (в-ва) — объём растворённого вещества, л;   V(р-ра) — общий объём раствора, л.