Регистрация

Версия для слабовидящих
Воспитание - дело совести; образование - дело науки. Позднее, уже в сложившемся человеке, оба эти вида познания дополняют друг друга
Виктор Гюго
Сертификат владельца сайта
Сертификат владельца сайта http://www.kuksova-irina.ru/
Центр дистанционного образования

 

 

 

 
Мир олимпиад

ФГОС урок

Высшая школа делового администрирования

Установите себе наш баннер

Показать код баннера
Сейчас на сайте: 35
Школа "Карьера"
Проголосуй за наш сайт
Оцените мой сайт





Результаты
счетчик посещений
Банк Интернет-портфолио учителей
Периодическая таблица
Таблица растворимости
Праздники сегодня

Чистые вещества и смеси

Каждый из нас в повседневной жизни имеет дело как с чистыми, так и с загрязненными веществами и, конечно же, со смесями веществ. Данный урок посвящен изучению понятий «чистое вещество», «загрязненное вещество», «смесь веществ». Вы научитесь по определенным признакам различать чистые вещества и смеси веществ.

I. Понятие “компонент”, “смесь”, “примесь”

В по­все­днев­ной жизни каж­дый из нас стал­ки­ва­ет­ся со мно­же­ством сме­сей ве­ществ, имеет дело не толь­ко с чи­сты­ми, но и за­гряз­нен­ны­ми ве­ще­ства­ми. Важно уметь раз­ли­чать дан­ные по­ня­тия и уметь опре­де­лять по кон­крет­ным при­зна­кам, с чем име­ешь дело: чи­стым или за­гряз­нен­ным ве­ще­ством, ин­ди­ви­ду­аль­ным ве­ще­ством или сме­сью ве­ществ. Ведь че­ло­век хочет упо­треб­лять толь­ко ту воду, ко­то­рая не со­дер­жит вред­ных при­ме­сей. Ды­шать мы хотим воз­ду­хом, не за­гряз­нен­ным вред­ны­ми для здо­ро­вья га­за­ми. В ме­ди­цине и про­из­вод­стве ле­кар­ствен­ных пре­па­ра­тов про­бле­ма по­лу­че­ния и ис­поль­зо­ва­ния чи­стых ве­ществ осо­бен­но ак­ту­аль­на.

По­зна­ко­мим­ся с ос­нов­ны­ми тер­ми­на­ми урока.

Определение понятия «смесь» было дано в XVII в. английским ученым Робертом Бойлем:

«Смесь – целостная система, состоящая из разнородных компонентов».

Современное определение:

Смесь – это то, что об­ра­зу­ет­ся при пе­ре­ме­ши­ва­нии двух и более раз­лич­ных по свой­ствам ве­ществ.

Ве­ще­ства, со­став­ля­ю­щие смесь, на­зы­ва­ют ком­по­нен­та­ми. На­при­мер, воз­дух – смесь газов: азота, кис­ло­ро­да, уг­ле­кис­ло­го газа и дру­гих.

Если масса од­но­го ком­по­нен­та в де­сят­ки раз мень­ше массы дру­го­го ком­по­нен­та смеси, то его на­зы­ва­ют при­ме­сью. Го­во­рят, что ве­ще­ство за­гряз­не­но. На­при­мер, воз­дух может быть за­гряз­нен угар­ным газом, про­дук­том непол­но­го сго­ра­ния ор­га­ни­че­ских со­еди­не­ний, в част­но­сти бен­зи­на. Кста­ти, бен­зин – это смесь ор­га­ни­че­ских ве­ществ – уг­ле­во­до­ро­дов.

КЛАС­СИ­ФИ­КА­ЦИЯ СМЕ­СЕЙ

Смеси от­ли­ча­ют­ся друг от друга по внеш­не­му виду. На­при­мер, со­ле­ная вода (смесь по­ва­рен­ной соли и воды) и смесь реч­но­го песка и воды. В пер­вом слу­чае нель­зя уви­деть гра­ни­цы раз­де­ла фаз твер­дое-жид­кое. Такую смесь на­зы­ва­ют од­но­род­ной (или го­мо­ген­ной). Дру­ги­ми при­ме­ра­ми од­но­род­ных сме­сей яв­ля­ют­ся уксус (смесь ук­сус­ной кис­ло­ты и воды), воз­дух, са­хар­ный сироп.

Смесь реч­но­го песка и воды от­но­сят к неод­но­род­ным (или ге­те­ро­ген­ным) сме­сям, т.к. со­став такой смеси неоди­на­ков в раз­ных точ­ках объ­е­ма. Неод­но­род­ны­ми яв­ля­ют­ся смеси глины и воды, бен­зи­на и воды.

В суспензиях видны частицы твердого вещества, в эмульсиях – капельки жидкости, такие смеси называются неоднородными (гетерогенными), а в растворах компоненты не различимы, они являются однородными (гомогенными) смесями.

II. Степень частоты вещества

Если при­ме­си не об­на­ру­жи­ва­ют­ся при ис­поль­зо­ва­нии ве­ще­ства в тех­ни­че­ских целях, то ве­ще­ство на­зы­ва­ет­ся тех­ни­че­ски чи­стым. На­при­мер, ве­ще­ство, из ко­то­ро­го де­ла­ют фи­о­ле­то­вые чер­ни­ла, может иметь в своем со­ста­ве при­ме­си. Но если эти при­ме­си никак не вли­я­ют на ка­че­ство чер­нил, то оно - тех­ни­че­ски чи­стое.

Если при­ме­си не об­на­ру­жи­ва­ют­ся с по­мо­щью хи­ми­че­ских ре­ак­ций, то ве­ще­ство от­но­сят к хи­ми­че­ски чи­стым. На­при­мер, это ди­стил­ли­ро­ван­ная вода.

III. Способы разделения смесей

В природе вещества существуют в виде смесей. Для лабораторных исследований, промышленных производств, для нужд фармакологии и медицины нужны чистые вещества.

Для очистки веществ применяются различные способы разделения смесей 

Эти способы основаны на различиях в физических свойствах компонентов смеси.

Рассмотрим способы разделения гетерогенных и гомогенных смесей.

Пример смесиСпособ разделения

 

Суспензия– смесь речного песка с водой

Разделение отстаиванием основано на различных плотностях веществ. Более тяжелый песок оседает на дно. Так же можно разделить и эмульсию: отделить нефть или растительное масло от воды. В лаборатории это можно сделать с помощью делительной воронки. Нефть или растительное масло образует верхний, более легкий слой. В результате отстаивания выпадает роса из тумана, осаждается сажа из дыма, отстаиваются сливки в молоке.

Опыт: “Разделение смеси воды и растительного масла отстаиванием”

Смесь песка и поваренной соли в воде

Фильтрование

На чем основано разделение гетерогенных смесей с помощью фильтрования? На различной растворимости веществ в воде и на различных размерах частиц. Через поры фильтра проходят лишь соизмеримые с ними частицы веществ, в то время как более крупные частицы задерживаются на фильтре. Так можно разделить гетерогенную смесь поваренной соли и речного песка. В качестве фильтров можно использовать различные пористые вещества: вату, уголь, обожженную глину, прессованное стекло и другие. Способ фильтрования – это основа работы бытовой техники, например пылесосов. Его используют хирурги – марлевые повязки; буровики и рабочие элеваторов – респираторные маски. С помощью чайного ситечка для фильтрования чаинок Остапу Бендеру – герою произведения Ильфа и Петрова – удалось забрать один из стульев у Эллочки Людоедки («Двенадцать стульев»).

Опыт: “Разделение смеси крахмала и воды фильтрованием”

Смесь порошка железа и серы

Действие магнитом или водой

Порошок железа притягивался магнитом, а порошок серы – нет.

Несмачивающийся порошок серы всплывал на поверхность воды, а тяжелый смачивающийся порошок железа оседал на дно.

Опыт: “Разделение смеси серы и железа с помощью магнита и воды”

Раствор соли в воде – гомогенная смесь

Выпаривание или кристаллизация

Вода испаряется, а в фарфоровой чашке остаются кристаллы соли. При выпаривании воды из озер Эльтон и Баскунчак получают поваренную соль. Этот способ разделения основан на различии в температурах кипения растворителя и растворенного вещества.Если вещество, например сахар, разлагается при нагревании, то воду испаряют неполностью – упаривают раствор, а затем из насыщенного раствора осаждают кристаллы сахара.Иногда требуется очистить от примесей растворители с меньшей температурой кипения, например воду от соли. В этом случае пары вещества необходимо собрать и затем сконденсировать при охлаждении. Такой способ разделения гомогенной смеси называется дистилляцией, или перегонкой. В специальных приборах – дистилляторах получают дистиллированную воду, которую используют для нужд фармакологии, лабораторий, систем охлаждения автомобилей. 

Если же разделять смесь спирта и воды, то первым будет отгоняться (собираться в пробирке-приемнике) спирт с tкип = 78 °С, а в пробирке останется вода. Перегонка используется для получения бензина, керосина, газойля из нефти.

Опыт: “Разделение однородных смесей”

Смесь красных чернил

Хроматография

Этот спо­соб ос­но­ван на раз­лич­ном по­гло­ще­нии раз­де­ля­е­мых ве­ществ по­верх­но­стью дру­го­го ве­ще­ства.

На­при­мер, крас­ные чер­ни­ла можно раз­де­лить на ком­по­нен­ты (воду и кра­ся­щее ве­ще­ство) по­сред­ством хро­ма­то­гра­фии.

Домашний опыт:

Нужно взять два зелёных листочка от какого-нибудь комнатного растения, растереть их и добавить для извлечения из них красящих веществ 2 мл ацетона (или жидкости для снятия лака).

Затем нужно вырезать из фильтровальной бумаги полоску шириной 1 см. Один конец полоски должен быть узким, как «язычок». Над тем местом, где полоска начинает сужаться, простым карандашом нужно отметить линию старта. На середину этой линии наносят одну за другой несколько капель полученного красителя (вытяжка хлорофилла). Каждую следующую каплю надо наносить после полного высыхания предыдущей. Чтобы капли скорее сохли, можно поместить полоску под низко опущенную включённую лампу.

Когда образуется пятно интенсивно-зелёного цвета, полоску подвешивают так, чтобы «язычок» на 1 см был погружён в бензин, налитый в небольшую банку. Под действием капиллярных сил растворитель будет подниматься по бумаге, а вместе с ним и пигменты листа: жёлто-зелёный хлорофилл б, жёлтый ксантофилл, сине-зелёный хлорофилл а и оранжевый каротин. Опыт занимает 2 — 3 ч. Очень красивая хроматограмма получается, если использовать листья с красноватым или фиолетовым оттенком.

Активированный уголь

Адсорбция

Это на­коп­ле­ние од­но­го ве­ще­ства на по­верх­но­сти дру­го­го ве­ще­ства. К ад­сор­бен­там от­но­сит­ся, на­при­мер, ак­ти­ви­ро­ван­ный уголь.

В на­сто­я­щее время ад­сорб­ция ши­ро­ко при­ме­ня­ет­ся для очист­ки воды и воз­ду­ха. На­при­мер, филь­тры для очист­ки воды со­дер­жат в ка­че­стве ад­сор­бен­та ак­ти­ви­ро­ван­ный уголь.

Хроматография

Множество открытий прошедшего века обязаны русскому ученому Михаилу Цвету и его методу хроматографического анализа. Большое число выдающихся исследователей обязано ему своими успехами, а многие и Нобелевскими премиями! 

«…Без работ Майкла Цвета нам, всем „пигментщикам", делать было бы нечего…» — вот мнение одного известного английского ученого.

Михаил Семенович Цвет (1872–1919) — сын итальянки и русского интеллигента. Он родился в Италии в городе Асти, неподалеку от Турина. В 1891 году Михаил окончил Женевскую гимназию и поступил на физико-математический факультет Женевского университета. Представив диссертацию «Исследование физиологии клетки. Материалы к познанию движения протоплазмы, плазматических мембран и хлоропластов» Цвет в октябре 1896 года получил диплом доктора естественных наук. В декабре того же года он приезжает в Петербург.


Михаил не знал, что ученая степень Женевского университета не признается в России. Поэтому ему пришлось работать у известного ботаника Андрея Сергеевича Фаминцина, также изучавшего хлорофилл, можно сказать, на птичьих правах. В Петербурге Цвет познакомился с другими выдающимися ботаниками и физиологами растений: И.П. Бородиным, М.С. Ворониным, А.Н. Бекетовым. Это было блестящее общество оригинальных, богатых идеями мыслителей и умелых экспериментаторов. Цвет продолжил свои исследования хлоропластов, готовясь в то же время к новым магистерским экзаменам и к защите диссертации. Экзамены он сдал в 1899 году, а магистерскую диссертацию он защитил в Казанском университете 23 сентября 1901 года.

С ноября 1901 года Цвет работает на должности ассистента кафедры анатомии и физиологии растений в Варшавском университете. На XI Съезде естествоиспытателей и врачей Михаил Семенович сделал доклад «Методы и задачи физиологического исследования хлорофилла», в котором впервые сообщил о методе адсорбционной хроматографии.
Михаил Семенович долгое время решал задачу разделения пигментов зеленого листа, а они очень близки по свойствам. К тому же в листьях присутствуют и другие, очень яркие, пигменты — каротиноиды. Именно благодаря каротиноидам и по осени появляются желтые, оранжевые, багровые листья. Однако пока хлорофиллы не разрушатся, отделить их от каротиноидов было почти невозможно.

О том, как свершилось великое открытие, пишет С.Э. Шноль: «Он взял стеклянную трубку, наполнил ее порошком мела и на верхний слой налил немного спиртового экстракта листьев. Экстракт был буро-зеленого цвета, и такого же цвета стал верхний слой меловой колонки. А затем М.С. начал по каплям лить сверху в трубку с мелом чистый спирт. Капля за каплей очередная порция растворителя элюировала пигменты с крупинок мела, которые перемещались вниз по трубке. Там свежие крупинки мела адсорбировали пигменты и в свою очередь отдавали их новым порциям растворителя. В силу несколько разной прочности адсорбции (легкости элюции) увлекаемые подвижным растворителем разные пигменты двигались по меловой колонке с разной скоростью и образовывали однородные окрашенные полосы чистых веществ в столбике мела. Это было прекрасно. Ярко-зеленая полоса, полоса чуть желтее зеленого — это два вида хлорофиллов — и яркая желто-оранжевая полоса каротиноидов. М.С. назвал эту картину хроматограммой».
 
В 1903 году Михаил Семенович Цвет прочел доклад «О новой категории адсорбционных явлений и о применении их к биохимическому анализу». Здесь он впервые обстоятельно излагает принцип своего метода адсорбционного анализа.

«Цвет показал, — пишет Чирков, — что при пропускании растворенных в жидкости растительных пигментов через слой бесцветного пористого сорбента отдельные пигменты располагаются в виде окрашенных зон — каждый пигмент имеет собственный цвет или хотя бы оттенок. Порошок сорбента (это может быть мел, сахарная пудра…) адсорбирует (поверхностно поглощает: латинское adsorbere значит „глотать") разные пигменты с неодинаковой силой: одни могут „проскочить" с током раствора дальше, другие окажутся задержанными ближе. Полученный таким образом послойно окрашенный столбик сорбента Цвет назвал хроматограммой, а метод — хроматографией».
Так была решена казавшаяся неразрешимой задача. Метод оказался гениально прост. Он совсем не похож на громоздкие, требовавшие большого числа реактивов сложные процедуры, применяемые до этого.
Может, эта простота стала причиной того, что большая часть современников или не восприняла это удивительное открытие, или, что еще печальнее, резко восстала против его автора.
Но время все расставило на свои места. Цвет изобрел хроматографию для исследований хлорофилла. Он впервые выделил вещество, которое назвал хлорофиллом альфа и хлорофиллом бета. Он оказался пригодным для исследований не только пигментов, но и бесцветных, неокрашенных смесей — белков, углеводов. К шестидесятым годам двадцатого века хроматографии было посвящено уже несколько тысяч исследований. Хроматография стала универсальным методом.

«…Принцип хроматографического разделения веществ, открытый М. Цветом, лежит в основе множества разнообразных методов хроматографического анализа. Без его использования было бы невозможно большинство достижений в науке и технике XX века…
В частности, его применяют для выделения и очистки антибиотиков в медицине и для разделения изотопов при производстве ядерного топлива.
 
Источник:

IV. Тренажеры

Тренажер №1: “Чистые вещества и смеси”

Тренажер №2:“Смеси”

Тренажер №3:“Смеси в природе”

Тренажер №4: “Смеси в сельском хозяйстве”

V. Выполните тест

Тест: “Чистые вещества и смеси”

ЦОРы

Видео:“Разделение смеси воды и растительного масла отстаиванием”

Видео:“Разделение смеси крахмала и воды фильтрованием”

Видео:Разделение смеси серы и железа с помощью магнита и воды”

Анимация: “Разделение однородных смесей”

Домашнее задание
  1. Параграф: “Чистые вещества и смеси”
  2. Подготовка к п.р №2.
Документы (всего: 1)
Документы (всего: 1)