§5. Чисті речовини та суміші

Людину оточує безліч речовин, деякі з них називають «чистими». Чиста речовина майже не містить домішок інших речовин. Так, у чистій воді містяться лише молекули води. Чиста мідь є речовиною, яка утворена лише атомами елемента Купруму.

Чиста речовина – це речовина, що складається з частинок певного виду (з однакових атомів чи молекул) і тому має сталі властивості

Чисті речовини не розділяються на окремі речовини і не змінюють своїх фізичних властивостей

Сучасна техніка потребує речовин, у яких масова частка сторонніх домішок не перевищує мільйонної частки. Такі речовини називають надчистими. Без них не могла б розвиватися радіоелектроніка. Але слід пам’ятати, що абсолютно чистих речовин у природі не існує, і добути їх штучно практично неможливо. Речовини завжди містять у своєму складі сторонні атоми чи молекули. Якщо їх маса значно менша за масу основної речовини, то вони називаються домішками. Якщо вміст домішок у речовині істотний, то утворюється суміш речовин.

Суміш складається з двох або більше чистих речовин.

Дуже малий вміст домішок часто не позначається на хімічних властивостях речовин, тому такі речовини називають хімічно чистими. Однак навіть мінімальні домішки нафтопродуктів роблять воду непридатною для пиття.

Суміші

Поміркуй! Яких речовин більше: чистих чи сумішей?

Склад суміші може бути різний.

У житті, як правило, ми стикаємося із сумішами речовин. Суміш – це сукупність різних речовин, разом змішаних, але хімічно не з’єднаних. Речовини перемішуються, проте не реагують між собою і їх у принципі, можна розділити. Повітря, як ми знаємо – це суміш кількох речовин: кисню, азоту, вуглекислого газу тощо. Граніт, із якого роблять обеліски – це суміш кварцу, польового шпату і слюди. Нафта – це суміш понад ста речовин. Молоко також суміш. При його охолодженні і відстоюванні на поверхні спливає жир. Бензин теж суміш речовин.

Рис. 27. Суміш води з крейдою (зліва), чиста речовина – вода дистильована (справа).

Суміш – це сукупність різних речовин, які зберігають свої властивості.

Розрізняють суміші однорідні і неоднорідні.

Однорідними називають такі суміші, у яких не можна розрізнити компоненти спостереженням.

Частинки компонентів рівномірно розміщені у суміші. Однорідними сумішами є, наприклад, водний розчин кухонної солі, розчин цукру у воді, повітря, більшість металічних сплавів, суміш газів.

Фізичні властивості однорідної суміші частково відрізняється від фізичних властивостей її складових. Наприклад, температура кипіння чистої води становить +100°С, а з домішками солі температура кипіння підвищується.

Неоднорідними називають такі суміші, у яких неозброєним оком або за допомогою оптичних приладів можна помітити частинки речовини з яких складається суміш.

Неоднорідними сумішами є, наприклад, ґрунт, молоко, каламутна вода, більшість мінералів.

Речовини, які входять до складу неоднорідної суміші зберігають свої фізичні властивості. Це можна підтвердити таким дослідом. Відомо, що залізо притягується магнітом і тоне у воді, а порошок сірки, якщо збовтати з водою, спливає на поверхню, бо не змочується нею. Змішавши на листку паперу порошкоподібне залізо з порошком сірки, отримаємо сірувато-жовту суміш. Опустимо частинку цієї суміші у воду і розмішаємо. Сірка і залізо розділяться: крупинки сірки спливуть на поверхню води, а крупинки заліза – потонуть. Решту суміші накриємо аркушем паперу і наблизимо до неї магніт. Крупинки заліза притягнуться (через папір) до магніту, а сірка залишиться на папері.

Рис. 28. Дослід з розділенням суміші заліза і сірки: а) порошкоподібне залізо; б) порошкоподібна сірка; в) суміш заліза і сірки; г) розділення суміші при розчиненні у воді; ґ) розділення суміші дією магніту.

Методи розділення сумішей

За допомогою фізичних методів суміші можна розділити на складові частини. Розділення сумішей ще називають очищенням речовин. Вважають, що очищують ту речовину, заради якої здійснюють розділення. Її в суміші може бути незначна кількість. Наприклад, у золотоносному шарі пустої породи незрівнянно більше, ніж золота.

Розділення сумішей (за властивостями)

Однорідні (частинок не видно)		Неоднорідні (частинки видно)

перегонка	випаровування	фільтрування	відстоювання

кристалізація	хроматографія	дія магнітом

Розділення суміші – це виділення з них чистих речовин.

Існує багато методів розділення сумішей. Щоб розділити суміш необхідно знати властивості речовин, які входять до її складу, тип суміші, агрегатний стан.

Таблиця 1.

Методи розділення сумішей

Суміш	Метод розділення	Які суміші можна розділити	Короткий опис
Однорідна	Перегонка або дистиляція	Суміші рідин з різними температурами кипіння	Суміш рідин повільно нагрівається. За цих умов речовина, яка має найнижчу температуру кипіння, випаровується раніше, її пари охолоджуються, конденсат збирається в окремій ємності. Приклад: добування дистильованої води, відокремлення спирту від води, розділення нафти на фракції
	Випаровування	Розчинену тверду речовину з розчину	Суміш нагрівають. Рідина випаровується, а тверда речовина залишається у вигляді кристалів. Приклад: кухонну сіль з розчину солі
	Кристалізація	Розчинену тверду речовину із концентрованого розчину	Суміш твердої і рідкої речовини нагрівають. Після випаровування частини рідини, суміші охолоджують. Тверда речовина випаде в осад у вигляді кристалів. Приклад: кристалізація цукру у варені
	Хроматографія	Суміш розчинених речовин, які мають різну швидкість поглинання	У суміш опускають спеціальний хроматографічний папір. Компоненти суміші з різною швидкістю поглинаються цим папером. Кожен компонент зафарбовує папір у певний колір. Число кольорів вказує на число компонентів у суміші
Неоднорідна	Фільтрування	Суміш розчинної і нерозчинної речовин, які мають різний розмір частинок	Суміш пропускають через фільтр. Нерозчинні речовини не проходять через пори фільтру і залишаються на ньому. Приклад: пісок, тирсу від розчину
	Відстоювання	Суміш двох рідин, твердої нерозчинної речовини від розчину з різною густиною	Суміш відстоюють. Речовина, яка має більшу густину, осідає на дно, а яка має меншу густину – залишається на поверхні. Приклад: вода і олія, вода і тирса, вода і пісок
	Дія магнітом	Виділення твердої речовини, яка притягується магнітом	До суміші твердих речовин підносять магніт. Залізо притягується магнітом

Поміркуй! Які суміші застосовують у побуті?

Людина широко використовує суміші у повсякденному житті. Наприклад, у будівництві використовують суміш цементу, піску, води. Для виробництва скла використовують суміш піску, соди, крейди. Лікарські речовини, які ви купуєте в аптеці, різні соки, чаї, компот – це теж суміші.

Підсумок

Чиста речовина не містить домішок інших речовин.
Суміш – це сукупність різних речовин, кожна з яких зберігає свої властивості.

Суміш можна розділити на компоненти за допомогою механічних прийомів.
Розділення сумішей – це виділення з неї чистих речовин.

Яку речовину називають чистою?
Що таке суміш?
Які природні суміші ви знаєте?
Які бувають суміші?
Якими способами можна розділити неоднорідні суміші?
Чим однорідна суміш відрізняється від неоднорідної?

Завдання для самоконтролю

Фронтальна робота

Усно

14. Наведіть приклади сумішей, які розділяють фільтруванням. Коли чиста речовина буде знаходитися на фільтрі, коли у фільтраті?

15. Охарактеризуйте найважливіші способи розділення суміші і виділення чистих речовин.

16. Чи можна фільтруванням виділити з розчину кухонну сіль? Чому?

17. Дано суміш кухонної солі з піском і водою. Як із неї виділити кухонну сіль і пісок? Які властивості речовин, що є в суміші при цьому враховуються?

18. Складіть план розділення суміші: а) крейди, залізних ошурок, цукру, тирси; б) води, спирту, крейди. Скажіть на яких властивостях зазначених речовин ґрунтуються способи їх розділення.

19. Розподіліть речовини на чисті і суміші: сірка, кисень, мінеральна вода, річкова вода, золото, ґрунт, алюміній, лід, молоко, бетон, повітря.

▲

20. Яким способом можна розділити суміш бензину з водою: а) фільтруванням; б) відстоюванням; в) кристалізацією?

21. Назвіть суміші, що трапляються у природі.

22. Якими способами можна розділити суміш цукру з піском?
а) дією магнітом; б) розчиненням у воді і фільтруванням; в) випаровуванням; г) відстоюванням.

ІІ

23. Виберіть правильні відповіді:

А.Фільтруванням можна розділити суміші, які складаються із: а) нерозчинних одна в одній рідин; б) нерозчинних у воді твердих частинок; в) розчинних у воді твердих речовин.

Б. Відстоюванням можна розділити суміші нерозчинних у воді речовин, які відрізняються: а) температурою кипіння; б) густиною; в) забарвленням.

В. Виберіть правильні відповіді з поданих нижче характеристик для пояснення відмінності чистих речовин від сумішей: а) мають постійні властивості; б) мають постійний склад; в) не мають постійного складу; г) властивості змінюються.

ІІІ

24. Виконуючи завдання, учень відніс до чистих речовин: а) повітря; б) кисень; в) молоко; г) ґрунт; д) дистильовану воду. У яких випадках він допустився помилки?

25. Виконуючи завдання, учень відніс до сумішей: а) мінеральну воду; б) ґрунт; в) золото; г) річковий пісок. У яких випадках він допустився помилки?

26. Складіть план розділення таких сумішей: а) кухонної солі й води; б) олії та води. Чим відрізняється суміш від чистої речовини?

27. Установіть послідовність дій при розділенні суміші крейди, залізних ошурок і цукру: а) кристалізація; б) розчинення; в) дія магнітом; г) фільтрування.

Поміркуй! Чому важливо провітрювати приміщення, у якому збирається багато людей?

Допитливим. Цифри і факти

Для дихання ми використовуємо повітря. Повітря – це суміш газів. Чи відомо вам, як змінюється склад вдихуваного і видихуваного повітря?

Рис.29. Склад вдихуваного і видихуваного повітря.

Вміст вуглекислого газу збільшується у 167 разів! Вуглекислий газ негативно впливає на самопочуття людей.

Домашній експеримент

Очищення срібних речей

Візьміть на тарілочку 50 г крейди, добавте до неї 30 г 10% розчину нашатирного спирту (гідроксиду амонію), перемішайте скляною паличкою. Добутою сумішшю натріть срібний браслет (сережку, колечко), промийте його теплою водою, витріть насухо ватою.