U našem članku ćemo razmotriti šta su čiste supstance i smeše, metode za odvajanje smeša. Svako od nas ih koristi u svakodnevnom životu. Da li se čiste supstance uopšte javljaju u prirodi? I kako ih razlikovati od mješavina?
Čiste supstance i smeše: načini odvajanja smeša
Čiste supstance su supstance koje sadrže čestice samo određene vrste. Naučnici vjeruju da ih u prirodi praktički nema, jer svi, iako u zanemarivim omjerima, sadrže nečistoće. Apsolutno sve supstance su takođe rastvorljive u vodi. Čak i ako je, na primjer, srebrni prsten uronjen u ovu tekućinu, joni ovog metala će prijeći u otopinu.
Znak čistih supstanci je postojanost sastava i fizičkih svojstava. U procesu njihovog formiranja dolazi do promjene količine energije. Štaviše, može se i povećati i smanjiti. Čista supstanca se može razdvojiti na njene pojedinačne komponente samo hemijskom reakcijom. Na primjer, samo destilovana voda ima tipičnu tačku ključanja i smrzavanja za ovu supstancu,nedostatak ukusa i mirisa. A njegov kiseonik i vodonik mogu se razgraditi samo elektrolizom.
A po čemu se njihovi agregati razlikuju od čistih supstanci? Hemija će nam pomoći da odgovorimo na ovo pitanje. Metode odvajanja smjesa su fizičke, jer ne dovode do promjene kemijskog sastava tvari. Za razliku od čistih supstanci, smjese imaju promjenjiv sastav i svojstva, te se mogu razdvojiti fizičkim metodama.
Šta je mješavina
Mješavina je skup pojedinačnih supstanci. Primjer je morska voda. Za razliku od destilovanog, ima gorak ili slan ukus, ključa na višoj, a smrzava se na nižoj. Metode odvajanja mješavina supstanci su fizičke. Dakle, čista sol se može dobiti iz morske vode isparavanjem i naknadnom kristalizacijom.
Vrste mješavina
Ako u vodu dodate šećer, njegove čestice će se nakon nekog vremena otopiti i postati nevidljive. Kao rezultat toga, ne mogu se razlikovati golim okom. Takve smjese se nazivaju homogene ili homogene. Vazduh, benzin, bujon, parfem, slatka i slana voda i legura bakra i aluminijuma su takođe primeri za njih. Kao što vidite, homogene smjese mogu biti u različitim agregacijskim stanjima, ali najčešće su tekućine. Nazivaju se i rješenja.
U heterogenim ili heterogenim smešama mogu se razlikovati čestice pojedinačnih supstanci. Opiljci od željeza i drveta, pijesak i kuhinjska sol su tipični primjeri. Heterogene smjese se nazivaju i suspenzije. Među njima se razlikuju suspenzije i emulzije. Prvi se sastoji od tečnosti i čvrste supstance. Dakle, emulzija je mješavina vode i pijeska. Emulzija je kombinacija dvije tekućine različite gustine.
Postoje heterogene mješavine sa posebnim nazivima. Dakle, primjer pjene je pjena, a aerosoli uključuju maglu, dim, dezodoranse, osvježivače zraka, antistatičke agense.
Metode za odvajanje smjesa
Naravno, mnoge mješavine imaju vrijednija svojstva od pojedinačnih pojedinačnih supstanci koje ih čine. Ali čak iu svakodnevnom životu postoje situacije kada ih treba razdvojiti. A u industriji se čitave industrije zasnivaju na ovom procesu. Na primjer, iz nafte kao rezultat njegove prerade dobijaju se benzin, plinsko ulje, kerozin, lož ulje, solarno i mašinsko ulje, raketno gorivo, acetilen i benzol. Slažem se, isplativije je koristiti ove proizvode nego bezumno sagorijevanje ulja.
Sada da vidimo postoji li takva stvar kao što su hemijske metode za odvajanje smjesa. Pretpostavimo da trebamo dobiti čiste tvari iz vodene otopine soli. Da biste to učinili, smjesa se mora zagrijati. Kao rezultat, voda će se pretvoriti u paru, a sol će kristalizirati. Ali u isto vrijeme, neće doći do transformacije jedne supstance u drugu. To znači da su osnovu ovog procesa fizičke pojave.
Metode odvajanja smeša zavise od agregacionog stanja, sposobnosti rastvaranja, razlike u tački ključanja, gustine i sastava njenih komponenti. Razmotrimo svaki od njih detaljnije o pojedinimprimjeri.
Filtriranje
Ova metoda odvajanja je pogodna za mješavine koje sadrže tečnost i nerastvorljivu čvrstu supstancu. Na primjer, voda i riječni pijesak. Ova mješavina mora biti propuštena kroz filter. Kao rezultat toga, čista voda će slobodno prolaziti kroz njega, a pijesak će ostati.
Namirenje
Neke metode odvajanja mješavina su zasnovane na djelovanju gravitacije. Tako se suspenzije i emulzije mogu razgraditi u čiste tvari. Ako biljno ulje dospije u vodu, smjesu prvo treba protresti. Zatim ostavite neko vrijeme. Kao rezultat toga, voda će biti na dnu posude, a ulje će ga prekriti u obliku filma.
U laboratorijskim uslovima za taloženje se koristi lijevak za odvajanje. Kao rezultat njegovog rada, gušća tečnost se ocijedi u posudu, a laka ostaje.
Namirivanje karakteriše mala brzina procesa. Potrebno je određeno vrijeme da se formira talog. U industrijskim uslovima, ova metoda se izvodi u posebnim strukturama koje se nazivaju taložnici.
Akcija sa magnetom
Ako smjesa sadrži metal, može se odvojiti pomoću magneta. Na primjer, odvojene opiljke od željeza i drveta. Ali da li svi metali imaju ova svojstva? Ne sve. Za ovu metodu su prikladne samo mješavine koje sadrže feromagnete. Pored gvožđa, tu spadaju nikal, kob alt, gadolinijum, terbijum, disprozijum, holmijum, erbijum.
Destilacija
Ovo je naslov uu prijevodu s latinskog znači "kapi koje ispuštaju". Destilacija je metoda odvajanja smjese zasnovana na razlici u tačkama ključanja tvari. Tako se čak i kod kuće alkohol i voda mogu razdvojiti. Prva supstanca počinje da isparava već na temperaturi od 78 stepeni Celzijusa. Dodirujući hladnu površinu, alkoholna para se kondenzuje, pretvarajući se u tečno stanje.
U industriji se na ovaj način dobijaju proizvodi prerade nafte, aromatične supstance, čisti metali.
Evaporacija i kristalizacija
Ove metode odvajanja su pogodne za tečne otopine. Tvari koje čine njihov sastav razlikuju se po tački ključanja. Tako je moguće dobiti kristale soli ili šećera iz vode u kojoj su otopljeni. Da bi se to učinilo, otopine se zagrijavaju i isparavaju do zasićenog stanja. U tom slučaju se kristali talože. Ako je potrebno dobiti čistu vodu, tada se otopina dovede do ključanja, nakon čega slijedi kondenzacija para na hladnijoj površini.
Metode za odvajanje gasnih mešavina
Mješavine plinova se razdvajaju laboratorijskim i industrijskim metodama, jer ovaj proces zahtijeva posebnu opremu. Sirovina prirodnog porekla je vazduh, koks, generator, prateći i prirodni gas, koji je kombinacija ugljovodonika.
Fizičke metode za odvajanje mješavina u plinovitom stanju su sljedeće:
- Kondenzacija je postepeni proceshlađenje smjese, pri čemu dolazi do kondenzacije njenih komponenti. U tom slučaju, prije svega, tvari visokog ključanja, koje se skupljaju u separatorima, prelaze u tečno stanje. Na ovaj način se iz koksnog gasa dobija vodonik, a iz neizreagovanog dela smeše izdvaja se i amonijak.
- Sorpcija je apsorpcija nekih supstanci od strane drugih. Ovaj proces ima suprotne komponente, između kojih se uspostavlja ravnoteža tokom reakcije. Procesi naprijed i nazad zahtijevaju različite uslove. U prvom slučaju radi se o kombinaciji visokog pritiska i niske temperature. Ovaj proces se naziva sorpcija. Inače se koriste suprotni uslovi: nizak pritisak na visokoj temperaturi.
- Membransko odvajanje je metoda u kojoj se koristi svojstvo polupropusnih pregrada za selektivno propuštanje molekula različitih supstanci.
- Refluksacija - proces kondenzacije dijelova smjese visokog ključanja kao rezultat njihovog hlađenja. U ovom slučaju, temperatura prijelaza u tečno stanje pojedinih komponenti bi se trebala značajno razlikovati.
Hromatografija
Naziv ove metode može se prevesti kao "Pišem bojom". Zamislite da je mastilo dodato u vodu. Ako spustite kraj filter papira u takvu smjesu, ona će se početi upijati. U tom slučaju voda će se apsorbirati brže od mastila, što je povezano s različitim stupnjem sorpcije ovih tvari. Kromatografija nije samo metoda za razdvajanje smjesa, već i metoda za proučavanje osobina supstanci kao što su difuzija i rastvorljivost.
Tako smo se upoznalisa konceptima kao što su "čiste supstance" i "mješavine". Prvi su elementi ili spojevi koji se sastoje samo od čestica određene vrste. Njihovi primjeri su so, šećer, destilovana voda. Smjese su skup pojedinačnih supstanci. Za njihovo razdvajanje koristi se niz metoda. Način na koji su razdvojeni zavisi od fizičkih svojstava njegovih sastojaka. Glavni su taloženje, isparavanje, kristalizacija, filtracija, destilacija, magnetizacija i kromatografija.
