Чистые вещества и смеси
Урок о том, чем чистое вещество отличается от смеси, чем гомогенная смесь отличается от гетерогенной, и какими тремя способами — фильтрованием, выпариванием и перегонкой — смеси разделяют на составные части.
аудио-обзор «Чистые вещества и смеси»24:28- Чистое вещество — когда частицы все одинаковые
- Смеси: гомогенные и гетерогенные
- Как разделить смесь: три метода
Возьми стакан воды из-под крана и стакан дистиллированной воды из хозяйственного магазина (её заливают в утюг). Обе — прозрачная жидкость, обе называются «вода». Но одна из них закипает и замерзает ровно при 100 °C и 0 °C в любом опыте, а другая — почти точно, но не всегда. Почему?
Различать чистые вещества и смеси, а также гомогенные (однородные) и гетерогенные (неоднородные) смеси по описанию или по опыту
Объяснять, почему для гетерогенных смесей используют фильтрование, а для гомогенных — выпаривание или перегонку, и выбирать нужный метод
Описывать ход простого опыта по разделению смеси (наблюдение + эксперимент) — навык, который пригодится в практической работе
Чистые вещества и смеси (однородные и неоднородные)
Способы разделения смесей (фильтрование, выпаривание, дистилляция, хроматография, с помощью магнита)
Практическая работа № 2. Разделение смесей (на примере очистки поваренной соли)
Чистое вещество — когда частицы все одинаковые
Любое тело — школьная линейка, капля дождя, кусок гранита — состоит из вещества или нескольких веществ. У каждого отдельного вещества есть физические свойства: температура плавления, температура кипения, плотность. Эти свойства постоянны — при одинаковых условиях они всегда одни и те же, как отпечаток пальца у вещества.
Чистые вещества — вещества, образованные только одинаковыми частицами, которыми могут быть атомы, молекулы, ионы.
Представь коробку с одинаковыми карандашами: один цвет, одна длина, один и тот же грифель. Любой карандаш из коробки ведёт себя одинаково — пишет одинаково, ломается при одной и той же нагрузке. Так и чистое вещество: все его частицы одинаковы, поэтому его свойства (температура плавления, кипения, плотность) всегда одни и те же. Проверка на слух: назови два разных сорта частиц в образце. Не можешь — вещество чистое. Смог назвать — перед тобой смесь.
В природе вещества всегда содержат примеси — абсолютно чистых веществ вокруг нас почти нет. Дистиллированная вода для утюга ближе к чистому веществу, чем вода из-под крана, в которой растворены соли, хлор и воздух.
Поставь стакан с холодной водой в холодильник на 30 минут.
Рядом налей ещё два обычных стакана из-под крана: один — холодной водой, другой — тёплой.
Через несколько минут посмотри на стенки всех трёх стаканов.
На стенках стакана с тёплой водой пузырьков воздуха заметно больше, чем в холодной: воздух, растворённый в воде, хуже удерживается в тёплой воде и выходит наружу пузырьками. Вода из-под крана никогда не бывает идеально чистым веществом — в ней всегда что-то растворено.
Ты налил в один стакан воду из-под крана — она чуть мутновата, а в другой — дистиллированную воду для утюга, прозрачную. В какой из них физические свойства (например, температура кипения) будут постояннее от опыта к опыту?
показать
Ты налил в один стакан воду из-под крана — она чуть мутновата, а в другой — дистиллированную воду для утюга, прозрачную. В какой из них физические свойства (например, температура кипения) будут постояннее от опыта к опыту?
В дистиллированной — она ближе к чистому веществу, там меньше растворённых примесей, которые сбивают температуру кипения и плавления.
Что в научной химии понимается под термином «чистое вещество»?
Смеси: гомогенные и гетерогенные
Когда веществ несколько и они смешаны, каждое из них не исчезает — сахар в чае остаётся сахаром, вода остаётся водой, — но свойства получившейся смеси (вкус, цвет, температура кипения) зависят уже от того, сколько чего взяли.
Гомогенные смеси — смеси, в которых даже с помощью очень сильного микроскопа нельзя различить их составные части.
Стакан чая с растворённым сахаром — как ГОлубое МОре: смотри хоть под сильным микроскопом, отдельные крупинки сахара и капли воды не найдёшь, всё стало одной сплошной гладью. ГОМОгенные смеси — как ГОлубое МОре: сплошная гладь, где отдельные капли не различить.
Гетерогенные смеси — смеси, в которых составные части можно рассмотреть невооружённым глазом или с помощью увеличительных приборов.
Салат в тарелке — противоположность морской глади: видно отдельный кусочек огурца, отдельно морковку, отдельно зелень, каждый узнаётся с первого взгляда без всякого микроскопа. Зацепка: ГЕТЕРОгенная — «гетеро» значит «разное», и в такой смеси разное видно ГЛАЗОМ, а не только под микроскопом, как в гомогенной.
Гетерогенная смесь необязательно рукотворная. Целая коралловая бухта устроена так же: воду, кораллы и рыб видно по отдельности невооружённым глазом.
Морская вода в открытом океане — просто солёная вода, без рыб и кораллов. Это гомогенная или гетерогенная смесь?
показать
Морская вода в открытом океане — просто солёная вода, без рыб и кораллов. Это гомогенная или гетерогенная смесь?
Гомогенная: соль растворена в воде полностью, отдельные крупинки соли под микроскопом не найти.
К какому типу смесей относятся молоко и тушь согласно учебному материалу?
Как разделить смесь: три метода
Чистые вещества в лаборатории и в жизни почти всегда получают из смесей — так на практике очищают, например, поваренную соль от песка. Способ разделения выбирают не наугад, а по типу смеси: гетерогенная она или гомогенная, и что именно в ней смешано.
Фильтрование — метод, используемый для разделения гетерогенных смесей жидкостей с крупными частицами твёрдых веществ.
Фильтрование — то же самое, что дуршлаг при варке макарон или бумажный фильтр в кофемашине: жидкость проходит насквозь, а всё крупное твёрдое остаётся сверху. Правило самопроверки: пропусти смесь через бумагу или сито — если сверху остался осадок, а снизу собралась чистая жидкость, значит перед тобой была гетерогенная смесь жидкости с крупными частицами твёрдого.
Выпаривание — метод, используемый для разделения гомогенных смесей жидкостей с твёрдыми веществами.
Выпаривание — как высыхающая летом лужа солёной воды на асфальте: вода улетучивается без следа, а тонкий белый налёт соли остаётся на месте лужи. Зацепка спрятана в самом слове: вы-ПАР-ивание — ищи «ПАР»: жидкость превращается в пар и улетает, а твёрдое вещество остаётся на дне сосуда.
Перегонка — метод, используемый для разделения гомогенных смесей жидкостей с разными температурами кипения.
Перегонка — когда жидкости выстраиваются в очередь на испарение по своей температуре кипения: сначала уходит паром та, что закипает раньше, только потом — следующая. ПЕРЕгонка — когда вещества ПЕРЕгоняют друг друга по очереди: сначала испаряется и улетает то, у которого ниже температура кипения.
| Метод | Тип смеси | Что делаем |
|---|---|---|
Фильтрование | Гетерогенная: жидкость + крупные частицы твёрдого | Пропускаем через фильтр или сито |
Выпаривание | Гомогенная: твёрдое растворено в жидкости | Нагреваем, жидкость испаряется, остаётся твёрдое |
Перегонка | Гомогенная: жидкости с разной температурой кипения | Нагреваем, сначала испаряется та, что кипит раньше |
Смесь соли с песком засыпают в воду и размешивают — соль растворяется, песок нет.
Полученную мутную жидкость фильтруют: песок (крупные нерастворимые частицы) остаётся на фильтре, а прозрачный солёный раствор проходит насквозь.
Профильтрованный раствор соли нагревают в фарфоровой чаше — вода выпаривается, на дне остаётся чистая соль.
В промышленности перегонкой очищают не соль, а нефть: смесь жидких веществ с разными температурами кипения разделяют в ректификационных колоннах, получая бензин, керосин, мазут — каждый компонент уходит паром при своей температуре.
У тебя смесь воды и растительного масла, которые не перемешиваются — масло плавает сверху. Это гетерогенная или гомогенная смесь и почему?
показать
У тебя смесь воды и растительного масла, которые не перемешиваются — масло плавает сверху. Это гетерогенная или гомогенная смесь и почему?
Гетерогенная: границу между водой и маслом видно невооружённым глазом, компоненты не растворились друг в друге.
Какой метод следует выбрать для разделения смеси, состоящей из воды и нерастворимого речного песка?
Вода из-под крана — не чистое вещество, а гомогенная смесь: в ней растворены соли, хлор, воздух, которых под микроскопом не увидишь, но которые чуть-чуть сдвигают температуру кипения и замерзания в каждом конкретном случае. Дистиллированная вода для утюга ближе к чистому веществу — большую часть примесей убрали перегонкой, поэтому она куда стабильнее кипит при 100 °C и замерзает при 0 °C.
Чистое вещество образовано только одинаковыми частицами (атомами, молекулами или ионами) и имеет постоянные физические свойства.
В природе вещества всегда содержат примеси — абсолютно чистых веществ вокруг нас почти нет.
Гомогенная смесь: компоненты не различить даже под сильным микроскопом. Гетерогенная: компоненты видно глазом или прибором.
Фильтрование разделяет гетерогенные смеси, выпаривание — гомогенные смеси твёрдого с жидким, перегонка — гомогенные смеси жидкостей с разной температурой кипения.
Нефть на заводах разделяют перегонкой в ректификационных колоннах — тот же принцип, что и в лабораторной перегонке.
Вещество, образованное только одинаковыми частицами, которыми могут быть атомы, молекулы, ионы.
Смесь, в которой даже с помощью очень сильного микроскопа нельзя различить составные части.
Смесь, в которой составные части можно рассмотреть невооружённым глазом или с помощью увеличительных приборов.
Метод разделения гетерогенных смесей жидкостей с крупными частицами твёрдых веществ.
Метод разделения гомогенных смесей жидкостей с твёрдыми веществами.
Метод разделения гомогенных смесей жидкостей с разными температурами кипения.
- Гомогенная
компоненты не различить даже под сильным микроскопом
- Гетерогенная
компоненты видно глазом или прибором
| Метод | Смесь | Действие |
|---|---|---|
Фильтрование | гетерогенная, крупные частицы твёрдого | пропустить через фильтр/сито |
Выпаривание | гомогенная, твёрдое в жидкости | нагреть, жидкость испарится |
Перегонка | гомогенная, жидкости с разной кипения | нагреть, испаряется сначала та, что кипит раньше |
- ГОМО-
как ГОлубое МОре — сплошная гладь без различий
- выПАРивание
жидкость уходит ПАРом, твёрдое остаётся
- ПЕРЕгонка
жидкости ПЕРЕгоняют друг друга по очереди испарения
Бензин, керосин и мазут — это не разные вещества, добавленные в нефть, а компоненты одной смеси, которые перегонкой разделяют по температуре кипения в огромных ректификационных колоннах.
Воздух, которым мы дышим, — тоже гомогенная смесь: азот, кислород и другие газы перемешаны настолько, что разделить их на глаз или под обычным микроскопом невозможно.
Как в химии называются вещества, состоящие только из одинаковых частиц (атомов, молекул или ионов)?
Чистые вещества
Ученик выпарил порцию прозрачной морской воды. На стенках чашки остался белый налёт. Какой вывод о составе морской воды можно сделать на основе этого эксперимента?
Инфографика
Слайды
Конспектвесь параграф сжатым текстом — для повторения перед контрольнойпоказать целикомсвернуть
Основы химии: Вещества, смеси и методы их разделения
Данное учебное пособие составлено на основе программы курса химии и предназначено для глубокого изучения тем, касающихся классификации веществ, их свойств и способов разделения смесей.
1. Основные концепции
Предмет химии и роль в жизни
Химия занимает центральное место в системе естественных наук, изучая тела и вещества, их физические свойства и агрегатные состояния. Понимание химии необходимо для объяснения явлений природы и развития промышленности.
Чистые вещества vs Смеси
В науке принята строгая классификация материи в зависимости от её состава и постоянства свойств:
- Чистые вещества: Состоят из одинаковых частиц (атомов, молекул или ионов). Обладают строго определёнными и постоянными физическими свойствами (плотность, температура плавления и кипения). В природе практически не встречаются в идеальном виде, так как всегда содержат примеси.
- Смеси: Состоят из двух и более компонентов. Ключевая особенность смеси заключается в том, что каждый компонент сохраняет свои свойства. Свойства самой смеси (например, температура замерзания) зависят от её количественного состава.
Классификация смесей
Смеси разделяются на две основные группы в зависимости от возможности различить их компоненты:
Тип смеси · Описание · Примеры
- Гомогенные (однородные) — Частицы компонентов нельзя различить даже в сильный микроскоп.; Воздух, морская вода, нефть.
- Гетерогенные (неоднородные) — Компоненты видны невооружённым глазом или с помощью увеличительных приборов.; Гранит, молоко, тушь, смесь для дорог.
2. Методы разделения смесей
Выбор метода разделения основан на знании физических свойств компонентов смеси.
- Фильтрование: Применяется для отделения крупных частиц твёрдых веществ от жидкостей в гетерогенных смесях.
- Выпаривание: Используется для выделения твёрдых веществ из гомогенных растворов.
- Перегонка (Дистилляция): Основана на различии температур кипения компонентов гомогенной смеси жидкостей. Применяется в нефтепереработке (получение бензина, керосина и др.).
- Магнитное разделение: Используется для выделения компонентов, обладающих магнитными свойствами.
- Хроматография: Физико-химический метод разделения компонентов смеси.
3. Практические задания с кратким ответом
- Из каких частиц могут состоять чистые вещества? (Ответ: Из одинаковых атомов, молекул или ионов).
- Чем отличается температура замерзания морской воды от дистиллированной? (Ответ: Морская вода замерзает при более низкой температуре).
- Какой метод разделения следует использовать для очистки поваренной соли от нерастворимых примесей? (Ответ: Последовательное использование растворения, фильтрования и последующего выпаривания).
- Как называется аппарат, используемый в промышленности для разделения нефти на фракции? (Ответ: Ректификационная колонна).
- К какому типу смесей относится молоко, если его частицы различимы под микроскопом? (Ответ: Гетерогенная смесь).
4. Темы для развернутых ответов (Эссе)
- Противоречие бытового и научного понятия «чистоты». Опишите, почему прозрачная морская вода, считающаяся «чистой» в быту, с точки зрения химии является сложной смесью. Раскройте критерии, по которым химики определяют чистоту вещества.
- Принципы разделения смесей в промышленности на примере нефти. Объясните, как устройство ректификационной колонны позволяет разделять нефть на бензин, керосин и мазут. Какое физическое свойство лежит в основе этого процесса?
- Научный метод познания в химии. На основе описанных лабораторных и домашних экспериментов (например, наблюдение за пузырьками газа в воде) раскройте роль наблюдения и эксперимента в изучении свойств веществ.
5. Глоссарий важных терминов
- Агрегатное состояние — физическое состояние вещества (твёрдое, жидкое, газообразное), зависящее от условий внешней среды.
- Выпаривание — метод разделения гомогенных смесей, заключающийся в испарении жидкого компонента для получения твёрдого остатка.
- Гетерогенная смесь — неоднородная смесь, в которой составные части видны невооружённым глазом или через увеличительные приборы.
- Гомогенная смесь — однородная смесь, частицы которой невозможно различить даже при сильном увеличении.
- Перегонка (Дистилляция) — процесс разделения смесей жидкостей, основанный на разности их температур кипения.
- Физические явления — изменения, происходящие с веществами, при которых не образуются новые вещества (например, изменение агрегатного состояния).
- Фильтрование — процесс отделения твёрдых частиц от жидкости или газа при помощи пористых материалов.
- Чистое вещество — вещество, обладающее постоянными физическими свойствами и состоящее из одинаковых структурных единиц (частиц).
Таблица понятийтермин, определение и пример в одном местепоказать целикомсвернуть
| Термин | Определение | Пример |
|---|---|---|
| Чистые вещества | Вещества, образованные только одинаковыми частицами (атомами, молекулами, ионами) и обладающие постоянными физическими свойствами. | Дистиллированная вода, сахар, очищенная поваренная соль, чистые металлы |
| Смеси | Системы, состоящие из двух или более компонентов (веществ), в которых каждое вещество сохраняет свои индивидуальные свойства, а общие свойства системы зависят от состава. | Морская вода, воздух, нефть, молоко, смесь песка и соли |
| Гомогенные (однородные) смеси | Смеси, в которых составные части нельзя обнаружить визуально или с помощью оптических приборов (даже под сильным микроскопом). | Морская вода, воздух, нефть, раствор сахара или соли в воде, сплавы металлов |
| Гетерогенные (неоднородные) смеси | Смеси, в которых частицы компонентов можно различить невооружённым глазом или с помощью увеличительных приборов (микроскопа). | Гранит, молоко, тушь, смесь для борьбы с гололёдом, смесь железных опилок и серы, мутная речная вода, почва, смесь песка и воды |
| Фильтрование | Метод разделения гетерогенных (неоднородных) смесей, основанный на разной проходимости компонентов через пористую перегородку (фильтр). | Очистка воды от песка |
| Выпаривание | Метод выделения растворенного твёрдого вещества из гомогенного раствора путём испарения растворителя. | Получение соли из морской воды или из раствора |
| Перегонка (дистилляция) | Метод разделения гомогенных смесей жидкостей, основанный на различии их температур кипения. | Разделение нефти на фракции (бензин, керосин), получение дистиллированной воды |
| Хроматография | Метод разделения и анализа смесей, основанный на различном распределении компонентов между двумя фазами — подвижной и неподвижной. | Разделение красителей на бумаге |
| Разделение магнитом | Способ выделения из смеси веществ, обладающих магнитными свойствами. | Отделение железных опилок от порошка серы |