# Чистые вещества и смеси

Химия · 8 класс · Химия – важная область естествознания и практической деятельности человека
Источник: https://razlozheno.ru/subject/himiya/8/chistye-veschestva-i-smesi

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.

## Чему научишься

- 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

## С чего начать

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?

## 1. 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.

**Чистое вещество**

Чистые вещества — вещества, образованные только одинаковыми частицами, которыми могут быть атомы, молекулы, ионы.

**Как понять и запомнить**

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.

**Пример: Домашний опыт: откуда пузырьки в стакане**

1. Поставь стакан с холодной водой в холодильник на 30 минут.
2. Рядом налей ещё два обычных стакана из-под крана: один — холодной водой, другой — тёплой.
3. Через несколько минут посмотри на стенки всех трёх стаканов.
4. 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.

**Проверь себя:** 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?
**Ответ:** В дистиллированной — она ближе к чистому веществу, там меньше растворённых примесей, которые сбивают температуру кипения и плавления.

### Проверь себя

**Что в научной химии понимается под термином «чистое вещество»?**
- Вещество, в котором отсутствуют любые видимые загрязнения или мутность.
- Жидкость, которая после выпаривания не оставляет твёрдого осадка.
- Вещество, образованное только одинаковыми частицами (атомами, молекулами или ионами). — верно
- Природное вещество, которое не подвергалось промышленной обработке.
> Согласно источнику, научное определение чистоты основано на идентичности всех структурных единиц вещества.

**Какое свойство характерно для чистых веществ в отличие от смесей?**
- Зависимость свойств от соотношения компонентов в образце.
- Способность изменять температуру кипения в зависимости от условий хранения.
- Постоянство физических свойств, таких как плотность и температура плавления. — верно
- Возможность разделения на составные части обычным фильтрованием.
> Чистые вещества обладают строго определёнными и неизменными физическими характеристиками.

## 2. 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**

Гомогенные смеси — смеси, в которых даже с помощью очень сильного микроскопа нельзя различить их составные части.

**Как понять и запомнить**

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.

*Рисунок: Бескрайняя ровная поверхность голубого моря — образ однородной смеси*

**Гетерогенные смеси**

Гетерогенные смеси — смеси, в которых составные части можно рассмотреть невооружённым глазом или с помощью увеличительных приборов.

**Как понять и запомнить**

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.

*Рисунок: Сине-жёлтая рыба среди разноцветных коралловых рифов в прозрачной воде*

**Проверь себя:** Морская вода в открытом океане — просто солёная вода, без рыб и кораллов. Это гомогенная или гетерогенная смесь?
**Ответ:** Гомогенная: соль растворена в воде полностью, отдельные крупинки соли под микроскопом не найти.

### Проверь себя

**К какому типу смесей относятся молоко и тушь согласно учебному материалу?**
- Гетерогенные смеси. — верно
- Чистые вещества.
- Гомогенные смеси.
- Растворы.
> В таких смесях составные части различимы либо невооружённым глазом, либо с помощью микроскопа.

**Что происходит со свойствами веществ при их смешивании друг с другом?**
- Сохраняются свойства только того вещества, которого в смеси больше.
- Каждый компонент смеси сохраняет свои индивидуальные свойства. — верно
- Свойства всех компонентов усредняются и становятся неразличимыми.
- Они полностью утрачивают свои исходные свойства, образуя новые.
> Это ключевое отличие смеси от химического соединения, позволяющее разделять их физическими методами.

**Почему морская вода замерзает при более низкой температуре, чем дистиллированная?**
- Потому что морская вода является чистым веществом с особыми свойствами.
- Потому что свойства смеси зависят от её состава и наличия примесей. — верно
- Из-за наличия в морской воде живых организмов.
- Из-за высокого давления на больших глубинах океана.
> В отличие от чистых веществ, физические показатели смесей меняются при добавлении в них других веществ (солей).

## 3. 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**

Фильтрование — метод, используемый для разделения гетерогенных смесей жидкостей с крупными частицами твёрдых веществ.

**Как понять и запомнить**

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.

*Рисунок: Жидкость переливают из стакана через воронку на штативе — фильтрование*

**Выпаривание**

Выпаривание — метод, используемый для разделения гомогенных смесей жидкостей с твёрдыми веществами.

**Как понять и запомнить**

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.

*Рисунок: Фарфоровая чаша нагревается на пламени спиртовки, над ней поднимается пар — выпаривание*

**Перегонка**

Перегонка — метод, используемый для разделения гомогенных смесей жидкостей с разными температурами кипения.

**Как понять и запомнить**

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.

*Рисунок: Две капли воды в кроссовках бегут наперегонки по дорожке, одна из них превращается в облачко пара и уносится вперёд*

*Рисунок: Установка с колбой, термометром, охлаждающей трубкой и водопроводным краном для перегонки жидкости*

**Какой метод для какой смеси**

| 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 |

**Пример: Как очищают поваренную соль от песка**

1. Смесь соли с песком засыпают в воду и размешивают — соль растворяется, песок нет.
2. Полученную мутную жидкость фильтруют: песок (крупные нерастворимые частицы) остаётся на фильтре, а прозрачный солёный раствор проходит насквозь.
3. 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.

**Проверь себя:** У тебя смесь воды и растительного масла, которые не перемешиваются — масло плавает сверху. Это гетерогенная или гомогенная смесь и почему?
**Ответ:** Гетерогенная: границу между водой и маслом видно невооружённым глазом, компоненты не растворились друг в друге.

### Проверь себя

**Какой метод следует выбрать для разделения смеси, состоящей из воды и нерастворимого речного песка?**
- Фильтрование. — верно
- Перегонка (дистилляция).
- Магнитная сепарация.
- Выпаривание.
> Этот метод предназначен для отделения крупных частиц твёрдого вещества от жидкости в гетерогенных смесях.

**На каком физическом принципе основано разделение нефти на фракции (бензин, керосин и др.)?**
- Разная растворимость компонентов в воде.
- Способность компонентов притягиваться магнитом.
- Разная плотность жидкостей при комнатной температуре.
- Различные температуры кипения веществ в составе смеси. — верно
> В ректификационной колонне вещества распределяются по высоте в зависимости от того, при какой температуре они переходят в пар.

**Какой метод очистки используется в практической работе № 2 для получения чистой поваренной соли из её смеси с песком?**
- Последовательное фильтрование и выпаривание. — верно
- Магнитная сепарация и дистилляция.
- Хроматография.
- Только перегонка.
> Сначала фильтрованием удаляется песок, а затем выпариванием из раствора выделяется чистая соль.

**При изучении способов разделения смесей упоминается использование магнита. Для какого случая он эффективен?**
- Для очистки воды от растворенной в ней соли.
- Для выделения железных опилок из смеси с другими твёрдыми веществами. — верно
- Для разделения смеси песка и глины.
- Для разделения смеси воды и спирта.
> Магнит воздействует только на вещества, обладающие магнитными свойствами, такие как железо.

## Ключевые термины

- **Чистое вещество** — Вещество, образованное только одинаковыми частицами, которыми могут быть атомы, молекулы, ионы.
- **Гомогенная смесь** — Смесь, в которой даже с помощью очень сильного микроскопа нельзя различить составные части.
- **Гетерогенная смесь** — Смесь, в которой составные части можно рассмотреть невооружённым глазом или с помощью увеличительных приборов.
- **Фильтрование** — Метод разделения гетерогенных смесей жидкостей с крупными частицами твёрдых веществ.
- **Выпаривание** — Метод разделения гомогенных смесей жидкостей с твёрдыми веществами.
- **Перегонка** — Метод разделения гомогенных смесей жидкостей с разными температурами кипения.

## Итог

- 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.

## Шпаргалка

### Смеси

- **Гомогенная** — компоненты не различить даже под сильным микроскопом
- **Гетерогенная** — компоненты видно глазом или прибором

### Способы разделения

| 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 $t$ кипения | нагреть, испаряется сначала та, что кипит раньше |

### Зацепки

- **ГОМО-** — как ГОлубое МОре — сплошная гладь без различий
- **выПАРивание** — жидкость уходит ПАРом, твёрдое остаётся
- **ПЕРЕгонка** — жидкости ПЕРЕгоняют друг друга по очереди испарения

## Любопытное

- 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.