Počas štúdia chémie som sa naučil, že v prírode, technike a každodennom živote je veľmi málo čistých látok. Oveľa bežnejšie sú zmesi – kombinácie dvoch alebo viacerých zložiek, ktoré spolu chemicky nesúvisia. Zmesi sa líšia veľkosťou častíc látok zahrnutých v ich zložení, ako aj stavom agregácie zložiek. Chemický výskum vyžaduje čisté látky. Ale ako ich získať alebo oddeliť od zmesi? Na túto otázku som sa snažil odpovedať vo svojej práci.

V každodennom živote sme obklopení zmesami látok. Vzduch, ktorý dýchame, potrava, ktorú konzumujeme, voda, ktorú pijeme, a dokonca aj my sami – to všetko sú z chemického hľadiska zmesi obsahujúce od 2-3 do mnoho tisíc látok.

Zmesi sú systémy pozostávajúce z niekoľkých zložiek, ktoré spolu chemicky nesúvisia. Zmesi sa vyznačujú veľkosťou častíc látok zahrnutých v ich zložení. Niekedy sú tieto častice také veľké, že ich možno vidieť voľným okom. Medzi takéto zmesi patria napríklad pracie prášky, kulinárske zmesi na pečenie a stavebné zmesi. Niekedy sú častice zložiek v zmesiach menšie a pre oko nerozoznateľné. Napríklad múka obsahuje zrnká škrobu a bielkovín, ktoré sa nedajú rozlíšiť voľným okom. Mlieko je tiež vodná zmes, ktorá obsahuje malé kvapôčky tuku, bielkovín, laktózy a iných látok. Ak skúmate kvapku mlieka pod mikroskopom, môžete vidieť kvapky tuku v mlieku. Fyzikálny stav látok v zmesiach môže byť odlišný. Napríklad zubná pasta je zmes tuhých a tekutých zložiek. Existujú zmesi, pri ktorých vzniku látky do seba „prenikajú“ natoľko, že sa rozbijú na drobné čiastočky, ktoré sa nedajú rozlíšiť ani pod mikroskopom. Bez ohľadu na to, ako sa pozeráme do vzduchu, nebudeme schopní rozlíšiť plyny, ktoré ho tvoria.

Preto sú zmesi klasifikované:

Zmesi, v ktorých sú častice látok, ktoré tvoria zmes, viditeľné voľným okom alebo pod mikroskopom, sa nazývajú nehomogénne alebo heterogénne.

Zmesi, v ktorých ani mikroskopom nie je možné vidieť častice látok, ktoré tvoria zmes, sa nazývajú homogénne alebo homogénne.

Homogénne zmesi sa delia podľa stavu agregácie na plynné, kvapalné a tuhé. Zmes akýchkoľvek plynov je homogénna. Čistý vzduch je napríklad homogénna zmes dusíka, kyslíka, oxidu uhličitého a vzácnych plynov. Ale prašný vzduch je heterogénna zmes tých istých plynov, ktorá obsahuje iba prachové častice. Medzi tekuté prírodné zmesi patrí olej. Obsahuje stovky rôznych komponentov. Samozrejme, najbežnejšou tekutou zmesou, či skôr roztokom, je voda morí a oceánov. 1 liter morskej vody obsahuje v priemere 35 gramov rôznych solí. S tekutými zmesami sa stretávame v každodennom živote neustále. Šampóny a nápoje, elixíry a chemikálie pre domácnosť, to všetko sú zmesi látok. Ani vodu z vodovodu nemožno považovať za čistú látku: obsahuje rozpustené soli, drobné nerozpustné nečistoty, ako aj mikroorganizmy, ktoré sa dezinfikujú chlórovaním. Rozšírené sú aj tuhé zmesi. Horniny sú zmesou viacerých látok. Pôda, piesok, hlina sú pevné zmesi. Pevné zmesi zahŕňajú sklo, keramiku a zliatiny.

Chemici vytvárajú zmesi jednoduchým zmiešaním rôznych látok – zložiek, ktorých vlastnosti môžu byť rôzne. Je dôležité, aby si zmesi zachovali vlastnosti svojich zložiek. Napríklad sivá farba sa získa zmiešaním čiernej a bielej. Hoci vidíme šedú farbu, neznamená to, že všetky častice takejto šedej farby sú sivé. Pod mikroskopom sa určite odhalia čiastočky čiernobielych farieb, ktoré tvoria čiernobiele nátery.

Rozdelenie zmesí na ich zložky (jednotlivé látky) je zložitejšia úloha ako príprava zmesí, ale nie menej dôležitá. Najdôležitejšie metódy oddeľovania zmesí možno zobraziť v diagrame:

Rôznymi metódami delenia zmesí (usadzovanie, filtrovanie, destilácia, mrazenie a iné) získavajú ropu z mlieka, zlato z riečneho piesku, alkohol zo rmutu, čistia vodu od nerozpustných a rozpustných nečistôt.

Chemické laboratóriá a priemysel často vyžadujú čisté látky. Látky, ktoré majú konštantné fyzikálne vlastnosti, ako napríklad destilovaná voda, sa nazývajú čisté. (Takmer absolútne čisté látky neboli získané.)

Existujú rôzne spôsoby separácie zmesí. Pozrime sa bližšie na tieto metódy.

Izolácia z heterogénnej zmesi.

1. Advokácia.

a) Izolácia látok z heterogénnej zmesi tvorenej vo vode nerozpustnými látkami s rôznou hustotou. Napríklad železné piliny možno oddeliť od drevených pilín pretrepaním zmesi s vodou a následným usadením. Železné piliny klesajú na dno nádoby, zatiaľ čo drevené piliny plávajú na povrch a možno ich vypustiť spolu s vodou.

b) Niektoré látky sa vo vode usadzujú rôznou rýchlosťou. Ak pretrepete hlinu zmiešanú s pieskom s vodou, piesok sa usadí oveľa rýchlejšie. Táto metóda sa používa v keramickej výrobe na oddelenie piesku od hliny (výroba červených tehál, keramiky a pod.) c) Separácia zmesi slabo rozpustných kvapalín rôznej hustoty. Zmesi benzínu s vodou, oleja s vodou a rastlinného oleja s vodou sa rýchlo oddelia, takže ich možno oddeliť pomocou oddeľovacieho lievika alebo kolóny. Niekedy sa odstredením oddeľujú tekutiny rôznych hustôt, napríklad smotana z mlieka.

2. Filtrácia.

Izolácia látok z heterogénnej zmesi tvorenej látkami rozpustnými vo vode.

Na oddelenie kuchynskej soli ju zmiešajte s pieskom a pretrepte vo vode. Kuchynská soľ sa rozpustí a piesok sa usadí.

Na urýchlenie oddelenia nerozpustných častíc z roztoku sa zmes prefiltruje. Piesok zostáva na filtračnom papieri a cez filter prechádza číry roztok kuchynskej soli.

3. Pôsobenie magnetom.

Izolácia látok schopných magnetizácie z heterogénnej zmesi. Ak existuje napríklad zmes práškového železa a síry, môžu sa oddeliť pomocou magnetu.

Izolácia látok z homogénnej zmesi.

4. Odparovanie. Kryštalizácia.

Aby sa oddelila rozpustená látka, napríklad kuchynská soľ, z roztoku, táto sa odparí. Voda sa odparí a v porcelánovej šálke zostane kuchynská soľ. Niekedy sa používa odparovanie, teda čiastočné odparovanie vody. V dôsledku toho vzniká koncentrovanejší roztok, pri ochladzovaní ktorého sa rozpustená látka uvoľňuje vo forme kryštálov. Tento spôsob čistenia látok sa nazýva kryštalizácia.

5. Destilácia.

Tento spôsob delenia zmesí je založený na rozdiele teplôt varu zložiek rozpustných v sebe.

Destilácia (destilácia) je technika oddeľovania homogénnych zmesí odparovaním prchavých kvapalín s následnou kondenzáciou ich pár. Napríklad získavanie destilovanej vody.

Za týmto účelom sa v jednej nádobe varí voda s látkami rozpustenými v nej. Vzniknutá vodná para kondenzuje v ďalšej nádobe vo forme destilovanej vody.

6. Chromatografia.

Táto metóda je založená na tom, že jednotlivé látky sú absorbované (viazané) povrchom inej látky rôznou rýchlosťou.

Podstata tejto metódy sa dá naučiť z nasledujúcej skúsenosti.

Ak je prúžok filtračného papiera zavesený na nádobe s červeným atramentom a je doň ponorený iba koniec prúžku, všimnete si, že roztok bude absorbovaný papierom a stúpa hore. Hranica stúpania farby však bude za hranicou stúpania vody zaostávať. Tak sa oddelia dve látky: voda a farbivo, ktoré dáva roztoku červenú farbu.

Experimentálna časť.

Bezpečnostné pokyny pre domáce laboratórium.

Nie je možné si predstaviť chémiu bez chemických experimentov. Preto môžete túto vedu študovať, pochopiť jej zákonitosti a, samozrejme, milovať ju len prostredníctvom experimentu. Existuje názor, že chemický experiment zahŕňa zložité vybavenie a neprístupné činidlá, toxické zlúčeniny a hrozné výbuchy a že na precvičovanie chémie sú potrebné špeciálne podmienky. Doma však možno vykonať viac ako 300 chemických experimentov s najrôznejšími látkami. Vzhľadom na to, že v domácom laboratóriu nie je digestor ani iné špeciálne zariadenia, je potrebné prísne dodržiavať bezpečnostné pravidlá:

2. Doma nemôžete hromadiť a skladovať veľké množstvá činidiel.

3. Chemické činidlá a látky musia mať štítky s názvami, koncentráciami a dátumami výroby.

4. Chemikálie nemožno ochutnať.

5. Na určenie zápachu nemôžete nádobu s látkou priblížiť k tvári. Pomocou dlane musíte urobiť niekoľko hladkých ťahov od otvoru cievy po nos.

6. Ak dôjde k rozliatiu kyseliny alebo zásady, látka sa najskôr neutralizuje alebo zasype pieskom a odstráni sa handrou alebo sa zhromaždí v nádobe na prach.

7. Pred vykonaním experimentu, bez ohľadu na to, aký jednoduchý sa môže zdať, si musíte pozorne prečítať popis experimentu a pochopiť vlastnosti použitých látok. Na to existujú učebnice, príručky a iná literatúra.

Skúsenosť č.1. Separácia heterogénnych zmesí.

A) Pripravte heterogénnu zmes piesku a železného prášku.

Účel experimentu: naučiť sa oddeľovať heterogénne zmesi rôznymi spôsobmi.

Vybavenie: riečny piesok, železný prášok, magnet, dve kadičky.

Pridajte jednu polievkovú lyžicu železného prášku a riečneho piesku do kadičky, opatrne zmes miešajte, kým sa produkt rovnomerne nezafarbí. Všimnite si jeho farbu a vyskúšajte jeho magnetické vlastnosti pridržaním magnetu na vonkajšej strane skla. Určte, aké látky dávajú zmesi farbu a magnetické vlastnosti. Oddeľme pripravenú heterogénnu zmes pomocou magnetu. Za týmto účelom prineste magnet na vonkajšiu stenu pohára a jemným poklepaním magnetom na vonkajšiu stenu nazbierame železný prášok na vnútornej stene pohára. Pridržte žehličku magnetom na vnútornej stene pohára a nasypte piesok do iného pohára. Experimentálne údaje zadáme do tabuľky.

B) Pripravte si zmes kuchynskej soli, zeminy a hoblín vytvorených po nabrúsení ceruzky.

Vybavenie: kuchynská soľ, zemina, hobliny, sklo, voda, filter, lyžica, panvica.

Experimentálny postup:

Pripravte zmes zmiešaním jednej čajovej lyžičky kuchynskej soli, zeminy a hoblín. Výslednú zmes rozpustite v pohári vody, dierovanou lyžicou odstráňte všetky plávajúce triesky a položte na list papiera, aby ste vysušili. Vytvorte filter z obväzu alebo gázy preložením 3-4 vrstiev a voľne natiahnite cez ďalšie sklo. Zmes prefiltrujte. Vysušte filter so zvyšnou nečistotou a potom ho vyčistite z filtra. Prefiltrovanú tekutinu (filtrát) nalejte zo skla do smaltovanej misky alebo panvice a odparte. Pozbierajte uvoľnené kryštály soli. Porovnajte množstvá látok pred a po pokusoch.

Skúsenosť č.2. Separácia homogénnych zmesí papierovou chromatografiou.

A) Oddeľte homogénnu zmes červeného a zeleného farbiva.

Vybavenie: prúžok filtračného papiera, kadička, zátka do kadičky, červené a zelené fixy, alkohol (70% vodný roztok).

Experimentálny postup:

Vezmite prúžok filtračného papiera, ktorého dĺžka je o 2-3 cm väčšia ako výška kadičky. V strede tohto prúžku si jednoduchou ceruzkou označte bod vzdialený 1,5 cm od okraja.V označenom bode naneste fixami fľaky z farbív s priemerom maximálne 5 mm. Najprv urobte červeným fixom bodku s veľkosťou 1-2 mm a potom na červenú škvrnu naneste zelenú tak, aby zelená škvrna presahovala okraj červenej asi o 1 mm. Nechajte škvrnu zmesi zaschnúť (1-2 minúty) a potom ju opatrne nakreslite pozdĺž obrysu jednoduchou ceruzkou, aby ste nepoškodili papier.

Do kadičky nalejte lieh vo vrstve 0,5-1 cm, do kadičky vložte zvislý papierový pásik so škvrnou od farbiacej zmesi a vyčnievajúcu časť pásika ohnite smerom k vonkajšiemu povrchu kadičky. Škvrna od farbiva by mala byť 0,5 cm nad kvapalinou.Pohár zakryte obrátenou zátkou. Pozorujte navlhčenie prúžku papiera a pohyb farebnej škvrny smerom nahor, pričom ju rozdeľte na dve škvrny. Bude to trvať asi 20 minút, kým sa zmes farbív úplne oddelí. Keď je papier úplne nasýtený alkoholom, vyberte ho a nechajte 5-10 minút sušiť. Označte farby škvŕn. Výsledky pozorovania zapíšte do tabuľky.

B) Pomocou papierovej chromatografie oddeľte nasledujúce zmesi: alkoholový roztok „zelenej látky“; vodný roztok čierneho atramentu na kreslenie.

Účel experimentu: zvládnuť metódu papierovej chromatografie, naučiť sa určiť rozdiel medzi čistými látkami a zmesami.

Vybavenie: kadička, pásik filtračného alebo pijavého papiera, alkoholový roztok zelenej farby, vodný roztok atramentu na kreslenie.

Experimentálny postup:

Prúžok filtračného papiera sa musí zavesiť na nádobu s roztokom „zelenej farby“ a čierneho atramentu tak, aby sa papier dotýkal iba roztoku.

Hranica stúpania „zelenej látky“ a farbiva bude zaostávať za hranicou stúpania alkoholu a vody. V homogénnych zmesiach teda dochádza k oddeleniu dvoch látok: a) alkoholu a brilantnej zelene, b) vody a farbiva.

Skúsenosť č.3. Difúzia.

Účel experimentu: študovať difúzny proces v praxi.

Vybavenie: potravinárska želatína, manganistan draselný, síran meďnatý, voda, kastról, nerezová lyžica na miešanie, elektrický alebo plynový sporák, pinzeta, dve priehľadné fľaštičky.

Experimentálny postup:

Vložte lyžičku želatíny do pohára studenej vody a nechajte hodinu alebo dve pôsobiť, aby mal prášok čas napučať. Nalejte zmes do malého hrnca. Zahrejte zmes na miernom ohni; Dbajte na to, aby za žiadnych okolností nevyvrelo! Obsah hrnca miešajte, kým sa želatína úplne nerozpustí. Horúci roztok nalejte do dvoch liekoviek. Keď vychladne, rýchlym a opatrným pohybom vložte do stredu jednej z bublín pinzetu s kryštálom manganistanu draselného. Mierne pootvorte pinzetu a rýchlo ju vyberte. Pridajte kryštál síranu meďnatého do inej fľaše. Želatína spomaľuje proces difúzie a niekoľko hodín po sebe budete môcť pozorovať veľmi zaujímavý obraz: okolo kryštálov vyrastie farebná guľa.

Skúsenosť č.4. Separácia homogénnych zmesí kryštalizáciou.

Vypestujte si kryštál alebo kryštály z nasýteného roztoku kuchynskej soli, síranu meďnatého alebo kamenca draselného.

Účel experimentu: naučiť sa pripravovať nasýtený roztok kuchynskej soli alebo iných látok, pestovať kryštály rôznych veľkostí, upevniť zručnosti pri práci s látkami a chemickými zariadeniami.

Vybavenie: pohár a litrová nádoba na prípravu roztoku, drevená lyžica alebo vareška na miešanie, soľ na pokus - kuchynská soľ, síran meďnatý alebo kamenec, horúca voda, semienko - kryštál soli zavesený na niti, lievik a filtračný papier.

Experimentálny postup:

Pripravte nasýtený soľný roztok. Za týmto účelom najskôr nalejte do nádoby horúcu vodu na polovicu jej objemu, potom za stáleho miešania po častiach pridajte príslušnú soľ. Pridajte soľ, kým sa neprestane rozpúšťať. Výsledný roztok prefiltrujte do pohára cez lievik s filtračným papierom alebo vatou a nechajte roztok vychladnúť 2-3 hodiny. Do vychladnutého roztoku pridajte semienko - kryštál soli zavesený na niti, roztok opatrne prikryte viečkom a nechajte dlho pôsobiť (2-3 dni alebo viac).

Výsledky a závery:

Preskúmajte svoj kryštál a odpovedzte na otázky:

Koľko dní ste pestovali kryštál?

Aký má tvar?

Akú farbu má kryštál?

Je to transparentné alebo nie?

Aké sú rozmery kryštálu: výška, šírka, hrúbka?

Aká je hmotnosť kryštálu?

Načrtnite alebo odfoťte svoj kryštál.

Skúsenosť č.5. Separácia homogénnych zmesí destiláciou.

Získajte 50 ml destilovanej vody doma.

Účel experimentu: naučiť sa oddeľovať homogénne zmesi destiláciou.

Vybavenie: smaltovaný čajník, dve sklenené dózy.

Experimentálny postup:

1/3 objemu nalejte do smaltovanej kanvice s vodou a postavte ju na plynový sporák tak, aby výlevka kanvice vyčnievala za okraj sporáka. Keď voda vrie, pripevnite sklenenú nádobu chladničky na výtok kanvice, pod ktorú vložte druhú nádobu na zachytávanie kondenzátu. Aby ste zabránili prehriatiu nádoby chladničky, môžete na ňu položiť obrúsok navlhčený studenou vodou.

Výsledky a závery:

Odpovedaj na nasledujúce otázky:

Čo je voda z vodovodu?

Ako sa delia homogénne zmesi?

Čo je to destilovaná voda? Kde a na aké účely sa používa?

Nakreslite skúsenosti, ktoré ste urobili.

Skúsenosť č.6. Extrakcia škrobu zo zemiakov.

Získajte malé množstvo škrobu doma.

Vybavenie: 2-3 zemiaky, strúhadlo, gáza, malý hrniec, voda.

Experimentálny postup:

Ošúpané zemiaky nastrúhame na jemnom strúhadle a výslednú hmotu rozmiešame vo vode. Potom prefiltrujte cez gázu a vyžmýkajte. Zvyšok zmesi v gáze opäť zmiešame s vodou. Nechajte kvapalinu usadiť. Škrob sa usadí na dne misky. Tekutinu sceďte a usadený škrob znova premiešajte. Operáciu opakujte niekoľkokrát, kým nebude škrob úplne čistý a biely. Výsledný škrob sa prefiltruje a vysuší.

Ktorý zemiak podľa vás vyprodukuje viac škrobu: mladý (ktorý bol nedávno vykopaný) alebo starý (ktorý bol celú zimu v sklade zeleniny)?

Skúsenosť č.7. Extrakcia cukru z cukrovej repy.

Získajte malé množstvo cukru doma.

Účel experimentu: naučiť sa extrahovať látky z rastlinných materiálov.

Vybavenie: veľká cukrová repa, aktívne uhlie, riečny piesok, kastról, dva tégliky, vata, lyžica, lievik, gáza.

Experimentálny postup:

Repu nakrájajte na malé kúsky, vložte do hrnca, nalejte do nej pohár vody a varte 15-20 minút. Uvarené plátky repy dôkladne pomelieme lyžicou alebo tĺčikom. Túto tmavo sfarbenú hmotu prefiltrujte cez lievik obsahujúci vatu. Potom výsledný roztok prefiltrujte cez lievik pripravený špeciálnym spôsobom. Vložte do nej kúsok gázy, na gázu tenkú vrstvu vaty, potom rozdrvené aktívne uhlie (4-5 tabliet) a tenkú vrstvu (1 cm) čistého riečneho piesku (riečny piesok vopred opláchnite a vysušte). . Výsledný roztok (filtrát) vložte do hrnca. Časť je potrebné odparovať, kým sa neobjavia priehľadné kryštály. Toto je cukor. Ochutnaj to!

Prečo si myslíte, že je potrebné filtrovať kvapalinu cez vrstvu aktívneho uhlia?

Skúsenosť č.8. Extrakcia tvarohu z mlieka.

Zaobstarajte si domov pár gramov tvarohu.

Účel experimentu: naučiť sa vyrábať tvaroh doma.

Vybavenie: mlieko, ocot, kastról, gáza, plynový sporák.

Experimentálny postup:

Mlieko obsahuje bielkoviny. Ak mlieko vrie a „pretečie“ cez okraj, okamžite sa rozšíri zápach charakteristický pre spálené bielkoviny. Výskyt charakteristického zápachu spáleného mlieka naznačuje, že došlo k javu denaturácie (koagulácia bielkovín a ich prechod na nerozpustnú formu). K denaturácii bielkovín nedochádza len vplyvom tepla.

Urobme nasledujúci experiment. Zahrejte pol pohára mlieka, kým nebude mierne teplé, a pridajte ocot. Mlieko sa okamžite zrazí a vytvorí veľké vločky. (Ak sa mlieko nechá na teplom mieste, bielkovina sa tiež zrazí, ale z iného dôvodu – „fungujú“ baktérie mliečneho kvasenia). Obsah hrnca sa prefiltruje cez gázu, pričom ju drží za okraje. Ak potom okraje gázy spojíte, zdvihnete nad pohár a stlačíte, tak na nej zostane hustá hmota - tvaroh.

Skúsenosť č.9. Získanie masla.

Vyrobte si malé množstvo masla doma.

Účel experimentu: naučiť sa získavať maslo z mlieka doma.

Vybavenie: mlieko, sklenená nádoba, malá priehľadná fľaša so zátkou alebo tesne priliehajúcim viečkom.

Experimentálny postup:

Nalejte čerstvé mlieko do sklenenej nádoby a vložte ju do chladničky. Po niekoľkých hodinách alebo ešte lepšie na druhý deň sa pozorne pozerajte: čo sa stalo s mliekom? Vysvetlite, čo ste pozorovali.

Malou lyžičkou opatrne naberajte smotanu (vrchnú vrstvu mlieka) a prelejte do fľaštičky. Ak potrebujete vyrobiť maslo zo smotany, budete ho musieť dlho a trpezlivo trepať aspoň pol hodiny vo fľaši prikrytej vrchnákom, kým sa nevytvorí hrudka masla.

Skúsenosť č.10. Extrakcia.

Vykonajte proces extrakcie v praxi.

Účel experimentu: prakticky vykonať proces extrakcie.

A) Vybavenie: slnečnicové semienka, benzín, skúmavka, tanierik, mažiar a palička.

Experimentálny postup:

Rozdrvte niekoľko slnečnicových semien v mažiari. Rozdrvené semená vložte do skúmavky, pridajte malé množstvo benzínu a niekoľkokrát dobre pretrepte. Skúmavku nechajte dve hodiny odležať (mimo ohňa), pričom nezabudnite z času na čas ňou potriasť. Vypustite benzín na tanierik a postavte ho na balkón. Keď sa benzín odparí, na dne zostane trochu oleja, ktorý sa rozpustil v benzíne.

B) Vybavenie: jódová tinktúra, voda, benzín, skúmavka.

Experimentálny postup:

Benzín možno použiť aj na extrakciu jódu z farmaceutickej jódovej tinktúry. Za týmto účelom nalejte do skúmavky tretinu vody, pridajte asi 1 ml jódovej tinktúry a do výsledného hnedastého roztoku pridajte rovnaké množstvo benzínu. Skúmavku pretrepte a nechajte ju na pokoji. Keď sa zmes rozvrství, horná benzínová vrstva sa stane tmavohnedou a spodná vodná vrstva sa stane takmer bezfarebnou: koniec koncov, jód sa vo vode rozpúšťa zle, ale dobre v benzíne.

Čo je extrakcia? Proces oddeľovania zmesi kvapalných alebo pevných látok pomocou extrakcie - selektívne rozpúšťanie jednej alebo druhej zložky zmesi v určitých kvapalinách (extraktantoch). Najčastejšie sa látky extrahujú z vodných roztokov organickými rozpúšťadlami, ktoré sú zvyčajne nemiešateľné s vodou. Hlavné požiadavky na extrakčné látky: selektivita (selektivita účinku), netoxicita, prípadne nízka prchavosť, chemická inertnosť a nízka cena. Ťažba sa používa v chemickom priemysle, rafinácii ropy, výrobe liečiv a najmä široko v metalurgii neželezných kovov

Záver.

Závery z práce.

Pri tejto práci som sa naučil pripravovať heterogénne a homogénne zmesi, robil som výskum vlastností látok a zistil som, že pri jednoduchej príprave zmesi dvoch zložiek tieto látky svoje vlastnosti navzájom neprenášajú, ale zachovávajú si sami. Metódy ich separácie sú tiež založené na vlastnostiach východiskových zložiek (ako prchavosť, stav agregácie, schopnosť magnetizácie, rozpustnosť vo vode, veľkosť častíc a iné). Pri vykonávaní edukačného výskumu som si osvojil tieto metódy separácie heterogénnych zmesí: magnetické pôsobenie, usadzovanie, filtrovanie a homogénne zmesi: odparovanie, kryštalizácia, destilácia, chromatografia, extrakcia. Z potravinárskych produktov sa mi podarilo izolovať čisté látky: cukor z cukrovej repy, škrob zo zemiakov, tvaroh a maslo z mlieka. Uvedomil som si, že chémia je veľmi zaujímavá a vzdelávacia veda a že poznatky získané na hodinách chémie a mimo vyučovania sa mi budú v živote veľmi hodiť.

Výsledky oddeľovania zmesi železa a piesku.

skúsenosť č.1 č.1 č.1 č.2 č.2

látka železo piesok zmes 1 diel 2

farba sivá žltá sivožltá sivožltá príťažlivosť k magnetu áno nie áno áno nie záver vlastnosti železa a vlastnosti železa a zmesi sú vlastné izolovanej látke - izolovanej látke -

piesok má iné vlastnosti piesku a železa má iné vlastnosti a železo piesok piesok

Výsledky separácie farbív na papieri.

pokus č. 1 č. 2 látková zmes farbív pred separáciou zmes farbív po separácii farba čierne farbivo č. 1 - červené farbivo č. 2 - zelená záver táto zmes je homogénna. zmes sa rozdelí na dve pôvodné látky; Sú to červené a zelené farbivá.

Každá látka obsahuje nečistoty. Látka sa považuje za čistú, ak neobsahuje takmer žiadne nečistoty.

Zmesi látok môžu byť homogénne alebo heterogénne. V homogénnej zmesi sa zložky nedajú zistiť pozorovaním, ale v heterogénnej zmesi je to možné.

Niektoré fyzikálne vlastnosti homogénnej zmesi sa líšia od vlastností zložiek.

V heterogénnej zmesi sú zachované vlastnosti komponentov.

Heterogénne zmesi látok sa oddeľujú usadzovaním, filtrovaním, niekedy aj pôsobením magnetu, homogénne zmesi sa oddeľujú odparovaním a destiláciou (destiláciou).

Čisté látky a zmesi

Žijeme medzi chemikáliami. Vdychujeme vzduch, ktorý je zmesou plynov (dusík, kyslík a iné), a vydychujeme oxid uhličitý. Umývame sa vodou – to je ďalšia látka, najrozšírenejšia na Zemi. Pijeme mlieko - zmes vody s drobnými kvapkami mliečneho tuku, a nielen: je tu aj mliečna bielkovina kazeín, minerálne soli, vitamíny a dokonca aj cukor, no nie ten, s ktorým pijete čaj, ale špeciálna mliečna bielkovina. - laktóza. Jeme jablká, ktoré sa skladajú z celého súboru chemikálií – tu je cukor, kyselina jablčná, vitamíny... Keď sa rozžuté kúsky jabĺk dostanú do žalúdka, začnú na ne pôsobiť ľudské tráviace šťavy, ktoré pomáhajú absorbovať všetko chutné. a zdraviu prospešné látky nielen jablká, ale aj akékoľvek iné potraviny. Nielenže žijeme medzi chemikáliami, ale sami sme z nich stvorení. Každý človek – jeho koža, svaly, krv, zuby, kosti, vlasy sú postavené z chemikálií, ako dom z tehál. Dusík, kyslík, cukor, vitamíny sú látky prírodného pôvodu. Sklo, guma, oceľ sú tiež látky, alebo skôr materiály (zmesi látok). Sklo aj guma sú umelého pôvodu, v prírode neexistovali. Absolútne čisté látky sa v prírode nenachádzajú alebo sa vyskytujú veľmi zriedkavo.

Každá látka vždy obsahuje určité množstvo nečistôt. Látka, v ktorej nie sú takmer žiadne nečistoty, sa nazýva čistá. S takýmito látkami pracujú vo vedeckom laboratóriu alebo školskom chemickom laboratóriu. Všimnite si, že absolútne čisté látky neexistujú.

Jednotlivá čistá látka má určitý súbor charakteristických vlastností (stále fyzikálne vlastnosti). Iba čistá destilovaná voda má bod topenia = 0 °C, bod varu = 100 °C a je bez chuti. Morská voda zamŕza pri nižšej teplote a vrie pri vyššej, jej chuť je horkastá a slaná. Voda v Čiernom mori zamŕza pri nižšej teplote a vrie pri vyššej teplote ako voda v Baltskom mori. prečo? Morská voda totiž obsahuje iné látky, napríklad rozpustené soli, t.j. ide o zmes rôznych látok, ktorých zloženie sa značne líši, ale vlastnosti zmesi nie sú konštantné. Definícia pojmu „zmes“ bola uvedená v 17. storočí. Anglický vedec Robert Boyle: "Zmes je integrálny systém pozostávajúci z heterogénnych komponentov."

Zmesi zahŕňajú takmer všetky prírodné látky, potravinárske výrobky (okrem soli, cukru a niektorých ďalších), mnohé lieky a kozmetiku, domáce chemikálie a stavebné materiály.

Porovnávacie charakteristiky zmesi a čistej látky

Každá látka obsiahnutá v zmesi sa nazýva komponent.

Klasifikácia zmesí

Existujú homogénne a heterogénne zmesi.

Homogénne zmesi (homogénne)

Pridajte malú časť cukru do pohára vody a miešajte, kým sa všetok cukor nerozpustí. Tekutina bude chutiť sladko. Cukor teda nezmizol, ale zostal v zmesi. Jeho kryštály ale neuvidíme ani pri skúmaní kvapky tekutiny cez výkonný mikroskop. Pripravená zmes cukru a vody je homogénna, najmenšie častice týchto látok sú rovnomerne premiešané.

Zmesi, v ktorých sa zložky nedajú zistiť pozorovaním, sa nazývajú homogénne.

Väčšina kovových zliatin sú tiež homogénne zmesi. Napríklad v zliatine zlata a medi (používanej na výrobu šperkov) nie sú žiadne častice červenej medi a častice žltého zlata.

Mnohé predmety na rôzne účely sa vyrábajú z materiálov, ktoré sú homogénnymi zmesami látok.

Homogénne zmesi zahŕňajú všetky zmesi plynov vrátane vzduchu. Existuje veľa homogénnych zmesí kvapalín.

Homogénne zmesi sa tiež nazývajú roztoky, aj keď sú pevné alebo plynné.

Uveďme príklady roztokov (vzduch v banke, kuchynská soľ + voda, malé zmeny: hliník + meď alebo nikel + meď).

Heterogénne zmesi (heterogénne)

Viete, že krieda sa vo vode nerozpúšťa. Ak sa jeho prášok naleje do pohára vody, potom vo výslednej zmesi vždy nájdete častice kriedy, ktoré sú viditeľné voľným okom alebo mikroskopom.

Zmesi, v ktorých môžu byť zložky detekované pozorovaním, sa nazývajú heterogénne.

Medzi heterogénne zmesi patrí väčšina minerálov, pôda, stavebné materiály, živé tkanivá, kalná voda, mlieko a iné potravinárske výrobky, niektoré lieky a kozmetika.

V heterogénnej zmesi sú zachované fyzikálne vlastnosti komponentov. Železné piliny zmiešané s meďou alebo hliníkom teda nestrácajú svoju schopnosť priťahovať sa k magnetu.

Niektoré typy heterogénnych zmesí majú špeciálne názvy: pena (napríklad polystyrénová pena, mydlová pena), suspenzia (zmes vody s malým množstvom múky), emulzia (mlieko, dobre pretrepaný rastlinný olej a voda), aerosól ( dym, hmla).

Spôsoby oddeľovania zmesí

V prírode existujú látky vo forme zmesí. Pre laboratórny výskum, priemyselnú výrobu a pre potreby farmakológie a medicíny sú potrebné čisté látky.

Existuje mnoho spôsobov oddeľovania zmesí. Vyberajú sa s prihliadnutím na typ zmesi, stav agregácie a rozdiely vo fyzikálnych vlastnostiach komponentov.

Spôsoby oddeľovania zmesí

Tieto metódy sú založené na rozdieloch vo fyzikálnych vlastnostiach zložiek zmesi.

Uvažujme o spôsoboch oddelenia heterogénnych a homogénnych zmesí.

Špeciálnou metódou oddeľovania zložiek na základe ich rozdielnej absorpcie konkrétnou látkou je chromatografia.

Ak zavesíte prúžok filtračného papiera na nádobu s červeným atramentom, ponoríte doň iba koniec prúžku. Roztok je absorbovaný papierom a stúpa pozdĺž neho. Hranica stúpania farby však zaostáva za hranicou stúpania vody. Takto sa oddeľujú dve látky: voda a farbivo v atramente.

Ruský botanik M. S. Tsvet pomocou chromatografie ako prvý izoloval chlorofyl zo zelených častí rastlín. V priemysle a laboratóriách sa namiesto filtračného papiera na chromatografiu používa škrob, uhlie, vápenec a oxid hlinitý. Sú vždy potrebné látky s rovnakým stupňom čistenia?

Na rôzne účely sú potrebné látky s rôznym stupňom čistenia. Vodu na varenie treba nechať dostatočne odstáť, aby sa z nej odstránili nečistoty a chlór používaný na dezinfekciu. Voda na pitie musí byť najskôr prevarená. A v chemických laboratóriách na prípravu roztokov a vykonávanie experimentov, v medicíne je potrebná destilovaná voda, čo najviac očistená od látok v nej rozpustených. Obzvlášť čisté látky, ktorých obsah nečistôt nepresahuje jednu milióntinu percenta, sa používajú v elektronike, polovodičoch, jadrovej technike a iných presných odvetviach.

Ako sa líšia čisté látky od zmesí látok?

Jednotlivá čistá látka má určitý súbor charakteristických vlastností (stále fyzikálne vlastnosti). Iba čistá destilovaná voda má bod topenia = 0 °C, bod varu = 100 °C a je bez chuti. Morská voda zamŕza pri nižšej teplote a vrie pri vyššej, jej chuť je horkastá a slaná. Voda v Čiernom mori zamŕza pri nižšej teplote a vrie pri vyššej teplote ako voda v Baltskom mori. prečo? Morská voda totiž obsahuje iné látky, napríklad rozpustené soli, t.j. ide o zmes rôznych látok, ktorých zloženie sa značne líši, ale vlastnosti zmesi nie sú konštantné. Definícia pojmu „zmes“ bola uvedená v 17. storočí. Anglický vedec Robert Boyle: "Zmes je integrálny systém pozostávajúci z heterogénnych komponentov."

Porovnávacie charakteristiky zmesi a čistej látky

Zmesi sa navzájom líšia vzhľadom.

Klasifikácia zmesí je uvedená v tabuľke:

Uveďme príklady suspenzií (riečny piesok + voda), emulzií (rastlinný olej + voda) a roztokov (vzduch v banke, kuchynská soľ + voda, drobné: hliník + meď alebo nikel + meď).

V suspenziách sú viditeľné častice tuhej látky, v emulziách - kvapôčky kvapaliny sa takéto zmesi nazývajú heterogénne (heterogénne) av roztokoch sa zložky nedajú rozlíšiť, sú to homogénne (homogénne) zmesi.

Spôsoby oddeľovania zmesí

V prírode existujú látky vo forme zmesí. Pre laboratórny výskum, priemyselnú výrobu a pre potreby farmakológie a medicíny sú potrebné čisté látky.

Na čistenie látok sa používajú rôzne metódy separácie zmesí.

Tieto metódy sú založené na rozdieloch vo fyzikálnych vlastnostiach zložiek zmesi.

Zvážte separačné metódy heterogénne a homogénne zmesi .

Špeciálna metóda na oddeľovanie zložiek, založená na ich rozdielnej absorpcii určitou látkou, je chromatografia.

Nasledujúci experiment si môžete vyskúšať doma. Zaveste prúžok filtračného papiera na nádobu s červeným atramentom a namočte doň iba koniec prúžku. Roztok je absorbovaný papierom a stúpa pozdĺž neho. Hranica stúpania farby však zaostáva za hranicou stúpania vody. Takto sa oddeľujú dve látky: voda a farbivo v atramente.

Ruský botanik M. S. Tsvet pomocou chromatografie ako prvý izoloval chlorofyl zo zelených častí rastlín. V priemysle a laboratóriách sa namiesto filtračného papiera na chromatografiu používa škrob, uhlie, vápenec a oxid hlinitý. Sú vždy potrebné látky s rovnakým stupňom čistenia?

Na rôzne účely sú potrebné látky s rôznym stupňom čistenia. Vodu na varenie treba nechať dostatočne odstáť, aby sa z nej odstránili nečistoty a chlór používaný na dezinfekciu. Voda na pitie musí byť najskôr prevarená. A v chemických laboratóriách na prípravu roztokov a vykonávanie experimentov, v medicíne je potrebná destilovaná voda, čo najviac očistená od látok v nej rozpustených. Obzvlášť čisté látky, ktorých obsah nečistôt nepresahuje jednu milióntinu percenta, sa používajú v elektronike, polovodičoch, jadrovej technike a inom jemnom priemysle.

Prečítajte si báseň L. Martynova „Destilovaná voda“:

Voda
Zvýhodnený
Naliať!
Ona
Svietil
Taký čistý
Bez ohľadu na to, čo sa opiť,
Žiadne umývanie.
A nebolo to bezdôvodne.
Chýbala
Vŕby, tala
A horkosť kvitnúceho viniča,
Nemala dostatok morských rias
A ryby, mastné z vážok.
Chýbala jej vlnitosť
Všade jej chýbalo prúdenie.
Nemala dosť života
Čistý -
Destilovaná voda!

Čistá substanciaobsahuje iba častice jeden typ. Príklady zahŕňajú striebro (obsahuje iba atómy striebra), kyselinu sírovú a oxid uhoľnatý ( IV) (obsahujú iba molekuly zodpovedajúcich látok). Všetky čisté látky majú konštantné fyzikálne vlastnosti, napríklad teplotu topenia (T pl ) a bod varu ( T balík ).

Látka nie je čistá, ak obsahuje akékoľvek množstvo jednej alebo viacerých iných látok –nečistoty.

Kontaminanty znižujú bod tuhnutia a zvyšujú bod varu čistej kvapaliny. Ak napríklad do vody pridáte soľ, bod tuhnutia roztoku sa zníži.

Zmesi pozostávajú z dvoch alebo viacerých látok. Pôda, morská voda, vzduch sú príklady rôznych zmesí. Mnohé zmesi je možné rozdeliť na jednotlivé časti - Komponenty – na základe rozdielu v ich fyzikálnych vlastnostiach.

Tradičné metódy, ktoré sa v laboratórnej praxi používajú na separáciu zmesí na jednotlivé zložky, sú:

filtrácia,

usadzovanie, po ktorom nasleduje dekantácia,

separácia pomocou oddeľovacieho lievika,

odstreďovanie,

odparovanie,

kryštalizácia,

destilácia (vrátane frakčnej destilácie),

chromatografia,

sublimácia a iné.

Filtrácia. Filtrácia sa používa na oddelenie kvapalín od malých pevných častíc v nej suspendovaných.(Obr. 37) , t.j. filtrovanie kvapaliny cez jemne porézne materiály –filtre, ktoré umožňujú tekutine prechádzať a zadržiavať pevné častice na svojom povrchu. Kvapalina, ktorá prešla filtrom a je v ňom zbavená pevných nečistôt, sa nazýva filtrát.

V laboratórnej praxi sa často používahladký a skladaný papier filtre(Obr. 38) , vyrobený z nelepeného filtračného papiera.

Na filtrovanie horúcich roztokov (napríklad na účely rekryštalizácie solí) použite špeciálnyhorúci filtračný lievik(Obr. 39) s elektrickým alebo vodným ohrevom).

Často používanévákuová filtrácia. Filtrácia vo vákuu sa používa na urýchlenie filtrácie a úplnejšie uvoľnenie zrazeniny z roztoku. Na tento účel je zostavené vákuové filtračné zariadenie. (Obr. 40) . Skladá sa to zBunsenova banka, porcelánový Buchnerov lievik, bezpečnostná fľaša a vákuová pumpa(zvyčajne prúd vody).

V prípade filtrácie suspenzie slabo rozpustnej soli možno jej kryštály premyť destilovanou vodou na Buchnerovom lieviku, aby sa z ich povrchu odstránil pôvodný roztok. Na tento účel používajú práčka(Obr. 41) .

Dekantácia. Kvapaliny je možné oddeliť od nerozpustných pevných látokdekantovaním(Obr. 42) . Táto metóda sa môže použiť, ak má pevná látka vyššiu hustotu ako kvapalina. Napríklad, ak sa riečny piesok pridá do pohára vody, potom keď sa usadí, usadí sa na dne pohára, pretože hustota piesku je väčšia ako voda. Potom je možné vodu od piesku oddeliť jednoduchým vypustením. Tento spôsob usadzovania a následného odvádzania filtrátu sa nazýva dekantácia.

Centrifugácia.D Na urýchlenie procesu oddeľovania veľmi malých častíc, ktoré tvoria stabilné suspenzie alebo emulzie v kvapaline, sa používa metóda odstreďovanie. Táto metóda sa môže použiť na oddelenie zmesí kvapalných a pevných látok, ktoré sa líšia hustotou. Rozdelenie sa uskutočňuje v ručné alebo elektrické odstredivky(Obr. 43) .

oddelenie dvoch nemiešateľných kvapalín, majú rôzne hustoty a netvoria stabilné emulzie,možno vykonať pomocou oddeľovacieho lievika (Obr. 44) . Takto môžete oddeliť napríklad zmes benzénu a vody. Benzénová vrstva (hustota = 0,879 g/cm 3 ) sa nachádza nad vrstvou vody, ktorá má vysokú hustotu ( = 1,0 g/cm 3 ). Otvorením kohútika oddeľovacieho lievika môžete opatrne vypustiť spodnú vrstvu a oddeliť jednu kvapalinu od druhej.

Odparovanie(Obr. 45) – táto metóda zahŕňa odstránenie rozpúšťadla, napríklad vody, z roztoku jeho zahrievaním v odparovacej porcelánovej miske. V tomto prípade sa odparená kvapalina odstráni a rozpustená látka zostane v odparovacej nádobe.

Kryštalizácia je proces uvoľňovania kryštálov pevnej látky pri ochladzovaní roztoku, napríklad po jeho odparení. Treba mať na pamäti, že keď sa roztok pomaly ochladí, tvoria sa veľké kryštály. Pri rýchlom ochladzovaní (napríklad ochladzovaním tečúcou vodou) vznikajú malé kryštály.

Destilácia- spôsob čistenia látky založený na odparovaní kvapaliny pri zahrievaní s následnou kondenzáciou vzniknutých pár. Čistenie vody od solí (alebo iných látok, napr. farbív), ktoré sú v nej rozpustené, sa nazýva destilácia. destilácioua samotná čistená voda sa destiluje.

Frakčná destilácia(Obr. 46) používa sa na oddelenie zmesí kvapalín s rôznymi bodmi varu. Kvapalina s nižším bodom varu vrie rýchlejšie a prechádza cez frakčný stĺpec(alebospätný chladič). Keď táto kvapalina dosiahne vrch frakcionačnej kolóny, vstúpichladnička, ochladený vodou a cezspoluísť doprijímač(banka alebo skúmavka).

Frakčná destilácia sa môže použiť na oddelenie napríklad zmesi etanolu a vody. Teplota varu etanolu 78 0 C a voda má 100 0 C. Etanol sa ľahšie odparuje a ako prvý prechádza cez chladničku do prijímača.

Sublimácia - Metóda sa používa na čistenie látok, ktoré sa pri zahrievaní môžu premeniť z pevného skupenstva na plynné skupenstvo, pričom obchádzajú kvapalné skupenstvo. Ďalej pary čistenej látky kondenzujú a oddeľujú sa nečistoty, ktoré nemôžu sublimovať.

1. Vyplňte medzery v texte slovami „komponenty“, „rozdiely“, „dva“, „fyzické“.

Zmes sa môže pripraviť zmiešaním aspoň dvoch látok. Zmesi možno rozdeliť na jednotlivé zložky pomocou fyzikálnych metód založených na rozdieloch vo fyzikálnych vlastnostiach zložiek.

2. Doplňte vety.

a) Spôsob vyrovnania je založený na Faktom je, že častice tuhej látky sú pomerne veľké, rýchlo sa usadia na dne a kvapalinu je možné opatrne vypustiť zo sedimentu.

b) Metóda odstreďovania je založená na pôsobenie odstredivej sily - ťažšie častice sa usadia a ľahké skončia na vrchu.

c) Metóda filtrovania je založená na prechod roztoku pevnej látky cez filter, kde sa pevné častice zadržia na filtri.

3. Doplňte chýbajúce slovo:

a) múka a granulovaný cukor - sito; sírové a železné piliny - magnet.

b) voda a slnečnicový olej - oddeľovací lievik; voda a riečny piesok - filter.

c) vzduch a prach - respirátor; vzduch a jedovatý plyn - absorbent.

4. Urobte si zoznam potrebného filtračného zariadenia.

a) papierový filter
b) pohár s roztokom
c) sklenený lievik
d) čisté sklo
d) sklenená tyč
e) statív s nohou

5. Laboratórne skúsenosti. Výroba bežných a skladaných filtrov z filtračného papiera alebo papierových obrúskov.

Ktorý filter podľa vás prejde rýchlejšie – bežný alebo skladaný? prečo?

Cez zložený - kontaktná plocha filtrácie je väčšia ako pri bežnom filtri.

6. Navrhnite spôsoby separácie zmesí uvedených v tabuľke 16.

Spôsoby oddeľovania niektorých zmesí

7. Domáce skúsenosti. Adsorpcia farbív Pepsi-Cola aktívnym uhlím.

Činidlá a vybavenie: sýtený nápoj, aktívne uhlie; panvica, lievik, filtračný papier, elektrický (plynový) sporák.

Pokrok. Do panvice nalejte pol šálky (100 ml) sýteného nápoja. Pridajte tam 5 tabliet aktívneho uhlia. Panvicu zohrievajte 10 minút na sporáku. Prefiltrujte uhlík. Vysvetlite výsledky experimentu.

Roztok sa zafarbil v dôsledku absorpcie farbív aktívnym uhlím.

8. Domáce skúsenosti. Adsorpcia zapáchajúcich pár kukuričnými tyčinkami.

Činidlá a vybavenie: kukuričné ​​tyčinky, parfum alebo kolínska voda; 2 rovnaké sklenené nádoby s uzáverom.

Pokrok. Vložte kvapku parfumu do dvoch sklenených nádob. Vložte 4-5 kukuričných tyčiniek do jednej z pohárov. Obe nádoby uzavrite viečkami. Nádobou s kukuričnými tyčinkami trochu potraste. Prečo?

Na zvýšenie rýchlosti adsorpcie.

Otvorte obe nádoby. Vysvetlite výsledky experimentu.

V nádobe, kde boli kukuričné ​​tyčinky, nie je žiadny zápach, pretože absorbovala vôňu parfumu.