Конспект урока: Физические явления — основа разделения смесей в химии

Чистые вещества и смеси

Материалов на основе чистых веществ, которые мы используем в повседневной жизни, гораздо меньше, чем материалов из смесей веществ. Из чистых веществ, например, изготавливают медные провода, кремниевые солнечные батареи и процессоры компьютеров.

Смеси веществ в качестве материалов используют гораздо чаще. Так что же такое смесь?

Классификация смесей

Мы уже с вами знаем, что с телами и веществами могут происходить различные изменения, которые называют явлениями. При физических явлениях состав чистых индивидуальных веществ остаётся без изменения, изменяется только или его агрегатное состояние, или форма и размеры тел.

Физические явления широко используются человеком в быту, их, например, применяют в народном хозяйстве.

В поиске возможностей получения чистых веществ учёные открыли способы разделения смесей, которые являются, по факту, физическими явлениями.

Способы разделения смесей

Существует большое количество способов разделения смесей. Они основаны на том, что в смесях вещества сохраняют свои физические свойства. 

Таблица 1. Разделение неоднородных смесей

Способ	Описание	Пример	Демонстрация
Отстаивание	Выделение веществ из смеси, образованной нерастворимыми в воде веществами с различной плотностью. Компоненты с меньшей плотностью поднимаются (всплывают), а с большей — опускаются вниз (оседают).	Смеси нефти и воды, растительного масла и воды быстро расслаиваются, поэтому их легко отделить друг от друга с помощью делительной воронки.
Фильтрование	Способ основан на различной пропускной способности фильтров (специальных пористых материалов) по отношению к частицам разных размеров.	Очистка питьевой воды.
Действие магнитом	Выделение из смеси веществ, способных к намагничиванию.	Разделение смеси железных опилок и серы.

Таблица 2. Разделение однородных смесей

Способ	Описание	Пример	Демонстрация
Выпаривание	Избавление от воды, входящей в состав раствора.	Природную соль растворяют в воде и затем фильтруют. В результате получают раствор поваренной соли, очищенный от песка, глины и других нерастворимых в воде примесей. Затем соль выделяют из раствора выпариванием, вода испаряется, а в фарфоровой чашке остаются кристаллы соли.
Перегонка или дистилляция	Основана на разности температур кипения веществ. Используется для получения чистых жидких веществ путём испарения летучих жидкостей с последующей конденсацией их паров.	Этим способом получают воду, очищенную от растворённых в ней веществ. Такая вода называется дистиллированной.
Центрифу- гирование	Под действием центробежной силы частицы разных веществ получают различное ускорение, т. к. обладают различной плотностью, и смесь разделяется.	Отделение осадка от раствора для отделения загрязнённых жидкостей, производится также центрифугирование эмульсий (например, сепарирование молока).
Возгонка или сублимация	Превращение твёрдого вещества в газообразное, минуя жидкое состояние.   При возгонке в нагреваемой части прибора кристаллическое вещество испаряется, а в охлаждаемой — снова конденсируется с образованием кристаллов.	При нагревании йода появляются фиолетовые пары, которые постепенно конденсируются на холодных стенках пробирки в виде блестящих кристалликов.

Основные области применения физических методов разделения и очистки веществ

Перегонка используется:

• при получении нефтепродуктов;
• для получения отдельных составных частей воздуха — азота (он выкипает первым), кислорода и др.;
• в специальных приборах-дистилляторах получают дистиллированную воду, которую используют в медицине, химических лабораториях, системах охлаждения автомобилей.

Рис. 1. Перегонка: а — схема трубчатой установки для непрерывной перегонки нефти; б — получение жидкого кислорода из воздуха

Кристаллизация используется:

• при получении солей из озёр, например морской соли из морской воды, поваренной соли из озера Баскунчак;
• при производстве сахара;
• фильтрование используют для очистки питьевой воды на станциях водоочистки (фильтром служит слой песка). В пылесосе, который очищает воздух от взвешенной в нём пыли, применяют бумажные или матерчатые фильтры; в медицине при уходе за больными или во время хирургической операции используют в качестве фильтра многослойные марлевые повязки. С помощью чайного ситечка для фильтрования чаинок мы готовим себе чай.

Рис. 2. Кристаллизация: а — месторождение соли — озеро Баскунчак; б — сахарная промышленность

Способ отстаивания используется при работе водоочистительных станций, в химических лабораториях для разделения несмешивающихся веществ.

Возгонка используется:

• для получения чистых йода и серы из их смеси с более тяжелыми элементами, например железом;
• возгонку используют для получения твёрдого углекислого газа СО₂ (который носит название «сухой лёд»), применяется для хранения продуктов, и, в первую очередь, мороженого.

Для использования в различных целях применяются вещества с различной степенью очистки. Например, воду для приготовления пищи достаточно отстоять для удаления примесей и хлора, используемого для её обеззараживания. Воду для питья желательно предварительно прокипятить. А в химических лабораториях для приготовления растворов и проведения опытов, а также в медицине, требуется дистиллированная вода, максимально очищенная от растворённых в ней веществ. Особо чистые вещества, содержание примесей в которых не превышает одной миллионной процента, применяются в полупроводниковой и ядерной технике, в электронике и других точных отраслях промышленности.