Что такое действие магнитом в химии 8 класс
Чистые вещества и смеси, способы разделения (химия, 8 класс)
Понятия
Все вещества можно разделить на две категории – чистые и смешанные. К чистым веществам относятся элементы и соединения, состоящие из одинаковых атомов, молекул или ионов. Это вещества с постоянным составом, сохраняющие постоянные свойства.
Примерами чистых веществ являются:
Рис. 1. Чистые вещества.
Если в воду подмешать сахар, она перестанет быть чистым веществом, образуется смесь. Смеси состоят из нескольких разных по структуре чистых веществ, которые называются компонентами. Смеси могут иметь любое агрегатное состояние. Например, воздух – это смесь различных газов (кислорода, водорода, азота), бензин – смесь органических веществ, латунь – смесь цинка и меди.
Каждое вещество сохраняет свои свойства, поэтому вода с солью – солёная, а сплав с железом притягивается магнитом. Однако свойства самой смеси могут меняться в соответствии с количественным и качественным составом компонентов. Например, дистиллированная вода, прошедшая максимальную очистку, в зависимости от добавленных веществ может приобрести сладкий, кислый, солёный или кисло-солёный вкус. Причём, чем выше концентрация определённого вещества, тем сильнее выражен определённый вкус.
По структуре смеси могут быть однородными или сочетать вещества в разных агрегатных состояниях. В соответствии с этим выделяют:
К гетерогенным смесям относятся:
Если один компонент уступает по массе в десятки раз другому компоненту, то его называют примесью.
Способы очистки
Абсолютно чистых веществ не существует. Чистыми веществами считают вещества, содержащие незначительное количество примесей, которые не отражаются на физических и химических свойствах вещества. Чтобы максимально очистить вещество, используются способы разделения смесей:
Металлы от неметаллов можно отделить с помощью флотации. Это процесс, основанный на способности к намоканию веществ. Таким способом отделяют железо от серы: железо намокает и оседает на дно, а сера не намокает и остаётся на поверхности воды.
Что мы узнали?
Из урока химии 8 класса узнали о понятиях смесей и чистых веществ. Элементы и соединения, состоящие из однородных молекул, атомов или ионов, а также обладающие постоянными свойствами, называются чистыми. Смеси включают несколько чистых веществ разной концентрации и структуры. Соединения могут смешиваться полностью, образуя однородные вещества, или соединяться неоднородно. Для разделения смесей используют различные методы.
С пособы разделения смесей (и гетерогенных, и гомогенных) основаны на том факте, что вещества, входящие в состав смеси, сохраняют свои индивидуальные свойства. Гетерогенные смеси могут различаться по составу и фазовому состоянию, например: газ+жидкость; твердое вещество+жидкость; две несмешивающиеся жидкости и др. Основные способы разделения смесей представлены на схеме ниже. Рассмотрим каждый способ отдельно.
Разделение гетерогенных смесей
ФИЛЬТРОВАНИЕ
метод основанный на различной растворимости веществ и разных размерах частиц компонентов смеси. Фильтрование позволяет отделить твердое вещество от жидкости или газа.
Размер пор в фильтровальной бумаге таков, что позволяет молекулам воды и молекулам растворенного вещества беспрепятственно просачиваться. Частицы размером больше 0,01мм задерживаются на фильтре и не проходят сквозь него, таким образом формируется слой осадка.
Запомни! С помощью фильтрования нельзя разделить истинные растворы веществ, то есть растворы, в которых растворение произошло на уровне молекул или ионов.
Кроме фильтровальной бумаги в химических лабораториях используют специальные фильтры с
разным размером пор.
Фильтрование газовых смесей принципиально не отличается от фильтрования жидкостей. Разница заключается только в том, что при фильтровании газов от твердых взвешенных частиц (ТВЧ) используются фильтры специальных конструкций (бумажный, угольный) и насосы для принудительного прокачивания газовой смеси через фильтр, например фильтрация воздуха в салоне автомобиля или вытяжка над плитой.
Фильтрованием можно разделить:
ОТСТАИВАНИЕ
Данным методом можно разделять и несмешивающиеся жидкости. Для этого используют делительную воронку.
Отстаиванием можно разделить смеси:
МАГНИТНАЯ СЕПАРАЦИЯ
Метод основан на разных магнитных свойствах твердых компонентов смеси. Данный метод используют при наличии в смеси веществ-ферромагнетиков, то есть веществ, обладающих магнитными свойствами, например железа.
Все вещества, по отношению к магнитному полю, условно можно разделить на три большие группы:
Магнитной сепарацией можно разделить:
Разделение гомогенных смесей
Для разделения жидких гомогенных смесей (истинных растворов) используют следующие методы:
ВЫПАРИВАНИЕ. КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ.
Метод основан на различных температурах кипения растворителя и растворенного вещества. Используется для выделения растворимых твердых веществ из растворов. Выпаривание обычно проводят следующим образом: раствор наливают в фарфоровую чашку и нагревают ее, постоянно перемешивая раствор. Вода постепенно испаряется и на дне чашки остается твердое вещество.
При этом испаренное вещество (воду или растворитель) можно собрать методом конденсирования на более холодной поверхности. Например, если поместить холодное предметное стекло над выпаривательной чашкой, то на его поверхности образуются капли воды. На этом же принципе основан метод дистилляции.
ДИСТИЛЛЯЦИЯ. ПЕРЕГОНКА.
В природе вода в чистом виде (без солей) не встречается. Океаническая, морская, речная, колодезная и родниковая вода – это разновидности растворов солей в воде. Однако часто людям необходима чистая вода, не содержащая солей (используется в двигателях автомобилей; в химическом производстве для получения различных растворов и веществ; при изготовлении фотографий). Такую воду называют дистиллированной, именно ее применяют в лаборатории для проведения химических опытов.
Перегонкой можно разделить:
ХРОМАТОГРАФИЯ
Можно самостоятельно получить хроматограмму и увидеть сущность метода на практике. Нужно смешать несколько чернил и каплю полученной смеси нанести на фильтровальную бумагу. Затем точно в середину цветного пятнышка начнем по каплям приливать чистую воду. Каждую каплю нужно вносить только после того, как впитается предыдущая. Вода играет роль элюэнта, переносящего исследуемое вещество по сорбенту — пористой бумаге. Вещества, входящие в состав смеси, задерживаются бумагой по-разному: одни хорошо удерживаются ею, а другие впитываются медленнее и продолжают некоторое время растекаться вместе с водой. Вскоре по листу бумаги начнет расползаться настоящая красочная хроматограмма: пятно одного цвета в центре, окруженное разноцветными концентрическими кольцами.
Особенно большое распространение получила тонкослойная хроматография, в органическом анализе. Достоинства тонкослойной хроматографии в том, что можно использовать простейший и очень чувствительный метод детектирования – визуальный контроль. Проявлять невидимые глазу пятна можно различными реактивами, а также используя ультрафиолетовый свет или авторадиографию.
В анализе органических и неорганических веществ применяют хроматографию на бумаге. Разработаны многочисленные методы разделения сложных смесей ионов, например смесей редкоземельных элементов, продуктов деления урана, элементов группы платины
СПОСОБЫ РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСЕЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ.
Способы разделения смесей, используемые в промышленности немногим отличаются от лабораторных способов, описанных выше.
Для разделения нефти чаще всего используют ректификацию (перегонку). Более подробно этот процесс описан в теме «Переработка нефти».
Самыми распространенными методами очистки и разделения веществ в промышленности являются отстаивание, фильтрация, сорбция и экстракция. Методы фильтрации и отстаивания проводятся аналогично лабораторным метода, с той разницей, что используются отстойники и фильтры больших объемов. Чаще всего, эти методы используются для очистки сточных вод. Поэтому рассмотрим подробнее методы экстракции и сорбции.
Термин «экстракция» приложим к различным фазовым равновесиям (жидкость – жидкость, газ – жидкость, жидкость – твердое тело и т.д.), но чаще его применяют к системам жидкость – жидкость, поэтому чаще всего можно встретить такое определение:
Одним из несмешивающихся растворителей обычно является вода, вторым – органический растворитель, однако это не обязательно. Экстракционный метод отличается универсальностью, он пригоден для выделения почти всех элементов в различных концентрациях. Экстракция позволяет разделять сложные многокомпонентные смеси зачастую эффективнее и быстрее, чем другие методы. Выполнение экстракционного отделения или разделения не требует сложного и дорогостоящего оборудования. Процесс может быть автоматизирован, при необходимости им можно управлять на расстоянии.
Чаще всего в промышленности методы абсорбции используют для очистки газовоздушных выбросов от частиц пыли или дыма, а также токсичных газообразных веществ. В случае поглощения газообразных веществ, между сорбентом и растворенным веществом может протекать химическая реакция. Например, при поглощении газообразного аммиака NH3 раствором азотной кислоты HNO3 образуется нитрат аммония NH4NO3 (аммиачная селитра), который можно использовать в качестве высокоэффективного азотного удобрения.
Процесс, при котором происходит абсорбция растворенного вещества за счет протекания химической реакции называется хемосорбцией.
Адсорбцию также используют для очистки воды от химических растворимых примесей. Например, фильтры для питьевой воды работают на принципе адсорбции слоем активированного угля с ионами серебра. Помимо поглощения всем объемом жидкого сорбента (абсорбции), и поверхностным слоем сорбента (адсорбции), выделяют также сорбцию твердого тела или расплава (окклюзию). При сорбции паров твердыми веществами часто происходит капиллярная конденсация.
Конспект урока по химии на тему:«Чистые вещества и смеси. Способы разделения смесей».» 8 класс
Разработка урока по химии предназначена для учащихся 8 класса.
Просмотр содержимого документа
«Конспект урока по химии на тему:«Чистые вещества и смеси. Способы разделения смесей».» 8 класс»
Тема урока: «Чистые вещества и смеси. Способы разделения смесей».
Цель урока. Сформировать понятие о смесях веществ как о системах переменного состава. Показать, что индивидуальные свойства компонентов смеси сохраняются (это может быть использовано для ее разделения); раскрыть значение смесей в природе и жизни человека;
— выявить особенности физических свойств чистых веществ и в составе смеси;
— ознакомить со способами разделения смесей на основании физических свойств входящих в их состав компонентов.
— развивать умение приводить примеры однородных и неоднородных смесей, предлагать способы разделения смесей на основании физических свойств входящих в них компонентов.
1. умение извлекать информацию из схем, иллюстраций, текстов.
2. умение анализировать и сравнивать объекты и явления
3.Умение обобщать и классифицировать по признакам.
1. Оценивать учебные действия в соответствии с поставленной задачей.
2.Прогнозировать предстоящую работу (планировать).
3. Осуществлять познавательную и личностную рефлексию.
1.Формирование мотивации к обучению и целенаправленной познавательной деятельности.
1. умение слушать и понимать других.
2.Оформлять свои мысли в устной форме.
Основные понятия. Чистое вещество, смесь, фильтрование, фильтрат, фильтр, отстаивание, выпаривание, кристаллизация.
Планируемые результаты обучения. Знать отличие чистого вещества от смеси, основные способы разделения смесей.
Демонстрации. Разделение смеси угля и речного песка отстаиванием, разделение сахара и речного песка фильтрованием с последующим упариванием раствора сахара, разделение смеси воды и растительного масла при помощи делительной воронки.
Лабораторный опыт. Разделение смеси, состоящей из порошка железа и медной проволоки.
Оборудование: Приборы для дистилляции воды, для фильтрования, выпаривания, магнит, делительная воронка, закреплённая в штативе, диск школьный химический эксперимент 8 класс часть 1.)
I. Организационный момент.
Дать задания отдельным ученикам на описание свойств известных веществ – соли, сахара, меди, золота, воды, железа, ацетона, уксуса. Пока знаний по химии мало, удобна работа по партам, т.е. по парам.
Экспресс – опрос (фронтальный):
Что изучает наука химия?
Что такое вещество?
Дайте определение химического элемента.
Какие вещества называются простыми? Приведите примеры простых веществ.
Какие вещества называются сложными? Приведите примеры сложных веществ.
Закрепление материала. Из выписанного на доске перечня учащиеся выбирают только вещества (курсивом выделены вещества).
Пробирка, железо, труба, мел, лопата, колба, кислород, проволока, свеча, медь.
Для лучшего закрепления данной темы предложите ребятам привести примеры тела (предмета), изготовленного из разных веществ. Примеры:
Ваза – из глины и хрусталя, стекла. Двери – из дерева, пластика, металла и др.
Дайте обратное задание, привести примеры разных тел из одного и того же вещества.
Например, из железа – гвозди, замок, инструменты, детали машин.
II. Чистые вещества и смеси.
Смесь веществ – комбинация из нескольких веществ, находящихся в непосредственном контакте друг с другом.
В природе вещества встречаются преимущественно в виде смесей.
Сравнительная характеристика смеси и чистого вещества
Изменение энергии при образовании
С помощью химических реакций
Смеси отличаются друг от друга по внешнему виду.
Примеры смесей: воздух (представляет собой смесь газов – азота, кислорода, аргона и др.), морская вода и др.
Растворы NaCl, сахара в воде; воздух
Смесь Fe и S; NaCl и сахара
Однородные смеси – это смеси, в которых нельзя заметить частицы веществ, входящих в смесь, даже при помощи микроскопа.
Для научных исследований и промышленности, в основном, требуются чистые вещества. Некоторые примеси даже в небольших количествах способны сильно поменять свойства веществ. Пример: в полупроводниковой технике применяют сверхчистые вещества, где примеси составляют всего 1 атом на миллион атомов основного элемента (Si, Ge). Превышение нормы ведёт к резкому ухудшению полупроводниковых свойств этих веществ. В то же время, необходимо выделить, что невозможно получить абсолютно чистое вещество, т.к. любое чистое вещество содержит хотя бы ничтожно малое количество примесей.
В чистом веществе примеси, хотя и есть в незначительных количествах, но они не влияют на его физические и химические свойства. Пример: дистиллированная вода (вода очищенная – латинское название).
В смесях каждое из составляющих их веществ сохраняет свои индивидуальные свойства (для подтверждения этих слов, учитель демонстрирует опыт по разделению смеси порошка Fe и медной проволочки с помощью магнита).
III. Основные способы разделения смесей (или очистки веществ)
Отстаивание частиц глины и песка в воде. Применяется для очистки питьевой воды.
Применяется для очистки питьевой воды (бытовые фильтры).
Отделение Fe от немагнитных веществ.
Выделение NaCl из воды солёных озёр.
Получение дистиллированной воды.
Разделение и очистка различных природных и лекарственных веществ.
Демонстрация: фильтрование, отстаивание, выпаривание. Демонстрация приборов для дистилляции, фильтрования, выпаривания, а также делительной воронки, закреплённой в штативе с какой-либо смесью (масло и вода, бензин и вода). Желательно, чтобы эти установки были в действии (перегонялась вода, выпаривалась жидкость из солевого раствора и т.д.)
Рассмотрим способы разделения гетерогенных и гомогенных смесей.
Суспензия – смесь речного песка с водой
Разделение отстаиванием основано на различных плотностях веществ. Более тяжелый песок оседает на дно. Так же можно разделить и эмульсию: отделить нефть или растительное масло от воды. В лаборатории это можно сделать с помощью делительной воронки. Нефть или растительное масло образует верхний, более легкий слой. В результате отстаивания выпадает роса из тумана, осаждается сажа из дыма, отстаиваются сливки в молоке.
Разделение смеси воды и растительного масла отстаиванием
Смесь песка и поваренной соли в воде
На чем основано разделение гетерогенных смесей с помощью фильтрования?На различной растворимости веществ в воде и на различных размерах частиц. Через поры фильтра проходят лишь соизмеримые с ними частицы веществ, в то время как более крупные частицы задерживаются на фильтре. Так можно разделить гетерогенную смесь поваренной соли и речного песка. В качестве фильтров можно использовать различные пористые вещества: вату, уголь, обожженную глину, прессованное стекло и другие. Способ фильтрования – это основа работы бытовой техники, например пылесосов. Его используют хирурги – марлевые повязки; буровики и рабочие элеваторов – респираторные маски. С помощью чайного ситечка для фильтрования чаинок Остапу Бендеру – герою произведения Ильфа и Петрова – удалось забрать один из стульев у Эллочки Людоедки («Двенадцать стульев»).
Разделение смеси крахмала и воды фильтрованием
Смесь порошка железа и серы
Действие магнитом или водой
Порошок железа притягивался магнитом, а порошок серы – нет.
Несмачивающийся порошок серы всплывал на поверхность воды, а тяжелый смачивающийся порошок железа оседал на дно.
Разделение смеси серы и железа с помощью магнита и воды
Раствор соли в воде – гомогенная смесь
Выпаривание или кристаллизация
Вода испаряется, а в фарфоровой чашке остаются кристаллы соли. При выпаривании воды из озер Эльтон и Баскунчак получают поваренную соль. Этот способ разделения основан на различии в температурах кипения растворителя и растворенного вещества.Если вещество, например сахар, разлагается при нагревании, то воду испаряют неполностью – упаривают раствор, а затем из насыщенного раствора осаждают кристаллы сахара.Иногда требуется очистить от примесей растворители с меньшей температурой кипения, например воду от соли. В этом случае пары вещества необходимо собрать и затем сконденсировать при охлаждении. Такой способ разделения гомогенной смеси называется дистилляцией, или перегонкой. В специальных приборах – дистилляторах получают дистиллированную воду, которую используют для нужд фармакологии, лабораторий, систем охлаждения автомобилей. В домашних условиях можно сконструировать такой дистиллятор:
Если же разделять смесь спирта и воды, то первым будет отгоняться (собираться в пробирке-приемнике) спирт с tкип = 78 °С, а в пробирке останется вода. Перегонка используется для получения бензина, керосина, газойля из нефти.
Характеристика методов разделения смесей, основанных на физических явлениях:
перегонка (дистилляция) – основана на разности температур кипения веществ. Используется для получения чистых жидких или газообразных веществ.
кристаллизация (выпаривание) – основана на явлениях растворения и испарения. Используется для очистки хорошо растворимых веществ.
фильтрование – основано на различной пропускной способности фильтров (специальных пористых материалов) по отношению к частицам разных размеров.
отстаивание – основано на различной плотности веществ.
IV. Применение физических методов разделения и очистки веществ в промышленности.
1. при получении нефтепродуктов;
2. для получения отдельных составных частей из воздуха (О2, N2, Ar);
3. для получения дистиллированной воды.
Кристаллизация используется при получении соли из озёр.
морской соли из морской воды, поваренной соли из озера Баскунчак.
Фильтрование – основа работы пылесосов, противогазов, бытовых фильтров для воды.
Отстаивание – при работе водоочистительных станций, в химических лабораториях для разделения несмешивающихся веществ.
V. Необходимые дополнения
Цель выделения нужного вещества из смеси: необходимость извлечения нужного компонента из смеси.
Почему способы разделения смесей являются одновременно и способом очистки веществ? Очистить нужное вещество – это значит освободить его от нежелательных примесей, т.е. произвести разделение ценного компонента от примеси (не нужного в данном случае вещества).
Демонстрация: чистые вещества (дистиллированную воду, серу, цинк), а также однородные и неоднородные смеси.
Разница между обычной водопроводной (а также морской, речной, минеральной) и дистиллированной водой. Чистые вещества обладают постоянными физическими свойствами (например, температура кипения дистиллированной воды при давлении в 1 атм. равна 100 оº С.
В водопроводной воде помимо основного вещества содержатся различные примеси – хлор, например, (внимание на неприятный запах такой воды), ионы металлов и др.
В морской воде содержится много солей (всем известен солёный вкус такой воды). Поэтому температуры кипения водопроводной и морской воды будут немного отличаться от температуры кипения дистиллированной воды (причём, чем больше примесей в воде, тем сильней меняются физические константы такой воды, а так как количество примесей непостоянно, то поэтому не постоянны и величины физических констант загрязнённой воды).
Перед вами названия различных химических систем. Из перечисленных систем выберите чистые вещества.
Раствор хлорида натрия для инъекций
Эмульсия «масло в воде»
Перед вами названия различных химических систем. Из перечисленных систем выберите смеси.
Дистиллированная водаМорская водаКислородСереброГранитВодкаСтальРаствор хлорида натрия для инъекцийВодородЧугунУглекислый газВоздухБазальтСтеклоЭмульсия «масло в воде»Свинец