Итак, в этой главе мы познакомимся с формой существования веществ. Вещества могут находится в двух основных состояниях: в виде чистого вещества и в виде смеси.
Чистое вещество – очень идеализированное понятие, так как вещества состоят из огромного количества частиц и склонны к перемешиванию друг с другом. Поэтому вещества, за редким исключением, встречаются в виде смесей.
Чистое вещество – вещество, состоящее из одного вида частиц, субстанция постоянного состава и постоянными свойствами
Пример: дистиллированная вода – вода прошедшая через процесс дистилляции с минимальным количеством примесей; такая вода будет обладать постоянными свойствами (физическими и химическими)
Смесь – субстанция, состоящая из частиц разных видов с непостоянным составом и свойствами
Пример: морская вода является раствором солей в воде и состоит из нескольких веществ-компонентов; свойства такой смеси будут очень вариативными, в зависимости от состава
Смеси бывают разными, мы можем выделить два основных вида: гомогенные (или однородные) и гетерогенные (или неоднородные). В однородных смесях вещества перемешиваются на молекулярном уровне и мы не можем обнаружить разделения смеси на фазы – части смеси. В неоднородных смесях в микроскоп или невооруженным глазом мы можем увидеть несколько фаз из-за плохого перемешивания частиц.
Гомогенная (однородная) смесь – смесь в которой невооруженным глазом или с помощью микроскопа нельзя различить неоднородности (частицы веществ, пузырьки, капли) – одна фаза
Гетерогенная (неоднородная) смесь – смесь в которой невооруженным глазом или с помощью микроскопа можно различить неоднородности (частицы веществ, пузырьки, капли) – несколько фаз
Примеры смесей:
Термины для смесей:
Суспензия (взвесь) – гетерогенная смесь жидкости с твердыми частицами, находящимися во взвешенном состоянии
Пример: вода и песок
Эмульсия – гетерогенная смесь в виде малых капель жидкости, нерастворимой в другой жидкости
Пример: молоко – капли масла в воде
Аэрозоли – гетерогенная смесь в виде малых частиц жидкости или твердого вещества, подвешенных в газовой фазе
Пример: дым – частицы сажи в воздухе или туман – частицы воды в воздухе
Пена – гетерогенная смесь в виде пузырьков газа в жидкой или твёрдой фазе
Пример: мыльная пена или строительная пена
В химии и для нужд человека необходимо разделять смеси на чистые вещества с помощью физических методов. В этом отличие смесей от веществ, вещество разделить на более простые можно лишь с помощью химических реакций. Гетерогенные смеси разделяются проще, а гомогенные – сложнее из-за степени однородности смеси.
Методы разделения гетерогенных смесей:
1. Фильтрование (фильтрация) – отделение жидкости или газа от взвешенных частиц путём пропускания через фильтры – пористые перегородки
2. Отстаивание – разделение жидкой смеси (суспензии, эмульсии) на составляющие фазы под действием силы тяжести
3. Декантация – разделение суспензий путём сливания раствора с осадка
4. Магнитная сепарация – разделение смеси веществ под действием магнитного поля (к магниту притягивается железо, кобальт и никель)
5. Центрифугирование – разделение неоднородных смесей (суспензий, эмульсий) под действием центробежных сил
6. Флотация – техника разделения компонентов, основанная на разнице гидрофобности поверхностей отделяемых частиц
Методы разделения гомогенных смесей:
1. Дистилляция (перегонка) – разделение смесей за счёт испарения и последующего охлаждения паров, легче испаряется вещество с меньшей температурой кипения (более легкокипящее)
2. Выпаривание – метод разделения за счёт испарения растворителя
3. Кристаллизация (перекристаллизация) – разделение с помощью выделения кристаллов из растворов и расплавов
4. Хроматография – метод разделения за счёт неравномерного распределения веществ между подвижной и неподвижной фазами (растворитель тянет за собой молекулы смеси с разной скоростью и происходит распределение)
5. Экстракция – это извлечение вещества из раствора или сухой смеси с помощью растворителя, практически не смешивающегося с исходной смесью (заваривание чая, заваривание кофе, производство алкогольных настоек)
