Koko elämämme rakentuu kirjaimellisesti erilaisten kemikaalien työn varaan. Hengitämme ilmaa, joka sisältää monia erilaisia kaasuja. Tuotos on hiilidioksidia, jonka kasvit sitten käsittelevät. Juomme vettä tai maitoa, joka on veden ja muiden komponenttien (rasva, kivennäissuolat, proteiini jne.) seos.
Banali omena on kokonaisuus monimutkaisia kemikaaleja, jotka ovat vuorovaikutuksessa toistensa ja kehomme kanssa. Heti kun jotain pääsee vatsaamme, imeytymiemme tuotteen sisältämät aineet alkavat olla vuorovaikutuksessa mahanesteen kanssa. Ehdottomasti jokainen esine: ihminen, kasvi, eläin on joukko hiukkasia ja aineita. Jälkimmäiset on jaettu kahteen eri tyyppiin: puhtaat aineet ja seokset. Tässä materiaalissa selvitämme, mitkä aineet ovat puhtaita ja mitkä niistä kuuluvat seosten luokkaan. Harkitse menetelmiä seosten erottamiseksi. Ja katso myös tyypillisiä esimerkkejä puhtaista aineista.
Puhtaat aineet
Kemiassa puhtaat aineet ovat aineita, jotka koostuvat aina vain yhdestä ainoasta hiukkaslajista. Ja tämä on ensimmäinen tärkeä ominaisuus. Puhdas aine on esimerkiksi vesi, joka koostuuyksinomaan vesimolekyyleistä (eli omista). Myös puhtaalla aineella on aina vakio koostumus. Siten jokainen vesimolekyyli koostuu kahdesta vetyatomista ja yhdestä happiatomista.
Puhteiden aineiden ominaisuudet, toisin kuin seosten, ovat pysyviä ja muuttuvat epäpuhtauksien ilmaantuessa. Vain tislatulla vedellä on kiehumispiste, kun taas merivedellä kiehuu korkeammassa lämpötilassa. On pidettävä mielessä, että mikään puhdas aine ei ole täysin puhdasta, koska jopa puhtaalla alumiinilla on koostumuksessa epäpuhtautta, vaikka sen osuus on 0,001%. Herää kysymys, kuinka löytää puhtaan aineen massa? Laskentakaava on seuraava - puhtaan aineen m (massa) u003d puhtaan aineen W (pitoisuus)seos / 100%.
On olemassa myös sellaisia puhtaita aineita kuin ultrapuhtaat aineet (ultrapuhdas, erittäin puhdas). Tällaisia aineita käytetään puolijohteiden valmistuksessa erilaisissa mittaus- ja laskentalaitteissa, ydinenergiassa ja monilla muilla ammattialoilla.
Esimerkkejä puhtaista aineista
Olemme jo havainneet, että puhdas aine on jotain, joka sisältää samanlaisia elementtejä. Lumi on hyvä esimerkki puhtaasta aineesta. Itse asiassa tämä on sama vesi, mutta toisin kuin päivittäin kohtaamamme vesi, tämä vesi on paljon puhtaampaa eikä sisällä epäpuhtauksia. Timantti on myös puhdas aine, koska se sisältää vain hiiltä ilman epäpuhtauksia. Sama pätee vuorikristalleihin. KäytössäJoka päivä kohtaamme toisen esimerkin puhtaasta aineesta - puhdistetun sokerin, joka sisältää vain sakkaroosia.
Miksit
Olemme jo tarkastelleet puhtaita aineita ja esimerkkejä puhtaista aineista, siirrytään nyt toiseen aineluokkaan - seoksiin. Seos on, kun useita aineita sekoitetaan keskenään. Seoksia kohtaamme jatkuvasti, myös arjessa. Sama tee- tai saippualiuos ovat seoksia, joita käytämme päivittäin. Seokset voivat olla ihmisen luomia tai ne voivat olla luonnollisia. Ne ovat kiinteässä, nestemäisessä ja kaasumaisessa tilassa. Kuten edellä mainittiin, sama tee on veden, sokerin ja teen seos. Tämä on esimerkki ihmisen valmistamasta seoksesta. Maito on luonnollinen seos, koska se ilmenee ilman ihmisen puuttumista kehitysprosessiin ja sisältää monia erilaisia komponentteja.
Ihmisen luomat seokset ovat lähes aina kestäviä, ja luonnolliset lämmön vaikutuksesta alkavat hajota erillisiksi hiukkasiksi (esimerkiksi maito happamoi muutaman päivän kuluttua). Seokset jaetaan myös heterogeenisiin ja homogeenisiin. Heterogeeniset seokset ovat heterogeenisiä, ja niiden komponentit näkyvät paljaalla silmällä ja mikroskoopilla. Tällaisia seoksia kutsutaan suspensioiksi, jotka puolestaan jaetaan suspensioiksi (kiinteässä tilassa oleva aine ja nestemäisessä tilassa oleva aine) ja emulsioihin (kaksi ainetta nestemäisessä tilassa). Homogeeniset seokset ovat homogeenisia, eikä niiden yksittäisiä komponentteja voida ottaa huomioon. Niitä kutsutaan myös liuoksiksi (ne voivat olla kaasumaisia,nestemäisessä tai kiinteässä tilassa).
Seoksen ja puhtaiden aineiden ominaisuudet
Ymmärryksen helpottamiseksi tiedot esitetään taulukon muodossa.
| Vertailumerkki | Puhtaat aineet | Miksit |
| Aineiden koostumus | Pidä sävellys vakiona | Vaihteleva koostumus |
| Ainetyypit | Sisältää yhtä ainetta | Sisällytä erilaisia aineita |
| Fysikaaliset ominaisuudet | Pidä fyysiset ominaisuudet muuttumattomina | Epävakaat fyysiset ominaisuudet |
| Aineen energian muutos | Muutoksia, kun energiaa tuotetaan | Ei muutosta |
Menetelmät puhtaiden aineiden saamiseksi
Luonnossa monet aineet esiintyvät seoksina. Niitä käytetään farmakologiassa, teollisessa tuotannossa.
Puhteiden aineiden saamiseksi käytetään erilaisia erotusmenetelmiä. Heterogeeniset seokset erotetaan laskeuttamalla ja suodattamalla. Homogeeniset seokset erotetaan haihduttamalla ja tislaamalla. Harkitse kutakin menetelmää erikseen.
Ratkaisu
Tätä menetelmää käytetään suspensioiden, kuten jokihiekan ja veden seoksen, erottamiseen. Pääperiaate, johon laskeutusprosessi perustuu, on niiden tiheyksien eroerotettavat aineet. Esimerkiksi yksi raskas aine ja vesi. Mikä puhdas aine on raskaampaa kuin vesi? Tämä on esimerkiksi hiekkaa, joka massansa vuoksi alkaa laskeutua pohjaan. Eri emulsiot erotetaan samalla tavalla. Esimerkiksi kasviöljy tai öljy voidaan erottaa vedestä. Nämä aineet muodostavat erotusprosessissa pienen kalvon veden pinnalle. Laboratorio-olosuhteissa sama prosessi suoritetaan käyttämällä erotussuppiloa. Tämä seosten erottelumenetelmä toimii myös luonnossa (ilman ihmisen väliintuloa). Esimerkiksi noen laskeutuminen savusta ja kerman laskeutuminen maitoon.
Suodatus
Tämä menetelmä soveltuu puhtaiden aineiden saamiseksi heterogeenisistä seoksista, esimerkiksi veden ja ruokasuolan seoksesta. Joten miten suodatus toimii seoksen hiukkasten erotteluprosessissa? Tärkeintä on, että aineilla on erilaiset liukoisuustasot ja hiukkaskoot.
Suodatin on suunniteltu siten, että sen läpi pääsevät vain saman liukoisuudet tai samankokoiset hiukkaset. Suuremmat ja muut sopimattomat hiukkaset eivät pääse kulkemaan suodattimen läpi, ja ne suodatetaan pois. Suodattimien roolia voivat olla laboratorion erikoislaitteet ja -ratkaisut, mutta myös tutut asiat, kuten vanu, kivihiili, poltettu savi, puristettu lasi ja muut huokoiset esineet. Suodattimia käytetään tosielämässä paljon useammin kuin uskotkaan.
Tämän periaatteen mukaan meille kaikille toimii tuttu pölynimuri, joka erottaa suuretlikahiukkasia ja imee taitavasti pienet, jotka eivät voi vahingoittaa mekanismia. Kun olet sairas, käytä harsosidettä, joka voi karkottaa bakteerit. Työntekijät, joiden ammatti liittyy vaarallisten kaasujen ja pölyn leviämiseen, käyttävät hengityssuojaimia suojellakseen heitä myrkytykseltä.
Magnetin ja veden vaikutus
Näin voit erottaa rautajauheen ja rikin seoksen. Erotusperiaate perustuu magneetin vaikutukseen rautaan. Magneetti vetää puoleensa rautahiukkasia, kun taas rikki pysyy paikallaan. Samaa menetelmää voidaan käyttää muiden metalliosien erottamiseen eri materiaalien massasta.
Jos rikkijauhetta, johon on sekoitettu rautajauhetta, kaadetaan veteen, kastumattomat rikkihiukkaset kelluvat veden pinnalle, kun taas raskas rauta putoaa välittömästi pohjaan.
Haihtuminen ja kiteytyminen
Tämä menetelmä toimii homogeenisten seosten, kuten suolan vesiliuoksen, kanssa. Se toimii luonnollisissa prosesseissa ja laboratorio-olosuhteissa. Esimerkiksi jotkut järvet haihduttavat vettä kuumennettaessa ja ruokasuola jää paikalleen. Kemiallisesti tämä prosessi perustuu siihen, että kahden aineen kiehumispisteen ero ei anna niiden haihtua samanaikaisesti. Tuhoutunut vesi muuttuu höyryksi ja jäljelle jäänyt suola pysyy normaalitilassaan.
Jos uutettava aine (esim. sokeri) sulaa kuumennettaessa, vesi ei haihdu kokonaan. Seos kuumennetaan ensin ja sitten tuloksena olevaa modifioidaanseos vaaditaan niin, että sokerihiukkaset laskeutuvat pohjalle. Joskus on vaikeampi tehtävä - korkeamman kiehumispisteen omaavan aineen erottaminen. Esimerkiksi veden erottaminen suolasta. Tässä tapauksessa haihtunut aine on kerättävä, jäähdytettävä ja tiivistettävä. Tätä homogeenisten seosten erottamismenetelmää kutsutaan tislaukseksi (tai yksinkertaisesti tislaamiseksi). On olemassa erityisiä laitteita, jotka tislaavat vettä. Tällaista vettä (tislattua) käytetään aktiivisesti farmakologiassa tai autojen jäähdytysjärjestelmissä. Luonnollisesti ihmiset käyttävät samaa menetelmää alkoholin tislaamiseen.
Kromatografia
Viimeinen erotusmenetelmä on kromatografia. Se perustuu siihen tosiasiaan, että joillakin aineilla on taipumus imeä aineiden muita komponentteja. Se toimii näin. Jos otat paperin tai kankaan, johon on kirjoitettu musteella jotain, ja upotat siitä osan veteen, huomaat seuraavan: vesi alkaa imeytyä paperiin tai kankaaseen ja hiipii ylös, mutta väriaine asia jää hieman jälkeen. Tätä tekniikkaa käyttämällä tiedemies M. S. Tsvet pystyi erottamaan klorofyllin (aine, joka antaa kasveille vihreän värin) kasvin vihreistä osista.
