Химия • 8 класс § 4

§ 4. Физические явления — основа разделения смесей в химии

Учебник: Химия. 8 класс (О. С. Габриелян, И. Г. Остроумов, С. А. Сладков). Программа ФГОС.
К разделам:

Термины и понятия параграфа 7

Термин Химия • 8 класс § 4

Чистые вещества и смеси

Чистыми называют вещества, которые практически не содержат посторонних примесей и обладают строго постоянными физическими свойствами. Смеси состоят из двух или более индивидуальных веществ (компонентов), каждое из которых сохраняет свои физические свойства.

  • Индивидуальные вещества в составе смеси называют её компонентами
  • В практической деятельности и технике смеси применяются несоизмеримо чаще, чем сверхчистые вещества
Термин Химия • 8 класс § 4

Гомогенные и гетерогенные смеси

Две основные категории смесей по визуальной и оптической однородности.

  • Гомогенные (однородные) смеси — системы, в которых между частицами компонентов отсутствуют видимые границы раздела даже при наблюдении под оптическим микроскопом (воздух, раствор сахара или соли в воде, металлические сплавы)
  • Гетерогенные (неоднородные) смеси — системы, в которых границы раздела между частицами компонентов различимы невооружённым глазом или под лупой (гранит, пыльный воздух, мутная взвесь глины в воде, смесь порошка серы с железными опилками)
Термин Химия • 8 класс § 4

Дистилляция, или перегонка

Метод разделения гомогенных жидких смесей, основанный на существенном различии температур кипения их компонентов.

  • Заключается в испарении жидкости при нагревании в перегонной колбе с последующим охлаждением паров в холодильнике и сбором конденсата (дистиллята) в приёмник
  • Применяется для получения дистиллированной воды и фракционного разделения сырой нефти
Термин Химия • 8 класс § 4

Фильтрование

Метод отделения нерастворимых твёрдых частиц от жидкости или газа в гетерогенных смесях при помощи пористых перегородок (фильтров).

  • Раствор или газ свободно проходит сквозь микропоры фильтра, образуя прозрачный фильтрат, а более крупные взвешенные частицы задерживаются на поверхности
  • Лежит в основе работы водоочистных станций, бытовых фильтров для воды, пылесосов, респираторов и хирургических масок
Термин Химия • 8 класс § 4

Выпаривание

Способ выделения растворённого твёрдого вещества из раствора путём полного испарения летучего растворителя при нагревании.

  • Проводится в специальных термостойких фарфоровых чашках
  • Является фундаментальным промышленным методом добычи поваренной соли из естественных соляных озёр и морских лиманов
Термин Химия • 8 класс § 4

Отстаивание

Способ разделения гетерогенных смесей, основанный на естественном разделении компонентов с различной плотностью под действием гравитационных сил.

  • Применяется для разделения взвесей твёрдых частиц в воде или несмешивающихся жидкостей с разной плотностью (например, воды и растительного масла, воды и бензина)
  • Для быстрого и точного слива отстоявшихся жидких слоёв в лабораториях используют делительную воронку
Термин Химия • 8 класс § 4

Хроматография

Физико-химический метод разделения и анализа сложных смесей молекул, основанный на различном распределении компонентов между подвижной и неподвижной фазами и различии скоростей их перемещения.

  • Открыт в 1900 году выдающимся русским биохимиком Михаилом Семёновичем Цветом при исследовании растительных пигментов хлорофилла
  • Широко применяется в медицине, фармацевтике, криминалистике и экологическом мониторинге окружающей среды

Исторические личности параграфа 1

Личность Химия • 8 класс § 4
М. С. Цвет (1872–1919)

М. С. Цвет (1872–1919)

Выдающийся русский биохимик и физиолог растений, первооткрыватель метода хроматографии, революционизировавшего химический анализ и разделение сложных многокомпонентных смесей.

  • В 1900–1903 годах разработал принципиально новый метод разделения и анализа смесей — хроматографию, основанный на различии скоростей перемещения компонентов растворов в слое пористого сорбента.
  • Экспериментально открыл метод при разделении растительных пигментов, механизм которого в параграфе демонстрируется опытом бумажной хроматографии с разделением красителей чёрного фломастера под действием спирта.
  • Метод Цвета стал незаменимым инструментом современной химической технологии и медицины, а на надгробной плите учёного высечена эпитафия: «Ему было дано открыть хроматографию, разделяющую молекулы, объединяющую людей».

Ответы на вопросы учебника 4

Вопрос учебника #1 Химия • 8 класс § 4

Какие типы смесей различают по агрегатному состоянию образующих их веществ?

По агрегатному состоянию компонентов смеси классифицируют на:

  • Твёрдые смеси: могут быть гетерогенными (горные породы, гранит, почва, смесь серы и железа) или гомогенными (металлические сплавы — бронза, латунь, ювелирное золото различных проб);
  • Жидкие смеси: могут быть гомогенными (морская вода, раствор сахара, нефть, медицинский спирт) или гетерогенными (взвесь глины в воде, молоко, эмульсия бензина с водой);
  • Газообразные смеси: в силу неограниченной взаимной диффузии газов все газовые смеси всегда являются гомогенными (атмосферный воздух, природный газ, выхлопные газы).
Вопрос учебника #2 Химия • 8 класс § 4

Перечислите способы разделения смесей. Какие свойства компонентов лежат в основе каждого способа?

Основные способы разделения смесей и их физические основы:

  • Действие магнитом (магнитная сепарация): основана на различии магнитных свойств веществ (ферромагнетики, такие как железо, притягиваются магнитом из смеси с немагнитной серой или песком);
  • Отстаивание: основано на различии плотностей несмешивающихся фаз под действием силы тяжести (тяжёлая фаза оседает на дно, лёгкая всплывает);
  • Фильтрование: основано на различии в размерах частиц дисперсной фазы и пор фильтрующего материала;
  • Выпаривание и кристаллизация: основаны на существенном различии летучести и температур кипения растворителя и растворённого твёрдого вещества;
  • Дистилляция (перегонка): основана на различии температур кипения компонентов жидких гомогенных растворов;
  • Хроматография: основана на различии коэффициентов сорбции и скоростей движения молекул разных компонентов в потоке подвижной фазы сквозь неподвижный сорбент.
Вопрос учебника #3 Химия • 8 класс § 4

Назовите как можно больше бытовых приборов и приспособлений, действие которых основано на одном из способов разделения смесей.

Примеры бытовых приборов и устройств для разделения смесей:

  • Бытовые проточные и кувшинные фильтры для питьевой воды (метод фильтрования через активированный уголь и полимерные мембраны);
  • Пылесосы со сменными мешками или HEPA-фильтрами (фильтрование воздуха от микрочастиц пыли);
  • Кухонные вытяжки с жироулавливающими металлическими сетками и угольными картриджами (фильтрование взвесей жира и паров);
  • Медицинские маски и респираторы (фильтрование вдыхаемого воздуха от аэрозолей и бактерий);
  • Сито, дуршлаг, френч-пресс для заваривания чая и кофе (разделение грубых гетерогенных смесей фильтрованием);
  • Центробежные соковыжималки (разделение сока и мякоти фильтрованием под действием центробежной силы);
  • Кухонные жироуловители под раковиной и отстойники в загородных септиках (метод гравитационного отстаивания).
Вопрос учебника #4 Химия • 8 класс § 4

На надгробной плите одного из отечественных учёных высечены слова: «Ему было дано открыть хроматографию, разделяющую молекулы, объединяющую людей». Кто этот учёный?

Эти слова посвящены выдающемуся русскому учёному-биохимику и физиологу растений Михаилу Семёновичу Цвету (1872–1919). В 1900–1903 годах он впервые разработал хроматографический метод, разделив сложную смесь растительных пигментов листьев (зелёные хлорофиллы и жёлтые каротиноиды) при пропускании их раствора через вертикальную колонку с порошком мела.