Чистые вещества и смеси

|

Химия

Мы сталкиваемся с водой каждый день: морская вода, мутная вода в луже, вода в деревенском колодце, минеральная вода в магазине, вода дома из крана, вода в сладком чае. Что в этом списке можно назвать чистым веществом?
Алёна Никифорова
Курирую урок, все предложения пишите в комментариях под уроком или личным сообщением
Абсолютно чистых веществ в природе нет. Все вещества в природе встречаются в виде смесей. Смесь в отличие от чистого вещества не имеет постоянного состава. Каждое вещество в смеси в основном сохраняет свои свойства. По визуальным признакам смеси делятся на однородные и неоднородные. В неоднородных смесях мы можем обнаружить различные частицы невооруженным глазом или при помощи микроскопа, а в однородных смесях - нет. К ярким представителям природных смесей относятся воздух, морская вода, нефть, ископаемые угли.
Содержание
Хотите делать уроки с нами?
Вводное тестирование
Проверь готовность к уроку
Начать тест
Закон Пруста (о постоянстве состава) гласит: Химические соединения молекулярного строения независимо от способа их получения имеют:
Далее
Проверить
Показать результаты
Какое из явлений не относится к физическим?
Далее
Проверить
Показать результаты
Какая кристаллическая решётка у льда?
Далее
Проверить
Показать результаты
Хм...
Ты еще не готов к этому уроку
Заново
Молодец
Начинай изучать урок
Заново
Отлично
Полный вперёд!
Заново

Из чего состоят

Чистые вещества
Чистые вещества – это индивидуальные вещества, которые состоят из частиц одинакового типа. Чистое вещество может быть элементом (гелий, аргон, вольфрам) или соединением (поваренная соль, пищевая сода, аммиак, дистиллированная вода).

Чистые вещества нужны для изучения их физических и химических свойств, а также для получения новых соединений.
Частицы одного типа
Сахар
Дистиллированная вода
Например, дистиллированная вода состоит из одинаковых частиц, называемых молекулами воды. Сахар состоит из одинаковых частиц, называемых молекулами сахарозы. Дистиллированная вода и сахароза — это чистые вещества.
Смеси
Смеси – это система, состоящая из нескольких веществ, частицы которых разного типа.
Смесь (частицы разного типа)
Вода с сахаром
Если же сахар(сахарозу) смешать с водой, образуется раствор, в состав которого входят как молекулы воды, так и молекулы сахарозы.
Компонентом называется каждое вещество в смеси. Примесь – это компонент, масса которого в десятки раз меньше массы другого компонента.
Проверь себя
Система, состоящая из частиц разного типа
Далее
Проверить
Показать результаты
Что из перечисленного является чистым веществом
Далее
Проверить
Показать результаты
Надо еще позаниматься
Заново
Молодец, двигайся дальше
Заново
Морская и дистиллированная вода
Можно ли изучать свойства воды, используя для этой цели морскую воду? Конечно же нет, ибо морская вода представляет собой не чистую воду, а смесь различных веществ в ней, и в первую очередь солей, которые придают морской воде своеобразный горько-соленый вкус. Каждое вещество, выделенное из морской воды имеет определенные свойства. Да и сама вода, содержащая чрезвычайно мало примесей (практически чистая) - ее называют дистиллированной водой – характеризуется рядом своих физических и химических свойств. Например, твердое агрегатное состояние дистиллированной воды (лёд) имеет плотность меньше, чем у жидкого агрегатного состояния , хотя для других соединений это наоборот. Дистиллированная вода может вступать в реакцию гидратации.

Различия свойств

Знания, чем смесь отличается от чистого вещества, из каких составляющих состоит смесь - помогут понять какие свойства у смеси, чтобы найти ей применение, и если смесь не получится применить, то как выделить составляющие из нее.
Соотношение составляющих
Соотношение веществ в смеси может быть различным.
Вы можете положить любое количество сахара в чай, и это будет оставаться смесью сахара и чая.
В чистом веществе соотношение атомов элементов, образующих его, имеет постоянный состав.
Вещество, которое называют виноградным сахаром, - глюкоза состоит из углерода (С), водорода (Н), кислорода (О) в определенном соотношении – брутто-формула C6H12O6. Если мы поменяем соотношение атомов элементов, например, добавим 2 атома водорода (Н), то получим брутто-формулу C6H14O6 - это уже другое вещество.
Свойства составляющих
Свойства каждого вещества в смеси сохраняются.
Химические свойства хлорида натрия в морской воде остаются такими же. Например, если к раствору сульфата меди, окрашенному в синий цвет, добавить морскую воду, то раствор позеленеет из-за образования тетрахлоркупрата натрия, что доказывает, что химические свойства хлорида натрия в морской воде сохранились.

Физические свойства вещества в смеси остаются такими же.
Например, если поднести магнит к смеси, то железо притянется к магниту из смеси.
Свойства атомов элементов, составляющих химическое соединение, не сохраняются.
Медь в сульфате меди (II) и кристаллогидрате сульфата меди (II) меняет свои свойства, в первом случае она придает соли белый цвет, во втором случае – голубой.
Выделение или поглощение энергии
При механическом смешивании веществ (образование смесей, в которых компоненты можно обнаружить невооруженным глазом) не происходит ни поглощения, ни выделения энергии.
Если добавлять песок в воду, которые имеют одинаковую температуру, и перемешивать, то наша смесь теплее или холоднее становиться не будет.
При образовании химических соединений энергия поглощается или выделяется.
При добавлении натрия в воду получается гидроксид натрия и мы наблюдаем бурное выделение энергии.
Разделение на составные части
Смеси могут быть разделены на составляющие их компоненты физическими и химическими методами.
С помощью физических методов, таких как дистилляция и выпаривание, мы можем разделить морскую воду на чистую воду и соли.
Для выделения составных частей соединений необходимы только химические реакции.
Чтобы получить натрий из поваренной соли нужно провести электролиз (электрохимическую реакцию).
Проверь себя
Выберите верное утверждение:
Далее
Проверить
Показать результаты
Выберите неверное утверждение
Далее
Проверить
Показать результаты
Надо еще позаниматься
Заново
Молодец, двигайся дальше
Заново
Соль влияет на замерзание и кипение воды
В жизни, как правило, мы встречаемся не с чистыми веществами, а со смесями. Даже небольшое количество примесей в смеси обусловливают свойства, отличные от свойств чистого вещества. Изучение различия свойств чистых веществ и смесей могут идти на пользу. Например, дистиллированная вода замерзает при 0оС, тогда как океанская вода – при температуре -1,9оС. Этим пользуются работники городского коммунального хозяйства, когда в период гололеда посыпают тротуары технической поваренной солью или другими реагентами. Также следует отметить, что соль не только понижает температуру замерзания раствора, но и вызывает повышение температуры кипения раствора. Поэтому в процессе приготовления даже вегетарианских и нежирных первых блюд следует быть аккуратными, так как ожоги от кипящих супов более болезненны, чем ожоги от кипящей воды

Виды смесей

Смеси можно разделить по двум признакам: по агрегатному состоянию и по внешним признакам. Визуально мы можем разделить смеси на однородные и неоднородные.
Однородные и неоднородные смеси
Смеси могут находиться в разных агрегатных состояниях: газообразном, жидком, твердом.

Однородными(гомогенными) называют такие смеси, частицы в которых нельзя обнаружить невооруженным глазом или при помощи микроскопа, поскольку вещества находятся в раздробленном состоянии на микроуровне.

Неоднородными(гетерогенными) называют смеси, в которых частицы можно обнаружить невооруженным глазом или при помощью микроскопа.

Мы можем утверждать, что смесь песка с водой неоднородная, так как мы можем различить частицы песка и воды невооруженным глазом. А что делать со солёной водой и молоком, которые внешне кажутся однородными? На помощь приходит микроскоп, который позволяет сделать выводы, что солёная вода - однородная смесь, а молоко - неоднородная смесь.
Гомогенная смесь
Морская вода
Морская вода под микроскопом
Гетерогенная смесь
Молоко
Молоко под микроскопом
В случае образования неоднородной смеси частички (капельки, пузырьки) одного вещества оказываются распределены в среде другого вещества.

Классифицируя (группируя) такие смеси, удобно принимать во внимание агрегатное состояние того вещества, в среде которого оказывается распределено другое вещество. Для таких систем также вводятся условные обозначения (агрегатное состояние частиц, распределенных в среде/ агрегатное состояние среды).
Газообразные смеси
Однородные газовые смеси - смеси газов, в которых частицы каждого газа нельзя рассмотреть невооруженным глазом.
Самым распространенные примером такой смеси, с которой мы имеем дело каждый день, является воздух. Воздух состоит из азота, кислорода, аргона, углекислого газа, водяного пара и других примесей газа. Несмотря на такой большой состав воздуха мы не можем рассмотреть каждую составляющую в нем. Также к однородным газовым смесям относится природный газ и попутный нефтяной газ. Они состоят из углеводородов: метан, этан, пропан и бутан.
Природный газ ( процесс горения)
Воздух
К неоднородным газовым смесям принадлежат туманы и дымы , которые имеют общее название — аэрозоли.

Дым (твёрдые частицы/газ) – смесь, в которой частички твердого вещества распределены в среде газообразного вещества.
Например: пыль в воздухе. Также дым образуется при сгорании горючих веществ (на производствах, в автомобилях и при пожаре), он может содержать крупные твердые частицы несгоревшего топлива и золы, оксидов металлов, сажи, смолы.
Туман (жидкость/газ) – смесь, в которой мелкие капельки жидкости распределены в газообразной среде.
Извержение вулкана в Чили
Туман в поле
Жидкие однородные (гомогенные) смеси называются растворами. В науке термин "раствор" иногда используется для газообразных и твердых однородных смесей.

Раствор, где твердое вещество хорошо растворимо в растворителе.
Жидкие смеси
Например, вода с сахаром, морская вода, чай с сахаром, спиртовой раствор йода.
Раствор, состоящий из двух полностью смешивающихся жидкостей.
Например, медицинский спирт ( 95% раствор этилового спирта в воде), столовый уксус (9 % раствор уксусной кислоты в воде).
Раствор, где газ хорошо растворим в растворителе.
Например, нашатырный спирт (10 % аммиака в воде).
Чай с сахаром
Морская вода
Неоднородные смеси , среда в которых жидкая

Суспензия (твердые частицы/жидкость) – смесь, в которой частички твердого вещества распределены в жидкой среде.
Например: взвесь песка или глины в воде, ил, какао.
Эмульсия (жидкость/жидкость) – смесь, в которой мелкие капельки жидкости распределены в другой жидкой среде, несмешивающейся с первой.
Например, молоко, майонез, крем, нефть. Чтобы не происходило расслоение не смешивающихся между собой жидкостей, к таким смесям добавляют вещества, называемые эмульгаторами.
Пена (газ/жидкость) – смесь, в которой пузырьки газа распределены в жидкой среде.
Например, пена газированной воды, пузырьки газа в жидкости, мыльная пена.
Вода с песком
Пузырьки газа в жидкости
К однородным твердым смесям относят сплавы. Сплавы - это однородные металлические материалы, которые состоят из двух и более химических элементов, с преобладанием металлических компонентов ( например, медь, серебро). Однородность сплава достигается за счет равномерного распределения компонентов во время выплавки.
Твердые смеси
Например, латунь (сплав меди с цинком), серебро 925 пробы, золото 585 пробы.
Неоднородные (гетерогенные) смеси, среда в которых твердая. Такие смеси не имеют специфических названий, поэтому ограничимся соответствующими примерами.

(газ/ твердое) – смесь, в которой пузырьки газа распределены в среде твердого вещества.
Например: пемза (пористое стекло вулканического происхождения), пенопласт, обычный хлеб, сыр.
(жидкое/твердое) – смесь, в которой мелкие капельки жидкости распределены в среде твердого вещества.
Например: влажная почва, грунт, жемчуг, опал.
(твёрдое/твёрдое) – смесь, в которой частички твердого вещества распределены в среде твердого вещества.
Например: гранит, полевой шпат, слюда и кварц.
Пемза
Кварц
Опал
Проверь себя
Что из перечисленного является неоднородной смесью
Далее
Проверить
Показать результаты
Что из перечисленного является однородной смесью
Далее
Проверить
Показать результаты
Что из перечисленного является неоднородной смесью
Далее
Проверить
Показать результаты
Надо еще позаниматься
Заново
Молодец, двигайся дальше
Заново
Смог
В качестве примера аэрозоля можно также назвать смог (от англ. smoke (дым) и fog (туман)) — чрезвычайно ядовитая смесь, которая образуется в воздухе при определённых погодных условиях и содержит вредные вещества, выделившиеся в результате работы предприятий, сжигания топлива на транспорте и в печах теплоэлектростанций, крупных лесных пожаров.

Впервые термин «смог» был введён доктором Генри Антуаном де Во в статье «Туман и дым» (Fog and Smoke), написанной для Конгресса здравоохранения. 26 июля 1905 года лондонская газета Daily Graphic процитировала его: «Он сказал, что нет нужды в науке, чтобы понять, что этот дымовой туман — смог — порождение города, которое не встречается в сельской местности» . На следующий день газета написала, что де Во оказал большую услугу общественности, введя новый термин для описания лондонского тумана.

Выделяют два типа смога, они названы в честь городов, где впервые был замечен данный тип смога. Первый - влажный смог Лондонского типа - сочетание тумана с примесью дыма и газовых отходов производств. Другой - сухой смог Лос-Анджелесского типа - возникает под действием солнечной радиации и представляет синеватую дымку из едких газов без тумана.
Влажный смог Лондонского типа
Сухой смог Лос-Анджелесского типа
Золото 585 пробы
Часто в ювелирным магазинах мы встречаем золото 585 пробы, что означает эта цифра? Это цифра показывает содержание золота в данном сплаве, в данном случае в ювелирных украшениях содержится 58,5% золота. Возникает следующий вопрос: почему не используют чистое золото? Дело в том, что золото тяжёлый и мягкий металл, следовательно, чистое золото легко царапается и деформируется. Представьте, если бы мы носили украшения из чистого золота, то они бы быстро покрылись царапинами и изменили свою форму. Для придания твердости к золоту добавляют лигатурные металлы, например, серебро, медь, платина, палладий, цинк. Добавление лигатурных металлов также уменьшает вес и позволяет моделировать цвет будущего ювелирного изделия. Если в сплаве золота 585 пробы содержится 36% серебра и 5,5 % меди, то сплав приобретает зелёный оттенок, 18,3% серебра и 23,4% меди - розовый, 8,3 % серебра и 33,4% меди - красноватый. Стоит отметить, что обручальные кольца бывают не только 585 пробы, но и 750 (75% золота) и 958 (95,8% золота) пробы, однако чем больше проба золота в ювелирном украшении, тем меньше износостойкость и прочность.

Смеси в окружающем мире

Всем известно, что в природе существуют жидкие, твердые и газообразные смеси, которые содержат ценные компоненты. Человек уже многие века применяет смеси в своей жизни.

Материалов на основе чистых веществ гораздо меньше, чем материалов из смесей веществ. Из чистых веществ, например, изготавливают медные провода, кремниевые солнечные батареи. Смеси веществ в качестве материалов используются чаще.
Воздух
Воздух представляет собой однородную смесь газов. Воздух состоит из азота (78,03 % об.), кислорода (20,95 % об.), аргона (0,94% об.) и других газов.

Аргон применяется для заполнения внутреннего пространства в лампах накаливания. Азот используется при получении аммиака. Кислород используется в промышленности на стадиях окисления.

Человек и все животные используют воздух при дыхании.
Воздух
Морская вода
Морская вода – однородный раствор, богатый источник растворенных в ней различных веществ.

Морскую воду используют для получения пресной воды путем дистилляции и для получения морской соли путем выпаривания.

К примеру, завод Shoaiba 3 (Саудовская Аравия) производит дистилляционным методом до 880 тысяч кубометров пресной воды в день.
Морская вода
Нефть
Нефть – жидкая природная однородная смесь веществ, является ценным химическим сырьем.

Из нефти получают бензин, лигроин, керосин, газойль, мазут, дизельное топливо и различные смазочные масла путем первичной переработки. После вторичной переработки нефти получают вещества, которые используются для производства других веществ и материалов: пластмасс, синтетического каучука, красителей, лекарств , взрывчатых веществ и др.

Бензин, дизель и керосин используется в двигателях машин, тракторов и самолётов.

Пластмасса окружает нас во всех приборов. И даже синтетическая одежда сделана из нефти.
Нефть
Ископаемые угли
Ископаемые угли – ценный природный материал, содержащий почти все элементы таблицы Менделеева. Применение каменного угля многообразно. Он используется как бытовое, энергетическое топливо, сырьё для металлургической и химической промышленности, а также для извлечения из него редких и рассеянных элементов. При переработке каменного угля получают аммиак, нафталин, смолы, различные фенолы, коксовый газ.
Ископаемые угли
Проверь себя
Из какой природной смеси получают газойль
Далее
Проверить
Показать результаты
Какой компонент воздуха занимает большую долю по объёму
Далее
Проверить
Показать результаты
Надо еще позаниматься
Заново
Молодец, двигайся дальше
Заново

Резюме

Абсолютно чистых веществ в природе нет. Исследователи искали различия чистых веществ от смесей. Так при изучении смесей они открыли коллигативные свойства – понижение температуры замерзания, повышение температуры кипения, которые нашли свое применение в жизни.

Кратко повторим

1
Чистые вещества – индивидуальные вещества, частицы которых одинакового вида.
2
Смесь – система нескольких веществ, частицы которых разного вида. Смеси делятся на однородные и неоднородные.
3
Составляющие смесей называются компонентами. Если какой-то компонент в смеси присутствует в малом количестве, то его называют примесью.
4
У однородных смесей частицы нельзя обнаружить невооруженным глазом или при помощи микроскопа. Однородные смеси делятся в зависимости от агрегатного состояния.
5
У неоднородных смесей можно обнаружить частицы невооруженным глазом или при помощи микроскопа. Неоднородные смеси делятся в зависимости от агрегатного состояния частиц и среды, в которой частицы распределены.
6
Яркими представителями природных смесей являются воздух, морская вода, нефть, ископаемые угли. Они являются ценными источниками химических соединений.
Выходное тестирование
Проверь как изучил урок
Начать тест
Выберите верное утверждение
Далее
Проверить
Показать результаты
Выберите неверное утверждение
Далее
Проверить
Показать результаты
Выберите верное утверждение
Далее
Проверить
Показать результаты
Какая природная смесь является твердой смесью
Далее
Проверить
Показать результаты
Суспензией является
Далее
Проверить
Показать результаты
Условное обозначение тумана
Далее
Проверить
Показать результаты
Хм...
Ты еще не готов к этому уроку
Заново
Молодец
Начинай изучать урок
Заново

Урок разработали

Можно копировать, распространять, улучшать, при условии указания авторства, ссылки на урок и сохранения данной лицензии у производного материала
Под свободной лицензией
CC-BY-SA-4.0
АВТОР
РЕДАКТУРА
ОФОРМЛЕНИЕ
ИСПОЛЬЗОВАЛИ
  • Химия. 8 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений/ О.С. Габриелян. – 2-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2013. – 286 с.
  • Химия: 8 класс: учебник для учащихся общеобразовательных учреждений/ Н.Е.Кузнецов, И.М.Титова, Н.Н. Гара. – 4-е изд., перераб. – М.: Вентана-Граф, 2012. – 256 с.
  • Курс коллоидной химии: учеб. для вузов/ Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии. – 2-е изд., перераб. и доп. – Л.: Химия, 1984. -368 с.
  • Сайты: foxford.ru ,Wikipedia.ru , yaklass.ru, youtube.com ,chem-oge.sdamgia.ru

Помогите улучшить

Мы рады любой помощи по улучшению урока. Пишите комментарии с предложениями, отмечайте понятные или непонятные элементы урока.
Made on
Tilda