Nel nostro articolo considereremo cosa sono le sostanze e le miscele pure, i metodi per separare le miscele. Ognuno di noi li usa nella vita di tutti i giorni. Le sostanze pure sono presenti in natura? E come distinguerli dalle miscele?
Sostanze e miscele pure: modi per separare le miscele
Le sostanze pure sono sostanze che contengono particelle solo di un certo tipo. Gli scienziati ritengono che praticamente non esistano in natura, poiché tutti, sebbene in proporzioni trascurabili, contengono impurità. Assolutamente tutte le sostanze sono anche solubili in acqua. Anche se, ad esempio, un anello d'argento viene immerso in questo liquido, gli ioni di questo metallo andranno in soluzione.
Un segno di sostanze pure è la costanza della composizione e delle proprietà fisiche. Nel processo della loro formazione, si verifica un cambiamento nella quantità di energia. Inoltre, può sia aumentare che diminuire. Una sostanza pura può essere separata nei suoi singoli componenti solo da una reazione chimica. Ad esempio, solo l'acqua distillata ha un tipico punto di ebollizione e congelamento per questa sostanza,mancanza di gusto e olfatto. E il suo ossigeno e idrogeno possono essere decomposti solo per elettrolisi.
E in che modo i loro aggregati differiscono dalle sostanze pure? La chimica ci aiuterà a rispondere a questa domanda. I metodi per separare le miscele sono fisici, poiché non portano a un cambiamento nella composizione chimica delle sostanze. A differenza delle sostanze pure, le miscele hanno composizione e proprietà variabili e possono essere separate con metodi fisici.
Cos'è una miscela
Una miscela è un insieme di singole sostanze. Un esempio è l'acqua di mare. A differenza del distillato, ha un sapore amaro o salato, bolle a una temperatura più alta e congela a una temperatura più bassa. I metodi per separare le miscele di sostanze sono fisici. Quindi, il sale puro può essere ottenuto dall'acqua di mare per evaporazione e successiva cristallizzazione.
Tipi di miscele
Se aggiungi lo zucchero all'acqua, dopo un po' le sue particelle si dissolveranno e diventeranno invisibili. Di conseguenza, non possono essere distinti ad occhio nudo. Tali miscele sono chiamate omogenee o omogenee. Ne sono esempi anche aria, benzina, brodo, profumo, acqua dolce e salata e una lega di rame e alluminio. Come puoi vedere, le miscele omogenee possono trovarsi in diversi stati di aggregazione, ma i liquidi sono più comuni. Sono anche chiamate soluzioni.
In miscele eterogenee o eterogenee si possono distinguere particelle di singole sostanze. Tipici esempi sono limatura di ferro e legno, sabbia e sale da cucina. Le miscele eterogenee sono anche chiamate sospensioni. Tra questi si distinguono sospensioni ed emulsioni. Il primo è costituito da un liquido e un solido. Quindi, un'emulsione è una miscela di acqua e sabbia. Un'emulsione è una combinazione di due liquidi con densità diverse.
Ci sono miscele eterogenee con nomi speciali. Quindi, un esempio di schiuma è la schiuma e gli aerosol includono nebbia, fumo, deodoranti, deodoranti per ambienti, agenti antistatici.
Metodi per separare le miscele
Naturalmente, molte miscele hanno proprietà più preziose delle singole singole sostanze che le compongono. Ma anche nella vita di tutti i giorni ci sono situazioni in cui hanno bisogno di essere separati. E nell'industria, intere industrie si basano su questo processo. Ad esempio, dal petrolio come risultato della sua lavorazione si ottengono benzina, gasolio, cherosene, olio combustibile, olio solare e olio per macchine, carburante per razzi, acetilene e benzene. D'accordo, è più redditizio utilizzare questi prodotti che bruciare olio senza pensare.
Ora vediamo se esistono metodi chimici per separare le miscele. Supponiamo di dover ottenere sostanze pure da una soluzione acquosa di sale. Per fare questo, la miscela deve essere riscaldata. Di conseguenza, l'acqua si trasformerà in vapore e il sale si cristallizzerà. Ma allo stesso tempo, non ci sarà alcuna trasformazione di una sostanza in un' altra. Ciò significa che la base di questo processo sono i fenomeni fisici.
I metodi per separare le miscele dipendono dallo stato di aggregazione, dalla capacità di dissolversi, dalla differenza di punto di ebollizione, dalla densità e dalla composizione dei suoi componenti. Consideriamo ciascuno di essi in modo più dettagliato in modo specificoesempi.
Filtraggio
Questo metodo di separazione è adatto per miscele contenenti un liquido e un solido insolubile. Ad esempio, acqua e sabbia di fiume. Questa miscela deve essere passata attraverso un filtro. Di conseguenza, l'acqua pulita lo attraverserà liberamente e la sabbia rimarrà.
Stabilimento
Alcuni metodi di separazione delle miscele si basano sull'azione della gravità. Così sospensioni ed emulsioni possono essere decomposte in sostanze pure. Se l'olio vegetale entra nell'acqua, la miscela deve essere prima agitata. Quindi lascialo per un po'. Di conseguenza, l'acqua sarà sul fondo del recipiente e l'olio lo coprirà sotto forma di una pellicola.
In condizioni di laboratorio, per la decantazione viene utilizzato un imbuto separatore. Come risultato del suo lavoro, il liquido più denso viene scaricato nel recipiente, mentre quello leggero rimane.
La sedimentazione è caratterizzata da una bassa velocità del processo. Ci vuole un certo tempo prima che si formi il precipitato. In condizioni industriali, questo metodo viene eseguito in strutture speciali chiamate vasche di sedimentazione.
Azione con un magnete
Se la miscela contiene metallo, può essere separata usando un magnete. Ad esempio, separare la limatura di ferro e legno. Ma tutti i metalli hanno queste proprietà? Affatto. Per questo metodo sono adatte solo miscele contenenti ferromagneti. Oltre al ferro, questi includono nichel, cob alto, gadolinio, terbio, disprosio, olmio, erbio.
Distillazione
Questo è il titolo intradotto dal latino significa "gocce drenanti". La distillazione è un metodo per separare le miscele in base alla differenza dei punti di ebollizione delle sostanze. Così, anche a casa, alcol e acqua possono essere separati. La prima sostanza inizia ad evaporare già a una temperatura di 78 gradi Celsius. Toccando la superficie fredda, il vapore alcolico si condensa, trasformandosi in uno stato liquido.
Nell'industria si ottengono così prodotti di raffinazione del petrolio, sostanze aromatiche, metalli puri.
Evaporazione e cristallizzazione
Questi metodi di separazione sono adatti per soluzioni liquide. Le sostanze che compongono la loro composizione differiscono per il punto di ebollizione. In questo modo è possibile ottenere cristalli di sale o zucchero dall'acqua in cui sono disciolti. Per fare ciò, le soluzioni vengono riscaldate ed evaporate allo stato saturo. In questo caso, i cristalli vengono depositati. Se è necessario ottenere acqua pura, la soluzione viene portata ad ebollizione, seguita dalla condensazione dei vapori su una superficie più fredda.
Metodi per la separazione delle miscele di gas
Le miscele di gas sono separate da metodi di laboratorio e industriali, poiché questo processo richiede attrezzature speciali. La materia prima di origine naturale è aria, coke, generatore, gas associato e naturale, che è una combinazione di idrocarburi.
I metodi fisici per separare le miscele allo stato gassoso sono i seguenti:
- La condensazione è un processo gradualeraffreddamento della miscela, durante il quale avviene la condensazione dei suoi componenti. In questo caso, prima di tutto, le sostanze altobollenti, che vengono raccolte nei separatori, passano allo stato liquido. In questo modo si ottiene idrogeno dal gas di cokeria e si separa anche l'ammoniaca dalla parte non reagita della miscela.
- L'assorbimento è l'assorbimento di alcune sostanze da parte di altre. Questo processo ha componenti opposte, tra le quali si stabilisce l'equilibrio durante la reazione. I processi avanti e indietro richiedono condizioni diverse. Nel primo caso, è una combinazione di alta pressione e bassa temperatura. Questo processo è chiamato assorbimento. Diversamente si utilizzano le condizioni opposte: bassa pressione ad alta temperatura.
- La separazione delle membrane è un metodo in cui la proprietà delle partizioni semipermeabili viene utilizzata per far passare selettivamente molecole di varie sostanze.
- Riflusso - il processo di condensazione di parti altobollenti di miscele a seguito del loro raffreddamento. In questo caso, la temperatura di transizione allo stato liquido dei singoli componenti dovrebbe differire notevolmente.
Cromatografia
Il nome di questo metodo può essere tradotto come "Scrivo con il colore". Immagina che l'inchiostro venga aggiunto all'acqua. Se abbassi l'estremità della carta da filtro in una tale miscela, inizierà ad essere assorbita. In questo caso, l'acqua verrà assorbita più velocemente dell'inchiostro, che è associato a un diverso grado di assorbimento di queste sostanze. La cromatografia non è solo un metodo per separare le miscele, ma anche un metodo per studiare proprietà di sostanze come la diffusione e la solubilità.
Così ci siamo incontraticon concetti come "sostanze pure" e "miscele". I primi sono elementi o composti costituiti solo da particelle di un certo tipo. I loro esempi sono sale, zucchero, acqua distillata. Le miscele sono una raccolta di singole sostanze. Per separarli vengono utilizzati diversi metodi. Il modo in cui sono separati dipende dalle proprietà fisiche dei suoi costituenti. I principali sono decantazione, evaporazione, cristallizzazione, filtrazione, distillazione, magnetizzazione e cromatografia.
