Методи розділення сумішей

Розділ 1 Початкові хімічні поняття

8 Методи розділення сумішей

Матеріал параграфа допоможе вам:

> з’ясувати суть основних методів розділення сумішей речовин;

> обирати метод розділення суміші залежно від її типу, агрегатного стану і властивостей компонентів.

Часто виникає потреба виділити із суміші один компонент (наприклад, добуте вугілля відокремлюють від негорючих речовин) або очистити певну речовину від домішок. Іноді із суміші вилучають кожний компонент для його подальшого використання. На уроках природознавства

ви дізналися про такі методи розділення сумішей, як відстоювання, випарювання, а також навчилися проводити фільтрування. Відомі й інші методи розділення сумішей. Обираючи метод, враховують тип суміші, агрегатні стани компонентів та їхні відмінності за фізичними властивостями (схема 3).

Схема З

Методи розділення сумішей

Відстоюванням можна розділити неоднорідну суміш твердої речовини і рідини або аналогічну суміш двох рідин. Речовина, що має більшу густину, поступово накопичується в нижній частині суміші. Наприклад, глина, змішана з водою, осідає на дно

посудини, а деревна тирса спливає. Струшена суміш води і бензину за короткий час розділяється па два шари. У верхньому шарі виявляємо легшу рідину – бензин, а в нижньому – воду.

Неоднорідні суміші, в яких тверді часточки надто повільно осідають у рідині, розділяють центрифугуванням. Основою лабораторної центрифуги (мал. 35) є ротор, у якому закріплюють спеціальні пробірки з неоднорідною сумішшю твердо/ та рідкої речовин. Під час обертання ротора в пробірках відбувається осадження твердої речовини (вона має більшу густину), а над нею залишається прозора рідина.

Центрифуга є у пральній машині. Білизна відокремлюється в ній від рідини, яка витікає через невеликі отвори у стінках центрифуги в нижню частину машини.

Мал. 35. Лабораторна центрифуга

Неоднорідну суміш твердої речовини і рідини або твердої речовини і газу можна розділити фільтруванням (с. 26). Із цією метою суміш пропускають через фільтр – спеціальний папір або тканину, вату, пісок. Часточки твердої речовини затримуються фільтром, а рідина чи газ проходить крізь його пори, проміжки між волокнами або часточками.

Процес фільтрування покладено в основу роботи респіратора – пристрою, який використовують люди, що працюють у запиленому просторі. Він містить фільтри, які перешкоджають потраплянню пилу в легені (мал. 36). Найпростіший респіратор – пов’язка з кількох шарів марлі. Фільтр, який вилучає пил із повітря, є також у пилососі.

Мал. 36. Робітник у респіраторі

За допомогою магніту з промислових і побутових відходів вилучають залізо. У такий спосіб збагачують залізну руду – магнетит. Завдяки здатності часточок цієї руди притягуватися до магніту її відокремлюють від піску, глини, грунту.

Для виділення твердої речовини із суміші з леткою рідиною1 використовують випарювання (с. 27). Суміш поміщають у відкриту посудину і нагрівають. Рідина поступово перетворюється на пару, а в посудині залишається тверда речовина.

Перегонка, або дистиляція2 – метод розділення сумішей (переважно однорідних) рідин,

1 Рідину називають леткою, якщо вона має невисоку температуру кипіння. Серед таких рідин – медичний ефір (температура кипіння за тиску 760 мм рт. ст. +34,6 °С), ацетон (+56,5 ‘С), етиловий спирт (+78,3 °С), вода (+100 °С).

2 Термін походить від латинського слова distil atіо – стікання краплинами.

А також очищення рідини від розчинених у ній речовин. На заводах перегонкою нафти, що є сумішшю багатьох речовин, добувають бензин, гас, дизельне пальне.

У лабораторії перегонку здійснюють так, як зображено на мал. 37. При нагріванні суміші рідин спочатку закипає речовина, яка має найнижчу температуру кипіння. Її пара виходить із посудини, охолоджується, конденсується1, а утворена рідина стікає в приймач. Коли цієї речовини не залишиться в суміші, температура почне підвищуватись, і згодом закипає інший компонент. У цей момент приймач замінюють на інший. Нелеткі рідини залишаються в посудині.

Мал. 37. Лабораторна установка для перегонки: а – звичайна; б – спрощена

1 – суміш рідин із різними температурами кипіння; 2 – термометр; 3 – водяний холодильник;

4 – приймач; 5 – вода з льодом

Перегонкою очищують водопровідну воду від домішок. Отриману чисту воду називають дистильованою. Її використовують у науково – дослідних лабораторіях, у виробництві речовин для новітньої техніки, у фармакології для приготування ліків тощо.

1 Термін походить від латинського слова condensatio – згущення, ущільнення.

Розділення різних сумішей відбувається і в природі. Із повітря на земну поверхню осідають часточки пилу, а під час дощу і снігу – потрапляють краплі води, сніжинки. Каламутна вода при відстоюванні стає прозорою. Вона також очищується від нерозчинних речовин, проходячи крізь пісок. Після випаровування води на берегах лиманів залишаються солі, які були розчинені в ній. Із води, що витікає зі свердловини, виділяються розчинені гази.

Іноді мимовільне розділення сумішей є небажаним. Це стосується деяких харчових продуктів (майонез, соуси, креми), косметичних засобів. Щоб запобігти “руйнуванню” таких сумішей, до них додають спеціальні речовини – стабілізатори, емульгатори. Ці добавки обов’язково мають бути безпечними для організму людини.

ВИСНОВКИ

Існують різні методи розділення сумішей на окремі речовини (компоненти). Їх обирають з огляду па тип суміші, агрегатні стани і фізичні властивості компонентів.

Неоднорідні суміші розділяють відстоюванням, фільтруванням, іноді – за допомогою магніту, а однорідні – випарюванням, перегонкою (дистиляцією).

?

46. Знайдіть відповідність, врахувавши можливість застосування кількох методів розділення певної суміші.

Тип суміші	Метод розділення суміші
1) неоднорідна суміш двох рідин;	А) відстоювання;
2) однорідна суміш двох рідин;	Б) фільтрування;
3) неоднорідна суміш рідини і твердої речовини;	В) перегонка.
4) однорідна суміш рідини і твердої речовини:

47. Які суміші можна розділити фільтруванням:

А) суміш піску і глини;

Б) суміш спирту і мідних ошурків;

В) суміш води і бензину;

Г) суміш води з кусочками пластмаси?

Назвіть речовини, що залишаться на фільтрі.

48. Який метод – фільтрування чи відстоювання – дає змогу розділити неоднорідну суміш рідкої та твердої речовин із мінімальними втратами компонентів?

49. Яку суміш доводилося розділяти вам або вашим батькам у домашніх умовах? Який метод було використано для цього?

50. Як би ви розділили суміш: а) кухонної солі та крейди; б) спирту і води? Які відмінності у властивостях речовин дають змогу використати обраний вами метод?

51. За матеріалами з інтернету підготуйте стисле повідомлення про те, яку промисловості розділяють повітря на його головні компоненти – азот і кисень.

ДОМАШНІЙ ЕКСПЕРИМЕНТ

Очищення води від накипу фільтруванням

Як відомо, у природній воді під час кип’ятіння з’являється невелика кількість твердих часточок, які осідають на дно посудини, а іноді й вкривають її стінки. Це – так званий накип. Він утворюється із розчинених у воді речовин. Накип не завдає шкоди здоров’ю, але його часточки, наприклад, у склянці чаю роблять напій непривабливим.

Ви можете очистити воду від накипу за допомогою фільтрування. Візьміть господарську лійку, помістіть в її отвір змочений водою жмуток вати1 (він слугуватиме фільтром) і легко натисніть на нього. Вставте лійку в чисту скляну або пластмасову ємність. Наливайте у лійку порціями прокип’ячену охолоджену воду, яка містить накип. Прозора рідина стікатиме в посудину, а накип залишиться на ваті.

Очистити воду від накипу можна й відстоюванням.

1 Замість вати можна використати марлю, склавши її в кілька шарів.

ПРАКТИЧНА РОБОТА № 2

Розділення неоднорідної суміші

Перед виконанням практичної роботи уважно прочитайте правила роботи і безпеки в хімічному кабінеті (с. 17, 28). Ви маєте чітко їх дотримуватися.

Пригадайте, як слід поводитися зі спиртівкою, сухим пальним, як нагрівати скляний і порцеляновий лабораторний посуд. У разі потреби прочитайте відповідний текст у параграфах 3 і 4.

Будьте обережними з вогнем.

Видана вам суміш містить такі компоненти: варіант 1 – деревні ошурки, пісок і кухонну сіль; варіант 2 – ошурки парафіну, дрібні кусочки мідного дроту і кальциновану соду.

У вашому розпорядженні – дві хімічні склянки, промивалка з водою, скляна паличка, лійка, шпатель або пластмасова ложечка, фільтрувальний папір, порцелянова чашка, пробіркотримач, спиртівка чи сухе пальне, лабораторний штатив, керамічна або пластмасова підставка.

Розділіть суміш на компоненти. Візьміть до уваги, що в кожній суміші є розчинна у воді речовина, а також те, що один із нерозчинних компонентів легший за воду, а другий – важчий.

План виконання роботи

ЕТАП 1

Змішування суміші з водою

У невелику склянку помістіть порцію суміші (2-3 г) і налийте 20-30 мл води. За допомогою скляної палички перемішуйте вміст склянки протягом 1-2 хв.

Що спостерігаєте після припинення перемішування? Який компонент суміші розчинився? Де накопичився кожний із нерозчинних компонентів?

ЕТАП 2

Виділення нерозчинних компонентів суміші

Речовину, яка спливла на поверхню рідини, можна вилучити двома способами – зібравши її шпателем (пластмасовою ложечкою) або фільтруванням.

Проведіть фільтрування, як описано в & 4. Наливайте рідину по скляній паличці у фільтр повільно, щоб у нього не потрапив той компонент суміші, який знаходиться на дні склянки.

Після фільтрування долийте у склянку трохи води, перемішайте суміш, дочекайтесь осідання твердої речовини і профільтруйте рідину через щойно використаний фільтр. Таким чином вдається зменшити втрати розчинного компонента, частина розчину якого залишалася разом із кожним нерозчинним компонентом.

Обережно вийміть фільтр із ошурками деревини чи парафіну і покладіть його на керамічну або пластмасову підставку. Із отриманою прозорою рідиною (фільтратом) працюватимете на етапі 3.

До другого нерозчинного компонента суміші, який залишився на дні склянки, додайте трохи води, перемішайте суміш, дайте їй відстоятися, злийте воду і перенесіть шпателем (ложечкою) тверду речовину зі склянки на аркуш фільтрувального паперу. Можна також змити цю речовину водою на новий фільтр, використавши промивалку.

ЕТАП 3

Виділення розчинного компонента суміші

Розчинний компонент виділіть випарюванням його розчину, добутого на етапі 2. Для цього фільтрат перелийте зі склянки в порцелянову чашку, поставте її на кільце штатива (с. 28, мал. 21), запаліть спиртівку і обережно нагрівайте до повного випаровування води. (Щоб переконатися, що у фільтраті міститься розчинна речовина, потрібно випарити кілька крапель рідини на предметному склі.)

Під час виконання кожного етапу експерименту записуйте в таблицю метод розділення суміші, свої дії та спостереження, а після його завершення – висновки:

Номер і назва етапу	Метод розділення суміші	Послідовність дій	Спостереження	Висновки
1. Змішування суміші з водою	Відстоювання	До порції суміші доливаю воду…
2. …
3. …

?

52. Чи можна добути кожний компонент виданої вам суміші без його втрат? Відповідь обгрунтуйте.

53. Учень випарював рідину, нагріваючи її. Через якийсь час у посудині нічого не залишилося. Учень вирішив, що рідина була чистою речовиною. Якщо ви з ним не згодні, вкажіть, які домішки могли бути у вихідній речовині.

54. Тверда речовина повністю розчинилася у воді. Чи можна вважати цю речовину чистою? Відповідь поясніть.

55. Брусок парафіну забруднений піском. Як би ви очистили парафін від цієї домішки? Які властивості речовин дають змогу здійснити такий експеримент?