§ 13. תערובות והרכבן

בחיי היומיום אנו נתקלים לעתים רחוקותחומרים טהורים. בתור מעטיםדוגמאות לחומרים טהורים כוללים סוכר,אשלגן מנגנט (אשלגן פרמנגנט), מלח שולחני (ולאחר מכן, אם לא מוסיפים לו תוספים שונים, למשלאמצעים המכילים יוד למניעת מחלותבַּלוּטַת הַתְרִיס)(איור 7).הרבה יותר מאיתנותערובות מקיפות של חומרים המכילות שתי תרכובות בודדות או יותר, המכונות מרכיבי תערובת.

איור 7. סוכר (א), אשלגן פרמנגנט (ב), מלח (ג) - דוגמאות
חומרים טהורים המשמשים בחיי היומיום

תערובות שונות בגודל של חלקיקי החומרים הכלולים בהרכבן. לפעמים החלקיקים האלה גדולים למדי: אם מערבבים חול נהר עם סוכר, אפשר להבחין בקלות בין גבישים בודדים זה מזה.

תערובות , שבו חלקיקים מהחומרים המרכיבים שלהם נראים לעין בלתי מזוינת או תחת מיקרוסקופ נקראים הֵטֵרוֹגֵנִי , אוהֵטֵרוֹגֵנִי . תערובות כאלה כוללות, למשל, אבקת כביסה, תערובות קולינריות לאפיית פנקייקים או עוגות ותערובות בנייה.
ישנן תערובות, שבמהלך היווצרותן נמחצים חומרים לחלקיקים זעירים (מולקולות, יונים), שאינם ניתנים להבדלה אפילו במיקרוסקופ. לא משנה איך תציץ באוויר, לא תוכל להבחין חזותית בין מולקולות הגזים המרכיבים אותו. אין טעם לחפש "הטרוגניות" בתמיסות של חומצה אצטית או מלח שולחני במים. כָּזֶה תערובות נקראים הוֹמוֹגֵנִי , או הוֹמוֹגֵנִי .
תערובות הומוגניות, כמו חומרים כימיים, ניתנות לחלוקה לפי מצב הצבירה שלהן לגזים, נוזליים ומוצקים. התערובות הטבעיות המוכרות ביותר של גזים הן אוויר, גזי הנפט הטבעיים המוכרים כבר ממילא.
כמובן, התערובת הנוזלית הנפוצה ביותר על פני כדור הארץ, או יותר נכון פתרון, היא מי הים והאוקיינוסים. ליטר אחד של מי ים מכיל בממוצע 35 גרם מלחים, שחלקם העיקרי הוא נתרן כלורי. שלא כמו מים טהורים, למי ים טעם מר-מלוח והם קופאים לא ב-0 מעלות צלזיוס, אלא ב-1.9 מעלות צלזיוס.
אתה נתקל בתערובות נוזליות בחיי היומיום כל הזמן. שמפו ומשקאות, שיקויים וכימיקלים ביתיים הם כולם תערובות של חומרים. אֲפִילוּ
מי ברז אינם יכולים להיחשב כחומר טהור: הם מכילים מלחים מומסים, זיהומים זעירים בלתי מסיסים ומיקרואורגניזמים, אשר מוסרים חלקית על ידי הכלרה או אוזון. עם זאת, במקרה זה מומלץ להרתיח את המים. מסננים ביתיים מיוחדים יסייעו להפוך מים למתאימים לשתייה ולטהרו אותם לא רק מחלקיקים מוצקים, אלא גם מכמה זיהומים מומסים. גם תערובות מוצקות נפוצות. כפי שכבר אמרנו, סלעים הם תערובת של כמה חומרים. אדמה, חימר, חול הם גם תערובות. תערובות מלאכותיות מוצקות כוללות זכוכית, קרמיקה וסגסוגות. כולם מכירים תערובות קולינריות או תערובות היוצרות אבקות כביסה.
כפי שאתה יודע מהביולוגיה, הרכב האוויר שאנו שואפים ואז נושפים אינו זהה. יש פחות חמצן באוויר הנשוף, אבל יותר פחמן דו חמצני ואדי מים. אבל "יותר" ו"פחות" הם מושגים יחסיים.
הרכב התערובות יכול לבוא לידי ביטוי כמותי, כלומר. במספרים. הרכב תערובת גז מתבטא בשבריר הנפח של כל אחד ממרכיביה.
חלק נפח של גז בתערובת הוא היחס בין נפח גז נתון לנפח הכולל של התערובת, מבוטא בשברים של יחידה או אחוז.
ϕ(גז) = V ( גַז ) X 100 (%). V ( תערובות )
חלק הנפח של הגז בתערובת מסומן באות ϕ (phi). ערך זה מראה כמה מהנפח הכולל של התערובת תפוס על ידי גז מסוים. לדוגמה, אתה יודע שחלק הנפח של חמצן באוויר הוא 21%, חנקן - 78%. 1% הנותרים מגיעים מגזים אצילים, פחמן דו חמצני ורכיבי אוויר אחרים.
ברור שסכום שברי הנפח של כל הגזים בתערובת הוא 100%.
ההרכב של תערובות נוזליות ומוצקות מבוטא בדרך כלל על ידי ערך הנקרא שבריר המסה של הרכיב.
חלק המוני של החומר בתערובת הוא היחס בין המסה של חומר נתון למסה הכוללת של התערובת, מבוטא בשברים של יחידה או אחוז.
ω(חומרים) = מ (in-va) X 100 (%). מ ( תערובות )

כמעט כל טבליה בארון תרופות ביתי היא תערובת דחוסה של חומר רפואי אחד או יותר וחומר מילוי, שיכול להיות גבס, עמילן או גלוקוז. תערובות בנייה וקולינריות, קומפוזיציות בישום וצבעים, דשנים ופלסטיקה הם בעלי הרכב שיכול לבוא לידי ביטוי בשברים המונית של הרכיבים היוצרים אותם.
חומרים עם זיהומים הם גם תערובות. רק בתערובות כאלה נהוג לבודד את החומר העיקרי (העיקרי), והרכיבים הזרים נקראים במילה אחת - זיהומים. ככל שיש פחות, החומר טהור יותר.

בחלק מתחומי הטכנולוגיה, השימוש בחומרים לא טהורים מספיק אינו מקובל. באנרגיה גרעינית, דרישות מוגברות מוטלות לא רק על טוהר הדלק הגרעיני, אלא גם על החומרים מהם עשויים המתקנים עצמם. אי אפשר לייצר שבב מחשב בלי גביש סיליקון טהור במיוחד. אות האור בכבל הפיברגלס "יכבה" כאשר הוא יתקל בזיהומים זרים.
כדי להפריד את מרכיבי התערובת או לטהר את החומר העיקרי מזיהומים, נעשה שימוש בטכניקות ושיטות שונות. ככלל, חומרים בתערובת שומרים על תכונותיהם הפיזיקליות: נקודת רתיחה, נקודת התכה, מסיסות בממסים שונים. מכיוון שתכונותיו של חומר אחד שונות
מהמאפיינים של אחר, אפשר להפריד את התערובת לרכיבים בודדים. לעתים קרובות נעשה שימוש במעבר של חומרים ממצב צבירה אחד לאחר.
ההפרדה של תערובות של חומרים נוזליים מבוססת על ההבדל בנקודות הרתיחה שלהן. תהליך זה, כפי שאתה יודע מהדוגמה של זיקוק נפט, נקרא תיקון, או זיקוק. אתה כבר יודע שכל גזים מעורבים בכל יחס. האם ניתן לבודד רכיבים בודדים מתערובת גזים? המשימה לא קלה. אבל מדענים הציעו פתרון יעיל מאוד. ניתן להפוך תערובת של גזים לנוזל ולהעביר אותה לזיקוק. לדוגמה, האוויר עובר נוזלי על ידי קירור ודחיסה אינטנסיביים, ואז נותנים לרכיבים הבודדים להתבשל בזה אחר זה, מכיוון שיש להם נקודות רתיחה שונות. הראשון של
חנקן מתאדה באוויר נוזלי יש לו את נקודת הרתיחה הנמוכה ביותר (-196 מעלות צלזיוס). לאחר מכן ניתן להסיר ארגון (-186 מעלות צלזיוס) מהתערובת הנוזלית של חמצן וארגון.
מה שנותר הוא חמצן כמעט טהור (נקודת הרתיחה שלו היא –183 מעלות צלזיוס, איור 8), שמתאים למדי לריתוך גז, ייצור כימיקלים וגם למטרות רפואיות.
הזיקוק משמש לא רק להפרדת תערובות לרכיבים בודדים, אלא גם לטיהור חומרים.
מי ברז נקיים, שקופים, חסרי ריח... אבל האם החומר הזה טהור מנקודת מבטו של כימאי? הבט לתוך הקומקום: אבנית ומשקעים חומים נשארים בפנים
כתוצאה מהרתחה חוזרת ונשנית של מים בו. מה לגבי אבנית על הברזים? גם מים טבעיים וגם מי ברז הם תערובת, תמיסה של חומרים מוצקים וגזים.

אוֹרֶז. 8. בצורה נוזלית
חמצן הוא אור צבעוני
כְּחוֹל

כמובן, התוכן שלהם במים קטן מאוד, אבל זיהומים אלה יכולים להוביל לא רק להיווצרות אבנית, אלא גם לתוצאות חמורות יותר. לא במקרה מכינים תרופות להזרקה, תמיסות ריאגנטים ואלקטרוליטים לסוללות רכב רק באמצעות מים מטוהרים, הנקראים מים מזוקקים.
מאיפה הגיע השם הזה? העניין הוא שזיקוק נקרא גם זיקוק. מהות הזיקוק היא שהתערובת מחוממת לרתיחה, האדים המתקבלים של החומר הטהור מוסרים, מקוררים ומומרים בחזרה לנוזל. אבל זה כבר לא מכיל מזהמים.
בתנאי מעבדה, הזיקוק מתבצע באמצעות מתקן מיוחד (איור 9). את התערובת שיש להפריד, למשל מים עם חומרים מומסים בהם, יוצקים לבקבוק זיקוק המצויד במדחום ומחממים לרתיחה. הבקבוק מחובר למעבה כלפי מטה - מכשיר לעיבוי אדים של חומר רותח. לשם כך, מים קרים מסופקים לתוך מעיל המקרר באמצעות צינורות גומי. טיפות של חומר טהור מתעבות במקרר נופלות לתוך הבקבוק המקבל.

אוֹרֶז. 9. מתקן מעבדה לזיקוק נוזלים:
1 - בקבוק זיקוק; 2 - מדחום; 3 - מקרר;
4 - מקלט

מה עליך לעשות אם אתה רוצה לבודד מתמיסה לא נוזל, אלא מוצק המומס בו? לשם כך משתמשים בשיטת הגיבוש. ניתן לבודד מוצק מתמיסה על ידי התגבשות על ידי אידוי הממס. כוסות חרסינה מיוחדות מיועדות לכך (איור 10).

אוֹרֶז. 10. אידוי
פתרון בפורצלן
גָבִיעַ

שיטה זו נמצאת בשימוש נרחב להפקת מלח מתמיסות מרוכזות של אגמי מלח.
יש לענה וטעם של כינין מסביב,
ועם סודה מלח חזקה,
המישור שנצבע על ידי הקרניים
גל חלק מלקק מעט.
נ' אושקוב
בטבע, אגמי מלח הם כמו קערות ענק. עקב התאדות המים בחופי אגמים כאלה, מתגבשת כמות עצומה של מלח, שאחרי הטיהור מסתיימת על שולחננו (איור 11).

אוֹרֶז. 11. הפקת מלח מאגמי מלח
בעת ביצוע התגבשות, אין צורך לאדות את הממס. ידוע שבחימום, המסיסות של רוב המוצקים במים עולה כאשר מתקררת תמיסה רוויה בחימום, תשקע כמות מסוימת של גבישים.
ניסויי מעבדה: ל-5 גרם גבישים כתומים של אשלגן דיכרומט, מוסיפים מספר גבישים של אשלגן פרמנגנט (אשלגן פרמנגנט) כטומאה. התערובת מומסת ב-8-10 מ"ל מים רותחים. כאשר התמיסה מתקררת, מסיסותו של אשלגן דיכרומט פוחתת בחדות, והחומר משקע. גבישים של דיכרומט מטוהרים מאשלגן פרמנגנט מופרדים ונשטפים בכמה מיליליטר של מי קרח. אם אתה ממיס את החומר המטוהר במים, אז לפי צבע התמיסה אתה יכול לקבוע שהוא אינו מכיל אשלגן פרמנגנט, הוא נשאר בתמיסה המקורית.
כדי לבודד חומרים בלתי מסיסים מנוזלים משתמשים בשיטה מגן . הוא מבוסס על צפיפויות שונות של חומרים. אם החלקיקים המוצקים גדולים מספיק, הם מתיישבים במהירות לתחתית, והנוזל הופך שקוף (איור 12). ניתן לנקז אותו בזהירות מהמשקעים. ככל שגודל החלקיקים המוצקים בנוזל קטן יותר, כך התערובת תשקע יותר זמן.

אוֹרֶז. 12. אדמה שקיעה במים

ניסוי מעבדה: יוצקים מעט אבקת כלים לכוס זכוכית ומוסיפים חצי כוס מים. נוצרת תערובת עכורה.
הנוזל יתבהר רק למחרת. למה התערובת הזו יושבת כל כך הרבה זמן? גם תערובות של שני נוזלים שאינם מסיסים זה בזה מופרדות על ידי שיקוע. אם יכנסו מים למערכת הסיכה של המכונית, יהיה צורך לנקז את השמן. עם זאת, לאחר זמן מה התערובת תיפרד. מים, בעלי צפיפות גבוהה יותר, יוצרים את השכבה התחתונה, עם שכבת שמן מעל.תערובת של מים ושמן, מים ושמן צמחי מיושבת באותו אופן.

כדי להפריד תערובות כאלה זה נוח לשימוש
כלי זכוכית מעבדה מיוחדים הנקראים משפך הפרדה (איור 13).

אוֹרֶז. 13. הפרדת שני נוזלים בלתי מתערבים באמצעות משפך הפרדה
ניסויי מעבדה יוצקים נפחים שווים של מים ושמן צמחי לבקבוק חרוט. ניעור נמרץ שובר מים ושמן לטיפות קטנות, ויוצר תערובת עכורה. זה מוזג לתוך משפך הפרדה. לאחר זמן מה, התערובת נפרדת לשכבת מים כבדה יותר ולשמן שצף למעלה. בפתיחת ברז המשפך המפריד, מופרדת שכבת המים משכבת ​​השמן.
חלקיקים של חומר בלתי מסיס מוצק ניתנים להפרדה מנוזל על ידי סינון. במעבדה משתמשים לכך בנייר נקבובי מיוחד הנקרא נייר סינון. חלקיקים מוצקים אינם עוברים דרך הנקבוביות של הנייר ונשארים על המסנן. הנוזל ובו חומרים מומסים (הנקראים תסנין) מחלחל דרכו בחופשיות והופך שקוף לחלוטין.
סִנוּן - תהליך שכיח מאוד בחיי היומיום, בטכנולוגיה ובטבע. במפעלי טיהור מים מסננים את המים דרך שכבת חול נקי, השומרת על סחף, זיהומי שמן, אדמה וחלקיקי חימר. דלק ושמן במנוע רכב חייבים לעבור דרך אלמנטים מסננים. קרומי התאים, דפנות המעיים או הקיבה הם גם מסננים ביולוגיים ייחודיים, שנקבוביותיהם מאפשרות לחומרים מסוימים לעבור ולשמור אחרים.
לא רק תערובות נוזליות ניתנות לסינון. לא פעם ראיתם אנשים לובשים תחבושות גזה, וכנראה שהייתם צריכים להשתמש בהם בעצמכם. כמה שכבות של גזה עם צמר גפן סחוג ביניהן מטהרות את האוויר הנשאף מחלקיקי אבק, ערפיח ומחוללי מחלות (איור 14). בתעשייה משתמשים במכשירים מיוחדים הנקראים מנשמים להגנה על מערכת הנשימה מפני אבק. האוויר הנכנס למנוע המכונית גם מנוקה מאבק באמצעות מסנני בד או נייר.

אוֹרֶז. 14. רופאים ומיקרוביולוגים מגנים על מערכת הנשימה באמצעות תחבושות מיוחדות.

? 1. מהי תערובת? אילו סוגי תערובות נבדלים על סמך מצב הצבירה של החומרים היוצרים אותם, על בסיס הומוגניות?
2. האם הביטוי "מולקולות אוויר" נכון? מַדוּעַ? ציין את המרכיבים הקבועים, המשתנים והאקראיים של האוויר. הנח הנחה לגבי התוכן היחסי של רכיבים בודדים באוויר לאחר סופת רעמים, בנקיקים עמוקים ובפסגות הרים, באזור מיוער וליד מפעל תעשייתי גדול.

3. איזה נפח חמצן כלול ב-500 מ"ק (נ.ש.) של אוויר?
4. בגז הטבעי של שדה מסוים, שברי הנפח של פחמימנים רוויים שווים: מתאן - 85%, אתאן - 10%, פרופאן - 4% ובוטאן - 1%. איזה נפח של כל גז ניתן להפיק מ-125 ליטר גז טבעי (n.o.)?
5. הרכב תערובת המלט היבש לעבודות גבס כולל 25% מלט ו-75% חול. כמה ק"ג מכל רכיב צריך לקחת כדי להכין 150 ק"ג מתערובת כזו?
6. ציינו את השיטות המוכרות לכם להפרדת תערובות. מה הבסיס של כל אחד מהם? הצע שיטה להפרדת התערובות הבאות:
א) סתימות ברזל ונחושת;
ב) חול ונסורת;
ג) בנזין ומים;
ד) סיד גיר (מחולק לגיר ומים);
ה) תמיסה של אלכוהול אתילי במים.
7. במהלך מגיפת שפעת, הרופאים ממליצים לחבוש תחבושות גזה. בשביל מה? איך לעשות תחבושת כזו? כמה זמן אפשר ללבוש? כיצד לשחזר את תכונות ההגנה של התחבושת?
8. החוקרים הפרידו חול זהב מחול רגיל על ידי ערבוב האדמה במים וניקוז הנוזל הבוצי מהמשקעים. מכאן מגיע הביטוי "פנייה לזהב". איזה תכונה לדעתך של חול זהב מבוססת על ההפרדה שלו מגרגרי פסולת אבן?
9. הכן מסרים בנושאים: "צבעים בידי האמן" ו"בשמים מפורסמים" באמצעות משאבי אינטרנט.

א. חומר חדש

בעת הכנת השיעור, המחבר השתמש בחומרים הבאים: N.K. Cheremisina,

מורה לכימיה בבית ספר תיכון מס' 43

(קלינינגרד),

אנחנו חיים בין כימיקלים. אנחנו שואפים אֲוִיר, וזוהי תערובת של גזים ( חנקן, חמצןואחרים), לנשוף פחמן דו חמצני. בואו נשטוף את עצמנו מַיִם- זהו חומר נוסף, הנפוץ ביותר בכדור הארץ. אנחנו שותים חָלָב- תערובת מַיִםעם טיפות חלב קטנות שׁוּמָן, ולא רק: יש כאן גם חלבון חלב קזאין, מינרל מֶלַח, ויטמיניםואפילו סוכר, אבל לא מהסוג שבו הם שותים תה, אלא אחד מיוחד, חלב - לקטוז. אנחנו אוכלים תפוחים, המורכבים ממגוון שלם של כימיקלים - כאן ו סוּכָּר, ו חומצה מאלית, ו ויטמינים... כאשר חתיכות תפוח לעוסות נכנסות לקיבה, מתחילים לפעול עליהן מיצי עיכול אנושיים, המסייעים לספיגת כל החומרים הטעימים והבריאים לא רק של התפוח, אלא גם של כל מזון אחר. אנחנו לא רק חיים בין כימיקלים, אלא אנחנו בעצמנו עשויים מהם. כל אדם – עורו, השרירים, הדם, השיניים, העצמות, השיער שלו בנוי מכימיקלים, כמו בית לבנים. חנקן, חמצן, סוכר, ויטמינים הם חומרים ממקור טבעי, טבעי. זְכוּכִית, גוּמִי, פלדה היא גם חומר, ליתר דיוק, חומרים(תערובות של חומרים). גם זכוכית וגם גומי הם ממקור מלאכותי, הם לא היו קיימים בטבע. חומרים טהורים לחלוטין אינם נמצאים בטבע או נמצאים לעתים רחוקות מאוד.

במה שונים חומרים טהורים מתערובות של חומרים?

לחומר טהור בודד יש קבוצה מסוימת של תכונות אופייניות (תכונות פיזיקליות קבועות). רק למים מזוקקים טהורים יש נקודת התכה = 0 מעלות צלזיוס, נקודת רתיחה = 100 מעלות צלזיוס, ואין להם טעם. מי הים קופאים בטמפרטורה נמוכה יותר ורותחים בטמפרטורה גבוהה יותר טעמם מר ומלוח. מי הים השחור קופאים בטמפרטורה נמוכה יותר ורותחים בטמפרטורה גבוהה יותר ממי הים הבלטי. מַדוּעַ? העובדה היא שמי ים מכילים חומרים אחרים, למשל מלחים מומסים, כלומר. זוהי תערובת של חומרים שונים, שהרכבם משתנה מאוד, אך תכונות התערובת אינן קבועות. הגדרת המושג "תערובת" ניתנה במאה ה-17. המדען האנגלי רוברט בויל : "תערובת היא מערכת אינטגרלית המורכבת ממרכיבים הטרוגניים."

מאפיינים השוואתיים של התערובת והחומר הטהור

התערובות נבדלות זו מזו במראה.

סיווג התערובות מוצג בטבלה:

ניתן דוגמאות לתרחיפים (חול נהר + מים), אמולסיות (שמן צמחי + מים) ותמיסות (אוויר בבקבוק, מלח שולחני + מים, חילוף קטן: אלומיניום + נחושת או ניקל + נחושת).

בתרחיפים נראים חלקיקים של חומר מוצק, באמולסיות - טיפות נוזל, תערובות כאלה נקראות הטרוגניות (הטרוגניות), ובתמיסות לא ניתן להבחין בין הרכיבים, הם תערובות הומוגניות (הומוגניות).

שיטות להפרדת תערובות

בטבע קיימים חומרים בצורה של תערובות. למחקר מעבדתי, לייצור תעשייתי ולצורכי פרמקולוגיה ורפואה יש צורך בחומרים טהורים.

שיטות שונות להפרדת תערובות משמשות לטיהור חומרים.

שיטות אלו מבוססות על הבדלים בתכונות הפיזיקליות של מרכיבי התערובת.

בואו נשקול דרכיםהַפרָדָההֵטֵרוֹגֵנִי ו הוֹמוֹגֵנִי תערובות .

שיטה מיוחדת להפרדת רכיבים, המבוססת על ספיגתם השונה על ידי חומר מסוים, היא כרומטוגרפיה.

אתה יכול לנסות את הניסוי הבא בבית. תלו רצועה של נייר סינון מעל מיכל דיו אדום, וטבלו בתוכו רק את קצה הרצועה. התמיסה נספגת בנייר ועולה לאורכו. אבל גבול עליית הצבע מפגר מאחורי גבול עליית המים. כך מפרידים שני חומרים: מים וחומר הצביעה בדיו.

באמצעות כרומטוגרפיה, הבוטנאי הרוסי M. S. Tsvet היה הראשון לבודד כלורופיל מהחלקים הירוקים של הצמחים. בתעשייה ובמעבדות משתמשים בעמילן, פחם, אבן גיר ותחמוצת אלומיניום במקום נייר סינון לכרומטוגרפיה. האם תמיד נדרשים חומרים באותה דרגת טיהור?

למטרות שונות נדרשים חומרים בעלי דרגות טיהור שונות. יש להשאיר את מי הבישול לעמוד מספיק כדי להסיר זיהומים וכלור המשמש לחיטוי אותם. תחילה יש להרתיח מים לשתייה. ובמעבדות כימיות להכנת תמיסות ועריכת ניסויים, ברפואה, יש צורך במים מזוקקים, מטוהרים ככל האפשר מחומרים המומסים בהם. חומרים טהורים במיוחד, שתכולת הזיהומים בהם אינה עולה על מיליונית האחוז, משמשים בתעשיות אלקטרוניקה, מוליכים למחצה, טכנולוגיה גרעינית ותעשיות דיוק אחרות.

קרא את שירו ​​של ל' מרטינוב "מים מזוקקים":

מַיִם
מועדף
לשפוך!
הִיא
הבריק
כל כך טהור
לא משנה מה להשתכר,
אין כביסה.
וזה לא היה בלי סיבה.
היא פספסה
ערבות, טאלה
ומרירות הגפנים הפורחות,
לא היו לה מספיק אצות
ודגים, שומניים משפיריות.
היא התגעגעה להיות גלי
היא התגעגעה לזרום לכל מקום.
לא היו לה מספיק חיים
נקי -
מים מזוקקים!

שימוש במים מזוקקים

II. משימות לגיבוש

1) עבודה עם סימולטורים מס' 1-4(הֶכְרֵחִיהורד את הסימולטור, הוא ייפתח בדפדפן Internet Explorer)

כל חומר מכיל זיהומים. חומר נחשב טהור אם הוא כמעט ואינו מכיל זיהומים.

תערובות של חומרים יכולות להיות הומוגניות או הטרוגניות. בתערובת הומוגנית לא ניתן לזהות את הרכיבים באמצעות תצפית, אך בתערובת הטרוגנית זה אפשרי.

כמה תכונות פיזיקליות של תערובת הומוגנית שונות מתכונות הרכיבים.

בתערובת הטרוגנית, תכונות הרכיבים נשמרות.

תערובות הטרוגניות של חומרים מופרדות על ידי שקיעה, סינון ולעיתים על ידי פעולת מגנט, ותערובות הומוגניות מופרדות על ידי אידוי וזיקוק (זיקוק).

חומרים ותערובות טהורים

אנחנו חיים בין כימיקלים. אנו שואפים אוויר, שהוא תערובת של גזים (חנקן, חמצן ואחרים), ונושפים פחמן דו חמצני. אנו שוטפים את עצמנו במים - זהו חומר נוסף, הנפוץ ביותר על פני כדור הארץ. אנחנו שותים חלב - תערובת מים עם טיפות זעירות של שומן חלב, ולא רק: יש גם את חלבון החלב קזאין, מלחים מינרלים, ויטמינים ואפילו סוכר, אבל לא זה שאיתו שותים תה, אלא חלבון חלב מיוחד. - לקטוז. אנחנו אוכלים תפוחים, המורכבים מסט שלם של כימיקלים - כאן יש סוכר, חומצה מאלית, וויטמינים... כשחתיכות תפוח לעוסות נכנסות לקיבה מתחילים לפעול עליהם מיצי עיכול אנושיים שעוזרים לספיגת כל הטעימים וחומרים בריאים לא רק תפוחים, אלא גם כל מזון אחר. אנחנו לא רק חיים בין כימיקלים, אלא אנחנו בעצמנו עשויים מהם. כל אדם – עורו, השרירים, הדם, השיניים, העצמות, השיער שלו בנוי מכימיקלים, כמו בית לבנים. חנקן, חמצן, סוכר, ויטמינים הם חומרים ממקור טבעי. זכוכית, גומי, פלדה הם גם חומרים, או יותר נכון, חומרים (תערובות של חומרים). גם זכוכית וגם גומי הם ממקור מלאכותי, הם לא היו קיימים בטבע. חומרים טהורים לחלוטין אינם נמצאים בטבע או נמצאים לעתים רחוקות מאוד.

כל חומר מכיל תמיד כמות מסוימת של זיהומים. חומר שכמעט ואין בו זיהומים נקרא טהור. הם עובדים עם חומרים כאלה במעבדה מדעית או במעבדה לכימיה בבית הספר. שימו לב כי חומרים טהורים לחלוטין אינם קיימים.

לחומר טהור בודד יש קבוצה מסוימת של תכונות אופייניות (תכונות פיזיקליות קבועות). רק למים מזוקקים טהורים יש נקודת התכה = 0 מעלות צלזיוס, נקודת רתיחה = 100 מעלות צלזיוס, ואין להם טעם. מי הים קופאים בטמפרטורה נמוכה יותר ורותחים בטמפרטורה גבוהה יותר טעמם מר ומלוח. מי הים השחור קופאים בטמפרטורה נמוכה יותר ורותחים בטמפרטורה גבוהה יותר ממי הים הבלטי. מַדוּעַ? העובדה היא שמי ים מכילים חומרים אחרים, למשל מלחים מומסים, כלומר. זוהי תערובת של חומרים שונים, שהרכבם משתנה מאוד, אך תכונות התערובת אינן קבועות. הגדרת המושג "תערובת" ניתנה במאה ה-17. המדען האנגלי רוברט בויל: "תערובת היא מערכת אינטגרלית המורכבת ממרכיבים הטרוגניים."

התערובות כוללות כמעט את כל החומרים הטבעיים, מוצרי המזון (למעט מלח, סוכר ועוד כמה), תרופות ומוצרי קוסמטיקה רבים, כימיקלים ביתיים וחומרי בניין.

מאפיינים השוואתיים של התערובת והחומר הטהור

כל חומר הכלול בתערובת נקרא רכיב.

סיווג תערובות

יש תערובות הומוגניות והטרוגניות.

תערובות הומוגניות (הומוגניות)

מוסיפים מנת סוכר קטנה לכוס מים ומערבבים עד שכל הסוכר נמס. לנוזל יהיה טעם מתוק. כך, הסוכר לא נעלם, אלא נשאר בתערובת. אבל לא נראה את הגבישים שלו, גם כשבודקים טיפת נוזל דרך מיקרוסקופ רב עוצמה. התערובת המוכנה של סוכר ומים היא הומוגנית, החלקיקים הקטנים ביותר של חומרים אלה מעורבבים באופן שווה.

תערובות שבהן לא ניתן לזהות רכיבים באמצעות תצפית נקראות הומוגניות.

רוב סגסוגות המתכת הן גם תערובות הומוגניות. לדוגמה, בסגסוגת של זהב ונחושת (המשמשת לייצור תכשיטים), אין חלקיקי נחושת אדומה וחלקיקי זהב צהוב.

פריטים רבים למטרות שונות עשויים מחומרים שהם תערובות הומוגניות של חומרים.

תערובות הומוגניות כוללות את כל תערובות הגזים, כולל אוויר. יש הרבה תערובות הומוגניות של נוזלים.

תערובות הומוגניות נקראות גם תמיסות, גם אם הן מוצקות או גזיות.

תנו דוגמאות לפתרונות (אוויר בבקבוק, מלח שולחני + מים, חילוף קטן: אלומיניום + נחושת או ניקל + נחושת).

תערובות הטרוגניות (הטרוגניות)

אתה יודע שגיר לא מתמוסס במים. אם שופכים את האבקה שלו לכוס מים, אז בתערובת המתקבלת אתה תמיד יכול למצוא חלקיקי גיר הנראים לעין בלתי מזוינת או דרך מיקרוסקופ.

תערובות שבהן ניתן לזהות רכיבים באמצעות תצפית נקראות הטרוגניות.

תערובות הטרוגניות כוללות את רוב המינרלים, אדמה, חומרי בניין, רקמות חיות, מים בוציים, חלב ומוצרי מזון אחרים, כמה תרופות ומוצרי קוסמטיקה.

בתערובת הטרוגנית, התכונות הפיזיקליות של הרכיבים נשמרות. לפיכך, סיבי ברזל מעורבים בנחושת או אלומיניום אינם מאבדים את יכולתם להימשך למגנט.

לסוגים מסוימים של תערובות הטרוגניות יש שמות מיוחדים: קצף (לדוגמה, קצף פוליסטירן, קצף סבון), תרחיף (תערובת של מים עם כמות קטנה של קמח), אמולסיה (חלב, שמן צמחי מעורער היטב ומים), אירוסול ( עשן, ערפל).

שיטות להפרדת תערובות

בטבע קיימים חומרים בצורה של תערובות. למחקר מעבדתי, לייצור תעשייתי ולצורכי פרמקולוגיה ורפואה יש צורך בחומרים טהורים.

ישנן שיטות רבות להפרדת תערובות. הם נבחרים תוך התחשבות בסוג התערובת, מצב הצבירה וההבדלים בתכונות הפיזיקליות של הרכיבים.

שיטות להפרדת תערובות

שיטות אלו מבוססות על הבדלים בתכונות הפיזיקליות של מרכיבי התערובת.

בואו נשקול דרכים להפריד בין תערובות הטרוגניות והומוגניות.

אם תפריד תערובת של אלכוהול ומים, אז האלכוהול עם נקודת רתיחה = 78 מעלות צלזיוס יזוקק תחילה (נאסף במבחנה מקבלת), ומים יישארו במבחנה. הזיקוק משמש להפקת בנזין, נפט ושמן גז מנפט.

אם תולים רצועה של נייר סינון מעל מיכל דיו אדום, טובלים בו רק את קצה הרצועה. התמיסה נספגת בנייר ועולה לאורכו. אבל גבול עליית הצבע מפגר מאחורי גבול עליית המים. כך מפרידים שני חומרים: מים וחומר הצביעה בדיו.

באמצעות כרומטוגרפיה, הבוטנאי הרוסי M. S. Tsvet היה הראשון לבודד כלורופיל מהחלקים הירוקים של הצמחים. בתעשייה ובמעבדות משתמשים בעמילן, פחם, אבן גיר ותחמוצת אלומיניום במקום נייר סינון לכרומטוגרפיה. האם תמיד נדרשים חומרים באותה דרגת טיהור?

למטרות שונות נדרשים חומרים בעלי דרגות טיהור שונות. יש להשאיר את מי הבישול לעמוד מספיק כדי להסיר זיהומים וכלור המשמש לחיטוי אותם. תחילה יש להרתיח מים לשתייה. ובמעבדות כימיות להכנת תמיסות ועריכת ניסויים, ברפואה, יש צורך במים מזוקקים, מטוהרים ככל האפשר מחומרים המומסים בהם. חומרים טהורים במיוחד, שתכולת הזיהומים בהם אינה עולה על מיליונית האחוז, משמשים בתעשיות אלקטרוניקה, מוליכים למחצה, טכנולוגיה גרעינית ותעשיות דיוק אחרות.

בכימיה יש מושגים של חומרים ותערובות טהורים. הטהורים מכילים מולקולות של חומר אחד בלבד. בטבע שולטות תערובות המורכבות מחומרים שונים.

מושגים

ניתן לחלק את כל החומרים לשתי קטגוריות - טהור ומעורב. חומרים טהורים כוללים יסודות ותרכובות המורכבות מאטומים, מולקולות או יונים זהים. אלו חומרים בעלי הרכב קבוע השומרים על תכונות קבועות.
דוגמאות לחומרים טהורים הם:

• מתכות וגזים אצילים המורכבים מאטומים;
• מים, המורכבים ממולקולות מים;
• מלח שולחן, המורכב מקטיוני נתרן ואניוני כלור.

אוֹרֶז. 1. חומרים טהורים.

אם מוסיפים סוכר למים, הוא מפסיק להיות חומר טהור ונוצרת תערובת. תערובות מורכבות מכמה חומרים טהורים בעלי מבנים שונים, הנקראים רכיבים. לתערובות יכול להיות כל מצב של צבירה. לדוגמה, אוויר הוא תערובת של גזים שונים (חמצן, מימן, חנקן), בנזין הוא תערובת של חומרים אורגניים, פליז הוא תערובת של אבץ ונחושת.

אוֹרֶז. 2. תערובות.

כל חומר שומר על תכונותיו, ולכן מים עם מלח מלוחים, וסגסוגת עם ברזל נמשכת על ידי מגנט. עם זאת, תכונות התערובת עצמה עשויות להשתנות בהתאם להרכב הכמותי והאיכותי של הרכיבים. כך למשל מים מזוקקים שעברו טיהור מירבי, בהתאם לחומרים המוספים, יכולים לקבל טעם מתוק, חמוץ, מלוח או חמוץ-מלוח. יתרה מכך, ככל שהריכוז של חומר מסוים גבוה יותר, כך טעם מסוים בולט יותר.

מבנה התערובות יכול להיות הומוגני או לשלב חומרים במצבי צבירה שונים. בהתאם לכך, הם מבחינים:

• הומוגנית או הומוגנית - לא ניתן לזהות חלקיקים ללא ניתוח כימי, האינדיקטור שלהם זהה בכל מקום בדגימה (סגסוגת מתכת);
• הטרוגנית או הטרוגנית - חלקיקים קלים לזיהוי, התדירות שלהם אינה אחידה במקומות שונים של התערובת (מים עם חול).

תערובות הטרוגניות כוללות:

• השעיות - תערובות של חומרים מוצקים ונוזליים (פחם ומים);
• תחליבים - תערובות של נוזלים בצפיפויות שונות (שמן ומים).

אם מרכיב אחד קטן פי עשרה במסתו ממרכיב אחר, אז זה נקרא טומאה.

שיטות ניקוי

אין חומרים טהורים לחלוטין. חומרים טהורים נחשבים לחומרים המכילים כמות קטנה של זיהומים שאינם משפיעים על התכונות הפיזיקליות והכימיות של החומר. כדי לטהר את החומר ככל האפשר, אנו משתמשים שיטות להפרדת תערובות:

• שקיעה - שקיעה של חומרים כבדים בנוזלים;
• סינון - הפרדת חלקיקים מנוזל באמצעות מסננים;
• אידוי - חימום התמיסה עד שהלחות מתאדה;
• יישום מגנט - בחירה באמצעות מגנטיזציה;
• זיקוק - הפרדה של חומרים בעלי נקודות רתיחה שונות;
• ספיחה היא הצטברות של חומר אחד על פני השטח של חומר אחר.

ניתן להפריד מתכות מתכות שאינן מתכות באמצעות ציפה. זהו תהליך המבוסס על יכולתם של חומרים להירטב. כך מפרידים את הברזל מהגופרית: הברזל נרטב ומתיישב בקרקעית, אך הגופרית לא נרטבת ונשארת על פני המים.

אוֹרֶז. 3. ציפה.

מה למדנו?

משיעור כימיה בכיתה ח' למדנו על מושגי תערובות וחומרים טהורים. יסודות ותרכובות המורכבות ממולקולות הומוגניות, אטומים או יונים, וגם בעלי תכונות קבועות, נקראים טהורים. תערובות כוללות מספר חומרים טהורים בריכוזים ומבנים שונים. תרכובות יכולות להתערבב לחלוטין, ליצור חומרים הומוגניים, או לשלב בצורה הטרוגנית. להפרדת תערובות נעשה שימוש בשיטות שונות.