المواد والمخاليط النقية. طرق فصل المخاليط

28.09.2019

تحتوي مادة الدرس على معلومات حول الطرق المختلفة لفصل المخاليط وتنقية المواد. سوف تتعلم كيفية استخدام المعرفة بالاختلافات في خصائص مكونات الخليط لاختيار الطريقة المثلى لفصل خليط معين.

الموضوع: أفكار كيميائية أولية

درس: طرق فصل المخاليط وتنقية المواد

دعونا نحدد الفرق بين "طرق فصل المخاليط" و"طرق تنقية المواد". في الحالة الأولى، من المهم الحصول عليها شكل نقيجميع المكونات التي يتكون منها الخليط. عند تنقية مادة ما، عادة ما يتم إهمال الحصول على الشوائب في شكل نقي.

مستعمرة

كيفية فصل خليط من الرمل والطين؟ هذه إحدى مراحل إنتاج السيراميك (على سبيل المثال، في إنتاج الطوب). لفصل هذا الخليط، يتم استخدام طريقة الترسيب. يوضع الخليط في الماء ويقلب. الطين والرمل مع بسرعات مختلفةيستقر في الماء. لذلك، سوف يستقر الرمل بشكل أسرع بكثير من الطين (الشكل 1).

أرز. 1. فصل خليط الطين والرمل بالترسيب

تُستخدم طريقة الترسيب أيضًا لفصل مخاليط المواد الصلبة غير القابلة للذوبان في الماء ذات الكثافات المختلفة. على سبيل المثال، هذه هي الطريقة التي يمكنك من خلالها فصل خليط من برادة الحديد والخشب (تطفو برادة الخشب في الماء، بينما تستقر برادة الحديد).

خليط زيت نباتيويمكن أيضًا فصل الماء عن طريق الترسيب، نظرًا لأن الزيت لا يذوب في الماء وله كثافة أقل (الشكل 2). وبالتالي، من خلال الترسيب يمكن فصل مخاليط السوائل غير القابلة للذوبان في بعضها البعض ولها كثافات مختلفة.

أرز. 2. فصل خليط الزيت النباتي والماء بالترسيب

لفصل خليط من ملح الطعام و رمل النهريمكنك استخدام طريقة الترسيب (عند خلطه بالماء، يذوب الملح ويستقر الرمل)، ولكن سيكون من الأكثر موثوقية فصل الرمل عن المحلول الملحي باستخدام طريقة أخرى - طريقة الترشيح.

يمكن تصفية هذا الخليط باستخدام مرشح ورقي وقمع في كوب. تبقى حبيبات الرمل على ورق الترشيح، ويمر عبر الفلتر محلول واضح من ملح الطعام. في في هذه الحالةرمل النهر عبارة عن رواسب، والمحلول الملحي هو الترشيح (الشكل 3).

أرز. 3. استخدام طريقة الترشيح لفصل رمل النهر عن المحلول الملحي

يمكن إجراء الترشيح ليس فقط باستخدام ورق الترشيح، ولكن أيضًا باستخدام مواد مسامية أو سائبة أخرى. على سبيل المثال، تشمل المواد السائبة رمل الكوارتز، وتشمل المواد المسامية الصوف الزجاجي والطين المخبوز.

يمكن فصل بعض المخاليط باستخدام طريقة "الترشيح الساخن". على سبيل المثال، خليط من مساحيق الكبريت والحديد. ينصهر الحديد عند درجات حرارة أعلى من 1500 درجة مئوية، والكبريت عند حوالي 120 درجة مئوية. ويمكن فصل الكبريت المنصهر عن مسحوق الحديد باستخدام الصوف الزجاجي الساخن.

يمكن عزل الملح من المرشح عن طريق التبخر، أي. سخني الخليط وسيتبخر الماء، ويبقى الملح على كوب الخزف. في بعض الأحيان يتم استخدام التبخر، التبخر الجزئي للمياه. ونتيجة لذلك، يتم تشكيل محلول أكثر تركيزا، عند التبريد الذي يتم إطلاق المادة المذابة في شكل بلورات.

إذا كانت هناك مادة قادرة على المغنطة في الخليط، فيمكن عزلها بسهولة في شكلها النقي باستخدام المغناطيس. على سبيل المثال، هذه هي الطريقة التي يمكنك بها فصل خليط من مساحيق الكبريت والحديد.

ويمكن فصل نفس الخليط بطريقة أخرى، وذلك باستخدام معرفة قابلية رطوبة مكونات الخليط بالماء. يبلل الحديد بالماء أي. ينتشر الماء على سطح الحديد. الكبريت لا يبلل بالماء. إذا وضعت قطعة من الكبريت في الماء فسوف تغرق لأن... كثافة الكبريت أكبر من كثافة الماء. لكن مسحوق الكبريت سوف يطفو، لأن... تلتصق فقاعات الهواء بحبيبات الكبريت غير المبللة بالماء وتدفعها إلى السطح. لفصل الخليط، عليك وضعه في الماء. سوف يطفو مسحوق الكبريت ويغوص الحديد (الشكل 4).

أرز. 4. فصل خليط من مساحيق الكبريت والحديد بالتعويم

تسمى طريقة فصل المخاليط على أساس الاختلاف في قابلية بلل المكونات بالتعويم (التعويم الفرنسي - التعويم). دعونا نفكر في عدة طرق أخرى لفصل المواد وتنقيتها.

إحدى أقدم الطرق لفصل المخاليط هي التقطير (أو التقطير). باستخدام هذه الطريقة، من الممكن فصل المكونات القابلة للذوبان في بعضها البعض ولها نقاط غليان مختلفة. هذه هي الطريقة التي يتم بها الحصول على الماء المقطر. يتم غلي الماء مع الشوائب في وعاء واحد. يتكثف بخار الماء الناتج عند تبريده في وعاء آخر على شكل ماء مقطر (نقي) بالفعل.

أرز. 5. الحصول على الماء المقطر

يمكن فصل المكونات ذات الخصائص المماثلة باستخدام اللوني. تعتمد هذه الطريقة على امتصاص مختلف للمواد المنفصلة عن طريق سطح مادة أخرى.

على سبيل المثال، يمكن فصل الحبر الأحمر إلى مكوناته (الماء والملون) من خلال الفصل اللوني.

أرز. 6. فصل الحبر الأحمر بالكروماتوغرافيا الورقية

في المختبرات الكيميائية، يتم إجراء اللوني باستخدام أدوات خاصة - الكروماتوغرافيا، والأجزاء الرئيسية منها عبارة عن عمود كروماتوغرافي وكاشف.

يستخدم الامتزاز على نطاق واسع في الكيمياء لتنقية بعض المواد. هذا هو تراكم مادة واحدة على سطح مادة أخرى. وتشمل الممتزات، على سبيل المثال، الكربون المنشط.

حاول وضع قرص من الكربون المنشط في وعاء به ماء ملون، وقم بالتقليب والتصفية وتأكد من أن المرشح أصبح عديم اللون. تجذب ذرات الفحم الجزيئات، وهي في هذه الحالة الصبغة.

حاليا، يتم استخدام الامتزاز على نطاق واسع لتنقية المياه والهواء. على سبيل المثال، تحتوي مرشحات تنقية المياه على الكربون المنشط كمادة ماصة.

1. مجموعة من المسائل والتمارين في الكيمياء: الصف الثامن: إلى الكتاب المدرسي من تأليف P.A. أورجيكوفسكي وآخرون "الكيمياء ، الصف الثامن" / ب. أورجيكوفسكي ، ن.أ. تيتوف، ف. هيجل. – م.: أ.س.ت: أسترل، 2006.

2. أوشاكوفا أو.في. دفتر العملفي الكيمياء: الصف الثامن: إلى الكتاب المدرسي P.A. أورجيكوفسكي وآخرون. الصف الثامن" / أو.ف. أوشاكوفا ، بي. بيسبالوف، ب. أورجيكوفسكي. تحت. إد. البروفيسور ب.أ. Orzhekovsky - M.: AST: Astrel: Profizdat، 2006. (ص 10-11)

3. الكيمياء: الصف الثامن: كتاب مدرسي. للتعليم العام المؤسسات / ب.أ. أورجيكوفسكي، إل إم. ميشرياكوفا، إل.إس. بونتاك. م.: AST: أستريل، 2005.(§4)

4. الكيمياء: غير منظمة. الكيمياء: كتاب مدرسي. للصف الثامن. تعليم عام المؤسسات / ج. رودزيتيس، فيو فيلدمان. – م: التعليم، OJSC “كتب موسكو المدرسية”، 2009. (§2)

5. موسوعة للأطفال. المجلد 17. الكيمياء / الفصل . إد.ف.أ. فولودين، فيد. علمي إد. آي لينسون. – م: أفانتا+، 2003.

موارد الويب الإضافية

1. المجموعة الموحدة للمصادر التعليمية الرقمية ().

2. النسخة الإلكترونية من مجلة "الكيمياء والحياة" ().

العمل في المنزل

من الكتاب المدرسي لـ P.A. أورزيكوفسكي وآخرون "الكيمياء، الصف الثامن" مع. 33 رقم 2,4,6,ت.

هل تعرف ما هي الطرق الموجودة لفصل المخاليط؟ لا تتسرع في إعطاء إجابة سلبية. يمكنك استخدام الكثير منها في أنشطتك اليومية.

المادة النقية: ما هي؟

الذرات والجزيئات والمواد والمخاليط هي الأساسية المفاهيم الكيميائية. ماذا يقصدون؟ في جدول D. I. Mendeleev 118 العناصر الكيميائية. هذا أنواع مختلفةالجسيمات الأولية - الذرات. أنها تختلف عن بعضها البعض في الكتلة.

من خلال الاتصال مع بعضها البعض، تشكل الذرات جزيئات أو مواد. هذا الأخير، والتواصل مع بعضها البعض، وتشكيل مخاليط. المواد النقية لها تركيب وخصائص ثابتة. هذه هياكل متجانسة. ولكن يمكن تقسيمها إلى مكونات التفاعلات الكيميائية.

يدعي العلماء أن المواد النقية غير موجودة عمليا في الطبيعة. هناك كمية صغيرة من الشوائب في كل منها. يحدث هذا لأن معظم المواد تختلف في النشاط. حتى المعادن المغمورة في الماء تذوب فيه على مستوى الأيونات.

تكوين المواد النقية ثابت دائمًا. من المستحيل تغييره. لذا، إذا قمت بزيادة كمية الكربون أو الأكسجين في جزيء ثاني أكسيد الكربون، فستكون مادة مختلفة تمامًا. وفي الخليط يمكنك زيادة أو تقليل عدد المكونات. وهذا من شأنه أن يغير تكوينها، ولكن ليس حقيقة وجودها.

ما هو الخليط

مزيج من عدة مواد يسمى خليط. يمكن أن يكونوا من نوعين. إذا كانت المكونات الفردية في الخليط لا يمكن تمييزها، يطلق عليه اسم موحد، أو متجانس. هناك اسم آخر يستخدم غالبًا في الحياة اليومية - الحل. لا يمكن فصل مكونات هذا الخليط بالطرق الفيزيائية. على سبيل المثال، ليس من الممكن استخلاص البلورات المذابة فيه ميكانيكياً من محلول ملحي. وجدت في الطبيعة ليس فقط المحاليل السائلة. لذلك، الهواء عبارة عن خليط غازي متجانس، وسبائك معدنية صلبة.

في المخاليط غير المتجانسة أو غير المتجانسة، تكون الجزيئات الفردية مرئية للعين المجردة. أنها تختلف عن بعضها البعض في التكوين والخصائص. وهذا يعني أنه يمكن فصلها عن بعضها البعض ميكانيكيًا بحتًا. سندريلا، التي أجبرتها زوجة أبيها الشريرة على فصل الفاصوليا عن البازلاء، تعاملت مع هذه المهمة على أكمل وجه.

الكيمياء: طرق فصل المخاليط

وجدت في الحياة اليومية والطبيعة كمية كبيرةمخاليط. كيفية اختيار الطريقة الصحيحة للفصل بينهما؟ يجب أن يرتكز على الخصائص الفيزيائيةالمكونات الفردية. إذا كانت المواد لها نقاط غليان مختلفة، فإن التبخر الذي يليه التبلور، وكذلك التقطير، سيكون فعالاً. وتستخدم هذه الأساليب لفصل الحلول المتجانسة. لفصل المخاليط غير المتجانسة، يتم استخدام الاختلافات في الخصائص الأخرى لمكوناتها: الكثافة، وقابلية التبلل، والذوبان، والحجم، والمغناطيسية، وما إلى ذلك.

الطرق الفيزيائية لفصل المخاليط

عند فصل مكونات الخليط، لا يتغير تكوين المواد نفسها. ولذلك، لا يمكن أن تسمى طرق فصل المخاليط عملية كيميائية. وبالتالي، من خلال الترسيب والترشيح والتعرض للمغناطيس، يمكن فصل المكونات الفردية ميكانيكيًا. في المختبر، يتم استخدام أدوات مختلفة: قمع الفصل، ورق الترشيح، والشرائط المغناطيسية. هذه هي طرق فصل المخاليط غير المتجانسة.

تحري

ربما تكون هذه الطريقة هي الأبسط. كل ربة منزل على دراية بها. يعتمد على الاختلاف في حجم المكونات الصلبة للخليط. يتم استخدام الغربلة في الحياة اليومية لفصل الدقيق عن الشوائب ويرقات الحشرات والملوثات المختلفة. في الإنتاج الزراعي، يتم تنظيف الحبوب من الحطام الأجنبي بهذه الطريقة. عمال البناء يقومون بغربلة خليط من الرمل والحصى.

المناصرة

تستخدم هذه الطريقة لفصل المخاليط للمكونات ذات الكثافات المختلفة. إذا دخل الرمل إلى الماء، فيجب خلط المحلول الناتج جيدًا وتركه لبعض الوقت. ويمكن فعل الشيء نفسه بمزيج من الماء والزيت النباتي أو البترول. سوف تستقر الرمال في القاع. لكن الزيت، على العكس من ذلك، سوف يجمع من فوق. يتم ملاحظة هذه الطريقة في الحياة اليومية والطبيعة. على سبيل المثال، يستقر السخام من الدخان، وقطرات الندى الفردية من الضباب. وإذا تركت الحليب محلي الصنع بين عشية وضحاها، يمكنك جمع الكريمة في الصباح.

الترشيح

يستخدم عشاق الشاي المخمر هذه الطريقة يوميًا. إنه على وشكحول الترشيح - طريقة لفصل المخاليط بناءً على ذوبان المكونات المختلفة. تخيل أن برادة الحديد والملح دخلت إلى الماء. ستبقى جزيئات كبيرة غير قابلة للذوبان على الفلتر. وسوف يمر الملح المذاب من خلاله. يكمن مبدأ هذه الطريقة في تشغيل المكانس الكهربائية وعمل أقنعة الجهاز التنفسي وضمادات الشاش.

العمل عن طريق المغناطيس

اقترح طريقة لفصل مخاليط الكبريت ومساحيق الحديد. وبطبيعة الحال، هذا هو عمل المغناطيس. هل كل المعادن قادرة على ذلك؟ مُطْلَقاً. بناءً على درجة الحساسية، يتم تمييز ثلاث مجموعات من المواد. على سبيل المثال، لن يتم ربط الذهب والنحاس والزنك بالمغناطيس. إنهم ينتمون إلى مجموعة المواد المغناطيسية. المغنيسيوم والبلاتين والألمنيوم لديهم إدراك ضعيف. ولكن إذا كان الخليط يحتوي على مغناطيسات حديدية، فإن هذه الطريقة ستكون الأكثر فعالية. وتشمل هذه، على سبيل المثال، الحديد والكوبالت والنيكل والتيربيوم والهولميوم والثوليوم.

تبخر

ما هي طريقة فصل المخاليط المناسبة للحصول على محلول مائي متجانس؟ هذا هو التبخر. إذا كان لديك فقط المياه المالحةلكنك بحاجة إلى شيء نظيف - لا تنزعج على الفور. تحتاج إلى تسخين الخليط إلى درجة الغليان. ونتيجة لذلك، سوف يتبخر الماء. وسوف تظهر بلورات المادة المذابة في قاع الطبق. لتجميع الماء يجب تكثيفه - تحويله من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة. للقيام بذلك، يتم تبريد الأبخرة، ولمس سطح ذي درجة حرارة أقل، وتدفق إلى الحاوية المعدة.

بلورة

في العلوم، يعتبر هذا المصطلح بمعنى أوسع. هذه ليست مجرد طريقة للحصول على مواد نقية. تشمل البلورات الموجودة في الطبيعة الجبال الجليدية والمعادن والعظام ومينا الأسنان.

نموهم يحدث في ظل نفس الظروف. تتشكل البلورات نتيجة لتبريد السوائل أو فرط تشبع البخار، ومن ثم لا ينبغي أن تتغير درجة الحرارة. وبالتالي، يتم الوصول إلى بعض الشروط المقيدة أولاً. ونتيجة لذلك يظهر مركز تبلور تتجمع حوله ذرات السائل أو المنصهر أو الغاز أو الزجاج.

التقطير

من المؤكد أنك سمعت عن الماء الذي يسمى المقطر. هناك حاجة إلى هذا السائل المنقى لتصنيعه الأدوية, البحوث المختبرية، أنظمة التبريد. ويحصلون عليها في أجهزة خاصة. يطلق عليهم التقطير.

التقطير هو طريقة لفصل مخاليط المواد ذات درجات غليان مختلفة. مترجم من لغة لاتينيةالمصطلح يعني "بالتنقيط". باستخدام هذه الطريقة، على سبيل المثال، يمكنك فصل الكحول والماء من المحلول. ستبدأ المادة الأولى في الغليان عند درجة حرارة +78 درجة مئوية. وبعد ذلك يتكثف بخار الكحول. سيبقى الماء في شكل سائل.

وبطريقة مماثلة، يتم الحصول على المنتجات المكررة من النفط: البنزين والكيروسين وزيت الغاز. هذه العملية ليست تفاعل كيميائي. ينقسم الزيت إلى أجزاء منفصلة، لكل منها درجة غليان خاصة به. يحدث هذا على عدة مراحل. أولاً، يتم إجراء فصل الزيت الأولي. ويتم تنقيته من الغازات المصاحبة والشوائب الميكانيكية وبخار الماء. في المرحلة التالية، يتم وضع المنتج الناتج في أعمدة التقطير ويبدأ في التسخين. هذا هو التقطير الجوي للنفط. عند درجات حرارة أقل من 62 درجة، يتبخر الغاز المصاحب المتبقي. وبتسخين الخليط إلى 180 درجة يتم الحصول على أجزاء من البنزين تصل إلى 240 - كيروسين حتى 350 - ديزل. والمخلفات الناتجة عن تكرير الزيت الحراري هي زيت الوقود الذي يستخدم كمواد تشحيم.

اللوني

سميت هذه الطريقة على اسم العالم الذي استخدمها لأول مرة. كان اسمه ميخائيل سيمينوفيتش تسفيت. في البداية، تم استخدام الطريقة لفصل أصباغ النباتات. ويتم ترجمة اللوني حرفيًا من اليونانية على أنه "أكتب بالألوان". اغمس ورق الترشيح في خليط الماء والحبر. سيبدأ استيعاب الأول على الفور. هذا بسبب بدرجات متفاوتةخصائص الامتصاص. وهذا يأخذ أيضًا في الاعتبار الانتشار ودرجة الذوبان.

الامتزاز

تتمتع بعض المواد بالقدرة على جذب جزيئات من أنواع أخرى. على سبيل المثال، نأخذ الكربون المنشط عند التسمم للتخلص من السموم. تتطلب هذه العملية واجهة تقع بين المرحلتين.

تستخدم هذه الطريقة في الصناعة الكيميائيةعند فصل البنزين عن المخاليط الغازية، وتنقية المنتجات السائلة من تكرير النفط، وتنقيتها من الشوائب.

لذلك، نظرنا في مقالتنا إلى الطرق الرئيسية لفصل المخاليط. يستخدمها الناس في المنزل وعلى نطاق صناعي. يعتمد اختيار الطريقة على نوع الخليط. عامل مهمهي ملامح الخواص الفيزيائية لمكوناته. لفصل المحاليل التي لا يمكن تمييز الأجزاء الفردية فيها بصريًا، يتم استخدام طرق التبخر والبلورة واللوني والتقطير. إذا أمكن تحديد المكونات الفردية، تسمى هذه المخاليط غير متجانسة. لفصلها، يتم استخدام طرق الترسيب والترشيح والعمل المغناطيسي.

كل مادة تحتوي على شوائب. تعتبر المادة نقية إذا كانت لا تحتوي على أي شوائب تقريبًا.

يمكن أن تكون مخاليط المواد متجانسة أو غير متجانسة. في الخليط المتجانس، لا يمكن اكتشاف المكونات عن طريق الملاحظة، ولكن في الخليط غير المتجانس يكون هذا ممكنًا.

تختلف بعض الخصائص الفيزيائية للخليط المتجانس عن خصائص المكونات.

في خليط غير متجانس، يتم الحفاظ على خصائص المكونات.

يتم فصل مخاليط المواد غير المتجانسة عن طريق الترسيب، والترشيح، وأحياناً بفعل المغناطيس، ويتم فصل المخاليط المتجانسة عن طريق التبخر والتقطير (التقطير).

المواد والمخاليط النقية

نحن نعيش بين المواد الكيميائية. نستنشق الهواء وهو خليط من الغازات (النيتروجين والأكسجين وغيرها)، ونزفر ثاني أكسيد الكربون. نغتسل بالماء - وهذه مادة أخرى، الأكثر شيوعا على وجه الأرض. نحن نشرب الحليب - خليط من الماء مع قطرات صغيرة من دهن الحليب، وليس فقط: بل يوجد أيضًا بروتين الحليبالكازين، املاح معدنيةوالفيتامينات وحتى السكر، ولكن ليس النوع الذي يشربون به الشاي، ولكن حليب خاص - اللاكتوز. نحن نأكل التفاح الذي يتكون من مجموعة كاملة من المواد الكيميائية - هنا يوجد السكر وحمض الماليك والفيتامينات... عندما تدخل قطع التفاح الممضوغة إلى المعدة، فإنها تبدأ في العمل العصارات الهضميةالناس الذين يساعدون على استيعاب كل لذيذ و مادة مفيدةليس فقط التفاح، ولكن أي طعام آخر. نحن لا نعيش بين المواد الكيميائية فحسب، بل نحن أنفسنا مصنوعون منها. كل إنسان - جلده، عضلاته، دمه، أسنانه، عظامه، شعره مبني من مواد كيميائية، مثل بيت من الطوب. النيتروجين والأكسجين والسكر والفيتامينات هي مواد طبيعية، أصل طبيعي. الزجاج والمطاط والصلب هي أيضًا مواد، أو بالأحرى مواد (مخاليط مواد). فالزجاج والمطاط كلاهما من أصل اصطناعي، ولم يكن لهما وجود في الطبيعة. لا توجد مواد نقية تمامًا في الطبيعة أو نادرًا ما توجد.

تحتوي كل مادة دائمًا على كمية معينة من الشوائب. المادة التي لا توجد فيها شوائب تقريبًا تسمى نقية. وتستخدم مثل هذه المواد في مختبر علمي- معمل الكيمياء المدرسي . لاحظ أنه لا توجد مواد نقية تماما.

تحتوي المادة النقية الفردية على مجموعة معينة من الخصائص المميزة (الخصائص الفيزيائية الثابتة). فقط الماء المقطر النقي له نقطة انصهار = 0 درجة مئوية، ونقطة الغليان = 100 درجة مئوية، وليس له طعم. يتجمد ماء البحر عند درجات حرارة منخفضة ويغلي عند درجات حرارة أعلى. درجة حرارة عاليةوطعمه مر ومالح. تتجمد مياه البحر الأسود عند درجة حرارة أقل وتغلي عند درجة حرارة أعلى من مياه بحر البلطيق. لماذا؟ النقطة المهمة هي أنه في مياه البحريحتوي على مواد أخرى، مثل الأملاح الذائبة، أي. إنه خليط مواد مختلفةوالتي يختلف تركيبها في حدود واسعة، إلا أن خواص المخلوط ليست ثابتة. تم تقديم تعريف مفهوم "الخليط" في القرن السابع عشر. قال العالم الإنجليزي روبرت بويل: "الخليط هو نظام متكامل يتكون من مكونات غير متجانسة".

تشتمل المخاليط على جميع المواد الطبيعية تقريبًا والمنتجات الغذائية (باستثناء الملح والسكر وبعض المواد الأخرى) والعديد من المواد الطبية و أدوات التجميلالسلع الكيميائية المنزلية، مواد بناء.

الخصائص المقارنة للخليط والمادة النقية

تسمى كل مادة موجودة في الخليط مكونًا.

تصنيف المخاليط

هناك مخاليط متجانسة وغير متجانسة.

مخاليط متجانسة (متجانسة)

دعونا نضيف حصة صغيرةالسكر في كوب من الماء ويقلب حتى يذوب كل السكر. سيكون طعم السائل حلوًا. وهكذا لم يختفي السكر بل بقي في الخليط. لكننا لن نرى بلوراتها، حتى عند فحص قطرة سائل فيها مجهر قوي. الخليط المحضر من السكر والماء متجانس، وأصغر جزيئات هذه المواد مختلطة بالتساوي.

تسمى المخاليط التي لا يمكن اكتشاف مكوناتها عن طريق الملاحظة متجانسة.

معظم السبائك المعدنية هي أيضًا مخاليط متجانسة. على سبيل المثال، في سبيكة من الذهب والنحاس (المستخدمة في صناعة المجوهرات)، لا توجد جزيئات من النحاس الأحمر وجزيئات من الذهب الأصفر.

تصنع العديد من العناصر لأغراض مختلفة من مواد عبارة عن مخاليط متجانسة من المواد.

تشمل المخاليط المتجانسة جميع مخاليط الغازات، بما في ذلك الهواء. هناك العديد من المخاليط المتجانسة من السوائل.

وتسمى المخاليط المتجانسة أيضًا بالمحاليل، حتى لو كانت صلبة أو غازية.

دعونا نعطي أمثلة على المحاليل (هواء في دورق، ملح طعام + ماء، تغير بسيط: ألومنيوم + نحاس أو نيكل + نحاس).

مخاليط غير متجانسة (غير متجانسة)

هل تعلم أن الطباشير لا يذوب في الماء. إذا تم سكب مسحوقه في كوب من الماء، فيمكنك دائما العثور على جزيئات الطباشير في الخليط الناتج، والتي يمكن رؤيتها بالعين المجردة أو من خلال المجهر.

تسمى المخاليط التي يمكن اكتشاف مكوناتها عن طريق الملاحظة غير المتجانسة.

تشمل المخاليط غير المتجانسة معظم المعادن والتربة ومواد البناء والأنسجة الحية المياه الموحلةوالحليب والمنتجات الغذائية الأخرى، وبعض الأدوية ومستحضرات التجميل.

في خليط غير متجانس، يتم الحفاظ على الخصائص الفيزيائية للمكونات. وبالتالي فإن برادة الحديد الممزوجة بالنحاس أو الألومنيوم لا تفقد قدرتها على الانجذاب إلى المغناطيس.

بعض أنواع المخاليط غير المتجانسة لها أسماء خاصة: الرغوة (على سبيل المثال، رغوة البوليسترين، رغوة الصابون)، المعلق (خليط من الماء مع كمية صغيرة من الدقيق)، المستحلب (الحليب، الزيت النباتي والماء المخفوق جيدا)، الهباء الجوي ( الدخان والضباب).

طرق فصل المخاليط

في الطبيعة توجد المواد على شكل مخاليط. بالنسبة للأبحاث المختبرية والإنتاج الصناعي ولاحتياجات الصيدلة والطب، هناك حاجة إلى مواد نقية.

هناك طرق عديدة لفصل المخاليط. يتم اختيارها مع الأخذ في الاعتبار نوع الخليط وحالة التجميع والاختلافات في الخواص الفيزيائية للمكونات.

طرق فصل المخاليط

تعتمد هذه الطرق على الاختلافات في الخواص الفيزيائية لمكونات الخليط.

دعونا نفكر في طرق لفصل المخاليط غير المتجانسة والمتجانسة.

مثال على الخليط	طريقة الفصل
التعليق - خليط من رمل النهر والماء	المناصرة يعتمد الفصل بالترسيب على كثافات مختلفة للمواد. الرمال الثقيلة تستقر في القاع. يمكنك أيضًا فصل المستحلب: فصل الزيت أو الزيت النباتي عن الماء. ويمكن القيام بذلك في المختبر باستخدام قمع منفصل. يشكل الزيت البترولي أو النباتي الطبقة العلوية الأخف. نتيجة للترسيب، يسقط الندى من الضباب، ويستقر السخام من الدخان، ويستقر الكريم في الحليب.
خليط من الرمل وملح الطعام في الماء	الترشيح يعتمد فصل المخاليط غير المتجانسة عن طريق الترشيح على ذوبان المواد المختلفة في الماء وأحجام الجسيمات المختلفة. تمر عبر مسام المرشح فقط جزيئات المواد المماثلة لها، بينما يتم الاحتفاظ بالجزيئات الأكبر حجمًا في المرشح. بهذه الطريقة يمكنك فصل خليط غير متجانس من ملح الطعام ورمل النهر. يمكن استخدام مواد مسامية مختلفة كمرشحات: الصوف القطني والفحم والطين المخبوز والزجاج المضغوط وغيرها. تعتبر طريقة الترشيح هي الأساس في تشغيل الأجهزة المنزلية مثل المكانس الكهربائية. يتم استخدامه من قبل الجراحين - ضمادات الشاش؛ عمال الحفر والمصاعد - أقنعة التنفس. باستخدام مصفاة الشاي لتصفية أوراق الشاي، تمكن أوستاب بندر - بطل عمل Ilf وPetrov - من أخذ أحد الكراسي من Ellochka the Ogress ("اثنا عشر كرسيًا").
خليط من مسحوق الحديد والكبريت	العمل عن طريق المغناطيس أو الماء ينجذب مسحوق الحديد إلى المغناطيس، بينما لا ينجذب مسحوق الكبريت. يطفو مسحوق الكبريت غير القابل للبلل على سطح الماء، ويستقر مسحوق الحديد الثقيل القابل للبلل في القاع.
محلول الملح في الماء عبارة عن خليط متجانس	التبخر أو التبلور يتبخر الماء، تاركًا بلورات الملح في كوب الخزف. عندما يتبخر الماء من بحيرتي إلتون وباسكونتشاك، ملح الطعام. تعتمد طريقة الفصل هذه على الفرق في نقاط غليان المذيب والمذاب. إذا تحللت مادة ما، مثل السكر، عند تسخينها، فإن الماء لا يتبخر بالكامل - يتبخر المحلول، ثم تترسب بلورات السكر من المحلول المشبع. في بعض الأحيان يكون من الضروري إزالة الشوائب من المذيبات ذات نقطة الغليان المنخفضة، مثل الملح من الماء. وفي هذه الحالة يجب تجميع أبخرة المادة ومن ثم تكثيفها عند التبريد. تسمى هذه الطريقة لفصل الخليط المتجانس بالتقطير أو التقطير. في الأجهزة الخاصة - التقطير، يتم الحصول على الماء المقطر، والذي يستخدم لاحتياجات الصيدلة والمختبرات وأنظمة تبريد السيارات. يمكنك بناء مثل هذا التقطير في المنزل. إذا قمت بفصل خليط من الكحول والماء، فسيتم تقطير الكحول الذي درجة غليانه = 78 درجة مئوية أولاً (يتم تجميعه في أنبوب اختبار الاستقبال)، وسيبقى الماء في أنبوب الاختبار. يستخدم التقطير لإنتاج البنزين والكيروسين وزيت الغاز من النفط.

هناك طريقة خاصة لفصل المكونات، بناءً على امتصاصها المختلف لمادة معينة، وهي الفصل اللوني.

إذا قمت بتعليق شريط من ورق الترشيح فوق وعاء به حبر أحمر، فقم بغمر نهاية الشريط فقط فيه. تمتص الورقة المحلول وترتفع على طوله. لكن حدود ارتفاع الطلاء تتخلف عن حدود ارتفاع المياه. وهكذا يتم فصل مادتين: الماء والمادة الملونة الموجودة في الحبر.

باستخدام اللوني، كان عالم النبات الروسي إم إس تسفيت أول من عزل الكلوروفيل من الأجزاء الخضراء للنباتات. في الصناعة والمختبرات، يتم استخدام النشا والفحم والحجر الجيري وأكسيد الألومنيوم بدلا من ورق الترشيح للفصل اللوني. هل المواد التي لها نفس درجة التنقية مطلوبة دائمًا؟

لأغراض مختلفة، هناك حاجة إلى مواد بدرجات متفاوتة من التنقية. ويجب ترك ماء الطهي جانباً بدرجة كافية لإزالة الشوائب والكلور المستخدم في تطهيره. يجب أولاً غلي الماء المخصص للشرب. وفي المختبرات الكيميائية لإعداد المحاليل وإجراء التجارب، في الطب، هناك حاجة إلى الماء المقطر، المنقى قدر الإمكان من المواد المذابة فيه. وتستخدم المواد النقية بشكل خاص، التي لا يتجاوز محتوى الشوائب فيها جزءًا من المليون من المائة، في الإلكترونيات وأشباه الموصلات والتكنولوجيا النووية وغيرها من الصناعات الدقيقة.

مكتبة لينينغراد الكبرى – الملخصات – طرق فصل المخاليط

طرق فصل المخاليط

ملخص عن الانضباط:كيمياء

حول الموضوع: طرق فصل المخاليط

ريغا - 2009

المقدمة ........................................................................................................................... الصفحة 3

أنواع المخاليط ........................................................................................................... الصفحة 4

طرق فصل المخاليط ……………………………………………..صفحة 6

الخلاصة ……………………………………………………………….صفحة 11

قائمة الأدبيات المستعملة ........................................................... الصفحة 12

مقدمة

في الطبيعة، المواد في شكلها النقي نادرة جدًا. تتكون معظم الأشياء من حولنا من خليط من المواد. في مختبر الكيمياء، يعمل الكيميائيون مع المواد النقية. وإذا كانت المادة تحتوي على شوائب فيمكن لأي كيميائي أن يفصل المادة اللازمة للتجربة عن الشوائب. لدراسة خواص المواد لا بد من تنقية هذه المادة، أي: تقسيمها إلى أجزاء مكونة. فصل الخليط هو العملية الجسدية. الطرق الفيزيائيةيستخدم فصل المواد على نطاق واسع في المختبرات الكيميائية، في إنتاج المنتجات الغذائية، في إنتاج المعادن والمواد الأخرى.

أنواع المخاليط

لا توجد مواد نقية في الطبيعة. عند فحص الصخور والجرانيت، نقتنع بأنها تتكون من حبيبات وعروق مختلفة الألوان؛ يحتوي الحليب على الدهون والبروتينات والماء. يحتوي النفط والغاز الطبيعي على مواد عضوية تسمى الهيدروكربونات؛ يحتوي الهواء على غازات مختلفة؛ الماء الطبيعي ليس مادة نقية كيميائيا. الخليط هو خليط من مادتين مختلفتين أو أكثر.

يمكن تقسيم المخاليط إلى قسمين مجموعات كبيرة(ري

إذا كانت مكونات المخلوط مرئية للعين المجردة، تسمى هذه المخاليط غير متجانسة.على سبيل المثال، خليط من برادة الخشب والحديد، خليط من الماء والزيت النباتي، خليط من رمل النهر والماء، الخ.

إذا لم يمكن تمييز مكونات المخلوط بالعين المجردة، تسمى هذه المخاليط متجانس. تصنف المخاليط مثل الحليب والزيت ومحلول السكر في الماء وغيرها على أنها مخاليط متجانسة.

هناك الصلبة والسائلة، المواد الغازية. يمكن خلط المواد في أي حالة تجميع. حالة التجميعيتم تحديد الخليط بواسطة مادة متفوقة كميا على الباقي.

تتكون المخاليط غير المتجانسة من مواد ذات حالات تجميع مختلفة، عندما لا تذوب المواد ببعضها البعض ولا تمتزج جيدًا (الجدول 1)

أنواع المخاليط غير المتجانسة
قبل الخلط	أمثلة
صلب/صلب	المعادن. الحديد / الكبريت
السائل الصلبة	مونة الاسمنت؛ مياه الصرف
الصلبة / الغازية	دخان؛ الهواء المغبر
سائل/صلب	لؤلؤة؛ المعادن. الماء/الجليد
سائل/سائل	لبن؛ الزيت النباتي / الماء
سائل/غازي	ضباب سحاب
غازية/صلبة	الستايروفوم
غازية/سائلة	رغوة الصابون

تتشكل المخاليط المتجانسة عندما تذوب المواد جيداً في بعضها البعض وتختلط جيداً (الجدول 2).

أنواع المخاليط المتجانسة
حالة التجميع عناصر قبل الخلط	أمثلة
صلب/صلب	سبائك الذهب والفضة
السائل الصلبة	الماء والسكر
الصلبة / الغازية	بخار اليود في الهواء
سائل/صلب	الجيلاتين منتفخة
سائل/سائل	الكحول/الماء
سائل/غازي	الماء/الهواء
غازية/صلبة	الهيدروجين في البلاديوم
غازية/سائلة

عند تكوين المخاليط، لا تحدث عادة تحولات كيميائية، وتحتفظ المواد الموجودة في الخليط بخصائصها. تستخدم الاختلافات في خواص المواد لفصل المخاليط.

طرق فصل المخاليط

يمكن تقسيم المخاليط، سواء كانت غير متجانسة أو متجانسة، إلى أجزاء مكونة، أي. للمواد النقية. المواد النقية هي المواد التي لا يمكن فصلها بالطرق الفيزيائية إلى مادتين أخريين أو أكثر ولا تغير من خواصها الفيزيائية. يخرج طرق مختلفةلفصل المخاليط، يتم استخدام طرق معينة لفصل المخاليط حسب تركيب الخليط.

تحري؛
الترشيح؛
المناصرة؛
التصفيق
الطرد المركزي.
تبخر؛
تبخر؛
إعادة البلورة؛
التقطير (التقطير) ؛
التجميد
عمل المغناطيس.
اللوني.
اِستِخلاص؛
الامتزاز.

دعونا نتعرف على عدد قليل منهم. وتجدر الإشارة هنا إلى أن المخاليط غير المتجانسة أسهل في فصلها من المخاليط المتجانسة، وفيما يلي نعطي أمثلة على فصل المواد عن المخاليط المتجانسة وغير المتجانسة.

تحري.

لنتخيل أن السكر المحبب يدخل في الدقيق. ولعل أبسط طريقة للفصل هي تحري. باستخدام الغربال، يمكنك بسهولة فصل جزيئات الدقيق الصغيرة عن بلورات السكر الكبيرة نسبيًا. في زراعةيتم استخدام الغربلة لفصل بذور النباتات عن الحطام الأجنبي. في البناء، هذه هي الطريقة التي يتم بها فصل الحصى عن الرمل.

الترشيح

يتم فصل المكون الصلب للتعليق عن السائل الفلتره،باستخدام مرشحات الورق أو القماش، والصوف القطني، وطبقة رقيقة من الرمل الناعم. لنتخيل أننا حصلنا على خليط من ملح الطعام والرمل والطين. من الضروري فصل ملح الطعام عن الخليط. للقيام بذلك، ضع الخليط في كوببالماء ويهز. يذوب ملح الطعام ويستقر الرمل. لا يذوب الطين ولا يستقر في قاع الكوب، فيبقى الماء عكرًا. لإزالة جزيئات الطين غير القابلة للذوبان من المحلول، يتم ترشيح الخليط. للقيام بذلك، تحتاج إلى تجميع جهاز ترشيح صغير من قمع زجاجي وورق ترشيح وحامل ثلاثي الأرجل. يتم ترشيح المحلول الملحي. للقيام بذلك، يتم سكب المحلول المفلتر بعناية في قمع مزود بفلتر مُدخل بإحكام. تبقى جزيئات الرمل والطين على الفلتر، ويمر محلول الملح الصافي عبر الفلتر. لعزل ملح الطعام المذاب في الماء تستخدم طريقة إعادة التبلور.

إعادة التبلور والتبخر

إعادة البلورةهي طريقة تنقية يتم فيها إذابة المادة أولاً في الماء، ثم يتم تبخير محلول المادة الموجودة في الماء. ونتيجة لذلك، يتبخر الماء وتتحرر المادة على شكل بلورات.
لنعطي مثالا: مطلوب عزل ملح الطعام من المحلول.
أعلاه، نظرنا إلى مثال عندما كان من الضروري عزل ملح الطعام من خليط غير متجانس. الآن دعونا نفصل ملح الطعام عن الخليط المتجانس. ويسمى المحلول الذي يتم الحصول عليه عن طريق الترشيح بالترشيح. ينبغي سكب المرشح في كوب من الخزف. ضع الكوب الذي يحتوي على المحلول على حلقة الحامل ثلاثي الأرجل وقم بتسخين المحلول على لهب مصباح الكحول. سيبدأ الماء بالتبخر وسيقل حجم المحلول. هذه العملية تسمى عن طريق التبخر.ومع تبخر الماء، يصبح المحلول أكثر تركيزا. عندما يصل المحلول إلى حالة التشبع بملح الطعام، ستظهر بلورات على جدران الكوب. عند هذه النقطة، توقف عن التسخين وقم بتبريد المحلول. سوف ينفصل ملح الطعام المبرد على شكل بلورات. إذا لزم الأمر، يمكن فصل بلورات الملح من المحلول عن طريق الترشيح. لا ينبغي أن يتبخر المحلول حتى يتبخر الماء تمامًا، حيث أن الشوائب القابلة للذوبان الأخرى قد تترسب أيضًا على شكل بلورات وتلوث ملح الطعام.

تسوية، الصب

يستخدم لفصل المواد غير القابلة للذوبان عن السوائل التمسك. إذا كانت الجزيئات الصلبة كبيرة بدرجة كافية، فإنها تستقر بسرعة في القاع ويصبح السائل صافيًا. ويمكن تصريفه بعناية من الرواسب، وهذه العملية البسيطة لها أيضًا اسمها الخاص - الصب. كيف مقاس اصغروجود جزيئات صلبة في السائل، كلما زاد استقرار الخليط. يمكنك أيضًا فصل سائلين لا يختلطان مع بعضهما البعض.

الطرد المركزي

إذا كانت جزيئات الخليط غير المتجانس صغيرة جدًا، فلا يمكن فصلها سواء بالترسيب أو الترشيح. ومن أمثلة هذه المخاليط الحليب والماء المقلب معجون الأسنان. يتم فصل هذه المخاليط الطرد المركزي. يتم وضع المخاليط التي تحتوي على هذا السائل في أنابيب اختبار وتدويرها بسرعة عالية في أجهزة خاصة - أجهزة الطرد المركزي. نتيجة للطرد المركزي، يتم "ضغط" الجزيئات الأثقل إلى قاع الوعاء، وينتهي الأمر بالجزيئات الأخف في الأعلى. الحليب عبارة عن جزيئات صغيرة من الدهون موزعة في محلول مائي من مواد أخرى - السكريات والبروتينات. لفصل هذا الخليط، يتم استخدام جهاز طرد مركزي خاص يسمى الفاصل. عندما يتم فصل الحليب، تظهر الدهون على السطح ويسهل فصلها. ويبقى ماء مذاب فيه مواد وهو لبن خالي الدسم.

الامتزاز

في التكنولوجيا، غالبًا ما تنشأ مهمة تنقية الغازات، مثل الهواء، من المكونات غير المرغوب فيها أو الضارة. العديد من المواد لها واحدة خاصية مثيرة للاهتمام– يمكن أن تلتصق بسطح المواد المسامية، مثل الحديد بالمغناطيس. الامتزازهي قدرة بعض المواد الصلبة على امتصاص المواد الغازية أو الذائبة الموجودة على سطحها. المواد القادرة على الامتزاز تسمى الممتزات. الممتزات هي مواد صلبة يوجد فيها العديد من القنوات الداخلية والفراغات والمسام، أي. لديهم سطح امتصاص إجمالي كبير جدًا. الممتزات عبارة عن الكربون المنشط وهلام السيليكا (في صندوق به حذاء جديديمكنك العثور على كيس صغير من البازلاء البيضاء - هذا هو هلام السيليكا)، وورق الترشيح. "تلتصق" المواد المختلفة بسطح المواد الممتزة بشكل مختلف: بعضها يتم تثبيته بقوة على السطح، والبعض الآخر يكون أضعف. كربون مفعلإنها قادرة على امتصاص ليس فقط الغازات، ولكن أيضًا المواد المذابة في السوائل. وفي حالة التسمم يؤخذ بحيث يتم امتصاص المواد السامة عليه.

التقطير (التقطير)

سائلان يتشكلان خليط متجانس، على سبيل المثال، الإيثانولمع الماء، مفصولة بالتقطير أو التقطير. تعتمد هذه الطريقة على تسخين السائل إلى درجة الغليان ويتم تفريغ بخاره من خلال أنبوب مخرج الغاز إلى وعاء آخر. وعندما يبرد البخار، فإنه يتكثف، تاركًا شوائب في دورق التقطير. يظهر جهاز التقطير في الشكل 2

يتم وضع السائل في قارورة Wurtz (1)، ويتم إغلاق عنق قارورة Wurtz بإحكام بسدادة يتم إدخال مقياس حرارة بداخلها (2)، ويجب أن يكون خزان الزئبق عند مستوى فتحة أنبوب المخرج. يتم إدخال نهاية أنبوب المخرج من خلال سدادة مثبتة بإحكام في ثلاجة Liebig (3)، وفي الطرف الآخر يتم تقوية الطول (4). يتم إنزال الطرف الضيق من الطول إلى جهاز الاستقبال (5). يتم توصيل الطرف السفلي من غلاف الثلاجة باستخدام خرطوم مطاطي بصنبور الماء، ويتم عمل تصريف من الطرف العلوي إلى الحوض للتصريف. يجب دائمًا ملء غلاف الثلاجة بالماء. يتم تركيب دورق Wurtz والثلاجة في حوامل منفصلة. يُسكب السائل في الدورق من خلال قمع بأنبوب طويل، بحيث يملأ دورق التقطير إلى ثلثي حجمه. لضمان الغليان الموحد، ضع عدة غلايات في الجزء السفلي من القارورة - الشعيرات الدموية الزجاجية محكمة الغلق في أحد طرفيها. بعد إغلاق الدورق، أضف الماء إلى الثلاجة وقم بتسخين السائل في الدورق. يمكن إجراء التسخين على موقد غاز أو موقد كهربائي أو ماء أو رمل أو حمام زيت - اعتمادًا على درجة غليان السائل. لا ينبغي أبدًا تسخين السوائل القابلة للاشتعال والقابلة للاشتعال (الكحول والأثير والأسيتون وما إلى ذلك) على نار مفتوحة لتجنب وقوع الحوادث: يجب استخدام الماء أو أي حمام آخر فقط. لا ينبغي أن يتبخر السائل تمامًا: يجب أن يبقى 10-15% من الحجم المأخوذ في البداية في الدورق. لا يمكن سكب جزء جديد من السائل إلا عندما تبرد القارورة قليلاً.

تجميد

يتم فصل المواد التي لها نقاط انصهار مختلفة باستخدام هذه الطريقة تجميد,تبريد الحل. عن طريق التجميد يمكنك الحصول على مياه نقية جدًا في المنزل. للقيام بذلك، صب ماء الصنبورفي وعاء أو كوب ووضعه في ثلاجة الثلاجة (أو أخرجه إلى البرد في الشتاء). وبمجرد أن يتحول حوالي نصف الماء إلى ثلج، يجب سكب الجزء غير المتجمد منه، حيث تتراكم الشوائب، ويسمح للثلج بالذوبان.

في الصناعة وفي ظروف المختبر، يتم استخدام طرق فصل المخاليط التي تعتمد على خصائص أخرى مختلفة لمكونات الخليط. على سبيل المثال، يمكن فصل برادة الحديد عن الخليط مغناطيس. يتم استخدام قدرة المواد على الذوبان في المذيبات المختلفة عندما اِستِخلاص– طريقة فصل المخاليط الصلبة أو السائلة عن طريق معالجتها بمذيبات مختلفة. على سبيل المثال، اليود من محلول مائييمكن عزله بواسطة بعض المذيبات العضوية التي يذوب فيها اليود بشكل أفضل.

خاتمة

في الممارسة المخبرية وفي الحياة اليومية، يكون من الضروري في كثير من الأحيان عزل المكونات الفردية عن خليط من المواد. لاحظ أن المخاليط تشتمل على مادتين أو أكثر وتنقسم إلى مجموعتين كبيرتين: متجانسة وغير متجانسة. هناك طرق مختلفة لفصل المخاليط، كالترشيح، والتبخير، والتقطير (التقطير) وغيرها. تعتمد طرق فصل المخاليط بشكل أساسي على نوع الخليط وتركيبه.

قائمة الأدب المستخدم

1. S. Ozols, E. Lepiņš الكيمياء للمدارس الابتدائية.، 1996. ص 289

2. المعلومات من الإنترنت

الكتلة النظرية.

تم تقديم تعريف مفهوم "الخليط" في القرن السابع عشر. العالم الإنجليزي روبرت بويل: "الخليط هو نظام متكامل يتكون من مكونات غير متجانسة."

الخصائص المقارنة للخليط والمادة النقية

علامات المقارنة	مادة نقية	خليط
	ثابت	متقلب
مواد	نفس	متنوع
الخصائص الفيزيائية	دائم	متقلب
تغير الطاقة أثناء التكوين	يحدث	لا يحدث
انفصال	من خلال التفاعلات الكيميائية	بالطرق الفيزيائية

تختلف المخاليط عن بعضها البعض في المظهر.

يظهر تصنيف المخاليط في الجدول:

دعونا نعطي أمثلة على المعلقات (رمل النهر + ماء)، والمستحلبات (زيت نباتي + ماء) والمحاليل (هواء في دورق، ملح الطعام + ماء، تغير بسيط: ألومنيوم + نحاس أو نيكل + نحاس).

طرق فصل المخاليط

تستخدم طرق مختلفة لفصل المخاليط لتنقية المواد.

التبخر هو فصل المواد الصلبة الذائبة في السائل عن طريق تحويلها إلى بخار.

التقطير-التقطير، وفصل المواد الموجودة في المخاليط السائلة حسب نقاط الغليان، يليها تبريد البخار.

في الطبيعة لا يوجد الماء في صورته النقية (بدون أملاح). تعد مياه المحيط والبحر والنهر والآبار ومياه الينابيع أنواعًا من محاليل الأملاح في الماء. ومع ذلك، غالبا ما يحتاج الناس ماء نقيوالتي لا تحتوي على أملاح (تستخدم في محركات السيارات؛ وفي الإنتاج الكيميائي للحصول على حلول مختلفةوالمواد؛ عند التقاط الصور). ويسمى هذا الماء المقطر، وطريقة الحصول عليه تسمى التقطير.

الترشيح - تصفية السوائل (الغازات) من خلال مرشح لتنظيفها من الشوائب الصلبة.

تعتمد هذه الطرق على الاختلافات في الخواص الفيزيائية لمكونات الخليط.

فكر في طرق الفصل غير متجانسةوالمخاليط المتجانسة.

مثال على الخليط	طريقة الفصل
التعليق - خليط من رمل النهر والماء	المناصرة انفصال الدفاععلى أساس كثافات مختلفة من المواد. الرمال الثقيلة تستقر في القاع. يمكنك أيضًا فصل المستحلب: فصل الزيت أو الزيت النباتي عن الماء. ويمكن القيام بذلك في المختبر باستخدام قمع منفصل. يشكل الزيت البترولي أو النباتي الطبقة العلوية الأخف. نتيجة للترسيب، يسقط الندى من الضباب، ويستقر السخام من الدخان، ويستقر الكريم في الحليب. فصل خليط الماء والزيت النباتي بالترسيب
خليط من الرمل وملح الطعام في الماء	الترشيح ما هو أساس فصل المخاليط غير المتجانسة باستخدام الفلتره؟على ذوبان المواد المختلفة في الماء وعلى أحجام الجسيمات المختلفة. تمر عبر مسام المرشح فقط جزيئات المواد المماثلة لها، بينما يتم الاحتفاظ بالجزيئات الأكبر حجمًا في المرشح. بهذه الطريقة يمكنك فصل خليط غير متجانس من ملح الطعام ورمل النهر. يمكن استخدام مواد مسامية مختلفة كمرشحات: الصوف القطني والفحم والطين المخبوز والزجاج المضغوط وغيرها. تعتبر طريقة الترشيح هي الأساس في تشغيل الأجهزة المنزلية مثل المكانس الكهربائية. يتم استخدامه من قبل الجراحين - ضمادات الشاش؛ عمال الحفر والمصاعد - أقنعة التنفس. باستخدام مصفاة الشاي لتصفية أوراق الشاي، تمكن أوستاب بندر، بطل عمل إيلف وبيتروف، من أخذ أحد الكراسي من Ellochka the Ogress ("اثنا عشر كرسيًا"). فصل خليط النشا والماء عن طريق الترشيح
خليط من مسحوق الحديد والكبريت	العمل عن طريق المغناطيس أو الماء ينجذب مسحوق الحديد إلى المغناطيس، بينما لا ينجذب مسحوق الكبريت. يطفو مسحوق الكبريت غير القابل للبلل على سطح الماء، ويستقر مسحوق الحديد الثقيل القابل للبلل في القاع. فصل مخلوط الكبريت والحديد باستخدام المغناطيس والماء
محلول الملح في الماء عبارة عن خليط متجانس	التبخر أو التبلور يتبخر الماء، تاركًا بلورات الملح في كوب الخزف. عندما يتبخر الماء من بحيرتي إلتون وباسكونتشاك، يتم الحصول على ملح الطعام. تعتمد طريقة الفصل هذه على الفرق في نقاط غليان المذيب والمذاب. إذا تحللت مادة ما، مثل السكر، عند تسخينها، فإن الماء لا يتبخر بالكامل - يتبخر المحلول، ثم تترسب بلورات السكر من المحلول المشبع. في بعض الأحيان يكون من الضروري إزالة الشوائب من المذيبات ذات نقطة الغليان المنخفضة، مثل الملح من الماء. وفي هذه الحالة يجب تجميع أبخرة المادة ومن ثم تكثيفها عند التبريد. تسمى هذه الطريقة لفصل الخليط المتجانس التقطير أو التقطير. في الأجهزة الخاصة - التقطير، يتم الحصول على الماء المقطر، والذي يستخدم لاحتياجات الصيدلة والمختبرات وأنظمة تبريد السيارات. في المنزل، يمكنك بناء مثل هذا التقطير: إذا قمت بفصل خليط من الكحول والماء، فسيتم تقطير الكحول الذي درجة غليانه = 78 درجة مئوية أولاً (يتم تجميعه في أنبوب اختبار الاستقبال)، وسيبقى الماء في أنبوب الاختبار. يستخدم التقطير لإنتاج البنزين والكيروسين وزيت الغاز من النفط. فصل المخاليط المتجانسة

هناك طريقة خاصة لفصل المكونات على أساس اختلاف امتصاصها لمادة معينة اللوني.

باستخدام اللوني، قام عالم النبات الروسي أولاً بعزل الكلوروفيل من الأجزاء الخضراء للنباتات. في الصناعة والمختبرات، يتم استخدام النشا والفحم والحجر الجيري وأكسيد الألومنيوم بدلا من ورق الترشيح للفصل اللوني. هل المواد التي لها نفس درجة التنقية مطلوبة دائمًا؟

طرق التعبير عن تكوين المخاليط.

· الجزء الكتلي من المكون الموجود في الخليط- نسبة كتلة المكون إلى كتلة الخليط بأكمله. عادةً ما يتم التعبير عن الكسر الكتلي بنسبة %، ولكن ليس بالضرورة.

ω ["أوميغا"] = mcomponent / mmmixture

· الجزء المولي من المكون الموجود في الخليط- نسبة عدد مولات (كمية المادة) لمكون ما إلى إجمالي عدد مولات جميع المواد الموجودة في الخليط. على سبيل المثال، إذا كان الخليط يحتوي على مواد أ، ب، ج، فإن:

χ ["تشي"] المكون A = nالمكون A / (n(A) + n(B) + n(C))

· النسبة المولية للمكونات.في بعض الأحيان تشير مشاكل الخليط إلى النسبة المولية لمكوناته. على سبيل المثال:

المكون أ: المكون ب = 2: 3

· الجزء الحجمي من المكون الموجود في الخليط (للغازات فقط)- نسبة حجم المادة أ إلى الحجم الكلي لخليط الغاز بأكمله.

φ ["phi"] = Vcomponent / Vmixture

كتلة عملية.

دعونا نلقي نظرة على ثلاثة أمثلة للمسائل التي تتفاعل معها مخاليط المعادن ملححامض:

مثال 1.عند تعريض خليط من النحاس والحديد وزنه 20 جم لكمية زائدة من حمض الهيدروكلوريك، تم إطلاق 5.6 لتر من الغاز (غير مصنف). تحديد أجزاء الكتلة من المعادن في الخليط.

في المثال الأول، لا يتفاعل النحاس مع حامض الهيدروكلوريكأي أن الهيدروجين يتحرر عندما يتفاعل الحمض مع الحديد. ومن ثم، بمعرفة حجم الهيدروجين، يمكننا على الفور إيجاد كمية الحديد وكتلته. وبناء على ذلك، الكسور الجماعية للمواد الموجودة في الخليط.

حل المثال 1

n = V / Vm = 5.6 / 22.4 = 0.25 مول.

2. حسب معادلة التفاعل:

3. كمية الحديد أيضاً 0.25 مول. يمكنك العثور على كتلتها:
mFe = 0.25 56 = 14 جم.

الجواب: 70% حديد، 30% نحاس.

مثال 2.عند تعريض خليط من الألومنيوم والحديد وزنه 11 جم لكمية زائدة من حمض الهيدروكلوريك، تم إطلاق 8.96 لتر من الغاز (غير مصنف). تحديد أجزاء الكتلة من المعادن في الخليط.

وفي المثال الثاني رد الفعل هو كلاهمامعدن هنا، يتم إطلاق الهيدروجين بالفعل من الحمض في كلا التفاعلين. ولذلك، لا يمكن استخدام الحساب المباشر هنا. في مثل هذه الحالات، يكون من السهل حلها باستخدام نظام معادلات بسيط جدًا، حيث أن x يمثل عدد مولات أحد المعادن، وy يمثل كمية مادة المعدن الثاني.

حل المثال 2

1. أوجد كمية الهيدروجين:
n = V / Vm = 8.96 / 22.4 = 0.4 مول.

2. لتكن كمية الألمنيوم × مول، وكمية الحديد × مول. يمكننا بعد ذلك التعبير عن كمية الهيدروجين المنطلقة بدلالة x وy:


	2HCl = FeCl2 +

4. نحن نعلم المجموعالهيدروجين: 0.4 مول. وسائل،
1.5x + y = 0.4 (هذه هي المعادلة الأولى في النظام).

5. للحصول على خليط من المعادن، تحتاج إلى التعبير الجماهيرمن خلال كمية المواد.
م = م ن
لذلك، كتلة الألومنيوم
مل = 27x،
كتلة من الحديد
mFe = 56у،
وكتلة الخليط كله
27س + 56ص = 11 (هذه هي المعادلة الثانية في النظام).

6. إذن، لدينا نظام من معادلتين:

7. يعد حل مثل هذه الأنظمة أكثر ملاءمة باستخدام طريقة الطرح بضرب المعادلة الأولى في 18:
27س + 18ص = 7.2
وطرح المعادلة الأولى من الثانية:

8. (56 − 18)ص = 11 − 7.2
ص = 3.8 / 38 = 0.1 مول (الحديد)
س = 0.2 مول (آل)

mFe = n M = 0.1 56 = 5.6 جم
مل = 0.2 27 = 5.4 جم
ωFe = mFe / مم خليط = 5.6 / 11 = 0.50.91%)،

على التوالى،
ωAl = 100% − 50.91% = 49.09%

الجواب: 50.91% حديد، 49.09% ألومنيوم.

مثال 3.تمت معالجة 16 جم من خليط الزنك والألومنيوم والنحاس بكمية زائدة من محلول حمض الهيدروكلوريك. في هذه الحالة، تم إطلاق 5.6 لترًا من الغاز (رقم) ولم يذوب 5 جم من المادة. تحديد أجزاء الكتلة من المعادن في الخليط.

وفي المثال الثالث، يتفاعل معدنان، لكن المعدن الثالث (النحاس) لا يتفاعل. ولذلك، فإن ما تبقى من 5 جم هو كتلة النحاس. يمكن إيجاد كميات المعدنين المتبقيين - الزنك والألومنيوم (لاحظ أن كتلتهما الإجمالية هي 16 − 5 = 11 جم) باستخدام نظام المعادلات، كما في المثال رقم 2.

إجابة المثال 3: 56.25% زنك، 12.5% ألومنيوم، 31.25% نحاس.

مثال 4.تمت معالجة خليط من الحديد والألومنيوم والنحاس بكمية زائدة من حامض الكبريتيك المركز البارد. في هذه الحالة، يذوب جزء من الخليط، وينطلق 5.6 لتر من الغاز (رقم). تمت معالجة الخليط المتبقي بكمية زائدة من محلول هيدروكسيد الصوديوم. تم إطلاق 3.36 لترًا من الغاز وبقي 3 جم من البقايا غير المذابة. تحديد كتلة وتكوين الخليط الأولي للمعادن.

وفي هذا المثال، يجب أن نتذكر ذلك تتركز الباردةلا يتفاعل حمض الكبريتيك مع الحديد والألومنيوم (التخميل)، ولكنه يتفاعل مع النحاس. يؤدي هذا إلى إطلاق أكسيد الكبريت (IV).
مع القلوياتيتفاعل الألومنيوم فقط- معدن مذبذب (بالإضافة إلى الألومنيوم، يذوب الزنك والقصدير أيضًا في القلويات، ويمكن أيضًا إذابة البريليوم في القلويات المركزة الساخنة).

حل المثال 4

1. يتفاعل النحاس فقط مع حمض الكبريتيك المركز، عدد مولات الغاز:
nSO2 = V / Vm = 5.6 / 22.4 = 0.25 مول


	2H2SO4 (conc.) = CuSO4 +

2. (لا تنس أنه يجب معادلة مثل هذه التفاعلات باستخدام ميزان إلكتروني)

3. بما أن النسبة المولية للنحاس وثاني أكسيد الكبريت هي 1:1، فإن النحاس يساوي أيضًا 0.25 مول. يمكنك العثور على كتلة من النحاس:
mCu = n M = 0.25 64 = 16 جم.

4. يتفاعل الألومنيوم مع محلول قلوي وينتج عن ذلك تكوين مركب هيدروكسي من الألومنيوم والهيدروجين:
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na + 3H2

Al0 − 3e = Al3+

5. عدد مولات الهيدروجين:
nH2 = 3.36 / 22.4 = 0.15 مول،
النسبة المولية للألمنيوم والهيدروجين هي 2:3، وبالتالي،
nAl = 0.15 / 1.5 = 0.1 مول.
وزن الألومنيوم:
mAl = n M = 0.1 27= 2.7 جم

6. والباقي حديد وزنه 3 جرام ويمكنك معرفة كتلة الخليط:
مخليط = 16 + 2.7 + 3 = 21.7 جم.

7. الكسور الجماعية للمعادن:

ωCu = mCu / مم خليط = 16 / 21.7 = 0.7.73%)
ωAl = 2.7 / 21.7 = 0.1.44%)
ωFe = 13.83%

الجواب: 73.73% نحاس، 12.44% ألومنيوم، 13.83% حديد.

مثال 5.تم إذابة 21.1 جم من خليط الزنك والألومنيوم في 565 مل من محلول حمض النيتريك المحتوي على 20 وزن. % NNO3 وكثافته 1.115 جم/مل. حجم الغاز المنطلق وهو مادة بسيطةوالمنتج الوحيد لاختزال حمض النيتريك بلغ 2.912 لتر (رقم). تحديد تكوين الحل الناتج في نسبة الكتلة. (RHTU)

يشير نص هذه المشكلة بوضوح إلى ناتج اختزال النيتروجين - "مادة بسيطة". وبما أن حمض النيتريك مع المعادن لا ينتج الهيدروجين، فهو نيتروجين. يذوب كلا المعدنين في الحمض.
فالمسألة لا تتعلق بتركيب الخليط الأولي للمعادن، بل بتركيب المحلول الناتج بعد التفاعلات. وهذا يجعل المهمة أكثر صعوبة.

حل المثال 5

1. تحديد كمية المادة الغازية :
nN2 = V / Vm = 2.912 / 22.4 = 0.13 مول.

2. تحديد كتلة محلول حمض النيتريك وكتلة وكمية HNO3 المذابة:

الحل = ρ V = 1.115 565 = 630.3 جم
mHNO3 = ω المحلول = 0.2630.3 = 126.06 جم
nHNO3 = م / م = 126.06 / 63 = 2 مول

يرجى ملاحظة أنه بما أن المعادن قد ذابت تمامًا، فهذا يعني - كان هناك بالتأكيد ما يكفي من الحمض(هذه المعادن لا تتفاعل مع الماء). وفقا لذلك، سيكون من الضروري التحقق هل هناك الكثير من الحمض؟وكم يبقى منه بعد التفاعل في المحلول الناتج.

3. نؤلف معادلات التفاعل ( لا تنسى رصيدك الإلكتروني) ولتسهيل إجراء العمليات الحسابية، نأخذ 5x هي كمية الزنك، و10y هي كمية الألومنيوم. بعد ذلك، وفقًا للمعاملات الموجودة في المعادلات، سيكون النيتروجين في التفاعل الأول x mol، وفي الثاني - 3y mol:


	12HNO3 = 5Zn(NO3)2 +

Zn0 - 2e = Zn2+


	36HNO3 = 10Al(NO3)3 +

Al0 − 3e = Al3+

5. بعد ذلك، إذا كانت كتلة خليط المعادن 21.1 جم، فإن الكتل المولية- 65 جم/مول للزنك و 27 جم/مول للألمنيوم نحصل على نظام المعادلات التالي:

6. من السهل حل هذا النظام بضرب المعادلة الأولى في 90 وطرح المعادلة الأولى من الثانية.

7. س = 0.04، مما يعني nZn = 0.04 5 = 0.2 مول
y = 0.03، مما يعني nAl = 0.03 10 = 0.3 مول

8. التحقق من كتلة الخليط:
0.265 + 0.327 = 21.1 جم.

9. الآن دعنا ننتقل إلى تكوين الحل. سيكون من المناسب إعادة كتابة التفاعلات مرة أخرى وتدوين فوق التفاعلات كميات جميع المواد المتفاعلة والمتكونة (باستثناء الماء):

10. السؤال التالي: هل بقي أي حمض نيتريك في المحلول وما الكمية المتبقية؟
ومن خلال معادلات التفاعل فإن كمية الحمض المتفاعل هي:
nHNO3 = 0.48 + 1.08 = 1.56 مول،
أي أن الحمض كان زائداً ويمكنك حساب الباقي في المحلول:
nHNO3res. = 2 − 1.56 = 0.44 مول.

11. إذن، في حل نهائييتضمن:

نترات الزنك بكمية 0.2 مول:
mZn(NO3)2 = n M = 0.2189 = 37.8 جم
نترات الألومنيوم بكمية 0.3 مول:
mAl(NO3)3 = n M = 0.3213 = 63.9 جم
حمض النيتريك الزائد بكمية 0.44 مول:
mHNO3rest. = ن م = 0.44 63 = 27.72 جم

12. ما هي كتلة الحل النهائي؟
دعونا نتذكر أن كتلة المحلول النهائي تتكون من تلك المكونات التي قمنا بخلطها (المحاليل والمواد) مطروحًا منها منتجات التفاعل التي تركت المحلول (الرواسب والغازات):

13.
ثم لمهمتنا:

14.منو المحلول = كتلة المحلول الحمضي + كتلة السبيكة المعدنية - كتلة النيتروجين
mN2 = ن م = 28 (0.03 + 0.09) = 3.36 جم
com.mnew الحل = 630.3 + 21.1 − 3.36 = 648.04 جم

ωZn(NO3)2 = mv-va / mr-ra = 37.8 / 648.04 = 0.0583
ωAl(NO3)3 = mv-va / mr-ra = 63.9 / 648.04 = 0.0986
ωHNO3rest. = mv-va / mr-ra = 27.72 / 648.04 = 0.0428

الجواب: 5.83% نترات الزنك، 9.86% نترات الألومنيوم، 4.28% حمض النيتريك.

مثال 6.عندما تمت معالجة 17.4 جم من خليط النحاس والحديد والألومنيوم بكمية زائدة من حمض النيتريك المركز، تم إطلاق 4.48 لتر من الغاز (غير مذكور)، وعندما تعرض هذا الخليط لنفس الكتلة من حمض الهيدروكلوريك الزائد، تم إطلاق 8.96 لتر من الغاز تم إطلاق الغاز (n.e.).y.). تحديد تكوين الخليط الأولي. (RHTU)

عند حل هذه المشكلة يجب أن نتذكر أولاً أن حمض النتريك المركز مع معدن خامل (النحاس) ينتج NO2، لكن الحديد والألومنيوم لا يتفاعلان معه. وعلى العكس من ذلك، لا يتفاعل حمض الهيدروكلوريك مع النحاس.

الإجابة على سبيل المثال 6: 36.8% نحاس، 32.2% حديد، 31% ألومنيوم.

مشاكل للحل المستقل.

1. مشاكل بسيطة في مكونين من الخليط.

1-1. تمت معالجة خليط من النحاس والألومنيوم وزنه 20 جم بمحلول 96% من حمض النيتريك، وتم إطلاق 8.96 لتر من الغاز (غير مصنف). تحديد نسبة كتلة الألومنيوم في الخليط.

1-2. تمت معالجة خليط من النحاس والزنك وزنه 10 جرام محلولالقلويات. في هذه الحالة، تم إطلاق 2.24 لترًا من الغاز (نيويورك). احسب الجزء الكتلي من الزنك في الخليط الأولي.

1-3. تمت معالجة خليط من المغنيسيوم وأكسيد المغنيسيوم وزنه 6.4 جم بكمية كافية من حمض الكبريتيك المخفف. في هذه الحالة، تم إطلاق 2.24 لترًا من الغاز (رقم). أوجد الكسر الكتلي للمغنيسيوم الموجود في الخليط.

1-4. تمت إذابة خليط من الزنك وأكسيد الزنك وزنه 3.08 جم في حمض الكبريتيك المخفف. حصلنا على كبريتات الزنك وزنها 6.44 جم، احسب الكسر الكتلي للزنك في الخليط الأصلي.

1-5. عند تعريض خليط من مساحيق الحديد والزنك وزنه 9.3 جم إلى محلول زائد من كلوريد النحاس (II)، يتكون 9.6 جم من النحاس. تحديد تكوين الخليط الأولي.

1-6. ما كتلة محلول حمض الهيدروكلوريك 20% المطلوب لإذابة 20 جم من خليط الزنك وأكسيد الزنك تمامًا، إذا تم إطلاق الهيدروجين بحجم 4.48 لتر (رقم)؟

1-7. عند إذابة 3.04 جم من خليط الحديد والنحاس في حمض النيتريك المخفف، يتم إطلاق أكسيد النيتروجين (II) بحجم 0.896 لتر (رقم). تحديد تكوين الخليط الأولي.

1-8. عند إذابة 1.11 جم من خليط برادة الحديد والألمنيوم في محلول 16% من حمض الهيدروكلوريك (ρ = 1.09 جم/مل)، تم إطلاق 0.672 لتر من الهيدروجين (غير مصنف). أوجد الكسور الكتلية للمعادن الموجودة في الخليط وحدد حجم حمض الهيدروكلوريك المستهلك.

2. المهام أكثر تعقيدًا.

2-1. تم تحميص خليط من الكالسيوم والألومنيوم وزنه 18.8 جم بدون هواء مع وجود فائض من مسحوق الجرافيت. تمت معالجة منتج التفاعل باستخدام حمض الهيدروكلوريك المخفف، وتم إطلاق 11.2 لتر من الغاز (رقم). تحديد أجزاء الكتلة من المعادن في الخليط.

2-2. لإذابة 1.26 جم من سبائك المغنيسيوم والألمنيوم، تم استخدام 35 مل من محلول حمض الكبريتيك 19.6% (ρ = 1.1 جم/مل). تفاعل الحمض الزائد مع 28.6 مل من محلول بيكربونات البوتاسيوم بتركيز 1.4 مول/لتر. تحديد الأجزاء الكتلية للمعادن الموجودة في السبيكة وحجم الغاز (الرقم) المنطلق أثناء تحلل السبيكة.