Глава 4. Вещества в окружающей нас природе и в технике

§ 23. Чистые вещества и смеси

Бывает ли в природе абсолютно чистое вещество? Как получить чистые вещества?

Существуют ли в природе абсолютно чистые вещества? На основании точных химических анализов можно с уверенностью сказать, что абсолютно чистых веществ в природе нет. Чистоту вещества можно определить:

1) по содержанию примесей, загрязняющих основное вещество (часто содержание выражают в процентах); 2) по «чистоте» геометрии кристалла, т. е. по идеальном) порядку в расположении атомов (для кристаллических веществ). Количество примесей в веществе может быть различным, например от 10--5— 10“10 (сверхчистые вещества) до 40% в рудах, содержащих железо, и до 99,5 % в золотоносных породах. Даже незначительное количество примесей может существенно влиять на свойства вещества (изменять температуру плавления, кипения, способность вступать в химические реакции) и определять область использования вещества. В химии чистыми для анализов являются вещества, имеющие менее 1 % примесей. Чистые вещества обладают строго постоянными физическими свойствами, например дистиллированная вода. Надо различать понятия «примеси» и «смеси». Всё, что нас окружает: воздух, вода, продукты питания, одежда, предметы обихода и т. д., — состоит из различных смесей веществ. Вам известно, что вещества имеют определённые состав, строение, свойства. Смеси характеризуются переменным составом и тем, что их можно разделить физическими методами на составляющие вещества.

Смеси — это системы, состоящие из нескольких веществ, не изменяющих в результате смешивания своих физических и химических свойств.

Проблема. Что происходит при смешивании веществ с различными свойствами? Выскажите ваши предположения.

Проведём лабораторный опыт по приготовлению и рассмотрению смеси железа и серы.

1. Насыпьте на лист бумаги отдельными кучками серу и порошок железа, рассмотрите их цвет.

2. Возьмите небольшую часть каждого вещества и проведите следующие операции: а) испытайте магнитом; б) опустите в пробирку с водой.

3. Смешайте стеклянной палочкой оба порошка на бумаге, рассмотрите цвет смеси.

4. Проведите со смесью те же операции, что и с чистыми веществами.

5. Сопоставьте наблюдения по опытам 2 и 4. Сделайте вывод о сохранении свойств веществ после их смешивания.

Очевидно, что при смешивании веществ изменений в их составе не происходит. Проведённый эксперимент и наблюдения позволяют сделать общий вывод: при получении смесей новые молекулы или другие формы веществ, в отличие от химических реакций, не образуются.

Смеси характеризуются переменным составом и тем, что их можно разделить на чистые вещества физическими методами. Важной характеристикой смесей является их однородность. Различают два вида смеси. Если смесь однородна, т. е. в любой точке объёма имеет одинаковый состав, то говорят о гомогенной смеси. Например, раствор сахара в воде — гомогенная смесь. Существуют также гетерогенные смеси, состав которых в разных точках неодинаков. Например, если попробовать растворить глину в воде, то получится гетерогенная смесь (рис. 44).

Однородность веществ и смесей

Сравним свойства индивидуальных веществ (химических соединений) и смесей.

1. Соотношение веществ в смеси может быть различным, в химическом соединении соотношение атомов элементов постоянно.

2. Свойства отдельных веществ в смеси сохраняются. Свойства атомов элементов, образующих соединение, не сохраняются.

3. При механическом смешивании веществ (образование гетерогенных смесей) не происходит ни поглощения, ни выделения энергии. При образовании химических соединений энергия поглощается или выделяется.

4. Смеси могут быть разделены на составляющие их компоненты физическими методами. Для выделения составных частей соединений необходимы химические реакции.

Все способы разделения смесей основаны на использовании различий в физических и химических свойствах компонентов смесей.

Проще всего разделить гетерогенные смеси, так как частицы вещества в них видны невооружённым глазом (табл. 11).

Способы разделения гетерогенных смесей

Окончание параграфа >>>