En el nostre article considerarem què són les substàncies pures i les mescles, mètodes per separar les mescles. Cadascú de nos altres els fa servir a la vida quotidiana. Hi ha substàncies pures a la natura? I com distingir-los de les mescles?
Substàncies pures i mescles: maneres de separar les mescles
Les substàncies pures són substàncies que només contenen partícules d'un tipus determinat. Els científics creuen que pràcticament no existeixen a la natura, ja que tots, encara que en proporcions insignificants, contenen impureses. Absolutament totes les substàncies també són solubles en aigua. Fins i tot si, per exemple, un anell de plata està submergit en aquest líquid, els ions d'aquest metall aniran en solució.
Un signe de substàncies pures és la constància de la composició i les propietats físiques. En el procés de formació, es produeix un canvi en la quantitat d'energia. A més, pot augmentar i disminuir. Una substància pura només es pot separar en els seus components individuals mitjançant una reacció química. Per exemple, només l'aigua destil·lada té un punt d'ebullició i congelació típic d'aquesta substància,manca de gust i olor. I el seu oxigen i hidrogen només es poden descompondre per electròlisi.
I com es diferencien els seus agregats de les substàncies pures? La química ens ajudarà a respondre aquesta pregunta. Els mètodes per separar les mescles són físics, ja que no comporten un canvi en la composició química de les substàncies. A diferència de les substàncies pures, les mescles tenen composició i propietats variables, i es poden separar per mètodes físics.
Què és una barreja
Una mescla és un conjunt de substàncies individuals. Un exemple és l'aigua de mar. A diferència del destil·lat, té un gust amarg o salat, bull a una temperatura més alta i es congela a una temperatura més baixa. Els mètodes per separar mescles de substàncies són físics. Així, la sal pura es pot obtenir de l'aigua de mar per evaporació i cristal·lització posterior.
Tipus de mescles
Si afegiu sucre a l'aigua, al cap d'un temps les seves partícules es dissolen i es tornaran invisibles. Com a resultat, no es poden distingir a ull nu. Aquestes mescles s'anomenen homogènies o homogènies. L'aire, la gasolina, el brou, el perfum, l'aigua dolça i salada, i un aliatge de coure i alumini també en són exemples. Com podeu veure, les mescles homogènies poden estar en diferents estats d'agregació, però els líquids són els més habituals. També s'anomenen solucions.
En mescles heterogènies o heterogènies, es poden distingir partícules de substàncies individuals. Llimadures de ferro i fusta, sorra i sal de taula són exemples típics. Les mescles heterogènies també s'anomenen suspensions. Entre elles, es distingeixen les suspensions i les emulsions. El primer està format per un líquid i un sòlid. Per tant, una emulsió és una barreja d'aigua i sorra. Una emulsió és una combinació de dos líquids amb diferents densitats.
Hi ha mescles heterogènies amb noms especials. Així, un exemple d'escuma és l'escuma, i els aerosols inclouen la boira, el fum, els desodorants, els ambientadors i els agents antiestàtics.
Mètodes per separar les mescles
Per descomptat, moltes mescles tenen propietats més valuoses que les substàncies individuals que les componen. Però fins i tot a la vida quotidiana hi ha situacions en què cal separar-los. I a la indústria, indústries senceres es basen en aquest procés. Per exemple, del petroli com a resultat del seu processament s'obté gasolina, gasoil, querosè, fuel oil, oli solar i oli de màquines, combustible per coets, acetilè i benzè. D'acord, és més rendible utilitzar aquests productes que cremar oli sense pensar.
Ara vegem si hi ha mètodes químics per separar mescles. Suposem que necessitem obtenir substàncies pures a partir d'una solució aquosa de sal. Per fer-ho, cal escalfar la barreja. Com a resultat, l'aigua es convertirà en vapor i la sal cristal·litzarà. Però, al mateix temps, no hi haurà transformació d'una substància en una altra. Això vol dir que la base d'aquest procés són els fenòmens físics.
Els mètodes de separació de mescles depenen de l'estat d'agregació, la capacitat de dissolució, la diferència de punt d'ebullició, la densitat i la composició dels seus components. Considerem cadascun d'ells amb més detall en concretexemples.
Filtratge
Aquest mètode de separació és adequat per a mescles que contenen un líquid i un sòlid insoluble. Per exemple, aigua i sorra de riu. Aquesta mescla s'ha de passar per un filtre. Com a resultat, l'aigua neta hi passarà lliurement i la sorra es mantindrà.
Liquidació
Alguns mètodes de separació de mescles es basen en l'acció de la gravetat. Així les suspensions i emulsions es poden descompondre en substàncies pures. Si l'oli vegetal entra a l'aigua, primer s'ha de sacsejar la barreja. Després deixa-ho una estona. Com a resultat, l'aigua estarà al fons del recipient i l'oli el cobrirà en forma de pel·lícula.
En condicions de laboratori, s'utilitza un embut de separació per a la decantació. Com a resultat del seu treball, el líquid més dens s'aboca al recipient, mentre que el lleuger es manté.
La liquidació es caracteritza per una baixa velocitat del procés. El precipitat triga un cert temps a formar-se. En condicions industrials, aquest mètode es realitza en estructures especials anomenades tancs de sedimentació.
Acció amb un imant
Si la barreja conté metall, es pot separar amb un imant. Per exemple, separar llimadures de ferro i fusta. Però tots els metalls tenen aquestes propietats? No del tot. Per a aquest mètode, només són adequades les mescles que contenen ferroimants. A més del ferro, inclouen níquel, cob alt, gadolini, terbi, disprosi, holmi i erbi.
Destil·lació
Aquest és el títoltraduït del llatí significa "gotes drenant". La destil·lació és un mètode de separació de mescles basat en la diferència de punts d'ebullició de les substàncies. Així, fins i tot a casa, l'alcohol i l'aigua es poden separar. La primera substància comença a evaporar-se ja a una temperatura de 78 graus centígrads. En tocar la superfície freda, el vapor d'alcohol es condensa i es converteix en un estat líquid.
A la indústria s'obtenen productes de refinació del petroli, substàncies aromàtiques i metalls purs.
Evaporació i cristal·lització
Aquests mètodes de separació són adequats per a solucions líquides. Les substàncies que conformen la seva composició es diferencien pel seu punt d'ebullició. Així, és possible obtenir cristalls de sal o sucre de l'aigua en què es troben dissolts. Per fer-ho, les solucions s'escalfen i s'evaporen fins a un estat saturat. En aquest cas, els cristalls es dipositen. Si cal obtenir aigua pura, la solució es porta a ebullició, seguida de la condensació dels vapors sobre una superfície més freda.
Mètodes per separar les mescles de gasos
Les mescles de gasos es separen per mètodes de laboratori i industrials, ja que aquest procés requereix un equipament especial. La matèria primera d'origen natural és l'aire, el coc, el generador, el gas associat i el gas natural, que és una combinació d'hidrocarburs.
Els mètodes físics per separar les mescles en estat gasós són els següents:
- La condensació és un procés gradualrefredament de la mescla, durant el qual es produeix la condensació dels seus components. En aquest cas, en primer lloc, les substàncies d' alt punt d'ebullició, que es recullen en separadors, passen a l'estat líquid. D'aquesta manera, s'obté hidrogen del gas del forn de coc i també se separa l'amoníac de la part no reaccionada de la mescla.
- L'absorció és l'absorció d'unes substàncies per altres. Aquest procés té components oposats, entre els quals s'estableix l'equilibri durant la reacció. Els processos endavant i invers requereixen condicions diferents. En el primer cas, és una combinació d' alta pressió i baixa temperatura. Aquest procés s'anomena sorció. En cas contrari, s'utilitzen les condicions oposades: baixa pressió a alta temperatura.
- La separació de membrana és un mètode en què la propietat de les particions semipermeables s'utilitza per passar selectivament molècules de diverses substàncies.
- Reflux - el procés de condensació de les parts d' alt punt d'ebullició de les mescles com a resultat del seu refredament. En aquest cas, la temperatura de transició a l'estat líquid dels components individuals hauria de diferir significativament.
Cromatografia
El nom d'aquest mètode es pot traduir com "Escric amb color". Imagineu que s'afegeix tinta a l'aigua. Si baixeu l'extrem del paper de filtre en aquesta barreja, començarà a absorbir-se. En aquest cas, l'aigua s'absorbirà més ràpidament que la tinta, la qual cosa s'associa a un diferent grau d'absorció d'aquestes substàncies. La cromatografia no només és un mètode per separar mescles, sinó també un mètode per estudiar propietats de substàncies com la difusió i la solubilitat.
Així que ens vam conèixeramb conceptes com "substàncies pures" i "mescles". Els primers són elements o compostos formats només per partícules d'un determinat tipus. Els seus exemples són la sal, el sucre, l'aigua destil·lada. Les mescles són un conjunt de substàncies individuals. S'utilitzen diversos mètodes per separar-los. La manera com es separen depèn de les propietats físiques dels seus components. Les principals són la decantació, l'evaporació, la cristal·lització, la filtració, la destil·lació, la magnetització i la cromatografia.
