Näited segude koostisosadeks jagamise viisidest. Segude eraldamise ja ainete puhastamise meetodid

1. Täida tekstis olevad lüngad, kasutades sõnu "komponendid", "erinevused", "kaks", "füüsiline".

Segu saab valmistada vähemalt kahe aine segamisel. Segusid saab lahutada üksikuteks komponentideks, kasutades füüsikalisi meetodeid, mis põhinevad komponentide füüsikaliste omaduste erinevustel.

2. Lõpeta laused.

a) Arveldusmeetod põhineb Asjaolu, et tahked osakesed on piisavalt suured, settivad nad kiiresti põhja ja vedeliku saab settest hoolikalt kurnata.

b) Tsentrifuugimise meetod põhineb tsentrifugaaljõu mõju - raskemad osakesed settivad ja kerged on peal.

c) Filtreerimismeetod põhineb tahke aine lahuse laskmine läbi filtri, kus tahked osakesed jäävad filtrile.

3. Sisestage puuduv sõna:

a) jahu ja granuleeritud suhkur - sõel; väävli- ja rauaviilud – magnet.

b) vesi ja päevalilleõli - jaotuslehter; vesi ja jõeliiv - filter.

c) õhk ja tolm – respiraator; õhk ja mürgine gaas - absorbent.

4. Koostage vajalike filtreerimisseadmete nimekiri.

a) paberfilter
b) klaas lahusega
c) klaaslehter
d) puhas klaas
e) klaaspulk
f) statiiv jalaga

5. Laboritöö kogemus. Tavaliste ja volditud filtrite valmistamine filterpaberist või pabersalvrätikust.

Mis te arvate, mis filtrist lahus kiiremini läbi läheb - kas tavaline või plisseeritud? Miks?

Läbi volditud - filtri kontaktpind on suurem kui tavalisel filtril.

6. Soovitage tabelis 16 näidatud segude eraldamise meetodeid.

Mõne segu eraldamise viisid

7. Kodukogemus. Pepsi-Cola värvainete adsorptsioon aktiivsöega.

Reaktiivid ja seadmed: gaseeritud jook, aktiivsüsi; kastrul, lehter, filterpaber, elektri(gaasi)pliit.

Tööprotsess. Valage pool tassi (100 ml) kihisevat jooki kastrulisse. Lisage samasse kohta 5 aktiivsöe tabletti. Kuumuta panni 10 minutit pliidil. Filtreerige süsi. Selgitage katse tulemusi.

Lahus muutus värvaine imendumise tõttu aktiivsöega värvituks.

8. Kodukogemus. Lõhnavate aurude adsorptsioon maisipulkade poolt.

Reaktiivid ja seadmed: maisipulgad, parfüüm või Köln; 2 identset kaanega klaaspurki.

Tööprotsess. Pange tilk parfüümi kahte klaaspurki. Pange ühte purki 4-5 maisipulka. Sulgege mõlemad purgid kaanega. Raputage veidi maisipulkadega purki. Milleks?

Adsorptsiooni kiiruse suurendamiseks.

Avage mõlemad pangad. Selgitage katse tulemusi.

Purgis, kus olid maisipulgad, pole lõhna, kuna need absorbeerisid parfüümi lõhna.

Abstraktne distsipliini järgi: Keemia

Teemal: Segude eraldamise meetodid

Riia – 2009

Sissejuhatus………………………………………………………………………………..lk 3

Segude tüübid………………………………………………………………………… lk 4

Segude eraldamise meetodid…………………………………………………………..lk 6

Järeldus…………………………………………………………………………….lk 11

Viidete loend……………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………..lk 12

Sissejuhatus

Looduses on ained puhtal kujul väga haruldased. Enamik meid ümbritsevatest objektidest koosneb ainete segust. Keemialaboris töötavad keemikud puhaste ainetega. Kui aine sisaldab lisandeid, siis võib iga keemik katseks vajaliku aine lisanditest eraldada. Ainete omaduste uurimiseks on vaja seda ainet puhastada, s.o. osadeks jagatud. Segu eraldamine on füüsikaline protsess. Ainete eraldamise füüsikalisi meetodeid kasutatakse laialdaselt keemialaborites, toiduainete tootmisel, metallide ja muude ainete tootmisel.

Segude tüübid

Looduses pole puhtaid aineid. Arvestades rändrahne, graniiti, oleme veendunud, et need koosnevad teradest, erinevat värvi soontest; piim sisaldab rasvu, valke, vett; nafta ja maagaas sisaldavad orgaanilisi aineid, mida nimetatakse süsivesinikeks; õhk sisaldab erinevaid gaase; looduslik vesi ei ole keemiliselt puhas aine. Segu on kahe või enama erineva aine segu.

Segud võib jagada kahte suurde rühma (ri

Kui segu komponendid on palja silmaga nähtavad, siis selliseid segusid nimetatakse heterogeenne. Näiteks puidu- ja rauaviiluste segu, vee ja taimeõli segu, jõeliiva ja vee segu jne.

Kui segu komponente ei ole võimalik palja silmaga eristada, siis nimetatakse selliseid segusid homogeenne. Homogeensete segudena klassifitseeritakse sellised segud nagu piim, õli, suhkrulahus vees jne.

On tahkeid, vedelaid ja gaasilisi aineid. Aineid võib segada mis tahes agregatsiooni olekus. Segu agregatsiooniaste määrab aine, mis on ülejäänud ainest kvantitatiivselt parem.

Heterogeensed segud tekivad erineva agregatsiooni olekuga ainetest, kui ained omavahel ei lahustu ja segunevad halvasti (tabel 1)

Homogeensed segud tekivad siis, kui ained lahustuvad üksteises hästi ja segunevad hästi (tabel 2).

Segude moodustamisel keemilisi muundumisi tavaliselt ei toimu ja segus sisalduvad ained säilitavad oma omadused. Segude eraldamiseks kasutatakse ainete omaduste erinevusi.

Segude eraldamise meetodid

Segud, nii ebahomogeensed kui ka homogeensed, võib jagada koostisosadeks, s.t. puhaste ainete jaoks. Puhtad ained on need, mida ei eraldata füüsikaliste meetoditega kaheks või enamaks aineks ja mis ei muuda nende füüsikalisi omadusi. Segude eraldamiseks on erinevaid meetodeid, olenevalt segu koostisest kasutatakse segude eraldamiseks teatud meetodeid.

1. sõelumine;
2. Filtreerimine;
3. settimine;
4. Dekanteerimine
5. tsentrifuugimine;
6. Aurustumine;
7. Aurustumine;
8. Ümberkristalliseerimine;
9. Destilleerimine (destilleerimine);
10. Külmutamine;
11. Magneti tegevus;
12. kromatograafia;
13. Ekstraheerimine;
14. Adsorptsioon.

Tutvume mõnega neist. Siinkohal tuleb märkida, et heterogeenseid segusid on lihtsam eraldada kui homogeenseid Allpool toome näiteid ainete eraldamise kohta homogeensetest ja heterogeensetest segudest.

Sõelumine.

Kujutagem ette, et granuleeritud suhkur sattus jahu sisse. Võib-olla on kõige lihtsam viis eraldada sõelumine. Sõela abil saate suhteliselt suurtest suhkrukristallidest kergesti eraldada väikesed jahuosakesed. Põllumajanduses kasutatakse sõelumist taimede seemnete eraldamiseks võõrjäätmetest. Ehituses eraldatakse sel viisil killustik liivast.

Filtreerimine

Suspensiooni tahke komponent eraldatakse vedelikust filtreerimine, kasutades paber- või kangasfiltreid, vatti, õhukese kihi peent liiva. Kujutagem ette, et meile antakse lauasoola, liiva ja savi segu. Lauasool tuleb segust eraldada. Selleks asetage segu veega keeduklaasi ja loksutage. Lauasool lahustub ja liiv settib. Savi ei lahustu ega setti klaasi põhja, mistõttu vesi jääb häguseks. Lahustumatute saviosakeste eemaldamiseks lahusest segu filtreeritakse. Selleks tuleb klaaslehtrist, filterpaberist ja statiivist kokku panna väike filterseade. Soolalahus filtreeritakse välja. Selleks valatakse filtreeritud lahus ettevaatlikult tihedalt sisestatud filtriga lehtrisse. Liiva- ja saviosakesed jäävad filtrile ning läbi filtri läbib selge soolalahus. Rekristalliseerimist kasutatakse vees lahustunud soola eraldamiseks.

ümberkristallimine, aurustamine

Ümberkristalliseerimine nimetatakse puhastusmeetodit, mille puhul aine esmalt lahustatakse vees, seejärel aurustatakse aine lahus vees. Selle tulemusena vesi aurustub ja aine vabaneb kristallidena.
Toome näite: lauasool on vaja lahusest eraldada.
Eespool käsitlesime näidet, kui oli vaja isoleerida lauasool heterogeensest segust. Nüüd eraldame lauasoola homogeensest segust. Filtreerimisel saadud lahust nimetatakse filtraadiks. Filtraat tuleb valada portselanist tassi. Aseta tass lahusega statiivirõngale ja kuumuta lahust piirituslambi leegi kohal. Vesi hakkab aurustuma ja lahuse maht väheneb. Sellist protsessi nimetatakse aurustumine. Kui vesi aurustub, muutub lahus kontsentreeritumaks. Kui lahus jõuab lauasoolaga küllastumise olekusse, ilmuvad tassi seintele kristallid. Sel hetkel lõpetage kuumutamine ja jahutage lahus. Jahutatud lauasool paistab silma kristallidena. Vajadusel saab soolakristalle lahusest eraldada filtreerimise teel. Lahust ei tohi aurustada enne, kui vesi on täielikult aurustunud, kuna ka muud lahustuvad lisandid võivad kristallidena sadestuda ja lauasoola saastada.

Setitamine, dekanteerimine

Kasutatakse lahustumatute ainete eraldamiseks vedelikest. toetades. Kui tahked osakesed on piisavalt suured, settivad nad kiiresti põhja ja vedelik muutub läbipaistvaks. Seda saab setetest hoolikalt kurnata ja sellel lihtsal toimingul on ka oma nimi - dekanteerimine. Mida väiksemad on vedelikus tahked ained, seda kauem segu settib. Võimalik on eraldada üksteisest ja kaks vedelikku, mis ei segune omavahel.

tsentrifuugimine

Kui ebahomogeense segu osakesed on väga väikesed, ei saa seda eraldada ei settimise ega filtreerimise teel. Sellised segud on näiteks piim ja vees lahustatud hambapasta. Sellised segud jagunevad tsentrifuugimine. Sellist vedelikku sisaldavad segud asetatakse katseklaasidesse ja pööratakse suurel kiirusel spetsiaalsetes seadmetes - tsentrifuugides. Tsentrifuugimise tulemusena "pressitakse" raskemad osakesed anuma põhja ja kopsud on peal. Piim on väikseimad rasvaosakesed, mis on jaotunud teiste ainete – suhkrute, valkude – vesilahuses. Sellise segu eraldamiseks kasutatakse spetsiaalset tsentrifuugi, mida nimetatakse separaatoriks. Piima eraldamisel on rasvad pinnal, neid on lihtne eraldada. Järele jääb vesi, milles on lahustunud aineid - see on lõss.

Adsorptsioon

Tehnoloogias tekib sageli probleem gaaside, näiteks õhu puhastamisel soovimatutest või kahjulikest komponentidest. Paljudel ainetel on üks huvitav omadus – nad võivad "kleepuda" poorsete ainete pinnale nagu raud magneti külge. Adsorptsioon nimetatakse mõne tahke aine võimeks absorbeerida oma pinnal olevaid gaasilisi või lahustunud aineid. Adsorptsioonivõimelisi aineid nimetatakse adsorbentideks. Adsorbendid on tahked ained, milles on palju sisekanaleid, tühimikke, poore, s.t. neil on väga suur kogu neelav pind. Adsorbentideks on aktiivsüsi, silikageel (uute jalanõudega karbist leiab väikese kotikese valgeid herneid - see on silikageel), filterpaber. Erinevad ained "kinnituvad" adsorbentide pinnale erinevalt: ühed püsivad pinnal kindlalt, teised on nõrgemad. Aktiivsüsi on võimeline absorbeerima mitte ainult gaasilisi, vaid ka vedelikes lahustunud aineid. Mürgistuse korral võetakse see nii, et mürgised ained adsorbeeritakse sellele.

Destilleerimine (destilleerimine)

Kaks vedelikku, mis moodustavad homogeense segu, nagu etüülalkohol ja vesi, eraldatakse destilleerimise või destilleerimise teel. See meetod põhineb asjaolul, et vedelik kuumutatakse keemistemperatuurini ja selle aur eemaldatakse gaasi väljalasketoru kaudu teise anumasse. Jahutamisel aur kondenseerub ja lisandid jäävad destilleerimiskolbi. Destilleerimisseade on näidatud joonisel 2

Vedelik asetatakse Wurtzi kolbi (1), Wurtzi kolbi kael suletakse tihedalt korgiga, millesse on sisestatud termomeeter (2), kusjuures elavhõbeda reservuaar peaks asuma väljalasketoru ava kõrgusel. Väljalasketoru ots sisestatakse läbi tihedalt kinnitatud korgi Liebigi külmikusse (3), mille teises otsas on kinnitatud toru (4). Allonge kitsendatud ots lastakse vastuvõtjasse (5). Külmkapi jope alumine ots ühendatakse kummivoolikuga veekraaniga ning ülemisest otsast tehakse kraanikaussi äravool. Külmiku jope peaks alati olema veega täidetud. Wurtzi kolb ja kondensaator on kinnitatud eraldi riiulitele. Vedelik valatakse pika toruga lehtri kaudu kolbi, täites destilleerimiskolbi 2/3 mahust. Ühtlaseks keemiseks asetatakse kolvi põhja mitu keemispunkti – ühest otsast suletud klaaskapillaarid. Pärast kolvi sulgemist juhitakse külmkappi vesi ja kolvis olevat vedelikku kuumutatakse. Kütmist saab läbi viia gaasipõletil, elektripliidil, vee-, liiva- või õlivannil – olenevalt vedeliku keemistemperatuurist. Mitte mingil juhul ei tohi õnnetuste vältimiseks kuumutada süttivaid ja põlevaid vedelikke (alkohol, eeter, atsetoon jne) lahtisel tulel: kasutada ainult vee- või muud vanni. Vedelikku ei tohi täielikult aurustuda: 10-15% algselt võetud mahust peaks jääma kolbi. Uue osa vedelikku võib valada alles siis, kui kolb on veidi jahtunud.

Külmutamine

Erineva sulamistemperatuuriga ained eraldatakse meetodiga külmutamine, lahuse jahutamine. Külmutades saab koju väga puhta vee. Selleks vala purki või kruusi kraanivesi ja pane külmkappi sügavkülma (või talvel külma välja võtta). Niipea, kui umbes pool veest muutub jääks, tuleb selle külmumata osa, kuhu kogunevad lisandid, välja valada ja lasta jääl sulada.

Tööstuses ja laboritingimustes kasutatakse segude eraldamise meetodeid, mis põhinevad segu koostisosade muudel erinevatel omadustel. Näiteks võib segust eraldada rauaviilud magnet. Kasutatakse ainete võimet lahustuda erinevates lahustites kaevandamine- meetod tahkete või vedelate segude eraldamiseks, töödeldes neid erinevate lahustitega. Näiteks vesilahusest saab joodi eraldada mis tahes orgaanilise lahustiga, milles jood lahustub paremini.

Järeldus

Laboripraktikas ja igapäevaelus on väga sageli vaja üksikuid komponente ainete segust eraldada. Pange tähele, et segud sisaldavad kahte või enamat ainet, mis on jagatud kahte suurde rühma: homogeensed ja heterogeensed. Segude eraldamiseks on erinevaid viise, nagu filtreerimine, aurustamine, destilleerimine (destilleerimine) jt. Segude eraldamise meetodid sõltuvad peamiselt segu tüübist ja koostisest.

Kasutatud kirjanduse loetelu

1. S.Ozols, E.Lepiņš keemia põhikoolile., 1996. Lk 289

2. Info Internetist

Segude eraldamise meetodid

Enamik meie planeedil leiduvaid aineid ei ole puhtal kujul, vaid ühendites ja segudes koos teiste ainetega.

Niisiis, graniidi koostis sisaldab kolme palja silmaga nähtavat ainet.

Kuid piim tundub meile homogeenne, kuni see muutub hapuks. Hapu

piim eraldub läbipaistvaks vadakuks ja valgeks tahkeks sademeks – valguks

kaseiin. Mees ammu kasutab neid aineid , sisalduvad piimas, tuues need esile

segust. Kohupiim valmistatakse lahustumatust valgust - kaseiinist ja lahustuv

vadakuvalke kasutatakse kliinilises toitumises.

Kuidas saab segusid eraldada?

1. Kui aine on vees lahustumatu, näiteks teraviljad (riis, tatar, manna jne), jõeliiv, kriit, savi, siis võite kasutada filtreerimismeetodit.

Filtreerimine -vedelike (gaaside) filtreerimine läbi filtri, et puhastada need tahketest lisanditest.

1. Filtri paigaldamine. Asetame selle lehtrisse, niisutades seda kergelt veega.

2. Sisestage lehter koos filtriga kolbi.

3. Laske lahustumata aine ja vee segu läbi filtri.

Väljund. Filtreerimisega puhastatud vesi voolas vabalt läbi filtri; vees lahustumatu aine jääb filtrile.

2. Kui tahke aine on vees lahustuv (lauasool, suhkur, sidrunhape), siis eraldamisekssegude puhul võib kasutada aurustamismeetodit.

Aurustumine- vedelikus lahustunud tahkete ainete eraldamine, muutes selle auruks.

Veeklaasis sool ei kadunud, kuigi muutus nähtamatuks – lahus on läbipaistev. Aurutamine võimaldas eraldada vees lahustunud ainet ainete segust (vesi ja sool). Klaasil on näha soolakristalle. See kinnitab järeldust, et et segu iga aine (nii vesi kui sool) säilitaks oma omadused.

Väljund. Lahustuvad ained saab lahusest eraldada.

3 .Üksteises lahustuvate vedelike eraldamiseks ja puhta (ilma lisanditeta) vee saamiseks kasutatakse destilleerimismeetodit

(või destilleerimine)

destilleerimine -destilleerimine, vedelates segudes sisalduvate ainete eraldamine keemistemperatuuride järgi, millele järgneb auru jahutamine.

Looduses vett puhtal kujul (ilma sooladeta) ei esine. Ookeani-, mere-, jõe-, kaevu- ja allikavesi on vees leiduvate soolalahuste sordid. Tihti aga vajavad inimesed puhast vett, mis ei sisalda soolasid (kasutatakse autode mootorites; keemiatootmises erinevate lahuste ja ainete saamiseks; fotode valmistamisel). Sellist vett nimetatakse destilleeritud ja selle saamise meetodit nimetatakse destilleerimiseks.

Kraanivett soojendame alkoholilambi leegi kohal gaasiväljalasketoruga korgiga suletud katseklaasis. Katseklaasi otsa langetame puhtasse kuiva katseklaasi, mis asetatakse jääga klaasi. Jääga klaasis oleva katseklaasi põhja ja seintele ilmuvad destilleeritud (sooladest ja lisanditest puhastatud) vee tilgad.

Ülesanne

1. Vaadake tühja veekeetjasse, milles keedetakse vett. Kas vees lahustunud ainete seintel ja põhjas on valgeid ladestusi (katlakivi)?

2. Veekeetja kaanest, milles vett keedetakse, voolavad veepiisad. Milline vesi – kaanel või veekeetjas endas – sisaldab rohkem sooli? Selgitage oma vastust.

3. Mis on pildil kujutatud protsessi nimi?

4. Kui segu sisaldab rauda, ​​siis saab selle isoleerimiseks kasutada magnetit, sest. rauda ja selle sulameid tõmbab magnet.

5. Kahe segunematu vedeliku (õli ja vesi, päevalilleõli ja vesi) eraldamiseks peate kasutama jaotuslehtrit.

Suurema tihedusega vedelik sulandub klaasiks ja jaotuslehtrisse jääb kergem vedelik.

Kui dispergeeritud osakesed eralduvad söötmest aeglaselt või on vaja eelselgitada ebahomogeenset süsteemi, kasutatakse selliseid meetodeid nagu flokulatsioon, flotatsioon, klassifitseerimine, koagulatsioon jne.

Koagulatsioon on osakeste kleepumise protsess kolloidsüsteemides (emulsioonid või suspensioonid) koos agregaatide moodustumisega. Kleepumine tekib osakeste kokkupõrke tõttu Browni liikumise ajal. Koagulatsioon viitab spontaansele protsessile, mis kipub liikuma olekusse, millel on madalam vaba energia. Hüübimislävi on süstitava aine minimaalne kontsentratsioon, mis põhjustab hüübimist. Kunstlikku koagulatsiooni saab kiirendada nii spetsiaalsete ainete - koagulaatorite lisamisega kolloidsüsteemi, kui ka süsteemile elektrivälja rakendamisega (elektrokoagulatsioon), mehaanilise toimega (vibratsioon, segamine) jne.

Koagulatsiooni käigus lisatakse eraldatavale heterogeensele segule sageli koaguleerivaid kemikaale, mis hävitavad solvateerunud kestad, vähendades samal ajal osakeste pinna lähedal asuva elektrilise kaksikkihi difusiooniosa. See hõlbustab osakeste aglomeratsiooni ja agregaatide moodustumist. Seega tänu hajutatud faasi suuremate fraktsioonide moodustumisele kiireneb osakeste settimine. Koagulantidena kasutatakse raua, alumiiniumi või muude mitmevalentsete metallide sooli.

Peptiseerimine on koagulatsiooni pöördprotsess, mis seisneb agregaatide lagunemises primaarseteks osakesteks. Peptiseerimine viiakse läbi peptiseerivate ainete lisamisega dispersioonikeskkonnale. See protsess aitab kaasa ainete lagunemisele primaarseteks osakesteks. Peptiseerivad ained võivad olla pindaktiivsed ained (pindaktiivsed ained) või elektrolüüdid, nagu humiinhapped või raudkloriid. Peptiseerimisprotsessi kasutatakse vedelate dispergeerimissüsteemide saamiseks pastadest või pulbritest.

Flokulatsioon on omakorda omamoodi koagulatsioon. Selles protsessis moodustavad gaasis või vedelas keskkonnas suspendeeritud väikesed osakesed helbeid, mida nimetatakse helvesteks. Flokulantidena kasutatakse lahustuvaid polümeere, näiteks polüelektrolüüte. Flokuleerivaid aineid saab kergesti eemaldada filtreerimise või settimisega. Flokulatsiooni kasutatakse vee puhastamiseks ja väärtuslike ainete eraldamiseks reoveest, samuti mineraalide töötlemiseks. Veepuhastuse puhul kasutatakse flokulande madalas kontsentratsioonis (0,1-5 mg/l).

Vedelate süsteemide agregaatide hävitamiseks kasutatakse lisandeid, mis tekitavad osakestel laenguid, mis takistavad nende lähenemist. Seda efekti saab saavutada ka söötme pH muutmisega. Seda meetodit nimetatakse deflokulatsiooniks.

Flotatsioon on protsess, mille käigus eraldatakse tahked hüdrofoobsed osakesed pidevast vedelfaasist, fikseerides need valikuliselt vedela ja gaasilise faasi vahelisel kokkupuutepinnal (vedeliku ja gaasi kokkupuutepinnal või vedelas faasis olevate mullide pinnal). tahked osakesed ja gaasisulgud eemaldatakse vedela faasi pinnalt. Seda protsessi ei kasutata mitte ainult hajutatud faasi osakeste eemaldamiseks, vaid ka erinevate osakeste eraldamiseks nende märguvuse erinevuse tõttu. Selle protsessi käigus fikseeritakse hüdrofoobsed osakesed liidesel ja eraldatakse hüdrofiilsetest osakestest, mis settivad põhja. Parimad flotatsioonitulemused saavutatakse siis, kui osakeste suurus on vahemikus 0,1–0,04 mm.

Flotatsiooni on mitut tüüpi: vaht, õli, kile jne. Levinuim on vahuflotatsioon. See protsess võimaldab reaktiividega töödeldud osakesed õhumullide abil vee pinnale viia. See võimaldab moodustada vahukihi, mille stabiilsust kontrollib vahutav aine.

Klassifikatsiooni kasutatakse muutuva ristlõikega seadmetes. Tema abiga on võimalik eraldada põhitootest teatud hulk väikseid osakesi, mis koosnevad suurtest osakestest. Klassifikatsioon toimub tsentrifugaaljõu mõju tõttu tsentrifuugide ja hüdrotsüklonite abil.

Suspensioonide eraldamine magnettöötlussüsteemide abil on väga paljutõotav meetod. Magnetväljas töödeldud vesi säilitab pikka aega muutunud omadused, näiteks väheneb märgamisvõime. See protsess võimaldab intensiivistada suspensioonide eraldamist.

Teema: "Segude eraldamise meetodid" (8. klass)

teoreetiline blokk.

Mõiste "segu" määratleti 17. sajandil. Inglise teadlane Robert Boyle: "Segu on terviklik süsteem, mis koosneb heterogeensetest komponentidest."

Segu ja puhta aine võrdlusomadused

Segud erinevad üksteisest välimuse poolest.

Segude klassifikatsioon on näidatud tabelis:

Siin on näited suspensioonidest (jõeliiv + vesi), emulsioonidest (taimeõli + vesi) ja lahustest (õhk kolvis, sool + vesi, väike vahetus: alumiinium + vask või nikkel + vask).

Segude eraldamise meetodid

Looduses esinevad ained segudena. Laboriuuringuteks, tööstuslikuks tootmiseks, farmakoloogia ja meditsiini vajadusteks on vaja puhtaid aineid.

Ainete puhastamiseks kasutatakse erinevaid segude eraldamise meetodeid.

Aurustumine on vedelikus lahustunud tahkete ainete eraldamine, muutes selle auruks.

destilleerimine - destilleerimine, vedelates segudes sisalduvate ainete eraldamine keemistemperatuuride järgi, millele järgneb auru jahutamine.

Looduses vett puhtal kujul (ilma sooladeta) ei esine. Ookeani-, mere-, jõe-, kaevu- ja allikavesi on vees leiduvate soolalahuste sordid. Tihti aga vajavad inimesed puhast vett, mis ei sisalda soolasid (kasutatakse autode mootorites; keemiatootmises erinevate lahuste ja ainete saamiseks; fotode valmistamisel). Sellist vett nimetatakse destilleeritud ja selle saamise meetodit nimetatakse destilleerimiseks.

Filtreerimine on vedelike (gaaside) filtreerimine läbi filtri, et puhastada need tahketest lisanditest.

Need meetodid põhinevad segu komponentide füüsikaliste omaduste erinevustel.

Kaaluge eraldamise viise heterogeenne ja homogeensed segud.

Spetsiaalne komponentide eraldamise meetod, mis põhineb nende erineval neeldumisel teatud aine poolt, on kromatograafia.

Vene botaanik M. S. Tsvet oli kromatograafia abil esimene, kes eraldas klorofülli taimede rohelistest osadest. Tööstuses ja laborites kasutatakse kromatograafia filterpaberi asemel tärklist, kivisütt, lubjakivi ja alumiiniumoksiidi. Kas aineid on alati vaja sama puhastusastmega?

Erinevatel eesmärkidel on vaja erineva puhastusastmega aineid. Keeduvesi on piisavalt settinud, et eemaldada lisandid ja desinfitseerimiseks kasutatud kloor. Joogivesi tuleb esmalt keeta. Ja keemialaborites lahuste ja katsete valmistamiseks, meditsiinis on vaja destilleeritud vett, mis on võimalikult puhastatud selles lahustunud ainetest. Väga puhtaid aineid, mille lisandite sisaldus ei ületa miljondik protsenti, kasutatakse elektroonikas, pooljuhtides, tuumatehnoloogias ja muudes täppistööstuses.

Segude koostise väljendamise meetodid.

Komponendi massiosa segus- komponendi massi ja kogu segu massi suhe. Tavaliselt väljendatakse massiosa protsentides, kuid mitte tingimata.

ω ["omega"] = m komponenti / m segu

Komponendi mooliosa segus- komponendi moolide arvu (ainekoguse) suhe kõigi segus olevate ainete moolide koguarvusse. Näiteks kui segu sisaldab aineid A, B ja C, siis:

χ ["chi"] komponent A \u003d n komponent A / (n (A) + n (B) + n (C))

Komponentide molaarsuhe. Mõnikord on segu ülesannetes näidatud selle komponentide molaarsuhe. Näiteks:

n komponent A: n komponent B = 2:3

Komponendi mahuosa segus (ainult gaaside jaoks)- aine A mahu ja kogu gaasisegu kogumahu suhe.

φ ["phi"] = V komponent / V segu

Harjutusplokk.

Vaatleme kolme näidet probleemidest, millega metallide segud reageerivad vesinikkloriid hape:

Näide 1Kui 20 g kaaluv vase ja raua segu puutus kokku vesinikkloriidhappe liiaga, vabanes 5,6 liitrit gaasi (n.o.). Määrake metallide massiosad segus.

Esimeses näites ei reageeri vask vesinikkloriidhappega, see tähendab, et happe reageerimisel rauaga eraldub vesinik. Seega, teades vesiniku mahtu, saame kohe leida raua koguse ja massi. Ja vastavalt ainete massifraktsioonid segus.

Näide 1 lahendus.

Vesiniku koguse leidmine:
n \u003d V / V m \u003d 5,6 / 22,4 \u003d 0,25 mol.

Vastavalt reaktsioonivõrrandile:

Raua kogus on samuti 0,25 mol. Selle massi leiate:
m Fe \u003d 0,25 56 \u003d 14 g.

Vastus: 70% rauda, ​​30% vaske.

Näide 2Vesinikkloriidhappe liia mõjul alumiiniumi ja raua segule, mis kaalus 11 g, eraldus 8,96 liitrit gaasi (n.o.). Määrake metallide massiosad segus.

Teises näites on reaktsioon mõlemad metallist. Siin eraldub vesinik juba mõlemas reaktsioonis happest. Seetõttu ei saa siin otsearvutust kasutada. Sellistel juhtudel on mugav lahendada väga lihtsa võrrandisüsteemi abil, võttes x jaoks - ühe metalli moolide arvu ja y jaoks - teise aine koguse.

Näite 2 lahendus.

Vesiniku koguse leidmine:
n \u003d V / V m \u003d 8,96 / 22,4 \u003d 0,4 mol.

Olgu alumiiniumi kogus x mol ja raua kogus y mol. Seejärel saame väljendada eraldunud vesiniku kogust x ja y kaudu:

1. 	2HCl \u003d FeCl 2+

Meil on teada vesiniku koguhulk: 0,4 mol. Tähendab,
1,5x + y = 0,4 (see on süsteemi esimene võrrand).

Metallide segu jaoks peate väljendama massid ainete koguste kaudu.
m = Mn
Nii et alumiiniumi mass
m Al = 27x,
raua mass
m Fe = 56 aastat,
ja kogu segu mass
27x + 56y = 11 (see on süsteemi teine ​​võrrand).

Seega on meil kahe võrrandi süsteem:

2. Selliseid süsteeme on palju mugavam lahendada lahutamise meetodil, korrutades esimese võrrandi 18-ga:
   27x + 18a = 7,2
   ja esimese võrrandi lahutamine teisest:

   (56–18) a \u003d 11–7,2
   y \u003d 3,8 / 38 \u003d 0,1 mol (Fe)
   x = 0,2 mol (Al)

m Fe = n M = 0,1 56 = 5,6 g
m Al = 0,2 ± 27 = 5,4 g
ω Fe = m Fe / m segu = 5,6 / 11 = 0,50909 (50,91%),

vastavalt
ω Al \u003d 100% - 50,91% \u003d 49,09%

Vastus: 50,91% rauda, ​​49,09% alumiiniumi.

Näide 316 g tsingi, alumiiniumi ja vase segu töödeldi liigse vesinikkloriidhappe lahusega. Sel juhul eraldus 5,6 l gaasi (n.o.) ja 5 g ainet ei lahustunud. Määrake metallide massiosad segus.

Kolmandas näites reageerivad kaks metalli, kuid kolmas metall (vask) ei reageeri. Seetõttu on ülejäänud 5 g vase mass. Ülejäänud kahe metalli - tsingi ja alumiiniumi (pange tähele, et nende kogumass on 16 - 5 = 11 g) kogused saab leida võrrandisüsteemi abil, nagu näites nr 2.

Vastus näitele 3: 56,25% tsinki, 12,5% alumiiniumi, 31,25% vaske.

Näide 4Raua, alumiiniumi ja vase segu töödeldi külma kontsentreeritud väävelhappe liiaga. Samal ajal lahustus osa segust ja eraldus 5,6 liitrit gaasi (n.o.). Ülejäänud segu töödeldi naatriumhüdroksiidi lahusega. Gaasi eraldus 3,36 liitrit ja järele jäi 3 g lahustumata jääki. Määrake metallide algsegu mass ja koostis.

Selles näites pidage seda meeles külm kontsentreeritud väävelhape ei reageeri raua ja alumiiniumiga (passiveerimine), kuid reageerib vasega. Sel juhul eraldub vääveloksiid (IV).
Leelisega reageerib ainult alumiinium- amfoteerne metall (leelises lahustuvad lisaks alumiiniumile ka tsink ja tina ning kuumas kontsentreeritud leelises saab veel lahustuda berüllium).

Näite 4 lahendus.

Kontsentreeritud väävelhappega reageerib ainult vask, gaasimoolide arv:
n SO2 \u003d V / Vm \u003d 5,6 / 22,4 \u003d 0,25 mol

	2H2SO4 (konts.) = CuSO4+

1. (ärge unustage, et sellised reaktsioonid tuleb võrdsustada elektroonilise kaaluga)

   Kuna vase ja vääveldioksiidi molaarsuhe on 1:1, siis on ka vask 0,25 mol. Vase massi leiate:
   m Cu \u003d n M = 0,25 64 \u003d 16 g.

   Alumiinium reageerib leeliselahusega ning moodustub alumiiniumhüdroksokompleks ja vesinik:
   2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na + 3H2

   Al 0 − 3e = Al 3+
   2H+ + 2e = H2

2. Vesiniku moolide arv:
   n H3 \u003d 3,36 / 22,4 \u003d 0,15 mol,
   alumiiniumi ja vesiniku molaarsuhe on 2:3 ja seetõttu
   nAl \u003d 0,15 / 1,5 \u003d 0,1 mol.
   Alumiiniumi kaal:
   m Al \u003d n M \u003d 0,1 27 \u003d 2,7 g

   Ülejäänud osa on raud, mis kaalub 3 g. Segu massi leiate:
   m segu \u003d 16 + 2,7 + 3 \u003d 21,7 g.

   Metallide massifraktsioonid:

ω Cu \u003d m Cu / m segu \u003d 16 / 21,7 \u003d 0,7373 (73,73%)
ω Al = 2,7 / 21,7 = 0,1244 (12,44%)
ω Fe = 13,83%

Vastus: 73,73% vask, 12,44% alumiinium, 13,83% raud.

Näide 521,1 g tsingi ja alumiiniumi segu lahustati 565 ml lämmastikhappe lahuses, mis sisaldas 20 massiprotsenti. % HNO 3 ja mille tihedus on 1,115 g/ml. Vabanenud gaasi, mis on lihtaine ja lämmastikhappe redutseerimise ainus saadus, maht oli 2,912 l (n.o.). Määrake saadud lahuse koostis massiprotsentides. (RCTU)

Selle ülesande tekst näitab selgelt lämmastiku redutseerimise produkti - "lihtne aine". Kuna lämmastikhape ei tooda metallidega vesinikku, on see lämmastik. Mõlemad metallid on happes lahustunud.
Probleem ei küsi mitte metallide algsegu koostist, vaid reaktsioonide järel saadud lahuse koostist. See muudab ülesande raskemaks.

Näite 5 lahendus.

Määrake gaasilise aine kogus:
n N2 \u003d V / Vm \u003d 2,912 / 22,4 \u003d 0,13 mol.

Määrame lämmastikhappe lahuse massi, lahustunud HNO3 aine massi ja koguse:

m lahus \u003d ρ V \u003d 1,115 565 \u003d 630,3 g
m HNO3 \u003d ω m lahus \u003d 0,2 630,3 \u003d 126,06 g
n HNO3 \u003d m / M \u003d 126,06 / 63 \u003d 2 mol

Pange tähele, et kuna metallid on täielikult lahustunud, tähendab see - just piisavalt hapet(need metallid ei reageeri veega). Sellest lähtuvalt on vaja kontrollida Kas hapet on liiga palju? ja kui palju sellest jääb pärast reaktsiooni saadud lahusesse.

Koostame reaktsioonivõrrandid ( ärge unustage elektroonilist tasakaalu) ja arvutuste hõlbustamiseks võtame 5x - tsingi koguse ja 10 aasta jaoks - alumiiniumi koguse. Seejärel on vastavalt võrrandite koefitsientidele lämmastik esimeses reaktsioonis x mol ja teises - 3y mol:

Seda süsteemi on mugav lahendada, korrutades esimese võrrandi 90-ga ja lahutades esimese võrrandi teisest.

x \u003d 0,04, mis tähendab n Zn \u003d 0,04 5 = 0,2 mol
y \u003d 0,03, mis tähendab, et n Al \u003d 0,03 10 \u003d 0,3 mol

Kontrollime segu massi:
0,2 65 + 0,3 27 \u003d 21,1 g.

Liigume nüüd lahuse koostise juurde. Mugav on reaktsioonid uuesti ümber kirjutada ja reaktsioonide peale kirjutada kõigi reageerinud ja moodustunud ainete kogused (v.a vesi):

Järgmine küsimus on: kas lämmastikhapet jäi lahusesse ja kui palju on alles?
Vastavalt reaktsioonivõrranditele reageerinud happe kogus:
n HNO3 \u003d 0,48 + 1,08 \u003d 1,56 mol,
need. hapet oli liiga palju ja saate arvutada selle jäägi lahuses:
n HNO3 puhata. \u003d 2 - 1,56 \u003d 0,44 mol.

Nii et sisse lõplik lahendus sisaldab:

tsinknitraat koguses 0,2 mol:
m Zn(NO3)2 = n M = 0,2 189 = 37,8 g
alumiiniumnitraat koguses 0,3 mol:
m Al(NO3)3 = n M = 0,3 213 = 63,9 g
lämmastikhappe liig koguses 0,44 mol:
m HNO3 puhata. = n M = 0,44 63 = 27,72 g

Kui suur on lõpplahuse mass?
Tuletame meelde, et lõpplahuse mass koosneb nendest komponentidest, mille me segasime (lahused ja ained), millest on lahutatud need reaktsioonisaadused, mis lahusest lahkusid (sademed ja gaasid):

Siis meie ülesande jaoks:

m uus lahus \u003d happelahuse mass + metallisulami mass - lämmastiku mass
m N2 = n M = 28 (0,03 + 0,09) = 3,36 g
m uus lahus = 630,3 + 21,1 - 3,36 \u003d 648,04 g

ωZn (NO 3) 2 \u003d m in-va / m lahus \u003d 37,8 / 648,04 \u003d 0,0583
ωAl (NO 3) 3 \u003d m in-va / m lahus \u003d 63,9 / 648,04 \u003d 0,0986
ω HNO3 ülejäänud. \u003d m in-va / m lahus \u003d 27,72 / 648,04 \u003d 0,0428

Vastus: 5,83% tsinknitraati, 9,86% alumiiniumnitraati, 4,28% lämmastikhapet.

Näide 6Töödeldes 17,4 g vase, raua ja alumiiniumi segu kontsentreeritud lämmastikhappe liiaga, eraldus 4,48 liitrit gaasi (ei) ja kui see segu puutus kokku sama massi liigse vesinikkloriidhappega, siis 8,96 l gaasi. (ei). u.). Määrake esialgse segu koostis. (RCTU)

Selle probleemi lahendamisel tuleb esiteks meeles pidada, et mitteaktiivse metalliga (vasega) kontsentreeritud lämmastikhape annab NO 2 ning raud ja alumiinium sellega ei reageeri. Vesinikkloriidhape seevastu vasega ei reageeri.

Vastus näiteks 6: 36,8% vask, 32,2% raud, 31% alumiinium.

Puhtad ained ja segud. viisid eraldamine segud. Kujundada arusaama puhastest ainetest ja segud. viisid puhastusained: ... ained erinevatele klassid orgaanilised ühendid. Iseloomusta: põhiline klassid orgaanilised ühendid...