Menetelmät heterogeenisten seosten erottamiseksi. Puhtaat aineet ja seokset. Seosten erotusmenetelmät Heterogeenisten seosten erottaminen

Oppitunnin tyyppi. Uuden materiaalin oppiminen.

Oppitunnin tavoitteet. Koulutuksellinen– tutkia käsitteitä "puhdas aine" ja "seos", homogeeniset (homogeeniset) ja heterogeeniset (heterogeeniset) seokset, pohtimaan tapoja erotella seoksia, opettaa opiskelijoita erottamaan seokset komponenteiksi.

Kehittäviä– kehittää opiskelijoiden älyllisiä ja kognitiivisia taitoja: tunnistaa olennaisia ​​piirteitä ja ominaisuuksia, luoda syy-seuraussuhteita, luokitella, analysoida, tehdä johtopäätöksiä, tehdä kokeita, tarkkailla, tehdä havaintoja taulukoiden ja kaavioiden muodossa.

Koulutuksellinen– Edistää opiskelijoissa organisoinnin kehittymistä, tarkkuutta kokeiden tekemisessä, kykyä organisoida keskinäinen avunanto parityössä sekä kilpailuhenkeä harjoitusten suorittamisessa.

Opetusmenetelmät. Opetuksen ja kognitiivisen toiminnan organisointimenetelmät– verbaalinen (heuristinen keskustelu), visuaalinen (taulukot, piirustukset, kokeiden demonstraatiot), käytännöllinen ( laboratoriotyöt, tekee harjoituksia).

Menetelmiä oppimisen kiinnostuksen herättämiseen– opettavaisia ​​pelejä, opetuskeskusteluja.

Valvontamenetelmät– suullinen kontrolli, kirjallinen kontrolli, kokeellinen kontrolli.

Laitteet ja reagenssit.Opiskelijoiden työpöydällä- paperiarkit, lusikat aineille, lasitangot, vesilasit, magneetit, rikki- ja rautajauheet.

Opettajan pöydällä– lusikat, koeputket, koeputken pidike, alkoholilamppu, magneetti, vesi, dekantterilasit, jalusta renkaalla, jalusta kynsillä, suppilo, lasisauvat, suodattimet, posliinikuppi, erotussuppilo, koeputki kaasunpoistoputkella, vastaanotinkoeputki , "lasi" -jääkaappi" vedellä, suodatinpaperinauha (2x10 cm), punainen muste, pullo, seula, rauta- ja rikkijauheet massasuhteessa 7:4, jokihiekka, ruokasuola, kasviöljy , kuparisulfaattiliuos, mannasuurimot, tattari.

TUTKIEN AIKANA

Ajan järjestäminen

Merkitse poissaolevat, selitä oppitunnin tavoitteet ja esittele oppilaille tuntisuunnitelma.

SUUNNITELMA

1. Puhtaat aineet ja seokset. Erottuvia piirteitä.

2. Homogeeniset ja heterogeeniset seokset.

3. Seosten erotusmenetelmät.

Keskustelu aiheesta "Aineet ja niiden ominaisuudet"

Opettaja. Muistatko mitä kemian opintoja?.

Opiskelija. Aineet, aineiden ominaisuudet, aineiden kanssa tapahtuvat muutokset, ts. aineiden muuntaminen.

Opettaja. Mitä ainetta kutsutaan?

Opiskelija. Aine on se, mistä fyysinen keho koostuu.

Opettaja. Tiedät, että aineet voivat olla yksinkertaisia ​​ja monimutkaisia. Mitä aineita kutsutaan yksinkertaisiksi ja mitkä monimutkaisiksi?

Opiskelija. Yksinkertaiset aineet koostuvat yhden atomeista kemiallinen alkuaine, kompleksi - erilaisten kemiallisten alkuaineiden atomeista.

Opettaja. Mitä fysikaalisia ominaisuuksia aineilla on?

Opiskelija. Olomuoto, sulamis- ja kiehumispisteet, sähkö- ja lämmönjohtavuus, vesiliukoisuus jne..

Uuden materiaalin selitys

Puhtaat aineet ja seokset.
Erottuvia piirteitä

Opettaja. Vain puhtailla aineilla on pysyviä fysikaalisia ominaisuuksia. Vain puhtaalla tislatulla vedellä on t pl = 0 °C, t kiehumislämpötila = 100 °C, eikä sillä ole makua. Merivesi jäätyy alemmassa lämpötilassa ja kiehuu korkeammassa lämpötilassa; sen maku on karvas ja suolainen. Mustanmeren vesi jäätyy alhaisemmassa lämpötilassa ja kiehuu korkeammassa lämpötilassa kuin Itämeren vesi. Miksi? Tosiasia on, että merivesi sisältää muita aineita, esimerkiksi liuenneita suoloja, ts. se on erilaisten aineiden seos, jonka koostumus vaihtelee suuresti, mutta seoksen ominaisuudet eivät ole vakioita. Seoksen käsitteen määritelmä annettiin 1600-luvulla. Englantilainen tiedemies Robert Boyle: "Seos - täydellinen järjestelmä, joka koostuu heterogeenisistä komponenteista."

Tarkastellaanpa seoksen ja puhtaan aineen ominaispiirteitä. Tätä varten suoritamme seuraavat kokeet.

Kokemus 1. Tutki kokeen ohjeiden avulla rauta- ja rikkijauheiden olennaisia ​​fysikaalisia ominaisuuksia, valmista näistä jauheista seos ja selvitä, säilyttävätkö nämä aineet ominaisuutensa seoksessa.

Keskustelu opiskelijoiden kanssa kokeen tuloksista.

Opettaja. Kuvaa rikin aggregaatiotila ja väri.

Opiskelija. Rikki on keltainen kiinteä aine.

Opettaja. Mikä on jauheen muodossa olevan raudan fysikaalinen tila ja väri?

Opiskelija. Rauta on kova harmaa aine.

Opettaja. Miten nämä aineet liittyvät: a) magneetiin; b) veteen?

Opiskelija. Magneetti vetää puoleensa rautaa, mutta rikkiä ei; Rautajauhe uppoaa veteen, koska... rauta on vettä raskaampaa ja rikkijauhe kelluu veden pinnalle, koska vesi ei kastele sitä.

Opettaja. Mitä voit sanoa raudan ja rikin suhteesta seoksessa?

Opiskelija. Raudan ja rikin suhde seoksessa voi olla erilainen, ts. oikullinen.

Opettaja. Ovatko raudan ja rikin ominaisuudet säilyneet seoksessa?

Opiskelija. Kyllä, jokaisen seoksen aineen ominaisuudet säilyvät.

Opettaja. Kuinka voit erottaa rikin ja raudan seoksen?

Opiskelija. Tämä voidaan tehdä fysikaalisilla menetelmillä: magneetilla tai vedellä.

Opettaja . Kokemus 2. Nyt näytän rikin ja raudan välisen reaktion. Tehtävänäsi on tarkkailla tätä koetta huolellisesti ja selvittää, säilyttävätkö rauta ja rikki ominaisuutensa reaktion tuloksena saadussa rauta(II)sulfidissa ja voidaanko rautaa ja rikkiä eristää siitä fysikaalisin menetelmin.

Sekoitan rauta- ja rikkijauheet perusteellisesti massasuhteessa 7:4:

m(Fe ): m( S ) = А r ( Fe ): А r ( S ) = 56: 32 = 7: 4,

Laitan seoksen koeputkeen, lämmitän sen alkoholilampun liekissä, lämmitän yhdestä paikasta erittäin kuumaksi ja lopetan kuumentamisen, kun raju eksoterminen reaktio alkaa. Kun koeputki on jäähtynyt, rikon sen varovasti pyyhkeeseen käärimisen jälkeen ja poistan sisällön. Katso tarkkaan tuloksena olevaa ainetta - rauta(II)sulfidia. Näkyykö siinä erikseen harmaa rautajauhe ja keltainen rikkijauhe?

Opiskelija. Ei, tuloksena oleva aine on väriltään tummanharmaa.

Opettaja. Sitten testaan ​​tuloksena olevaa ainetta magneetilla. Ovatko rauta ja rikki erotettavissa?

Opiskelija. Ei, tuloksena oleva aine ei ole magnetoitu.

Opettaja. Laitan rauta(II)sulfidin veteen. Mitä sinä tarkkailet?

Opiskelija. Rauta(II)sulfidi uppoaa veteen.

Opettaja. Säilyttääkö rikki ja rauta ominaisuutensa, kun ne ovat osa rauta(II)sulfidia?

Opiskelija. Ei, uudella aineella on erilaisia ​​ominaisuuksia kuin reaktioon otettujen aineiden ominaisuudet.

Opettaja. Onko mahdollista erottaa rauta(II)sulfidi yksinkertaisiksi aineiksi fysikaalisilla menetelmillä?

Opiskelija. Ei, magneetti tai vesi eivät voi erottaa rauta(II)sulfidia raudaksi ja rikiksi.

Opettaja. Muuttuuko energia, kun kemikaalia muodostuu?

Opiskelija. Kyllä, esimerkiksi raudan ja rikin vuorovaikutuksessa energiaa vapautuu.

Opettaja. Merkitään kokeiden keskustelun tulokset taulukkoon.

Pöytä

Vertailevat ominaisuudet seos ja puhdas aine

Vahvistaaksesi tätä oppiaiheen osaa, suorita harjoitus: määritä kuvan kohta(ks. s. 34) kuvaa yksinkertaista ainetta, monimutkaista ainetta tai seosta.

Homogeeniset ja heterogeeniset seokset

Opettaja. Selvitetään, eroavatko seokset toisistaan ulkomuoto toisiltaan.

Opettaja näyttää esimerkkejä suspensioista (jokihiekka + vesi), emulsioista (kasviöljy + vesi) ja liuoksista (ilma pullossa, ruokasuola + vesi, kolikko: alumiini + kupari tai nikkeli + kupari).

Opettaja. Suspensioissa näkyvät kiinteän aineen hiukkaset, emulsioissa - nestepisaroita, tällaisia ​​seoksia kutsutaan heterogeenisiksi (heterogeenisiksi), ja liuoksissa komponentit eivät ole erotettavissa, ne ovat homogeenisia (homogeenisia) seoksia. Harkitse seosten luokitusjärjestelmää(Kaavio 1).

Kaavio 1

Anna esimerkkejä kustakin seoksesta: suspensiot, emulsiot ja liuokset.

Seosten erottelumenetelmät

Opettaja. Luonnossa aineet esiintyvät seosten muodossa. varten laboratoriotutkimus, teollinen tuotanto, farmakologian ja lääketieteen tarpeisiin tarvitaan puhtaita aineita.

Aineiden puhdistamiseen käytetään erilaisia ​​menetelmiä seosten erottamiseksi (kaavio 2).

Kaavio 2

Nämä menetelmät perustuvat eroihin fyysiset ominaisuudet seoksen komponentit.

Harkitse erotusmenetelmiä heterogeeniset seokset.

Kuinka voit erottaa suspension - jokihiekan ja veden sekoituksen, eli puhdistaa veden hiekasta?

Opiskelija. Laskeuttamalla ja sitten suodattamalla.

Opettaja. Oikein. Erottaminen puolustaa perustuu aineiden eri tiheyksiin. Raskaampi hiekka laskeutuu pohjalle. Voit myös erottaa emulsion: erottele öljy tai kasviöljy vedestä. Laboratoriossa tämä voidaan tehdä erotussuppilolla. Öljy- tai kasviöljy muodostaa ylimmän, kevyemmän kerroksen. (Opettaja näyttää vastaavat kokeet.)

Laskeutumisen seurauksena sumusta putoaa kastetta, savusta noki ja maitoon kermaa.

Mikä on perusta heterogeenisten seosten erottamiselle? suodatus?

Opiskelija. Aineiden erilaisesta liukoisuudesta veteen ja eri hiukkaskokoon.

Opettaja. Aivan oikein, vain niihin verrattavissa olevat aineen hiukkaset kulkevat suodattimen huokosten läpi, kun taas suuremmat hiukkaset jäävät suodattimeen. Näin voit erottaa heterogeenisen sekoituksen ruokasuolaa ja jokihiekkaa.

Opiskelijoiden esitykset kokea: kaataa vettä hiekan ja suolan seokseen, sekoittaa ja kuljettaa sitten suspension (suspension) suodattimen läpi - suolaliuos vedessä kulkee suodattimen läpi, ja suodattimelle jää suuria veteen liukenemattomia hiekkahiukkasia.

Opettaja. Mitä aineita voidaan käyttää suodattimina?

Opiskelija. Suodattimina voidaan käyttää erilaisia ​​huokoisia aineita: puuvillaa, hiiltä, ​​leivottua savea, puristettua lasia ja muita.

Opettaja. Mitä esimerkkejä suodatuksen käytöstä ihmiselämässä voit antaa?

Opiskelija. Suodatusmenetelmä on kodinkoneiden, kuten pölynimurien, toiminnan perusta. Sitä käyttävät kirurgit - sideharsosidokset; poraajat ja hissityöntekijät - hengityssuojaimet. Ostap Bender, Ilfin ja Petrovin teoksen sankari, onnistui ottamaan yhden Ellochka the Ogressin ("Kaksitoista tuolia") tuoleista teesiivilä suodattamaan teelehtiä.

Opettaja. Ja nyt, kun olet tutustunut näihin seoksen erottamismenetelmiin, autetaan venäläistä sankaritar kansantaru"Vasilisa kaunis".

Opiskelija. Tässä tarinassa Baba Yaga käski Vasilisaa erottamaan rukiin nigellasta ja unikon maasta. Satujen sankarittarea auttoivat kyyhkyset. Voimme nyt erottaa jyvät suodattamalla siivilän läpi, jos jyvät ovat erikokoisia, tai ravistamalla vedellä, jos hiukkasilla on erilainen tiheys tai erilainen veden kostuvuus. Otetaan esimerkkinä sekoitus, joka koostuu erikokoisista jyvistä: mannasuurimon ja tattari seos.(Opiskelija näyttää, kuinka pienemmän hiukkaskokoisen mannasuurimot kulkevat siivilän läpi ja tattari jää sen päälle.)

Opettaja. Mutta tänään olet jo tutustunut aineiden seokseen, jolla on erilainen kostuvuus veden kanssa. Mistä seoksesta puhun?

Opiskelija. Puhumme raudan ja rikin jauheiden seoksesta. Teimme laboratoriokokeen tällä seoksella.

Opettaja. Muista, kuinka erotit tällaisen seoksen.

Opiskelija. Laskeutumalla veteen ja käyttämällä magneettia.

Opettaja. Mitä havaitsit, kun erotit raudan ja rikin jauheiden seoksen vedellä?

Opiskelija. Kastumaton rikkijauhe kelluu veden pinnalle ja raskas kostuva rautajauhe laskeutui pohjalle.

Opettaja. Kuinka tämä seos erotettiin magneetilla?

Opiskelija. Rautajauhetta veti puoleensa magneetti, mutta rikkijauhetta ei..

Opettaja. Joten tutustuimme kolmeen menetelmään heterogeenisten seosten erottamiseksi: sedimentaatio, suodatus ja magneettinen toiminta. Katsotaanpa nyt erotusmenetelmiä homogeeniset (tasaiset) seokset. Muista, että hiekan erottamisen jälkeen suodattamalla saimme suolaliuoksen vedessä - homogeenisen seoksen. Kuinka eristää puhdas suola liuoksesta?

Opiskelija. Haihtumista tai kiteytymistä.

Opettaja esittelee koetta: vesi haihtuu ja suolakiteet jäävät posliinikuppiin.

Opettaja. Kun vesi haihdutetaan Elton- ja Baskunchak-järvistä, saadaan ruokasuolaa. Tämä erotusmenetelmä perustuu liuottimen ja liuenneen aineen kiehumispisteiden eroihin.

Jos aine, esimerkiksi sokeri, hajoaa kuumennettaessa, vesi ei haihdu kokonaan - liuos haihdutetaan ja sitten sokerikiteet saostuvat kyllästetystä liuoksesta.

Joskus on tarpeen poistaa epäpuhtaudet liuottimista, joilla on matalampi kiehumispiste, kuten suola vedestä. Tässä tapauksessa aineen höyryt on kerättävä talteen ja kondensoitava jäähdytettäessä. Tätä homogeenisen seoksen erottamismenetelmää kutsutaan tislaus tai tislaus.

Opettaja näyttää kuparisulfaattiliuoksen tislauksen, kun vesi haihtuu t kip = 100 °C, sitten höyryt tiivistyvät vedellä jäähdytetyssä vastaanottavassa koeputkessa lasissa.

Opettaja. Erikoislaitteissa - tislaamoissa - saadaan tislattua vettä, jota käytetään farmakologian, laboratorioiden ja autojen jäähdytysjärjestelmien tarpeisiin.

Opiskelija esittelee piirustuksen suunnittelemastaan ​​"laitteesta" veden tislaamiseen.

Opettaja. Jos erotat alkoholin ja veden seoksen, niin alkoholi, jonka kiehumispiste = 78 °C, tislataan ensin pois (kerätään vastaanottavaan koeputkeen) ja vesi jää koeputkeen. Tislaamalla tuotetaan öljystä bensiiniä, kerosiinia ja kaasuöljyä.

Erityinen menetelmä komponenttien erottamiseksi, joka perustuu niiden erilaiseen imeytymiseen tietyssä aineessa, on kromatografia.

Opettaja näyttää kokemusta. Hän ripustaa suodatinpaperiliuskan punaisen mustesäiliön päälle ja upottaa siihen vain nauhan pään. Liuos imeytyy paperiin ja nousee sitä pitkin. Mutta maalin nousuraja on jäljessä veden nousurajasta. Näin erotetaan kaksi ainetta: vesi ja musteen väriaine.

Opettaja. Venäläinen kasvitieteilijä M.S. Tsvet eristi kromatografian avulla ensimmäisenä klorofyllin kasvien vihreistä osista. Teollisuudessa ja laboratorioissa tärkkelystä, hiiltä, ​​kalkkikiveä ja alumiinioksidia käytetään kromatografiassa suodatinpaperin sijasta. Vaaditaanko aina aineita, joiden puhdistusaste on sama?

Opiskelija. Eri tarkoituksiin tarvitaan aineita, joiden puhdistusaste vaihtelee. Keittovesi on jätettävä seisomaan riittävästi epäpuhtauksien ja desinfiointiin käytetyn kloorin poistamiseksi. Juomavesi tulee ensin keittää. Ja kemiallisissa laboratorioissa liuosten valmistukseen ja kokeiden suorittamiseen lääketieteessä tarvitaan tislattua vettä, joka on puhdistettu mahdollisimman paljon siihen liuenneista aineista. Erityisen puhtaita aineita, joiden epäpuhtauspitoisuus ei ylitä prosentin miljoonasosaa, käytetään elektroniikassa, puolijohdeteollisuudessa, ydintekniikassa ja muilla tarkkuusteollisuuden aloilla..

Opettaja. Kuuntele L. Martynovin runo "Tislattu vesi":

Vesi
Suosittu
Kaataa!
Hän
Loistanut
Niin puhdasta
Ei väliä mitä humalaan,
Ei pesua.
Eikä tämä ollut ilman syytä.
Hän kaipasi
Pajut, tala
Ja kukkivien viiniköynnösten katkeruus,
Hänellä ei ollut tarpeeksi merilevää
Ja kala, rasvainen sudenkorennoista.
Hän kaipasi aaltoilua
Hän kaipasi virtausta kaikkialle.
Hänellä ei ollut tarpeeksi elämää
Puhdas -
Tislattu vesi!

Vahvistaakseen ja tarkistaakseen materiaalin hallinnan opiskelijat vastaavat seuraaviin kysymyksiä.

1. Kun malmia murskataan kaivos- ja käsittelylaitoksissa, siihen putoaa rautatyökalujen palasia. Miten ne voidaan erottaa malmista?

2. Ennen kotitalousjätteen ja jätepaperin kierrätystä on tarpeen päästä eroon rautaesineistä. Mikä on helpoin tapa tehdä tämä?

3. Pölynimuri imee pölyä sisältävää ilmaa ja vapauttaa puhdasta ilmaa. Miksi?

4. Suurissa autotalleissa autojen pesun jälkeen vesi osoittautuu koneöljyn saastuneeksi. Mitä sinun tulee tehdä ennen sen tyhjentämistä viemäriin?

5. Jauhot poistetaan leseistä seulomalla. Miksi he tekevät tämän?

6. Kuinka erottaa hammasjauhe ja ruokasuola? bensa ja vesi? Alkoholi ja vesi?

Kirjallisuus

Alikberova L. Yu. Viihdyttävää kemiaa. M.: AST-Press, 1999; Gabrielyan O.S., Voskoboynikova N.P., Yashukova A.V. Opettajan käsikirja. Kemia. 8. luokka. M.: Bustard, 2002; Gabrielyan O.S. Kemia.
8. luokka. M.: Bustard, 2000; Guzey L.S., Sorokin V.V., Surovtseva R.P. Kemia. 8. luokka. M.: Bustard, 1995; Ilf I.A., Petrov E.P. Kaksitoista tuolia. M.: Koulutus, 1987; Kuznetsova N.E., Titova I.M., Gara N.N., Zhegin A.Yu. Kemia. Oppikirja yleiskoulujen 8. luokan oppilaille. M.: Ventana-Graf, 1997; Rudzitis G.E., Feldman F.G. Kemia. Oppikirja yleisen oppilaitoksen 8. luokalle. M.: Koulutus, 2000; Tyldsepp A.A., Kork V.A.. Opiskelemme kemiaa. M.: Koulutus, 1998.

2.6. Prosessit heterogeenisten seosten erottamiseksi elintarviketuotannossa

2.6.1. Heterogeenisten järjestelmien luokittelu ja niiden erottelumenetelmät minä

Heterogeeniset järjestelmät ovat vähintään kahden komponentin seoksia, jotka ovat eri vaihetiloissa ja selkeät rajat erottavat toisistaan. Tällaisissa järjestelmissä voidaan erottaa kaksi aineen vaihetta: jatkuvasti jakautunut vaiheen jatkumo ns hajaantuva ympäristö ja sen sisältämät erikokoiset ja -muotoiset murskatut hiukkaset - hajallaan vaihe. Dispergoituneen faasin hiukkasilla on selkeät rajat, jotka erottavat ne dispersioväliaineesta. Heterogeenisiä järjestelmiä kutsutaan myös heterogeeninen tai hajallaan Heterogeenisten järjestelmien hajallaan oleva väliaine voi olla kolmessa aggregaatiotilassa. Dispersiivinen faasi voi olla myös näissä tiloissa. Teoriassa 9 heterogeenisen järjestelmän olemassaolo on mahdollista. Tämän luokituksen mukaan heterogeenista kaasu-kaasujärjestelmää (G-G) ei kuitenkaan ole olemassa, koska kaasuseos on homogeeninen järjestelmä. Yllä olevassa epähomogeenisten järjestelmien luokituksessa on myös tarpeen erottaa kiinteät järjestelmät vaiheet T-J, T-G, T-T, joita ei voida erottaa ja siksi niitä ei voida pitää heterogeenisina.

Siten pölyt, höyryt, sumut, suspensiot, emulsiot ja vaahdot tulisi luokitella heterogeenisiksi systeemeiksi.

Pöly– heterogeeninen järjestelmä, joka koostuu kaasusta ja siihen jakautuneista 5-50 mikronin kokoisista kiinteistä hiukkasista. Se muodostuu pääasiassa kiinteiden aineiden murskaamisen ja kuljetuksen aikana.

Savu– heterogeeninen järjestelmä, joka koostuu kaasusta ja siihen jakautuneista 0,3 - 5 mikronin kokoisista kiinteistä hiukkasista. Muodostuu kun aineet palavat.

Sumu– heterogeeninen järjestelmä, joka koostuu siihen jakautuneista 0,3 - 3 mikronin kokoisista kaasu- ja nestepisaroista, jotka muodostuvat kondensaation seurauksena.

Pölyillä, savuilla, sumuilla on yhteinen nimi aerosolit.

Jousitus– heterogeeninen järjestelmä, joka koostuu nesteestä ja siihen suspendoituneista kiinteistä hiukkasista. Hiukkaskoosta riippuen suspensiot erotetaan: töykeä joissa on yli 100 mikronia suurempia hiukkasia, ohut joissa on yli 0,1 - 100 mikronia suurempia hiukkasia ja kolloidiset liuokset jotka sisältävät alle 0,1 mikronia hiukkasia.

Emulsio- heterogeeninen järjestelmä, joka koostuu nesteestä ja siihen jakautuneista toisen nesteen pisaroista, jotka eivät liukene ensimmäiseen. Dispergoituneen faasin hiukkaskoko vaihtelee melko laajoissa rajoissa.

Vaahto– heterogeeninen järjestelmä, joka koostuu nesteestä ja siihen jakautuneista kaasukupista.

Kun dispergoituneen faasin pitoisuus muuttuu, heterogeeninen järjestelmä voi muuttaa rakennettaan. Tähän liittyy ns inversio vaiheet Inversion aikana dispersioväliaine muuttuu dispergoituneeksi faasiksi ja päinvastoin. Siten suspensioiden kiinteän faasin pitoisuuden kasvaessa voi tulla hetki, jolloin kiinteä faasi muodostaa jatkuvan jatkumon (jatkuvan väliaineen), johon nestemäistä dispergoitua faasia on jakautunut rajoitettuja tilavuuksia. Tässä tapauksessa voidaan väittää, että jousitus on muuttunut T-Zh-luokan muovimassaksi.

Samanlaisia ​​muutoksia tapahtuu vaahdossa, jos sen nestepitoisuus kasvaa; se muuttuu ylikylläiseksi hiilihapotetuksi nesteeksi, jossa kaasukuplien hajaantunut faasi voidaan erottaa. Tällainen järjestelmä ei ole riittävän vakaa, vaikka se voi pysyä tässä tilassa suhteellisen pitkään.

Kiinteän dispergoituneen faasin pitoisuuden kasvaessa pöly muuttuu bulkkituotteeksi, jolla on tietyt ominaisuudet, ts. sekä kiinteät että nestemäiset väliaineet. Tällaisella järjestelmällä on jonkin verran joustavuutta ja plastisuutta (kyky säilyttää muotonsa suhteellisen pienillä kuormilla), mutta se ottaa sen säiliön muodon, johon se kaadetaan; tasolle kaadettuina se muodostaa kartion, jossa on lepokulma.

Epähomogeenisten järjestelmien erottamiseen käytetään menetelmiä ja laitteita, joille on ominaista laaja valikoima fysikaalisia ilmiöitä. Optimaalisen laitteiston valinnan määrää se ominaisuus, jolla dispersioväliaine ja dispergoitu faasi eroavat toisistaan ​​merkittävästi ominaisuuksiltaan ja jolla ne tulisi erottaa. Tällaisia ​​ominaisuuksia ovat: tiheys, lujuus, magneettiset ja elektroniset ominaisuudet jne. Näiden järjestelmien erottelumenetelmät eroavat toisistaan ​​yhden tai useamman näistä piirteistä.

Ominaisuus, joka koostuu eroista muodostuvien tiheyksien välillä heterogeeninen järjestelmä, käytetään seuraavissa erotusmenetelmissä: laskeuma painovoiman vaikutuksesta laskeutussentrifugointi (erotus) ja sykloniprosessi.

Konservatiivisissa voimakentissä (painovoimat, keskipakovoimat, inertiavoimat) hajafaasin hiukkaset saavat kiihtyvyyden, joka Newtonin toisen lain mukaan on verrannollinen vaikuttavaan voimaan ja kääntäen verrannollinen hiukkasten massaan. Liuoksessa hiukkaset alkavat liikkua dispersioväliaineessa vektorin suuntaan toimiva voima. Niiden nopeudet vakiintuvat lopulta tasolle, joka vastaa käyttövoiman ja ympäristön vastusvoimien tasapainoa. Tällä nopeudella kaikki "raskaat" ja dispersioväliainetta tiheämmät hiukkaset laskeutuvat laitteen koville pinnoille.

Ominaisuutta, joka koostuu epähomogeenisen järjestelmän muodostavien magneettisten ominaisuuksien erosta, käytetään metallomagneettisten sulkeumien hiukkasten erottamiseen dispersioväliaineesta. Tässä tapauksessa magneettisten voimien vaikutuksesta metallomagneettiset hiukkaset kiihtyvät niiden toiminnan suuntaan ja ympäristö pysyy liikkumattomana. Tästä johtuen avaruudessa tapahtuu faasierottelua.

Sähkösuodattimissa käytetään merkkiä, joka perustuu heterogeenisen järjestelmän muodostavien sähköisten ominaisuuksien eroon. Korkean sähköjännitteen vaikutuksesta dispergoituneen faasin hiukkaset voivat ionisoitua ja siirtyä avaruudessa suodatinelektrodeille.

Prosesseissa käytetään ominaisuutta dispergoidun faasin hiukkasten pidättämiseen kiinteillä väliseinillä suodatus(paine-eron ja keskipakosuodatuksen vuoksi).

Merkki, joka liittyy dispergoituneiden hiukkasten yhdistämiseen suuremmiksi komplekseiksi ja jota käytetään pölyisten kaasujärjestelmien erotusprosesseissa märkä menetelmä.

On myös mahdollista yhdistää menetelmiä heterogeenisten järjestelmien erottamiseksi.

2.6.2. Erotusprosessien materiaalitaseet

Tarkastellaanpa heterogeenista systeemiä, esimerkiksi erotettavaa suspensiota, joka koostuu aineesta (jatkuva faasi) ja siihen jakautuneista ainehiukkasista (dispergoitu faasi).

Merkitään: - alkuperäisen seoksen, kirkastetun nesteen ja tuloksena olevan sedimentin massat; - aineen pitoisuus alkuperäisessä seoksessa, kirkastettu neste ja sedimentti (massaosuudet).

Jos erotusprosessin aikana ei esiinny hävikkiä, materiaalitaseyhtälöt ovat muotoa:

aineiden kokonaismäärän mukaan

dispergoituneen faasin (aine) mukaan

Yhtälöiden yhteisratkaisu mahdollistaa sedimentin ja kirkastetun nesteen tietylle ainepitoisuudelle saadun kirkastetun nesteen määrän ja sedimentin määrän määrittämisen.

Seosten erottelumenetelmät

Kaasu-neste, neste-kiinteä, kaasu-kiinteä tyyppiset heterogeeniset seokset ovat ajallisesti epävakaita painovoiman vaikutuksesta. Tällaisissa seoksissa pienemmän tiheyden omaavat komponentit nousevat vähitellen ylöspäin (kelluvat) ja suuremmalla tiheydellä ne uppoavat alas (laskeutuvat). Tätä seosten spontaania erotteluprosessia ajan myötä kutsutaan puolustaa. Esimerkiksi hienon hiekan ja veden seos jakautuu melko nopeasti spontaanisti kahteen osaan:

Nopeuttaakseen laboratorio-olosuhteissa korkeamman tiheyden omaavien aineiden laskeutumista nesteestä, he turvautuvat usein laskeutusmenetelmän edistyneempään versioon - sentrifugointi. Painovoiman rooli sentrifugeissa on keskipakoisvoima, esiintyy aina pyörimisen aikana. Koska keskipakovoima riippuu suoraan pyörimisnopeudesta, se voidaan tehdä monta kertaa painovoimaa suuremmaksi yksinkertaisesti lisäämällä sentrifugin kierrosten määrää aikayksikköä kohti. Tämän ansiosta seoksen erottuminen tapahtuu paljon nopeammin laskeutumiseen verrattuna.

Laskeutuksen tai sentrifugoinnin jälkeen supernatantti voidaan erottaa sedimentistä menetelmällä dekantointi— tyhjentämällä neste varovasti sedimentistä.

Voit erottaa kahden toisiinsa liukenemattoman nesteen seoksen (laskeutumisen jälkeen) erotussuppilolla, jonka toimintaperiaate käy selväksi seuraavasta kuvasta:

Eri aggregaatioasteissa olevien aineseosten erottamiseen käytetään sedimentoinnin ja sentrifugoinnin lisäksi laajalti myös suodatusta. Menetelmä koostuu siitä, että suodattimella on erilainen läpäisykyky suhteessa seoksen komponentteihin. Useimmiten tämä johtuu erilaisista hiukkaskooista, mutta se voi johtua myös siitä, että seoksen yksittäiset komponentit vuorovaikuttavat voimakkaammin suodattimen pinnan kanssa ( ovat adsorboituneita niitä).

Esimerkiksi kiinteän liukenemattoman jauheen suspensio veden kanssa voidaan erottaa käyttämällä huokoista paperisuodatinta. Kiintoaine jää suodattimelle, ja vesi kulkee sen läpi ja kerätään sen alla olevaan astiaan:

Joissakin tapauksissa heterogeeniset seokset voidaan erottaa komponenttien erilaisten magneettisten ominaisuuksien vuoksi. Esimerkiksi rikin ja metallisen rautajauheen seos voidaan erottaa magneetilla. Rautahiukkasia, toisin kuin rikkihiukkasia, vetää puoleensa ja pitelee magneetti:

Seoksen komponenttien erottelu käyttäen magneettikenttä nimeltään magneettinen erotus.

Jos seos on tulenkestävän kiinteän aineen liuos nesteessä, tämä aine voidaan erottaa nesteestä haihduttamalla liuos:

Nestemäisten homogeenisten seosten erottamiseksi käytetään menetelmää ns tislaus, tai tislaus. Tämän menetelmän toimintaperiaate on samanlainen kuin haihduttaminen, mutta sen avulla voit erottaa paitsi haihtuvat komponentit haihtumattomista, myös aineet, joiden kiehumispisteet ovat suhteellisen lähellä. Yksi yksinkertaisimmista tislauslaitteiden vaihtoehdoista on esitetty alla olevassa kuvassa:

Tislausprosessin tarkoitus on, että kun nesteiden seos kiehuu, kevyemmässä kiehuvassa komponentissa höyryt haihtuvat ensin. Tämän aineen höyryt tiivistyvät jääkaapin läpi ja virtaavat vastaanottimeen. Tislausmenetelmää käytetään laajalti öljyteollisuudessa öljyn primaarisessa jalostuksessa öljyn erottamiseksi jakeiksi (bensiini, kerosiini, diesel jne.).

Tislausmenetelmällä saadaan myös vettä, joka on puhdistettu epäpuhtauksista (pääasiassa suoloista). Vettä, joka on puhdistettu tislaamalla, kutsutaan tislattu vesi.

Jokainen aine sisältää epäpuhtauksia. Aine katsotaan puhtaaksi, jos se ei sisällä juuri lainkaan epäpuhtauksia.

Aineseokset voivat olla homogeenisia tai heterogeenisia. Homogeenisessa seoksessa komponentteja ei voida havaita tarkkailemalla, mutta heterogeenisessa seoksessa tämä on mahdollista.

Jotkut homogeenisen seoksen fysikaaliset ominaisuudet eroavat komponenttien ominaisuuksista.

Heterogeenisessä seoksessa komponenttien ominaisuudet säilyvät.

Heterogeeniset aineseokset erotetaan laskeuttamalla, suodattamalla ja joskus magneetin vaikutuksella, ja homogeeniset seokset erotetaan haihduttamalla ja tislaamalla (tislaamalla).

Puhtaat aineet ja seokset

Elämme keskuudessa kemialliset aineet. Hengitämme sisään ilmaa, joka on kaasuseos (typpi, happi ja muut), ja hengitämme ulos hiilidioksidi. Pesemme itsemme vedellä - tämä on toinen aine, yleisin maapallolla. Juomme maitoa - veden seosta, jossa on pieniä maitorasvapisaroita, eikä vain: siellä on myös maitoproteiinia, kaseiinia, kivennäissuoloja, vitamiineja ja jopa sokeria, mutta ei sitä, jolla juot teetä, vaan erityistä maitoproteiinia. -laktoosi. Syömme omenoita, jotka koostuvat kokonaisesta joukosta kemikaaleja - tässä on sokeria, omenahappoa ja vitamiineja... Kun pureskelut omenanpalat joutuvat vatsaan, niihin alkavat vaikuttaa ihmisen ruuansulatusmehut, jotka auttavat imemään kaiken maun. ja terveellisiä aineita ei vain omenoita, vaan myös mitä tahansa muuta ruokaa. Emme vain elä kemikaalien keskellä, vaan olemme itsekin niistä tehty. Jokainen ihminen - hänen ihonsa, lihaksensa, verensä, hampaansa, luunsa, hiuksensa on rakennettu kemikaaleista, kuin tiilitalo. Typpi, happi, sokeri, vitamiinit ovat luonnollista alkuperää olevia aineita. Lasi, kumi, teräs ovat myös aineita, tai pikemminkin materiaaleja (aineseoksia). Sekä lasi että kumi ovat keinotekoista alkuperää, niitä ei ollut luonnossa. Täysin puhtaita aineita ei löydy luonnosta tai niitä löytyy hyvin harvoin.

Jokainen aine sisältää aina tietyn määrän epäpuhtauksia. Ainetta, jossa ei ole lähes lainkaan epäpuhtauksia, kutsutaan puhtaaksi. He työskentelevät tällaisten aineiden kanssa tieteellisessä laboratoriossa tai koulun kemian laboratoriossa. Huomaa, että täysin puhtaita aineita ei ole olemassa.

Yksittäisellä puhtaalla aineella on tietty joukko tunnusomaisia ​​ominaisuuksia (vakiofysikaaliset ominaisuudet). Vain puhtaalla tislatulla vedellä on sulamispiste = 0 °C, kiehumispiste = 100 °C, eikä sillä ole makua. Merivesi jäätyy alemmassa lämpötilassa ja kiehuu korkeammassa lämpötilassa; sen maku on karvas ja suolainen. Mustanmeren vesi jäätyy alhaisemmassa lämpötilassa ja kiehuu korkeammassa lämpötilassa kuin Itämeren vesi. Miksi? Tosiasia on, että merivesi sisältää muita aineita, esimerkiksi liuenneita suoloja, ts. se on erilaisten aineiden seos, jonka koostumus vaihtelee suuresti, mutta seoksen ominaisuudet eivät ole vakioita. Seoksen käsitteen määritelmä annettiin 1600-luvulla. Englantilainen tiedemies Robert Boyle: "Seos on yhtenäinen järjestelmä, joka koostuu heterogeenisistä komponenteista."

Seokset sisältävät lähes kaikkia luonnonaineita, elintarvikkeita (paitsi suolaa, sokeria ja joitain muita), monia lääkkeitä ja kosmetiikkaa, kotitalouskemikaaleja ja rakennusmateriaaleja.

Seoksen ja puhtaan aineen vertailuominaisuudet

Jokaista seoksen sisältämää ainetta kutsutaan komponentiksi.

Seosten luokitus

On homogeenisia ja heterogeenisia seoksia.

Homogeeniset seokset (homogeeniset)

Lisää pieni osa sokeria lasilliseen vettä ja sekoita, kunnes kaikki sokeri on liuennut. Neste maistuu makealta. Sokeri ei siis hävinnyt, vaan jäi seokseen. Mutta emme näe sen kiteitä, vaikka tutkimme nestepisaraa tehokkaan mikroskoopin läpi. Valmistettu sokerin ja veden seos on homogeeninen, näiden aineiden pienimmät hiukkaset sekoittuvat tasaisesti.

Seoksia, joissa komponentteja ei voida havaita tarkkailulla, kutsutaan homogeenisiksi.

Useimmat metalliseokset ovat myös homogeenisia seoksia. Esimerkiksi kullan ja kuparin seoksessa (jota käytetään korujen valmistukseen) ei ole punaisia ​​kuparihiukkasia eikä keltaisia ​​kultahiukkasia.

Monet eri tarkoituksiin tarkoitetut tuotteet valmistetaan materiaaleista, jotka ovat homogeenisiä aineseoksia.

Homogeenisiin seoksiin kuuluvat kaikki kaasuseokset, mukaan lukien ilma. Nesteiden homogeenisiä seoksia on monia.

Homogeenisia seoksia kutsutaan myös liuoksiksi, vaikka ne olisivat kiinteitä tai kaasumaisia.

Annetaan esimerkkejä ratkaisuista (ilmaa pullossa, ruokasuola + vesi, pieni muutos: alumiini + kupari tai nikkeli + kupari).

Heterogeeniset seokset (heterogeeniset)

Tiedät, että liitu ei liukene veteen. Jos sen jauhe kaadetaan lasilliseen vettä, tuloksena olevasta seoksesta löydät aina liituhiukkasia, jotka näkyvät paljaalla silmällä tai mikroskoopilla.

Seoksia, joissa komponentit voidaan havaita havainnolla, kutsutaan heterogeenisiksi.

Heterogeenisiin seoksiin kuuluvat useimmat mineraalit, maaperä, rakennusmateriaalit, elävät kudokset, mutainen vesi, maito ja muut elintarviketuotteet, jotkut lääkkeet ja kosmetiikka.

Heterogeenisessä seoksessa komponenttien fysikaaliset ominaisuudet säilyvät. Siten kuparin tai alumiinin kanssa sekoitetut rautaviilat eivät menetä kykyään vetää magneettiin.

Joillakin heterogeenisillä seoksilla on erityiset nimet: vaahto (esimerkiksi polystyreenivaahto, saippuavaahto), suspensio (veden ja pienen jauhomäärän seos), emulsio (maito, hyvin ravisteltu kasviöljy ja vesi), aerosoli ( savu, sumu).

Seosten erottelumenetelmät

Luonnossa aineet esiintyvät seosten muodossa. Laboratoriotutkimukseen, teolliseen tuotantoon sekä farmakologian ja lääketieteen tarpeisiin tarvitaan puhtaita aineita.

Seosten erottamiseen on monia menetelmiä. Ne valitaan ottaen huomioon seoksen tyyppi, aggregaatiotila ja komponenttien fysikaalisten ominaisuuksien erot.

Seosten erottelumenetelmät

Nämä menetelmät perustuvat eroihin seoksen komponenttien fysikaalisissa ominaisuuksissa.

Tarkastellaan tapoja erottaa heterogeeniset ja homogeeniset seokset.

Erityinen menetelmä komponenttien erottamiseksi, joka perustuu niiden erilaiseen absorptioon tietyssä aineessa, on kromatografia.

Jos ripustat suodatinpaperiliuskan punaisen mustesäiliön päälle, upota vain nauhan pää siihen. Liuos imeytyy paperiin ja nousee sitä pitkin. Mutta maalin nousuraja on jäljessä veden nousurajasta. Näin erotetaan kaksi ainetta: vesi ja musteen väriaine.

Venäläinen kasvitieteilijä M. S. Tsvet eristi kromatografian avulla ensimmäisenä klorofyllin kasvien vihreistä osista. Teollisuudessa ja laboratorioissa tärkkelystä, hiiltä, ​​kalkkikiveä ja alumiinioksidia käytetään kromatografiassa suodatinpaperin sijasta. Vaaditaanko aina aineita, joiden puhdistusaste on sama?

Eri tarkoituksiin tarvitaan aineita, joiden puhdistusaste vaihtelee. Keittovesi on jätettävä seisomaan riittävästi epäpuhtauksien ja desinfiointiin käytetyn kloorin poistamiseksi. Juomavesi tulee ensin keittää. Ja kemiallisissa laboratorioissa liuosten valmistukseen ja kokeiden suorittamiseen lääketieteessä tarvitaan tislattua vettä, joka on puhdistettu mahdollisimman paljon siihen liuenneista aineista. Erityisen puhtaita aineita, joiden epäpuhtauspitoisuus ei ylitä prosentin miljoonasosaa, käytetään elektroniikassa, puolijohdeteollisuudessa, ydintekniikassa ja muilla tarkkuusteollisuuden aloilla.

Teoreettinen lohko.

Seoksen käsitteen määritelmä annettiin 1600-luvulla. Englantilainen tiedemies Robert Boyle: "Seos on yhtenäinen järjestelmä, joka koostuu heterogeenisistä komponenteista."

Seoksen ja puhtaan aineen vertailuominaisuudet

Seokset eroavat toisistaan ​​ulkonäöltään.

Seosten luokitus on esitetty taulukossa:

Otetaan esimerkkejä suspensioista (jokihiekka + vesi), emulsioista (kasviöljy + vesi) ja liuoksista (ilma pullossa, ruokasuola + vesi, pieni muutos: alumiini + kupari tai nikkeli + kupari).

Seosten erottelumenetelmät

Luonnossa aineet esiintyvät seosten muodossa. Laboratoriotutkimukseen, teolliseen tuotantoon sekä farmakologian ja lääketieteen tarpeisiin tarvitaan puhtaita aineita.

Käytetään aineiden puhdistamiseen eri tavoilla seosten erottaminen

Haihdutus on nesteeseen liuenneiden kiinteiden aineiden erottamista muuttamalla se höyryksi.

Tislaus- tislaus, nestemäisten seosten sisältämien aineiden erottaminen kiehumispisteiden mukaan, mitä seuraa höyryn jäähdytys.

Luonnossa vettä ei esiinny puhtaassa muodossaan (ilman suoloja). Meri-, meri-, joki-, kaivo- ja lähdevesi ovat suolaliuoksia vedessä. Ihmiset kuitenkin tarvitsevat usein puhdasta vettä, joka ei sisällä suoloja (käytetään autojen moottoreissa; kemianteollisuudessa erilaisten liuosten ja aineiden saamiseksi; valokuvien tekemisessä). Tällaista vettä kutsutaan tislatuksi, ja menetelmää sen saamiseksi kutsutaan tislaukseksi.

Suodatus - nesteiden (kaasujen) siivilöinti suodattimen läpi niiden puhdistamiseksi kiinteistä epäpuhtauksista.

Nämä menetelmät perustuvat eroihin seoksen komponenttien fysikaalisissa ominaisuuksissa.

Harkitse erotusmenetelmiä heterogeeninenja homogeeniset seokset.

Erityinen menetelmä komponenttien erottamiseksi, joka perustuu niiden erilaiseen imeytymiseen tietyssä aineessa, on kromatografia.

Venäläinen kasvitieteilijä eristi kromatografian avulla ensin klorofyllin kasvien vihreistä osista. Teollisuudessa ja laboratorioissa tärkkelystä, hiiltä, ​​kalkkikiveä ja alumiinioksidia käytetään kromatografiassa suodatinpaperin sijasta. Vaaditaanko aina aineita, joiden puhdistusaste on sama?

Eri tarkoituksiin tarvitaan aineita, joiden puhdistusaste vaihtelee. Keittovesi on jätettävä seisomaan riittävästi epäpuhtauksien ja desinfiointiin käytetyn kloorin poistamiseksi. Juomavesi tulee ensin keittää. Ja kemiallisissa laboratorioissa liuosten valmistukseen ja kokeiden suorittamiseen lääketieteessä tarvitaan tislattua vettä, joka on puhdistettu mahdollisimman paljon siihen liuenneista aineista. Erityisen puhtaita aineita, joiden epäpuhtauspitoisuus ei ylitä prosentin miljoonasosaa, käytetään elektroniikassa, puolijohdeteollisuudessa, ydintekniikassa ja muilla tarkkuusteollisuuden aloilla.

Seosten koostumuksen ilmaisumenetelmät.

· Komponentin massaosuus seoksessa- komponentin massan suhde koko seoksen massaan. Yleensä massaosuus ilmaistaan ​​prosentteina, mutta ei välttämättä.

ω ["omega"] = mkomponentti / mmseos

· Seoksen komponentin mooliosuus- komponentin moolimäärän (aineen määrä) suhde kaikkien seoksen sisältämien aineiden moolien kokonaismäärään. Jos seos sisältää esimerkiksi aineita A, B ja C, niin:

χ ["chi"] komponentti A = n-komponentti A / (n(A) + n(B) + n(C))

· Komponenttien moolisuhde. Joskus seoksen ongelmat osoittavat sen komponenttien moolisuhteen. Esimerkiksi:

n-komponentti A: n-komponentti B = 2:3

· Komponentin tilavuusosuus seoksessa (vain kaasuille)- aineen A tilavuuden suhde koko kaasuseoksen kokonaistilavuuteen.

φ ["phi"] = Vkomponentti / Vseos

Käytännöllinen lohko.

Katsotaanpa kolme esimerkkiä ongelmista, joissa metalliseokset reagoivat suola happo:

Esimerkki 1.Kun kuparin ja raudan seos, joka painoi 20 g, altistettiin ylimääräiselle kloorivetyhapolle, vapautui 5,6 litraa kaasua (n.e.). Määritellä massaosuuksia metallit seoksessa.

Ensimmäisessä esimerkissä kupari ei reagoi kloorivetyhapon kanssa, eli vetyä vapautuu, kun happo reagoi raudan kanssa. Siten, kun tiedämme vedyn tilavuuden, voimme välittömästi löytää raudan määrän ja massan. Ja vastaavasti seoksen aineiden massaosuudet.

Ratkaisu esimerkkiin 1.

n = V/Vm = 5,6/22,4 = 0,25 mol.

2. Reaktioyhtälön mukaan:

3. Raudan määrä on myös 0,25 mol. Löydät sen massan:
mFe = 0,25 56 = 14 g.

Vastaus: 70% rautaa, 30% kuparia.

Esimerkki 2.Kun alumiinin ja raudan seos, joka painoi 11 g, altistettiin ylimäärälle suolahappoa, vapautui 8,96 litraa kaasua (nro). Määritä metallien massaosuudet seoksessa.

Toisessa esimerkissä reaktio on molemmat metalli Tässä haposta vapautuu vetyä jo molemmissa reaktioissa. Siksi suoraa laskentaa ei voida käyttää tässä. Tällaisissa tapauksissa on kätevää ratkaista käyttämällä hyvin yksinkertaista yhtälöjärjestelmää, jossa x on yhden metallin moolimäärä ja y toisen metallin aineen määrä.

Ratkaisu esimerkkiin 2.

1. Selvitä vedyn määrä:
n = V/Vm = 8,96 / 22,4 = 0,4 mol.

2. Olkoon alumiinin määrä x moolia ja raudan määrä x moolia. Sitten voimme ilmaista vapautuneen vedyn määrän x:n ja y:n avulla:

4. Tiedämme vedyn kokonaismäärän: 0,4 mol. tarkoittaa,
1,5x + y = 0,4 (tämä on järjestelmän ensimmäinen yhtälö).

5. Metalliseoksessa sinun on ilmaistava massat aineiden määrän kautta.
m = Mn
Eli alumiinin massa
mAl = 27x,
raudan massa
mFe = 56у,
ja koko seoksen massa
27x + 56y = 11 (tämä on järjestelmän toinen yhtälö).

6. Meillä on siis kahden yhtälön järjestelmä:

7. On paljon helpompaa ratkaista tällaiset järjestelmät vähennysmenetelmällä kertomalla ensimmäinen yhtälö 18:lla:
27x + 18v = 7,2
ja vähentämällä ensimmäinen yhtälö toisesta:

8. (56 − 18)y = 11 − 7.2
y = 3,8 / 38 = 0,1 mol (Fe)
x = 0,2 mol (Al)

mFe = n M = 0,1 56 = 5,6 g
mAI = 0,2 x 27 = 5,4 g
ωFe = mFe / mmseos = 5,6 / 11 = 0,50,91 %),

vastaavasti,
ωAl = 100 % − 50,91 % = 49,09 %

Vastaus: 50,91% rautaa, 49,09% alumiinia.

Esimerkki 3.16 g sinkin, alumiinin ja kuparin seosta käsiteltiin ylimäärällä suolahappoliuosta. Tässä tapauksessa vapautui 5,6 litraa kaasua (n.o.) ja 5 g ainetta ei liuennut. Määritä metallien massaosuudet seoksessa.

Kolmannessa esimerkissä kaksi metallia reagoi, mutta kolmas metalli (kupari) ei reagoi. Siksi loput 5 g:sta on kuparin massaa. Kahden jäljellä olevan metallin - sinkin ja alumiinin (huomaa, että niiden kokonaismassa on 16 − 5 = 11 g) määrät voidaan selvittää yhtälöjärjestelmän avulla, kuten esimerkissä 2.

Vastaus esimerkkiin 3: 56,25 % sinkkiä, 12,5 % alumiinia, 31,25 % kuparia.

Esimerkki 4.Raudan, alumiinin ja kuparin seosta käsiteltiin ylimäärällä kylmää väkevää rikkihappoa. Tässä tapauksessa osa seoksesta liukeni ja vapautui 5,6 litraa kaasua (n.o.). Jäljelle jäänyt seos käsiteltiin ylimäärällä natriumhydroksidiliuosta. Kaasua vapautui 3,36 litraa ja jäljelle jäi 3 g liukenematonta jäännöstä. Määritä alkuperäisen metalliseoksen massa ja koostumus.

Tässä esimerkissä meidän on muistettava se kylmä tiivistetty rikkihappo ei reagoi raudan ja alumiinin kanssa (passivointi), mutta reagoi kuparin kanssa. Tämä vapauttaa rikki(IV)oksidia.
Alkalilla reagoi vain alumiinia- amfoteerinen metalli (alumiinin lisäksi myös sinkki ja tina liukenevat alkaleihin, ja beryllium voidaan liuottaa myös kuumaan väkevään alkaliin).

Ratkaisu esimerkkiin 4.

1. Vain kupari reagoi väkevän rikkihapon kanssa, kaasumoolien lukumäärä:
nS02 = V/Vm = 5,6 / 22,4 = 0,25 mol

2. (älä unohda, että tällaiset reaktiot on tasoitettava elektronisella vaa'alla)

3. Koska kuparin ja rikkidioksidin moolisuhde on 1:1, on myös kuparia 0,25 mol. Löydät kuparimassan:
mCu = n M = 0,25 64 = 16 g.

4. Alumiini reagoi alkaliliuoksen kanssa, jolloin muodostuu alumiinin ja vedyn hydroksokompleksi:
2Al + 2NaOH + 6H20 = 2Na + 3H2

5. Vetymoolien lukumäärä:
nH2 = 3,36 / 22,4 = 0,15 mol,
alumiinin ja vedyn moolisuhde on 2:3 ja siksi
nAI = 0,15 / 1,5 = 0,1 mol.
Alumiinin paino:
mAI = n M = 0,1 ± 27 = 2,7 g

6. Loppuosa on rautaa, paino 3 g. Löydät seoksen massan:
mmseos = 16 + 2,7 + 3 = 21,7 g.

7. Metallien massaosuudet:

ωCu = mCu / mmseos = 16 / 21,7 = 0,7,73 %)
ωAl = 2,7 / 21,7 = 0,1,44 %)
ωFe = 13,83 %

Vastaus: 73,73% kuparia, 12,44% alumiinia, 13,83% rautaa.

Esimerkki 5.21,1 g sinkin ja alumiinin seosta liuotettiin 565 ml:aan typpihappoliuosta, joka sisälsi 20 paino-% typpihappoliuosta. % НNO3 ja jonka tiheys on 1,115 g/ml. Vapautetun kaasun tilavuus, joka on yksinkertainen aine ja typpihapon pelkistyksen ainoa tuote oli 2,912 l (nro). Määritä syntyneen liuoksen koostumus massaprosentteina. (RHTU)

Tämän ongelman teksti osoittaa selvästi typen pelkistyksen tuotteen - "yksinkertaisen aineen". Koska typpihappo metallien kanssa ei tuota vetyä, se on typpeä. Molemmat metallit liuenivat happoon.
Ongelma ei kysy metallien alkuperäisen seoksen koostumusta, vaan tuloksena olevan liuoksen koostumusta reaktioiden jälkeen. Tämä tekee tehtävästä vaikeamman.

Ratkaisu esimerkkiin 5.

1. Määritä kaasuaineen määrä:
nN2 = V/Vm = 2,912 / 22,4 = 0,13 mol.

2. Määritä typpihappoliuoksen massa, liuenneen HNO3:n massa ja määrä:

mliuos = ρ V = 1,115 565 = 630,3 g
mHNO3 = ω mliuos = 0,2 630,3 = 126,06 g
nHNO3 = m/M = 126,06/63 = 2 mol

Huomaa, että koska metallit ovat täysin liuenneet, se tarkoittaa - happoa oli varmasti tarpeeksi(nämä metallit eivät reagoi veden kanssa). Sen mukaisesti on tarpeen tarkistaa Onko happoa liikaa? ja kuinka paljon siitä jää jäljelle reaktion jälkeen tuloksena olevaan liuokseen.

3. Muodostamme reaktioyhtälöitä ( Älä unohda elektronista saldoasi) ja laskennan helpottamiseksi otamme sinkin määräksi 5x ja alumiinin määräksi 10y. Sitten yhtälöiden kertoimien mukaisesti typpi ensimmäisessä reaktiossa on x mol ja toisessa - 3y mol:

5. Sitten, kun otetaan huomioon, että metalliseoksen massa on 21,1 g, niiden moolimassat ovat 65 g/mol sinkillä ja 27 g/mol alumiinilla, saadaan seuraava yhtälöjärjestelmä:

6. On kätevää ratkaista tämä järjestelmä kertomalla ensimmäinen yhtälö 90:llä ja vähentämällä ensimmäinen yhtälö toisesta.

7. x = 0,04, mikä tarkoittaa nZn = 0,04 5 = 0,2 mol
y = 0,03, mikä tarkoittaa nAl = 0,03 10 = 0,3 mol

8. Tarkista seoksen massa:
0,2 65 + 0,3 27 = 21,1 g.

9. Siirrytään nyt liuoksen koostumukseen. On kätevää kirjoittaa reaktiot uudelleen ja kirjoittaa reaktioiden yläpuolelle kaikkien reagoineiden ja muodostuneiden aineiden määrät (paitsi vettä):

10. Seuraava kysymys: onko liuoksessa typpihappoa jäljellä ja kuinka paljon sitä on jäljellä?
Reaktioyhtälöiden mukaan reagoineen hapon määrä:
nHNO3 = 0,48 + 1,08 = 1,56 mol,
eli happoa oli ylimäärä ja voit laskea sen jäännöksen liuoksessa:
nHNO3res. = 2 - 1,56 = 0,44 mol.

11. Joten sisään lopullinen ratkaisu sisältää:

sinkkinitraattia määränä 0,2 mol:
mZn(NO3)2 = n M = 0,2 189 = 37,8 g
alumiininitraattia määränä 0,3 mol:
mAI(NO3)3 = n M = 0,3 213 = 63,9 g
ylimäärä typpihappoa 0,44 mol:n määränä:
mHNO3rest. = n M = 0,44 63 = 27,72 g

12. Mikä on lopullisen liuoksen massa?
Muistakaamme, että lopullisen liuoksen massa koostuu niistä komponenteista, jotka sekoitimme (liuokset ja aineet) miinus ne reaktiotuotteet, jotka lähtivät liuoksesta (saostuma ja kaasut):

13.
Sitten tehtäväämme:

14. mnew liuos = happoliuoksen massa + metalliseoksen massa - typen massa
mN2 = n M = 28 (0,03 + 0,09) = 3,36 g
mnew liuos = 630,3 + 21,1 - 3,36 = 648,04 g

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

Vastaus: 5,83 % sinkkinitraattia, 9,86 % alumiininitraattia, 4,28 % typpihappoa.

Esimerkki 6.Kun 17,4 g kuparin, raudan ja alumiinin seosta käsiteltiin ylimäärällä väkevää typpihappoa, vapautui 4,48 litraa kaasua (ei) ja kun tämä seos altistettiin samalle massalle ylimääräistä suolahappoa, 8,96 litraa kaasua (ei) vapautui. y.). Määritä alkuperäisen seoksen koostumus. (RHTU)

Tätä ongelmaa ratkaistaessa on muistettava ensinnäkin, että väkevä typpihappo inaktiivisen metallin (kuparin) kanssa tuottaa NO2:ta, mutta rauta ja alumiini eivät reagoi sen kanssa. Kloorivetyhappo päinvastoin ei reagoi kuparin kanssa.

Vastaus esimerkiksi 6: 36,8 % kuparia, 32,2 % rautaa, 31 % alumiinia.

Ongelmia itsenäiseen ratkaisuun.

1. Yksinkertaiset ongelmat kahdella seoksen komponentilla.

1-1. Kuparin ja alumiinin seos, joka painoi 20 g, käsiteltiin 96-prosenttisella typpihappoliuoksella, jolloin vapautui 8,96 litraa kaasua (n.e.). Määritä alumiinin massaosuus seoksesta.

1-2. Kuparin ja sinkin seosta, joka painoi 10 g, käsiteltiin väkevällä alkaliliuoksella. Tässä tapauksessa kaasua vapautui 2,24 litraa (n.y.). Laske sinkin massaosuus alkuperäisessä seoksessa.

1-3. Magnesiumin ja magnesiumoksidin seosta, joka painoi 6,4 g, käsiteltiin riittävällä määrällä laimeaa rikkihappoa. Tässä tapauksessa kaasua vapautui 2,24 litraa (n.o.). Etsi seoksen magnesiumin massaosa.

1-4. Sinkin ja sinkkioksidin seos, joka painoi 3,08 g, liuotettiin laimeaan rikkihappoon. Saatiin sinkkisulfaattia, joka painoi 6,44 g. Laske sinkin massaosuus alkuperäisestä seoksesta.

1-5. Kun 9,3 g painoinen rauta- ja sinkkijauheiden seos altistettiin ylimäärälle kupari(II)kloridiliuosta, muodostui 9,6 g kuparia. Määritä alkuperäisen seoksen koostumus.

1-6. Kuinka monta massaa 20-prosenttista suolahappoliuosta tarvitaan, jotta 20 g sinkin ja sinkkioksidin seosta liukenee kokonaan, jos vetyä vapautuu tilavuudella 4,48 l (nro)?

1-7. Kun 3,04 g raudan ja kuparin seosta liuotetaan laimeaan typpihappoon, vapautuu typpioksidia (II), jonka tilavuus on 0,896 l (nro). Määritä alkuperäisen seoksen koostumus.

1-8. Kun 1,11 g rauta- ja alumiinilastujen seosta liuotettiin 16-prosenttiseen kloorivetyhappoliuokseen (ρ = 1,09 g/ml), vapautui 0,672 litraa vetyä (n.e.). Selvitä metallien massaosuudet seoksesta ja määritä kulutetun suolahapon tilavuus.

2. Tehtävät ovat monimutkaisempia.

2-1. Kalsiumin ja alumiinin seos, joka painoi 18,8 g, kalsinoitiin ilman ilmaa ylimäärällä grafiittijauhetta. Reaktiotuotetta käsiteltiin laimealla kloorivetyhapolla ja vapautui 11,2 litraa kaasua (n.o.). Määritä metallien massaosuudet seoksessa.

2-2. 1,26 g:n magnesium-alumiinilejeeringin liuottamiseksi käytettiin 35 ml 19,6-prosenttista rikkihappoliuosta (ρ = 1,1 g/ml). Ylimääräinen happo reagoi 28,6 ml:n kanssa kaliumbikarbonaattiliuosta, jonka pitoisuus oli 1,4 mol/l. Määritä metallien massaosuudet seoksessa ja seoksen liukenemisen aikana vapautuvan kaasun tilavuus (nro).