Separação de misturas na vida cotidiana. Substâncias puras e misturas. Métodos de separação de misturas. Lista de literatura usada

O material da lição contém informações sobre várias maneiras de separar misturas e purificar substâncias. Você aprenderá a usar o conhecimento das diferenças nas propriedades dos componentes de uma mistura para selecionar o método ideal para separar uma determinada mistura.

Tópico: Ideias químicas iniciais

Lição: Métodos para separar misturas e purificar substâncias

Definamos a diferença entre "métodos de separação de misturas" e "métodos de purificação de substâncias". No primeiro caso, é importante obter na forma pura todos os componentes que compõem a mistura. Ao purificar uma substância, a obtenção de impurezas na forma pura geralmente é negligenciada.

POVOADO

Como separar uma mistura de areia e argila? Esta é uma das etapas da produção cerâmica (por exemplo, na produção de tijolos). Para separar tal mistura, o método de decantação é usado. A mistura é colocada em água e agitada. A argila e a areia se depositam na água em taxas diferentes. Portanto, a areia vai assentar muito mais rápido do que a argila (Fig. 1).

Arroz. 1. Separação de uma mistura de argila e areia por sedimentação

O método de decantação também é usado para separar misturas de sólidos insolúveis em água com diferentes densidades. Por exemplo, uma mistura de ferro e serragem pode ser separada dessa maneira (a serragem flutuará na água e o ferro se assentará).

Uma mistura de óleo vegetal e água também pode ser separada por decantação, pois o óleo não se dissolve em água e tem densidade menor (Fig. 2). Assim, por decantação, é possível separar misturas de líquidos insolúveis entre si com diferentes densidades.

Arroz. 2. Separação de uma mistura de óleo vegetal e água por decantação

Para separar uma mistura de sal de mesa e areia de rio, você pode usar o método de decantação (quando misturado com água, o sal se dissolverá, a areia se assentará), mas será mais confiável separar a areia da solução salina por outro método - o método de filtração.

A filtração desta mistura pode ser realizada usando um filtro de papel e um funil abaixado em um copo. Grãos de areia permanecem no papel de filtro e uma solução clara de sal de cozinha passa pelo filtro. Neste caso, a areia do rio é o sedimento e a solução salina é o lixiviado (Fig. 3).

Arroz. 3. Usando o método de filtragem para separar a areia do rio da solução salina

A filtragem pode ser realizada não apenas com papel de filtro, mas também com outros materiais porosos ou soltos. Por exemplo, materiais a granel incluem areia de quartzo e materiais porosos incluem lã de vidro e argila cozida.

Algumas misturas podem ser separadas usando o método de "filtragem a quente". Por exemplo, uma mistura de pós de enxofre e ferro. O ferro derrete a mais de 1500 C e o enxofre em torno de 120 C. O enxofre fundido pode ser separado do pó de ferro usando lã de vidro aquecida.

O sal pode ser isolado do filtrado por evaporação, i.e. aqueça a mistura e a água evaporará e o sal permanecerá na xícara de porcelana. A evaporação, a evaporação parcial da água, às vezes é usada. Como resultado, forma-se uma solução mais concentrada, após o resfriamento da qual o soluto é liberado na forma de cristais.

Se uma substância capaz de magnetização estiver presente na mistura, é fácil isolá-la em sua forma pura usando um ímã. Por exemplo, uma mistura de pós de enxofre e ferro pode ser separada desta forma.

A mesma mistura pode ser separada por outro método, utilizando o conhecimento da molhabilidade dos componentes da mistura com água. O ferro é umedecido pela água, ou seja, a água se espalha sobre a superfície do ferro. O enxofre não é molhado pela água. Se você colocar um pedaço de enxofre na água, ele afundará, porque. A densidade do enxofre é maior que a densidade da água. Mas o pó de enxofre vai emergir, porque. bolhas de ar aderem aos grãos de enxofre que não são molhados pela água e os empurram para a superfície. Para separar a mistura, você precisa colocá-la em água. O pó de enxofre flutuará e o ferro afundará (Fig. 4).

Arroz. 4. Separação de uma mistura de pós de enxofre e ferro por flotação

O método de separação de misturas com base na diferença na molhabilidade dos componentes é chamado de flotação (French Flotter - to float). Considere mais alguns métodos para a separação e purificação de substâncias.

Um dos métodos mais antigos de separação de misturas é a destilação (ou destilação). Usando este método, é possível separar componentes que são solúveis entre si e possuem diferentes pontos de ebulição. É assim que a água destilada é obtida. Água com impurezas é fervida em um recipiente. O vapor de água resultante condensa ao esfriar em outro recipiente na forma de água já destilada (pura).

Arroz. 5. Obtenção de água destilada

Componentes com propriedades semelhantes podem ser separados usando o método de cromatografia. Este método baseia-se na absorção diferente das substâncias a serem separadas pela superfície de outra substância.

Por exemplo, a tinta vermelha pode ser separada em seus componentes (água e corante) por cromatografia.

Arroz. 6. Separação de tinta vermelha por cromatografia em papel

Nos laboratórios químicos, a cromatografia é realizada usando instrumentos especiais - cromatógrafos, cujas partes principais são uma coluna cromatográfica e um detector.

A adsorção é amplamente utilizada em química para purificar certas substâncias. É o acúmulo de uma substância na superfície de outra substância. Os adsorventes incluem, por exemplo, carvão ativado.

Tente colocar uma pastilha de carvão ativado em um recipiente com água colorida, mexa, filtre e você verá que o filtrado ficou incolor. Os átomos de carbono atraem moléculas, neste caso, o corante.

Atualmente, a adsorção é amplamente utilizada para purificação de água e ar. Por exemplo, os filtros de água contêm carvão ativado como adsorvente.

1. Coleção de tarefas e exercícios em química: 8ª série: para o livro de P.A. Orzhekovsky e outros. "Química, Grau 8" / P.A. Orzhekovsky, N.A. Titov, F. F. Hegel. – M.: AST: Astrel, 2006.

2. Ushakova O.V. Caderno de química: 8ª série: para o livro de P.A. Orzhekovsky e outros.“Química. Grau 8" / O.V. Ushakova, P.I. Bespalov, P. A. Orzhekovsky; debaixo. ed. prof. P.A. Orzhekovsky - M.: AST: Astrel: Profizdat, 2006. (p. 10-11)

3. Química: 8ª série: livro didático. para geral instituições / P.A. Orjekovsky, L. M. Meshcheryakova, L.S. Pontak. M.: AST: Astrel, 2005.(§4)

4. Química: inorg. química: livro. para 8 células. em geral instituições / G.E. Rudzitis, Fu Gyu Feldman. - M.: Educação, JSC "Moscou livros didáticos", 2009. (§ 2)

5. Enciclopédia para crianças. Volume 17. Química / Capítulo. editado por V. A. Volodin, liderando. científico ed. I. Leeson. – M.: Avanta+, 2003.

Recursos adicionais da web

1. Uma única coleção de recursos educacionais digitais ().

2. Versão eletrônica da revista "Química e Vida" ().

Trabalho de casa

Do livro didático P.A. Orzhekovsky e outros. "Química, Grau 8" Com. 33 Nos. 2,4,6,T.

1. Preencha as lacunas do texto usando as palavras "componentes", "diferenças", "dois", "físico".

Uma mistura pode ser preparada misturando pelo menos duas substâncias. As misturas podem ser separadas em componentes individuais usando métodos físicos baseados em diferenças nas propriedades físicas dos componentes.

2. Complete as frases.

a) O método de liquidação é baseado em O fato de as partículas sólidas serem grandes o suficiente, elas se depositam rapidamente no fundo e o líquido pode ser cuidadosamente drenado do sedimento.

b) O método de centrifugação é baseado em a ação da força centrífuga - as partículas mais pesadas se acomodam e as leves estão no topo.

c) O método de filtragem é baseado em passar uma solução de um sólido através de um filtro, onde as partículas sólidas são retidas no filtro.

3. Insira uma palavra ausente:

a) farinha e açúcar granulado - uma peneira; enxofre e limalha de ferro - um ímã.

b) água e óleo de girassol - funil de separação; água e areia do rio - filtro.

c) ar e poeira - respirador; ar e gás venenoso - absorvente.

4. Faça uma lista dos equipamentos de filtragem necessários.

a) filtro de papel
b) um copo com uma solução
c) funil de vidro
d) vidro limpo
e) haste de vidro
f) tripé com pé

5. Experiência laboratorial. Fabricação de filtros comuns e dobrados a partir de papel de filtro ou guardanapo de papel.

O que você acha, por qual filtro a solução passará mais rápido - regular ou plissado? Por quê?

Através do plissado - a área de contato da filtragem é maior que a de um filtro convencional.

6. Sugira métodos para separar as misturas indicadas na Tabela 16.

Maneiras de separar algumas misturas

7. Experiência em casa. Adsorção de corantes Pepsi-Cola por carvão ativado.

Reagentes e equipamentos: bebida carbonatada; carvão ativado; panela, funil, papel filtro, fogão elétrico (a gás).

Progresso. Despeje meia xícara (100 ml) de refrigerante em uma panela. Adicione 5 tabletes de carvão ativado no mesmo local. Aqueça a panela por 10 minutos no fogão. Filtre o carvão. Explique os resultados do experimento.

A solução tornou-se incolor devido à absorção de matéria corante com carvão ativado.

8. Experiência em casa. Adsorção de vapores odoríferos por palitos de milho.

Reagentes e equipamentos: varas de milho, perfume ou colônia; 2 frascos de vidro idênticos com tampa.

Progresso. Coloque uma gota de perfume em dois frascos de vidro. Coloque 4-5 palitos de milho em um dos potes. Feche os dois frascos com tampas. Agite um pouco o frasco que contém os palitos de milho. Para que?

Para aumentar a taxa de adsorção.

Abra os dois bancos. Explique os resultados do experimento.

Não há cheiro no pote onde estavam os palitos de milho, pois eles absorveram o cheiro do perfume.

bloco teórico.

O conceito de "mistura" foi definido no século XVII. cientista inglês Robert Boyle: "Uma mistura é um sistema integral que consiste em componentes heterogêneos."

Características comparativas de uma mistura e de uma substância pura

As misturas diferem umas das outras na aparência.

A classificação das misturas é mostrada na tabela:

Aqui estão exemplos de suspensões (areia de rio + água), emulsões (óleo vegetal + água) e soluções (ar em um frasco, sal + água, troco: alumínio + cobre ou níquel + cobre).

Métodos para separar misturas

Na natureza, as substâncias existem na forma de misturas. Para pesquisas de laboratório, produção industrial, para as necessidades de farmacologia e medicina, são necessárias substâncias puras.

Vários métodos de separação de misturas são usados ​​para purificar substâncias.

Evaporação - a separação de sólidos dissolvidos em um líquido, convertendo-o em vapor.

Destilação- destilação, separação de substâncias contidas em misturas líquidas de acordo com pontos de ebulição, seguida de resfriamento do vapor.

Na natureza, a água em sua forma pura (sem sais) não ocorre. Águas oceânicas, marítimas, fluviais, de poço e de nascente são variedades de soluções salinas na água. No entanto, muitas vezes as pessoas precisam de água limpa que não contenha sais (usada em motores de automóveis; na produção de produtos químicos para obter várias soluções e substâncias; na fabricação de fotografias). Essa água é chamada destilada e o método de obtenção é chamado de destilação.

Filtração é a filtragem de líquidos (gases) através de um filtro para purificá-los de impurezas sólidas.

Esses métodos são baseados em diferenças nas propriedades físicas dos componentes da mistura.

Considere maneiras de separar heterogêneoe misturas homogêneas.

Um método especial de separação de componentes, baseado em sua absorção diferente por uma determinada substância, é cromatografia.

Usando cromatografia, o botânico russo foi o primeiro a isolar a clorofila das partes verdes das plantas. Na indústria e laboratórios, em vez de papel de filtro para cromatografia, são usados ​​amido, carvão, calcário e óxido de alumínio. As substâncias são sempre exigidas com o mesmo grau de purificação?

Para diferentes fins, são necessárias substâncias com diferentes graus de purificação. A água de cozedura está suficientemente sedimentada para remover as impurezas e o cloro utilizado para a desinfectar. A água potável deve primeiro ser fervida. E em laboratórios químicos para a preparação de soluções e experimentos, na medicina, é necessária água destilada, o mais purificada possível das substâncias dissolvidas nela. Substâncias altamente puras, cujo teor de impurezas não excede um milionésimo de um por cento, são usadas em eletrônicos, semicondutores, tecnologia nuclear e outras indústrias de precisão.

Métodos para expressar a composição de misturas.

· Fração de massa do componente na mistura- a relação entre a massa do componente e a massa de toda a mistura. Normalmente, a fração de massa é expressa em %, mas não necessariamente.

ω ["ômega"] = mcomponente / mistura

· Fração molar de um componente em uma mistura- a relação entre o número de moles (quantidade de substância) do componente e o número total de moles de todas as substâncias da mistura. Por exemplo, se a mistura incluir substâncias A, B e C, então:

χ [“chi”] componente A \u003d n componente A / (n (A) + n (B) + n (C))

· Razão molar dos componentes.Às vezes, em tarefas para uma mistura, a razão molar de seus componentes é indicada. Por exemplo:

ncomponente A: ncomponente B = 2: 3

· Fração de volume do componente na mistura (somente para gases)- a relação entre o volume da substância A e o volume total de toda a mistura gasosa.

φ ["phi"] = Vcomponente / Vmistura

Bloco de prática.

Considere três exemplos de problemas nos quais misturas de metais reagem com clorídricoácido:

Exemplo 1Quando uma mistura de cobre e ferro pesando 20 g foi exposta a um excesso de ácido clorídrico, foram liberados 5,6 litros de gás (n.a.). Determine as frações de massa dos metais na mistura.

No primeiro exemplo, o cobre não reage com o ácido clorídrico, ou seja, o hidrogênio é liberado quando o ácido reage com o ferro. Assim, conhecendo o volume de hidrogênio, podemos encontrar imediatamente a quantidade e a massa de ferro. E, consequentemente, as frações de massa de substâncias na mistura.

Exemplo 1 solução.

n \u003d V / Vm \u003d 5,6 / 22,4 \u003d 0,25 mol.

2. De acordo com a equação da reação:

3. A quantidade de ferro também é de 0,25 mol. Você pode encontrar sua massa:
mFe = 0,25 56 = 14 g.

Resposta: 70% ferro, 30% cobre.

Exemplo 2Sob a ação de um excesso de ácido clorídrico sobre uma mistura de alumínio e ferro pesando 11 g, foram liberados 8,96 litros de gás (n.a.). Determine as frações de massa dos metais na mistura.

No segundo exemplo, a reação é Ambas metal. Aqui, o hidrogênio já é liberado do ácido em ambas as reações. Portanto, o cálculo direto não pode ser usado aqui. Nesses casos, é conveniente resolver usando um sistema de equações muito simples, tomando para x - o número de mols de um dos metais e para y - a quantidade de substância do segundo.

Solução do exemplo 2.

1. Encontre a quantidade de hidrogênio:
n \u003d V / Vm \u003d 8,96 / 22,4 \u003d 0,4 mol.

2. Seja a quantidade de alumínio x mol e ferro y mol. Então podemos expressar em termos de x e y a quantidade de hidrogênio liberada:

4. Conhecemos a quantidade total de hidrogênio: 0,4 mol. Significa,
1,5x + y = 0,4 (esta é a primeira equação do sistema).

5. Para uma mistura de metais, você precisa expressar massas através de quantidades de substâncias.
m = Mn
Então a massa de alumínio
mAl = 27x,
massa de ferro
mFe = 56y,
e a massa de toda a mistura
27x + 56y = 11 (esta é a segunda equação do sistema).

6. Então, temos um sistema de duas equações:

7. É muito mais conveniente resolver esses sistemas usando o método de subtração, multiplicando a primeira equação por 18:
27x + 18a = 7,2
e subtraindo a primeira equação da segunda:

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

mFe = nM = 0,1 56 = 5,6 g
mAl = 0,2 27 = 5,4 g
ωFe = mFe / mistura = 5,6 / 11 = 0,50,91%),

respectivamente,
ωAl \u003d 100% - 50,91% \u003d 49,09%

Resposta: 50,91% ferro, 49,09% alumínio.

Exemplo 316 g de uma mistura de zinco, alumínio e cobre foram tratados com um excesso de solução de ácido clorídrico. Neste caso, 5,6 litros de gás (n.a.) foram liberados e 5 g da substância não se dissolveram. Determine as frações de massa dos metais na mistura.

No terceiro exemplo, dois metais reagem, mas o terceiro metal (cobre) não reage. Portanto, o restante de 5 g é a massa de cobre. As quantidades dos dois metais restantes - zinco e alumínio (observe que sua massa total é 16 - 5 = 11 g) podem ser encontradas usando um sistema de equações, como no exemplo nº 2.

Resposta ao Exemplo 3: 56,25% de zinco, 12,5% de alumínio, 31,25% de cobre.

Exemplo 4Uma mistura de ferro, alumínio e cobre foi tratada com um excesso de ácido sulfúrico concentrado a frio. Ao mesmo tempo, parte da mistura se dissolveu e 5,6 litros de gás (n.a.) foram liberados. A mistura restante foi tratada com um excesso de solução de hidróxido de sódio. 3,36 litros de gás evoluíram e 3 g de resíduo não dissolvido permaneceram. Determine a massa e a composição da mistura inicial de metais.

Neste exemplo, lembre-se que concentrado a frio o ácido sulfúrico não reage com ferro e alumínio (passivação), mas reage com cobre. Neste caso, o óxido de enxofre (IV) é liberado.
Com álcali reage somente alumínio- metal anfotérico (além de alumínio, zinco e estanho também se dissolvem em álcalis, e berílio ainda pode ser dissolvido em álcalis concentrados a quente).

Exemplo 4 solução.

1. Apenas o cobre reage com ácido sulfúrico concentrado, o número de mols de gás:
nSO2 = V / Vm = 5,6 / 22,4 = 0,25 mol

2. (não esqueça que tais reações devem ser equalizadas usando uma balança eletrônica)

3. Como a razão molar de cobre e dióxido de enxofre é 1:1, então o cobre também é 0,25 mol. Você pode encontrar a massa de cobre:
mCu \u003d n M \u003d 0,25 64 \u003d 16 g.

4. O alumínio reage com uma solução alcalina, e um hidroxocomplexo de alumínio e hidrogênio são formados:
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na + 3H2

5. Número de mols de hidrogênio:
nH2 = 3,36/22,4 = 0,15 mol,
a razão molar de alumínio e hidrogênio é 2:3 e, portanto,
nAl = 0,15/1,5 = 0,1 mol.
Peso de alumínio:
mAl \u003d n M \u003d 0,1 27 \u003d 2,7 g

6. O restante é ferro, pesando 3 g. Você pode encontrar a massa da mistura:
mmix \u003d 16 + 2,7 + 3 \u003d 21,7 g.

7. Frações de massa de metais:

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

Resposta: 73,73% cobre, 12,44% alumínio, 13,83% ferro.

Exemplo 521,1 g de uma mistura de zinco e alumínio foram dissolvidos em 565 ml de uma solução de ácido nítrico contendo 20% em peso. % HNO3 e com densidade de 1,115 g/ml. O volume do gás liberado, que é uma substância simples e único produto da redução do ácido nítrico, foi de 2.912 l (n.a.). Determine a composição da solução resultante em porcentagem em massa. (RCTU)

O texto deste problema indica claramente o produto da redução do nitrogênio - "substância simples". Como o ácido nítrico não produz hidrogênio com metais, é nitrogênio. Ambos os metais dissolvidos em ácido.
O problema não pergunta a composição da mistura inicial de metais, mas a composição da solução obtida após as reações. Isso torna a tarefa mais difícil.

Solução do Exemplo 5.

1. Determine a quantidade de substância gasosa:
nN2 = V / Vm = 2,912 / 22,4 = 0,13 mol.

2. Determine a massa da solução de ácido nítrico, a massa e a quantidade da substância HNO3 dissolvida:

msolução \u003d ρ V \u003d 1,115 565 \u003d 630,3 g
mHNO3 = ω msolução = 0,2 630,3 = 126,06 g
nHNO3 = m / M = 126,06 / 63 = 2 mol

Observe que, como os metais se dissolveram completamente, isso significa - ácido suficiente(estes metais não reagem com a água). Assim, será necessário verificar Tem muito ácido?, e quanto dele permanece após a reação na solução resultante.

3. Componha as equações de reação ( não se esqueça da balança eletrônica) e, por conveniência de cálculos, tomamos 5x - a quantidade de zinco e 10y - a quantidade de alumínio. Então, de acordo com os coeficientes nas equações, o nitrogênio na primeira reação será x mol, e na segunda - 3y mol:

5. Então, dado que a massa da mistura de metais é 21,1 g, suas massas molares são 65 g/mol para o zinco e 27 g/mol para o alumínio, obtemos o seguinte sistema de equações:

6. É conveniente resolver este sistema multiplicando a primeira equação por 90 e subtraindo a primeira equação da segunda.

7. x \u003d 0,04, o que significa nZn \u003d 0,04 5 \u003d 0,2 mol
y \u003d 0,03, o que significa que nAl \u003d 0,03 10 \u003d 0,3 mol

8. Verifique a massa da mistura:
0,2 65 + 0,3 27 \u003d 21,1 g.

9. Agora vamos para a composição da solução. Será conveniente reescrever as reações novamente e anotar sobre as reações as quantidades de todas as substâncias reagidas e formadas (exceto água):

10. A próxima pergunta é: o ácido nítrico permaneceu na solução e quanto resta?
De acordo com as equações da reação, a quantidade de ácido que reagiu:
nHNO3 = 0,48 + 1,08 = 1,56 mol,
ou seja, o ácido estava em excesso e você pode calcular o resto na solução:
nHNO3res. \u003d 2 - 1,56 \u003d 0,44 mol.

11. Assim, em solução final contém:

nitrato de zinco na quantidade de 0,2 mol:
mZn(NO3)2 = nM = 0,2 189 = 37,8 g
nitrato de alumínio na quantidade de 0,3 mol:
mAl(NO3)3 = nM = 0,3 213 = 63,9 g
um excesso de ácido nítrico em uma quantidade de 0,44 mol:
mHNO3res. = n M = 0,44 63 = 27,72 g

12. Qual é a massa da solução final?
Lembre-se de que a massa da solução final consiste nos componentes que misturamos (soluções e substâncias) menos os produtos da reação que deixaram a solução (precipitados e gases):

13.
Então para nossa tarefa:

14. novo solução \u003d massa de solução ácida + massa de liga metálica - massa de nitrogênio
mN2 = nM = 28 (0,03 + 0,09) = 3,36 g
novo solução \u003d 630,3 + 21,1 - 3,36 \u003d 648,04 g

ωZn(NO3)2 \u003d mv-va / mr-ra \u003d 37,8 / 648,04 \u003d 0,0583
ωAl(NO3)3 \u003d mv-va / mr-ra \u003d 63,9 / 648,04 \u003d 0,0986
ωHNO3res. \u003d mv-va / mr-ra \u003d 27,72 / 648,04 \u003d 0,0428

Resposta: 5,83% nitrato de zinco, 9,86% nitrato de alumínio, 4,28% ácido nítrico.

Exemplo 6Ao processar 17,4 g de uma mistura de cobre, ferro e alumínio com excesso de ácido nítrico concentrado, foram liberados 4,48 litros de gás (n.a.), e quando essa mistura foi exposta à mesma massa de excesso de ácido clorídrico, 8,96 l de gás (n.a.). u.). Determine a composição da mistura inicial. (RCTU)

Ao resolver este problema, devemos lembrar, em primeiro lugar, que o ácido nítrico concentrado com um metal inativo (cobre) dá NO2, enquanto o ferro e o alumínio não reagem com ele. O ácido clorídrico, por outro lado, não reage com o cobre.

Resposta do exemplo 6: 36,8% cobre, 32,2% ferro, 31% alumínio.

Tarefas para solução independente.

1. Problemas simples com dois componentes de mistura.

1-1. Uma mistura de cobre e alumínio pesando 20 g foi tratada com uma solução de ácido nítrico a 96% e foram liberados 8,96 litros de gás (n.a.). Determine a fração mássica de alumínio na mistura.

1-2. Uma mistura de cobre e zinco pesando 10 g foi tratada com uma solução alcalina concentrada. Neste caso, foram liberados 2,24 litros de gás (n. y.). Calcule a fração em massa de zinco na mistura inicial.

1-3. Uma mistura de magnésio e óxido de magnésio pesando 6,4 g foi tratada com uma quantidade suficiente de ácido sulfúrico diluído. Ao mesmo tempo, foram liberados 2,24 litros de gás (n.a.). Encontre a fração mássica de magnésio na mistura.

1-4. Uma mistura de zinco e óxido de zinco pesando 3,08 g foi dissolvida em ácido sulfúrico diluído. Obteve-se sulfato de zinco pesando 6,44 g Calcule a fração mássica de zinco na mistura inicial.

1-5. Sob a ação de uma mistura de pós de ferro e zinco pesando 9,3 g sobre um excesso de solução de cloreto de cobre (II), formaram-se 9,6 g de cobre. Determine a composição da mistura inicial.

1-6. Que massa de uma solução de ácido clorídrico a 20% será necessária para dissolver completamente 20 g de uma mistura de zinco com óxido de zinco, se o hidrogênio for liberado na quantidade de 4,48 litros (n.a.)?

1-7. Quando dissolvido em ácido nítrico diluído, 3,04 g de uma mistura de ferro e cobre libera óxido nítrico (II) com volume de 0,896 l (n.a.). Determine a composição da mistura inicial.

1-8. Ao dissolver 1,11 g de uma mistura de limalha de ferro e alumínio em uma solução de ácido clorídrico a 16% (ρ = 1,09 g/ml), foram liberados 0,672 litros de hidrogênio (n.a.). Encontre as frações de massa dos metais na mistura e determine o volume de ácido clorídrico consumido.

2. As tarefas são mais complexas.

2-1. Uma mistura de cálcio e alumínio pesando 18,8 g foi calcinada sem acesso ao ar com excesso de pó de grafite. O produto da reação foi tratado com ácido clorídrico diluído e 11,2 litros de gás (n.a.) foram liberados. Determine as frações de massa dos metais na mistura.

2-2. Para dissolver 1,26 g de uma liga de magnésio com alumínio, foram utilizados 35 ml de uma solução de ácido sulfúrico a 19,6% (ρ = 1,1 g/ml). O excesso de ácido reagiu com 28,6 ml de uma solução de hidrogenocarbonato de potássio 1,4 mol/L. Determine as frações de massa dos metais na liga e o volume de gás (n.a.) liberado durante a dissolução da liga.

Resumo por disciplina: Química

Sobre o tema: Métodos de separação de misturas

Riga - 2009

Introdução…………………………………………………………………………..página 3

Tipos de misturas………………………………………………………………………p.4

Métodos para separação de misturas……………………………………………………..página 6

Conclusão……………………………………………………………………….página 11

Lista de referências…………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………… ………..p.12

Introdução

Na natureza, as substâncias em sua forma pura são muito raras. A maioria dos objetos ao nosso redor são compostos de uma mistura de substâncias. Em um laboratório químico, os químicos trabalham com substâncias puras. Se a substância contém impurezas, qualquer químico pode separar a substância necessária para o experimento das impurezas. Para estudar as propriedades das substâncias, é necessário purificar essa substância, ou seja, dividido em partes componentes. A separação de uma mistura é um processo físico. Os métodos físicos para a separação de substâncias são amplamente utilizados em laboratórios químicos, na produção de produtos alimentícios, na produção de metais e outras substâncias.

Tipos de misturas

Não existem substâncias puras na natureza. Ao considerar pedregulhos, granito, estamos convencidos de que consistem em grãos, veios de várias cores; leite contém gorduras, proteínas, água; petróleo e gás natural contêm substâncias orgânicas chamadas hidrocarbonetos; o ar contém vários gases; a água natural não é uma substância quimicamente pura. Uma mistura é uma mistura de duas ou mais substâncias diferentes.

As misturas podem ser divididas em dois grandes grupos (ri

Se os componentes da mistura são visíveis a olho nu, essas misturas são chamadas de heterogêneo. Por exemplo, uma mistura de limalha de madeira e ferro, uma mistura de água e óleo vegetal, uma mistura de areia de rio e água, etc.

Se os componentes da mistura não puderem ser distinguidos a olho nu, essas misturas são chamadas de homogêneo. Tais misturas como leite, óleo, uma solução de açúcar em água, etc. são classificadas como misturas homogêneas.

Existem substâncias sólidas, líquidas e gasosas. As substâncias podem ser misturadas em qualquer estado de agregação. O estado de agregação de uma mistura determina uma substância que é quantitativamente superior às demais.

Misturas heterogêneas são formadas a partir de substâncias de diferentes estados agregados, quando as substâncias não se dissolvem mutuamente e se misturam mal (Tabela 1)

Misturas homogêneas são formadas quando as substâncias se dissolvem bem umas nas outras e se misturam bem (Tabela 2).

Quando as misturas são formadas, geralmente não ocorrem transformações químicas e as substâncias na mistura mantêm suas propriedades. As diferenças nas propriedades das substâncias são usadas para separar as misturas.

Métodos para separar misturas

As misturas, tanto não homogêneas quanto homogêneas, podem ser divididas em partes constituintes, ou seja, para substâncias puras. Substâncias puras são substâncias que não podem ser separadas em duas ou mais outras substâncias usando métodos físicos e não alteram suas propriedades físicas. Existem vários métodos para separar misturas; certos métodos para separar misturas são usados ​​dependendo da composição da mistura.

1. Triagem;
2. Filtração;
3. assentamento;
4. Decantação
5. centrifugação;
6. Evaporação;
7. Evaporação;
8. Recristalização;
9. Destilação (destilação);
10. Congelando;
11. A ação do ímã;
12. Cromatografia;
13. Extração;
14. Adsorção.

Vamos conhecer alguns deles. Aqui deve-se notar que é mais fácil separar as misturas heterogêneas do que as homogêneas. Abaixo damos exemplos de separação de substâncias de misturas homogêneas e heterogêneas.

Triagem.

Vamos imaginar que o açúcar granulado entrou na farinha. Talvez a maneira mais fácil de separar seja triagem. Com a ajuda de uma peneira, você pode facilmente separar pequenas partículas de farinha de cristais de açúcar relativamente grandes. Na agricultura, a triagem é usada para separar sementes de plantas de detritos estranhos. Na construção, o cascalho é separado da areia dessa maneira.

Filtração

O componente sólido da suspensão é separado do líquido filtragem, usando filtros de papel ou tecido, algodão, uma fina camada de areia fina. Vamos imaginar que recebemos uma mistura de sal de cozinha, areia e argila. É necessário separar o sal de mesa da mistura. Para fazer isso, coloque a mistura em um béquer com água e agite. O sal de mesa dissolve-se e a areia assenta. A argila não se dissolve e não se deposita no fundo do copo, de modo que a água permanece turva. Para remover partículas de argila insolúveis da solução, a mistura é filtrada. Para fazer isso, você precisa montar um pequeno dispositivo de filtro a partir de um funil de vidro, papel de filtro e um tripé. A solução salina é filtrada. Para fazer isso, a solução filtrada é cuidadosamente despejada em um funil com um filtro bem inserido. As partículas de areia e argila permanecem no filtro e uma solução salina clara passa pelo filtro. A recristalização é usada para isolar o sal dissolvido em água.

recristalização, evaporação

Recristalização um método de purificação é chamado, no qual a substância é primeiro dissolvida em água, depois a solução da substância em água é evaporada. Como resultado, a água evapora e a substância é liberada na forma de cristais.
Vamos dar um exemplo: É necessário isolar o sal de cozinha de uma solução.
Acima, consideramos um exemplo quando foi necessário isolar o sal de mesa de uma mistura heterogênea. Agora vamos separar o sal de mesa de uma mistura homogênea. A solução obtida por filtração é chamada de filtrado. O filtrado deve ser despejado em um copo de porcelana. Coloque o copo com a solução no anel do tripé e aqueça a solução sobre a chama da lâmpada de espírito. A água começará a evaporar e o volume da solução diminuirá. Tal processo é chamado evaporação.À medida que a água evapora, a solução torna-se mais concentrada. Quando a solução atingir um estado de saturação com sal de mesa, cristais aparecerão nas paredes do copo. Neste ponto, pare de aquecer e resfrie a solução. O sal de mesa refrigerado se destacará na forma de cristais. Se necessário, os cristais de sal podem ser separados da solução por filtração. A solução não deve ser evaporada até que a água tenha evaporado completamente, pois outras impurezas solúveis também podem precipitar na forma de cristais e contaminar o sal de cozinha.

Decantação, decantação

Usado para isolar substâncias insolúveis de líquidos. defendendo. Se as partículas sólidas forem grandes o suficiente, elas se depositam rapidamente no fundo e o líquido se torna transparente. Ele pode ser cuidadosamente drenado do sedimento, e essa operação simples também tem seu próprio nome - decantação. Quanto menores os sólidos no líquido, mais tempo a mistura irá assentar. É possível separar um do outro e dois líquidos que não se misturam.

centrifugação

Se as partículas de uma mistura não homogênea são muito pequenas, não podem ser separadas por sedimentação ou filtragem. Exemplos de tais misturas são leite e creme dental dissolvido em água. Essas misturas são divididas centrifugação. Misturas contendo esse líquido são colocadas em tubos de ensaio e giradas em alta velocidade em aparelhos especiais - centrífugas. Como resultado da centrifugação, as partículas mais pesadas são "pressionadas" no fundo do vaso e os pulmões ficam no topo. O leite são as menores partículas de gordura distribuídas em uma solução aquosa de outras substâncias - açúcares, proteínas. Para separar essa mistura, é usada uma centrífuga especial chamada separador. Ao separar o leite, as gorduras estão na superfície, são fáceis de separar. O que resta é água com substâncias dissolvidas - isso é leite desnatado.

Adsorção

Na tecnologia, o problema geralmente surge da limpeza de gases, como o ar, de componentes indesejados ou prejudiciais. Muitas substâncias têm uma propriedade interessante - elas podem "se agarrar" à superfície de substâncias porosas, como o ferro a um ímã. Adsorção chamada de capacidade de alguns sólidos de absorver substâncias gasosas ou dissolvidas em sua superfície. As substâncias capazes de adsorção são chamadas de adsorventes. Os adsorventes são substâncias sólidas nas quais existem muitos canais internos, vazios, poros, ou seja, eles têm uma superfície de absorção total muito grande. Os adsorventes são carvão ativado, gel de sílica (na caixa com sapatos novos, você pode encontrar um pequeno saco de ervilhas brancas - isso é gel de sílica), papel de filtro. Diferentes substâncias "se ligam" à superfície dos adsorventes de maneira diferente: algumas são mantidas firmemente na superfície, outras são mais fracas. O carvão ativado é capaz de absorver não apenas gases, mas também substâncias dissolvidas em líquidos. Em caso de envenenamento, é tomado para que substâncias tóxicas sejam adsorvidas nele.

Destilação (destilação)

Dois líquidos que formam uma mistura homogênea, como álcool etílico e água, são separados por destilação ou destilação. Este método baseia-se no fato de que o líquido é aquecido até o ponto de ebulição e seu vapor é removido através de um tubo de saída de gás para outro recipiente. Resfriando, o vapor condensa e as impurezas permanecem no frasco de destilação. O aparelho de destilação é mostrado na Fig. 2

O líquido é colocado em um frasco de Wurtz (1), o gargalo do frasco de Wurtz é bem fechado com uma rolha com um termômetro (2) inserido nele, enquanto o reservatório de mercúrio deve estar no nível da abertura do tubo de saída. A extremidade do tubo de saída é inserida através de uma rolha bem ajustada no refrigerador Liebig (3), na outra extremidade da qual o alongamento (4) é fixado. A extremidade estreitada do alongamento é abaixada no receptor (5). A extremidade inferior da jaqueta da geladeira é conectada com uma mangueira de borracha a uma torneira de água e, da extremidade superior, um dreno é feito na pia. A jaqueta da geladeira deve estar sempre cheia de água. O frasco Wurtz e o condensador são fixados em racks separados. O líquido é despejado no balão através de um funil com um tubo longo, enchendo o balão de destilação até 2/3 do seu volume. Para uma ebulição uniforme, vários pontos de ebulição são colocados no fundo do frasco - capilares de vidro selados em uma extremidade. Após o fechamento do frasco, a água é fornecida ao refrigerador e o líquido no frasco é aquecido. O aquecimento pode ser realizado em um queimador de gás, fogão elétrico, água, areia ou banho de óleo - dependendo do ponto de ebulição do líquido. Em nenhum caso líquidos inflamáveis ​​e combustíveis (álcool, éter, acetona, etc.) devem ser aquecidos em fogo aberto para evitar acidentes: somente água ou outro banho deve ser usado. O líquido não deve ser evaporado completamente: 10-15% do volume inicialmente tomado deve permanecer no frasco. Uma nova porção do líquido pode ser derramada somente quando o frasco esfriar um pouco.

Congelando

Substâncias com diferentes pontos de fusão são separadas pelo método congelando, resfriar a solução. Ao congelar, você pode obter água muito limpa em casa. Para fazer isso, despeje a água da torneira em uma jarra ou caneca e coloque-a no freezer da geladeira (ou retire-a no frio no inverno). Assim que cerca de metade da água se transforma em gelo, a parte descongelada dela, onde as impurezas se acumulam, deve ser derramada e o gelo deve derreter.

Na indústria e em condições de laboratório, são utilizados métodos de separação de misturas, baseados em outras propriedades diferentes das partes constituintes da mistura. Por exemplo, limalha de ferro pode ser isolada de uma mistura magnético. A capacidade das substâncias de se dissolverem em vários solventes é usada em Extração- um método para separar misturas sólidas ou líquidas por tratamento com vários solventes. Por exemplo, o iodo de uma solução aquosa pode ser isolado por qualquer solvente orgânico no qual o iodo se dissolva melhor.

Conclusão

Na prática laboratorial e na vida cotidiana, muitas vezes é necessário isolar componentes individuais de uma mistura de substâncias. Observe que as misturas incluem duas ou mais substâncias, divididas em dois grandes grupos: homogêneas e heterogêneas. Existem várias formas de separação de misturas, como filtração, evaporação, destilação (destilação) e outras. Os métodos de separação de misturas dependem principalmente do tipo e composição da mistura.

Lista de literatura usada

1. S.Ozols, E.Lepiņš química para o ensino fundamental., 1996. P. 289

2. Informações da Internet

Lições objetivas:

Educacional - Criar condições para o conhecimento do conceito de misturas homogêneas e não homogêneas, uma substância pura como tendo propriedades constantes, mostrar sua diferença das misturas. Mostre a variedade de métodos para separar misturas.

Educacional - Criar condições para a formação de interesse em conhecimentos, habilidades, uma avaliação adequada de suas atividades. Continuar a educação ambiental, o respeito ao meio ambiente.

Desenvolvimento - Criar condições para a continuação da formação de competências dos alunos para elaborar fórmulas de substâncias inorgânicas por nome e nomear substâncias por fórmulas; continuando o desenvolvimento das habilidades dos alunos para reconhecer classes de compostos inorgânicos por fórmulas; desenvolvimento da capacidade de reconhecer substâncias puras e misturas de substâncias; formação da capacidade de elaborar um plano de ação para a separação de misturas de substâncias; formação da capacidade de separar misturas por sedimentação, filtragem, usando um ímã, evaporação.

Objetivos para o aluno:

- conhecer o conceito de substância pura

– conhecer os conceitos de misturas heterogêneas e homogêneas

– conhecer os métodos de separação de misturas: decantação, filtragem, evaporação, destilação

Conheça os métodos modernos de tratamento de água

Ser capaz de separar misturas por sedimentação, filtragem, usando um ímã, evaporação

Durante as aulas

1. Momento organizacional

(organização do início da aula)

Cumprimentar, criar um fundo emocional favorável, verificar os presentes, verificar a prontidão para a lição.

2. Verificando a lição de casa (verificando a lição de casa)

§ 1

Tarefas 7–10

§ quatro

3. Definição de metas, motivação (mensagem do tópico, objetivos da lição)

Tópico da lição: Substâncias puras e misturas. Métodos de separação de misturas.

O que você acha, que metas podemos estabelecer para a lição de hoje?

(objetivos para o aluno)

Sabemos muito bem o que é pureza. Um quarto limpo, um caderno limpo, roupas limpas... E o que implica o conceito de substância pura? Qual é a diferença entre uma substância pura e uma mistura de substâncias?

4. Atualização de conhecimentos e habilidades básicas

Vamos descobrir as perguntas: O que é chamado de substância? (Matéria é do que os corpos físicos são feitos)

5. Aprender novos materiais (adquirir novos conhecimentos e métodos de ação)

substância pura.

Água destilada e água do mar foram aquecidas até a ebulição em dois recipientes. Após um certo tempo, os pontos de ebulição nesses recipientes foram medidos). Os alunos discutem os resultados do experimento. Por si só, surge uma questão-problema, que é expressa pelo professor: “Por que o fardo de água do mar não é constante em intervalos diferentes, em comparação com os fardos de água destilada”. Os alunos concluem que a salinidade da água do mar afeta o t bal Com a ajuda de um professor, é formulada uma definição “Uma substância pura é uma substância que possui propriedades físicas constantes (pontos de ebulição, pontos de fusão, densidade).

Misturas e sua classificação

O professor convida os alunos a considerar as misturas na mesa de demonstração. Em seguida, os caras definem uma mistura como uma combinação de várias de suas substâncias que estão em contato direto umas com as outras. O professor acrescenta que não existem substâncias absolutamente puras na natureza. As substâncias ocorrem principalmente na forma de misturas. Ele fala sobre o ar como uma mistura que consiste em gases - nitrogênio, oxigênio, argônio, etc. Poluição do ar: Mudanças no teor de enxofre e dióxido de enxofre no ar levam ao amarelecimento ou descoloração das folhas das árvores e nanismo. Em humanos, este gás irrita o trato respiratório superior. Um aumento no teor de monóxido de carbono no ar leva a uma diminuição na capacidade da hemoglobina dos eritrócitos de transportar oxigênio, devido à qual as reações diminuem em uma pessoa, a percepção é enfraquecida, dor de cabeça, sonolência e náusea aparecem. A exposição a grandes quantidades de monóxido de carbono pode causar desmaios, coma e até morte.

Este líquido turvo é uma mistura de água e giz. As partículas de giz na mistura são visíveis a olho nu. No entanto, na aparência, nem sempre é possível adivinhar que você tem uma mistura à sua frente. Por exemplo, o leite nos parece homogêneo, mas ao microscópio percebe-se que consiste em gotículas de gordura, moléculas de proteína flutuando em solução. Você acha que a água da chuva é uma substância pura? E o ar? À sua frente estão dois copos com um líquido claro em um - água e no outro - uma solução de açúcar em água. As partículas de açúcar não podem ser vistas não apenas a olho nu, mas mesmo com o microscópio mais poderoso. Assim, as misturas são diferentes. Em que dois grupos as misturas podem ser divididas de acordo com sua aparência? (homogêneos e heterogêneos). Preencha o diagrama nas fichas de trabalho. Que misturas são chamadas de heterogêneas? (Misturas heterogêneas são aquelas em que partículas das substâncias que compõem a mistura podem ser vistas a olho nu ou ao microscópio.) Que misturas podem ser chamadas de homogêneas? (Misturas homogêneas são aquelas em que, mesmo com um microscópio, é impossível detectar partículas de substâncias incluídas na mistura.)

Homogêneo - Soluções de açúcar em água, NaCl, ar

Heterogênea - Mistura de Fe+S, NaCl e açúcar, argila com água

Teste primário de compreensão de novos conhecimentos

Gente, costumamos encontrar substâncias puras na natureza? (Não, as misturas de substâncias são mais comuns).

O granito está na sua frente. O que é uma mistura ou uma substância pura? (Mistura).

Como você adivinhou? (O granito tem uma estrutura granular, partículas de quartzo, mica, feldspato são perceptíveis nele.).

Os principais métodos para separar uma mistura.

Experiência de demonstração "Separação de uma mistura de óleo vegetal e água".

Aqui está uma mistura de óleo vegetal e água. Determine o tipo de mistura. (Heterogênea). Compare as propriedades físicas do óleo e da água. (São substâncias líquidas insolúveis umas nas outras, com densidades diferentes). Sugira um método para separar esta mistura. (Sugestões das crianças). Esse método é chamado de liquidação. É realizado usando um funil de separação. Vamos preencher a tabela nas fichas de trabalho "Métodos para separar misturas heterogêneas".

Experiência de demonstração "Separação de misturas".

mistura heterogênea de ferro e enxofre. Esta mistura pode ser separada por decantação, como enxofre e ferro são substâncias sólidas insolúveis em água. Se você derramar essa mistura na água, o enxofre flutuará na superfície e o ferro afundará. Além disso, esta mistura pode ser separada usando um ímã, porque. o ferro é atraído por um ímã, mas o enxofre não.

Uma mistura de areia e água. Esta é uma mistura não homogênea. Separamos por filtragem.

Diferentes maneiras de filtrar misturas

A filtragem pode ser feita não apenas com um filtro de papel. Outros materiais soltos ou porosos também podem ser usados ​​para filtragem. Os materiais a granel usados ​​neste método incluem, por exemplo, areia de quartzo. E para o poroso - argila queimada e lã de vidro. Existe também o conceito do método de "filtragem a quente". Com este método, misturas de sólidos com diferentes pontos de fusão podem ser separadas.

Uma solução de sal em água. Esta é uma mistura homogênea. Nós o separamos por evaporação.

Mas ainda existem maneiras de separar misturas homogêneas. Uma delas é a cromatografia.

História da descoberta da cromatografia

A cromatografia como método de separação de substâncias em 1903 foi proposta pelo botânico russo M.S. Cor (1872-1919). Ele estava interessado no problema se o corante verde natural clorofila, que faz parte das folhas das plantas, é uma substância individual ou uma mistura de substâncias? Para descobrir, ele encheu um tubo de vidro com giz, derramou uma solução de clorofila de uma extremidade e lavou com um solvente. Movendo-se ao longo do tubo, a clorofila formou várias zonas que diferem em cores. Como resultado, o cientista descobriu que a clorofila é uma mistura de substâncias. Ele chamou o método proposto de separação de misturas de cromatografia. Literalmente significa "pintura colorida".

Outra maneira de separar uma mistura homogênea é a destilação ou destilação.

História da destilação

Destilação em latim significa "gotejamento". As descrições mais antigas do circuito do destilador são dadas no trabalho sobre a alquimia de Maria (este é o século I dC). O destilador tinha um recipiente, um tubo de saída e um receptor resfriado com uma esponja úmida. Portanto, a destilação de líquidos de baixo ponto de ebulição era impossível. Mesmo vários receptores com tubos podem ser anexados ao navio.

7. Consolidação de conhecimentos, formação de competências e habilidades primárias (consolidação de conhecimentos e métodos de ação)

TAREFA #1

Dê exemplos de misturas que podem ser separadas por filtração, sedimentação. Registre sua resposta na tabela.

TAREFA #2

Uma rolha esmagada acidentalmente entrou no açúcar. Como limpar o açúcar dele?

TAREFA #3

Dê um exemplo de uma mistura de três substâncias e liste a sequência de ações necessárias para sua separação.

8. Generalização e sistematização do conhecimento

Assim, pessoal, nos familiarizamos com os principais métodos de limpeza de substâncias (liste-as). Faça uma conclusão geral, em que se baseia sempre a separação de misturas? As substâncias em misturas mantêm suas propriedades? Registre no caderno de saída: nas misturas, as substâncias mantêm suas propriedades individuais. A separação de misturas é baseada em diferenças nas propriedades físicas das substâncias na mistura.

9. Controle e auto-exame do conhecimento

Determine da tabela o equipamento necessário para a separação das misturas indicadas nela. A partir das letras correspondentes às respostas corretas, você criará o nome de outro método para obter substâncias puras.

10. Resumindo a lição

Verificando o enigma, notas para o trabalho na lição.

Não há manchas brancas no mapa,

A terra inteira está aberta há muito tempo,

Mas os mais corajosos são esperados

Verdadeiras descobertas!

11. Reflexão

O que de novo você aprendeu na aula de hoje?

O que você lembra?

O que você gostou e o que não funcionou na sua opinião?

12. Informações sobre dever de casa e instruções para sua execução (dever de casa, consulta de dever de casa)

§ 2

Tarefas 2, 4–6

Conhecer a definição de conceitos: substâncias puras, misturas homogéneas e heterogéneas; a essência de cada método de separação de misturas. Responda às questões 2, 4-6. Opcional: prepare uma mensagem sobre o tema “Aplicação de métodos de análise química no trabalho de cientistas forenses, arqueólogos, médicos, historiadores da arte” ou faça palavras cruzadas usando os conceitos da aula de hoje e o nome do equipamento necessário para separar as misturas.