Mieszaniny substancji

Podział mieszanin

W przyrodzie i życiu

codziennym rzadko spotykamy

się z pojedynczymi substancjami

chemicznymi. Najczęściej mamy

do czynienia z kilkoma

zmieszanymi ze sobą

substancjami. Tak zmieszane ze

sobą substancje nazywamy

mieszaniną. Przykładem

mieszaniny jest; mleko, słodzona

herbata, woda morska, zaprawa

murarska, sól zmieszana z

piaskiem, róż nego rodzaju stopy

metali, powietrze, itp. Także nasza

Ziemia jest mieszaniną gazów, cieczy i ciał

stałych.

Badając różnego rodzaju mieszaniny, daje

się zauważyć że są mieszaniny w których

różne składniki można zidentyfikować

Rys.5 Ziemia jest mieszaniną gazów, cieczy i

gołym okiem lub korzystając z mikroskopu.

ciał stałych

Ale są i takie mieszaniny, gdzie oko

uzbrojone w bardzo silny mikroskop nie jest

w stanie zidentyfikować poszczególnych

składników mieszaniny a mieszanina w

całej objętości jest jednorodna.

W oparciu o stopień

rozdrobnienia wymieszanych

substancji dokonano podziału

mieszanin. Mieszaniny mogą być

: jednorodne i niejednorodne

Mieszanina jednorodna (homogeniczna) - ma jednakowe właściwości w całej rozciągłości, tzn. gołym okiem lub za pomocą lupy czy mikroskopu nie można rozróżnić jej składników.

Przykładami mieszanin

jednorodnych (homogenicznych)

są:

• stopy metali (brąz)

• benzyna (mieszanina

węglowodorów)

• solanka (roztwór wodny

soli kamiennej)

• cukier w wodzie

• powietrze (mieszanina

gazów)

• roztwory wodne soków

• ocet

Rys.6 Mieszanina jednorodna – roztwór soku

Szczególnym przykładem mieszaniny

w wodzie

jednorodnej, jest roztwór sporządzony przez

rozpuszczenie cukru w wodzie. Kryształy

cukru rozpuszczone w wodzie rozpadają sie

na takie drobiny, które praktycznie stają się

niewidoczne dla naszego oka. Efekt taki

możemy zaobserwować podczas słodzenia

herbaty.

Mieszaniny niejednorodne (heterogeniczne)

Mieszaniny niejednorodne

(heterogeniczne) - składają się z

części o różnych właściwościach,

w których można gołym okiem

lub za pomocą lupy czy

mikroskopu rozróżnić

przynajmniej jeden składnik.

Przykładem takiej mieszaniny są:

• opiłki żelaza zmieszane z

cukrem,

• piasek z wodą,

• zaprawa murarska (piasek

Rys.7 Emulsja

zmieszany z wodą, wapnem

i cementem).

Szczególnymi rodzajami mieszanin

niejednorodnych są;

• Emulsje (rys.7). Powstają w wyniku

zmieszania dwóch

nierozpuszczalnych wzajemnie

cieczy, z których jedna jest

rozproszona w drugiej. Mleko jest

przykładem emulsji. Zewnętrznie

wygląda jak czysta substancja, ale

pod mikroskopem można dostrzec

pojedyncze kulki tłuszczu,

• Piana (piana z mydła) (rys.8). Składa

się z pęcherzyków gazu

rozproszonych w cieczy lub ciele

stałym,

• Dym. Zawiera drobiny ciał stałych

rozproszone w fazie gazowej jaką jest

powietrze,

Rys.8 Piana

• Mgła. Zawiesina bardzo małych

kropel wody lub lodu w powietrzu.

Czy moż emy rozdzielić mieszaninę róż nych substancji?

Jeżeli znamy właściwości fizyczne poszczególnych składników mieszaniny możesz to zrobić.

W mieszaninie substancje zachowują swoje właściwości.

Mieszaniny

możemy

rozdzielać

wykorzystując

różnice

we

właściwościach fizycznych tworzących je składników.

Rozdzielanie mieszanin

Do rozdzielenia ciał stałych od cieczy w mieszaninach niejednorodnych wykorzystujemy następujące metody:

• Filtracja (sączenie)

• Dekantacja (jeżeli zachodzi zjawisko sedymentacji)

• Krystalizacja

• Wirowanie

• Chromatografia

Do rozdzielenia ciał stałych od cieczy w mieszaninach jednorodnych wykorzystujemy następujące metody:

• Destylacja (można rozdzielać także mieszaniny jednorodne cieczy)

• Odparowanie

• Krystalizacja

Do rozdzielenia ciał stałych od ciał stałych w mieszaninach niejednorodnych wykorzystujemy następujące metody:

• Segregacja

Do rozdzielenia cieczy od cieczy w mieszaninach niejednorodnych wykorzystujemy następujące metody:

• Rozdzielenie w rozdzielaczu

Rozdzielanie mieszanin - przykłady

Rozdzielanie mieszaniny ciał stałych

Przykład - opiłki żelaza zmieszane z cukrem

Sposób pierwszy

W tym przypadku wiedząc, że cukier rozpuszcza się w wodzie, wystarczy do mieszaniny wlać wodę, która rozpuści cukier i następnie taką mieszaninę (cukier w wodzie, opiłki żelaza) przepuścić przez filtr. Na filtrze pozostaną opiłki żelaza a za filtrem otrzymamy mieszaninę (jednorodną) wody z cukrem. Następnie odparowując wodę otrzymamy naczyniu cukier Sposób drugi

W drugim sposobie wykorzystamy właściwości magnetyczne opiłków żelaza. Mieszaninę wysypujemy na płaską powierzchnię i zbliżamy do niej magnes owinięty w polietylenową folię. Magnes przyciąga opiłki żelaza, wyciąga je z mieszaniny. Nad drugą powierzchnią usuwamy magnes z folii - opiłki zelaza spadają na kartkę Filtracja (są czenie)

Przykładem filtracji (sączenia) jest rozdzielenie

mieszaniny zawierającej drobiny kredy zawieszone

wodzie (rys. 7). W celu rozdzielenia takiej mieszany

wystarczy przepuścić taką mieszaninę przez warstwę

filtrującą, którą może być zwykła bibuła. Na filtrze

pozostaje osad a rozpuszczalnik przenika przez filtr i oczyszczona od osadu spływa do naczynia.

W celu przeprowadzenia filtracji sączek z

pofałdowanej bibuły filtracyjnej układamy w lejku

odpowiedniej wielkości, dociskamy do ścianek i

zwilżamy wodą destylowaną. Ciecz do filtracji

Rys.7 Filtracja - oddzielenie drobin

powoli (najlepiej po bagietce) wlewamy do lejka.

kredy od wody

Filtr napełniamy do poziomu ok. 1 cm poniżej jego

krawędzi. Następną porcję wlewamy do filtru

dopiero wtedy, kiedy poprzednia została już

przefiltrowana.

Odparowanie

Odparowanie ma zastosowanie do mieszanin

jednorodnych. Przykładem takiej mieszaniny jest

solanka (woda + sól) (rys.8).. Przepuszczając taką

mieszaninę przez filtr nie jesteśmy w stanie jej

rozdzielić. Dopiero zastosowanie odparowania

pozwala nam rozdzielic ten rodzaj mieszanin. Sam

proces polega na ogrzewaniu mieszaniny z której

odparowuje woda a w naczyniu pozostaje sól.

Proces odparowania (zatężania) może być

przeprowadzony w parownicy lub szkiełku. Przed

rozpoczęciem odparowania naczynie napełniamy

roztworem co najwyżej do połowy, Następnie

ustawicznie mieszając bagietką podgrzewamy

Rys.8 Odparowanie

naczynie na małym ogniu. Usuwamy palnik po

odparowaniu około połowy objętości

rozpuszczalnika. Pozostała ilość rozpuszczalnika

odparowuje wykorzystując ciepło rozgrzanego

naczynia.

Destylacja

Jeżeli będzie nam zależało na odzyskaniu cieczy,

wtedy zastosujemy proces, który nazywamy

destylacją (rys.9).

Kolba destylacyjna powinna być wypełniona co

najwyżej do połowy. Przed rozpoczęciem

podgrzewania cieczy w kolbie należy odkręcić

dopływ wody do chłodnicy. Oczekiwana temperatura

par w kolbie destylacyjnej mierzona jest

termometrem laboratoryjnym. Kolbę ogrzewamy

początkowo stosunkowo dużym płomieniem, który

zmniejszamy w momencie rozpoczęcia wrzenia. Aby

Rys.9 Destylacja

zapobiec przegrzaniu cieczy, do kolby wrzucamy

kawałeczki porcelany.

Krystalizacja

Proces krystalizacji ma zastosowanie do rozdzielenia

mieszanin jednorodnych, z których jedna jest cieczą

a druga ciałem stałym rozpuszczalnym w wodzie lub

innych rozpuszczalnikach. Przykładem takiej

substancji może być sól kuchenna, która jak wiemy

jest bardzo dobrze rozpuszczalna w wodzie.

śeby krystalizacja była możliwa, mieszanina

(roztwór) musi znajdować się w stanie przesycenia,

co osiągamy poprzez odparowanie i ogrzewanie

Rys.10 Kryształy

roztworu. W takim roztworze po schłodzeniu, na

dnie naczynia tworzą się kryształy (rys.10).

Wirowanie

Wirowanie pozwala nam rozdzielić ciała stałe od

cieczy. Przykładem może być wcześniej

prezentowana zawiesina kredy w wodzie. Wirowanie

odbywa się w wirówkach. W wyniku oddziaływania

siły odśrodkowej zawiesina kredy zostaje

przemieszczona w kierunku dna naczynia, gdzie

gromadzi się. Po odwirowaniu, ciecz zlewamy a osad

usuwamy z naczynia. Ilustruje to rysunek 10.

Rys.10 Wirowanie

Chromatografia

Chromatografia służy do oczyszczania i identyfikacji

mieszanin substancji chemicznych. W

chromatografii wykorzystuje się zjawisko podziału

składników mieszaniny między fazę nieruchomą

(stacjonarną) i ruchomą. Rysunek 12 przedstawia

zasadę działania najprostszego chromatografu w

którym fazą stałą jest bibuła a fazą ruchomą

destylowana woda. Mieszaniną, która podlega

rozdziałowi jest zwykły atrament, który za pomocą

pipety jest nanoszony centralnie na bibułę. W to

samo miejsce nanosi się porcjami destylowaną wodę.

Po pewnym czasie zaobserwujemy występowanie

barwnych pierścieni ułożonych centralnie.

Rys.12 Chromatografia

Chromatografia rozwija się bardzo dynamicznie. Ta

metoda analizy mieszanin wykorzystywana jest w

badaniach biologicznych, przy produkcji leków i w

wielu innych dziedzinach. Najprostszym przykładem

zastosowania chromatografii może być zwykły

domowy filtr do oczyszczania wody.

Rozdzielanie mieszaniny, dwóch nierozpuszczalnych wzajemnie cieczy

Przykładem takiej mieszaniny woda zmieszana z

olejem. Te dwie substancje zmieszane ze sobą po

pewnym czasie rozdzielą się, tworząc dwie warstwy.

Olej jako lżejszy od wody, utworzy warstwę górną a

woda znajdzie się w warstwie dolnej. Wystarczy

wtedy zlać olej z nad wody aby uzyskać rozdzielenie

tych dwóch substancji. Dokładniejszy rozdział tych

substancji uzyskamy w rozdzielaczu spuszczając

Rys.11 Separacja - rozdział dwóch

dolną warstwę przez zawór, jednocześnie obserwując

nie mieszających się cieczy

granicę kontaktu tych dwóch warstw. Przebieg tej

metody ilustruje rysunek 11.

Zadanie domowe

Wypełnić ćwiczenia – „Mieszaniny substancji”

Wykonaj doświadczenie:

Rozdzielenie składników atramentu lub tuszu z flamastra metodą chromatografii – zastosuj różne dostępne w domu ciecze np. wodę, ocet ... Zapisz wnioski.

Materiał zaczerpnięty ze strony

http://www.dami.pl/~chemia/gimnazjum/gimnazjum1/substancje2.htm