تمام زندگی ما به معنای واقعی کلمه بر روی کار مواد شیمیایی مختلف بنا شده است. ما هوا را تنفس می کنیم که حاوی گازهای مختلف است. خروجی آن دی اکسید کربن است که سپس توسط گیاهان پردازش می شود. ما آب یا شیر می نوشیم که مخلوطی از آب با اجزای دیگر (چربی، نمک های معدنی، پروتئین و غیره) است.
یک سیب معمولی مجموعه کاملی از مواد شیمیایی پیچیده است که با یکدیگر و بدن ما تعامل دارند. به محض اینکه چیزی وارد معده ما می شود، مواد موجود در محصول جذب شده توسط ما شروع به تعامل با شیره معده می کنند. مطلقاً هر شی: یک شخص، یک گیاه، یک حیوان مجموعه ای از ذرات و مواد است. دومی به دو نوع مختلف تقسیم می شود: مواد خالص و مخلوط. در این ماده متوجه خواهیم شد که کدام مواد خالص هستند و کدام یک از آنها به دسته مخلوط ها تعلق دارند. روش های جداسازی مخلوط ها را در نظر بگیرید. و همچنین به نمونه های معمولی از مواد خالص نگاه کنید.
مواد خالص
بنابراین، در شیمی، مواد خالص آن دسته از موادی هستند که همیشه فقط از یک نوع ذره تشکیل شده اند. و این اولین ملک مهم است. یک ماده خالص مثلاً آب است که ازمنحصراً از مولکول های آب (یعنی خود آنها). همچنین یک ماده خالص همیشه ترکیب ثابتی دارد. بنابراین، هر مولکول آب از دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن تشکیل شده است.
خواص مواد خالص برخلاف مخلوط ها دائمی است و با ظاهر شدن ناخالصی ها تغییر می کند. فقط آب مقطر نقطه جوش دارد در حالی که آب دریا در دمای بالاتری می جوشد. باید در نظر داشت که هر ماده خالص کاملاً خالص نیست، زیرا حتی آلومینیوم خالص نیز دارای ناخالصی در ترکیب است، اگرچه سهم آن 0.001٪ است. این سوال مطرح می شود که چگونه جرم یک ماده خالص را پیدا کنیم؟ فرمول محاسبه به شرح زیر است - m (جرم) یک ماده خالص \u003d W (غلظت) یک ماده خالصمخلوط / 100%.
همچنین نوعی از مواد خالص به عنوان مواد فوق خالص (فوق العاده خالص، با خلوص بالا) وجود دارد. چنین موادی در تولید نیمه هادی ها در دستگاه های مختلف اندازه گیری و محاسباتی، انرژی هسته ای و در بسیاری از زمینه های حرفه ای دیگر استفاده می شود.
نمونه هایی از مواد خالص
ما قبلاً دریافته ایم که یک ماده خالص چیزی است که حاوی عناصری از همان نوع باشد. برف نمونه خوبی از یک ماده خالص است. در واقع این همان آب است، اما برخلاف آبی که روزانه با آن مواجه می شویم، این آب بسیار تمیزتر است و ناخالصی ندارد. الماس نیز یک ماده خالص است، زیرا فقط کربن بدون ناخالصی دارد. همین امر در مورد کریستال سنگ نیز صدق می کند. درما روزانه با نمونه دیگری از یک ماده خالص روبرو هستیم - شکر تصفیه شده که فقط حاوی ساکارز است.
میکس
ما قبلاً مواد خالص و نمونه هایی از مواد خالص را در نظر گرفته ایم، اکنون به دسته دیگری از مواد - مخلوط ها می پردازیم. مخلوط زمانی است که چند ماده با هم مخلوط شوند. ما به طور مداوم، حتی در زندگی روزمره، با مخلوط ها مواجه می شویم. همان محلول چای یا صابون مخلوط هایی هستند که ما روزانه از آنها استفاده می کنیم. مخلوط ها می توانند توسط انسان ایجاد شوند یا می توانند طبیعی باشند. آنها در حالت جامد، مایع و گاز هستند. همانطور که در بالا ذکر شد، همین چای مخلوطی از آب، شکر و چای است. این نمونه ای از مخلوط های ساخته شده توسط انسان است. شیر یک مخلوط طبیعی است، زیرا بدون دخالت انسان در فرآیند رشد ظاهر می شود و حاوی بسیاری از اجزای مختلف است.
مخلوطات ایجاد شده توسط انسان تقریباً همیشه بادوام هستند و مواد طبیعی تحت تأثیر گرما شروع به تجزیه شدن به ذرات جداگانه می کنند (مثلاً شیر پس از چند روز ترش). مخلوط ها نیز به ناهمگن و همگن تقسیم می شوند. مخلوط های ناهمگن ناهمگن هستند و اجزای آنها با چشم غیر مسلح و زیر میکروسکوپ قابل مشاهده است. این گونه مخلوط ها سوسپانسیون نامیده می شوند که به نوبه خود به سوسپانسیون (یک ماده در حالت جامد و یک ماده در حالت مایع) و امولسیون (دو ماده در حالت مایع) تقسیم می شوند. مخلوط های همگن همگن هستند و اجزای جداگانه آنها را نمی توان در نظر گرفت. آنها همچنین محلول نامیده می شوند (آنها می توانند موادی در گاز باشند،حالت مایع یا جامد).
ویژگی های مخلوط و مواد خالص
برای سهولت درک، اطلاعات در قالب یک جدول ارائه می شود.
| علامت مقایسه | مواد خالص | میکس |
| ترکیب مواد | ترکیب را ثابت نگه دارید | ترکیب متغیر داشته باشید |
| انواع مواد | حاوی یک ماده | شامل مواد مختلف |
| خواص فیزیکی | خواص فیزیکی ثابت نگه دارید | دارای خواص فیزیکی ناپایدار |
| تغییر در انرژی ماده | هنگام تولید انرژی تغییر می کند | بدون تغییر |
روشهای بدست آوردن مواد خالص
در طبیعت، بسیاری از مواد به صورت مخلوط وجود دارند. آنها در فارماکولوژی، تولید صنعتی استفاده می شوند.
برای به دست آوردن مواد خالص از روش های مختلف جداسازی استفاده می شود. مخلوط های ناهمگن با ته نشین شدن و فیلتر کردن جدا می شوند. مخلوط های همگن با تبخیر و تقطیر جدا می شوند. هر روش را جداگانه در نظر بگیرید.
تسویه حساب
این روش برای جداسازی سوسپانسیون هایی مانند مخلوطی از ماسه رودخانه و آب استفاده می شود. اصل اصلی که فرآیند ته نشینی بر آن استوار است، تفاوت در چگالی آن ها استموادی که باید جدا شوند مثلا یک ماده سنگین و آب. کدام ماده خالص از آب سنگین تر است؟ به عنوان مثال این ماسه است که به دلیل جرم آن شروع به ته نشین شدن در پایین می کند. امولسیون های مختلف به همین ترتیب جدا می شوند. به عنوان مثال، روغن نباتی یا روغن را می توان از آب جدا کرد. این مواد در فرآیند جداسازی یک لایه کوچک روی سطح آب تشکیل می دهند. در شرایط آزمایشگاهی، همین فرآیند با استفاده از قیف جداکننده انجام می شود. این روش جداسازی مخلوط ها در طبیعت (بدون دخالت انسان) نیز کار می کند. به عنوان مثال، رسوب دوده از دود و ته نشین شدن خامه در شیر.
فیلتر
این روش برای به دست آوردن مواد خالص از مخلوط های ناهمگن، به عنوان مثال، از مخلوط آب و نمک خوراکی مناسب است. بنابراین، چگونه فیلتراسیون در فرآیند جداسازی ذرات یک مخلوط کار می کند؟ نکته اصلی این است که مواد دارای سطوح حلالیت و اندازه ذرات متفاوتی هستند.
فیلتر به گونه ای طراحی شده است که فقط ذرات با حلالیت یکسان یا اندازه می توانند از آن عبور کنند. ذرات بزرگتر و سایر ذرات نامناسب نمی توانند از فیلتر عبور کنند و از بین می روند. نقش فیلترها را می‌توان نه تنها توسط دستگاه‌ها و محلول‌های تخصصی در آزمایشگاه، بلکه چیزهای آشنا مانند پشم پنبه، زغال سنگ، خاک رس پخته شده، شیشه فشرده و سایر اشیاء متخلخل نیز ایفا کرد. فیلترها در زندگی واقعی بسیار بیشتر از آنچه فکر می کنید استفاده می شوند.
طبق این اصل، جاروبرقی آشنا برای همه ما کار می کند که بزرگ را جدا می کند.ذرات زباله را خرد می کند و ذرات کوچک را که قادر به آسیب رساندن به مکانیسم نیستند، به طرز ماهرانه ای می مکد. وقتی بیمار هستید، یک باند گازی می‌پوشید که می‌تواند باکتری‌ها را از بین ببرد. کارگرانی که حرفه آنها با انتشار گازهای خطرناک و گرد و غبار مرتبط است، برای محافظت از آنها در برابر مسمومیت، از ماسک های تنفسی استفاده می کنند.
تاثیر آهنربا و آب
به این ترتیب می توانید مخلوط پودر آهن و گوگرد را جدا کنید. اصل جداسازی بر اساس تأثیر آهنربا بر آهن است. ذرات آهن به سمت آهنربا جذب می شوند، در حالی که گوگرد در جای خود باقی می ماند. از همین روش می توان برای جداسازی سایر قطعات فلزی از توده ای از مواد مختلف استفاده کرد.
اگر پودر گوگرد مخلوط با پودر آهن در آب ریخته شود، ذرات گوگرد غیرقابل تر شدن به سطح آب شناور می شوند، در حالی که آهن سنگین بلافاصله به ته آب می ریزد.
تبخیر و تبلور
این روش با مخلوط های همگن مانند محلول نمک در آب کار می کند. در فرآیندهای طبیعی و شرایط آزمایشگاهی کار می کند. به عنوان مثال، برخی از دریاچه ها وقتی گرم می شوند، آب تبخیر می شوند و نمک خوراکی در جای خود باقی می ماند. از دیدگاه شیمی، این فرآیند بر این اساس است که تفاوت بین نقطه جوش دو ماده اجازه نمی دهد که آنها به طور همزمان تبخیر شوند. آب از بین رفته به بخار تبدیل می شود و نمک باقی مانده در حالت عادی خود باقی می ماند.
اگر ماده ای که قرار است استخراج شود (مثلاً شکر) هنگام گرم شدن ذوب شود، آب کاملاً تبخیر نمی شود. مخلوط ابتدا حرارت داده می شود و سپس به دست آمده اصلاح می شودمخلوط اصرار می شود تا ذرات شکر در ته نشست شود. گاهی اوقات یک کار دشوارتر وجود دارد - جداسازی یک ماده با نقطه جوش بالاتر. مثلا جدا کردن آب از نمک. در این حالت، ماده تبخیر شده باید جمع آوری، خنک و متراکم شود. این روش جداسازی مخلوط های همگن را تقطیر (یا به سادگی تقطیر) می نامند. دستگاه های خاصی وجود دارند که آب را تقطیر می کنند. چنین آب (مقطر) به طور فعال در فارماکولوژی یا در سیستم های خنک کننده خودرو استفاده می شود. به طور طبیعی، مردم از همین روش برای تقطیر الکل استفاده می کنند.
کروماتوگرافی
آخرین روش جداسازی کروماتوگرافی است. بر این اساس است که برخی از مواد تمایل به جذب سایر اجزای مواد دارند. اینجوری کار میکنه اگر یک تکه کاغذ یا پارچه را که روی آن چیزی با جوهر نوشته شده است بردارید و بخشی از آن را در آب فرو کنید، متوجه موارد زیر می شوید: آب شروع به جذب کاغذ یا پارچه می کند و می خزد، اما رنگ موضوع کمی عقب خواهد ماند با استفاده از این تکنیک، دانشمند M. S. Tsvet توانست کلروفیل (ماده ای که به گیاهان رنگ سبز می دهد) را از قسمت های سبز گیاه جدا کند.
