§ 4. Индивидуальные вещества и смеси веществ

Определения и обозначения

Индивидуальное вещество — вещество постоянного состава, обладающее характерными свойствами. Это значит, что его частицы находятся в определённом соотношении. Такое определение помогает отличать чистое вещество от смеси.

Смесь веществ — сочетание двух или нескольких веществ, каждое из которых сохраняет свои свойства. В смеси компоненты могут находиться в разных количествах. Поэтому состав смеси не обязан быть постоянным.

Однородная смесь — смесь, в которой компоненты равномерно распределены и неразличимы невооружённым глазом. В любой её части состав примерно одинаков. Это позволяет отличить раствор или воздух от смеси, в которой видны отдельные частицы.

Неоднородная смесь — смесь, в которой можно различить отдельные компоненты или части смеси. Они могут отличаться цветом, размером частиц или агрегатным состоянием. Такое различие часто позволяет сразу выбрать способ разделения.

Как это устроено

Индивидуальное вещество имеет постоянный состав, потому что в нём присутствуют частицы одного вида или строго определённое сочетание частиц. Если взять разные порции такого вещества, их состав и основные свойства будут одинаковыми. У смеси соотношение компонентов может меняться: в одном стакане воды можно растворить мало соли, а в другом — больше. Поэтому свойства смеси иногда зависят от количества каждого компонента.

Смесь отличается от химического соединения тем, что её компоненты не превращаются в новое вещество при простом смешивании. Они сохраняют, например, растворимость, магнитные свойства или способность испаряться. Поэтому компоненты можно разделить физическими способами, не изменяя их природу. В химическом соединении вещества связаны и образуют вещество с новыми свойствами.

В однородной смеси компоненты распределены равномерно, поэтому глаз не видит границу между ними. Примером служит раствор соли в воде или воздух, состоящий из нескольких газов. В неоднородной смеси распределение неравномерное либо вещества находятся в разных фазах. Песок в воде можно заметить, потому что частицы песка не растворяются и образуют отдельную часть смеси.

Способ разделения выбирают по различию свойств компонентов. Нерастворимый твёрдый компонент можно отделить от жидкости отстаиванием или фильтрованием, растворённое вещество — выпариванием растворителя. Жидкости с разными температурами кипения разделяют перегонкой, а железо из смеси извлекают магнитом. При любом таком процессе новые вещества не образуются: изменяется только расположение или агрегатное состояние уже имеющихся компонентов.

Сравнение индивидуального вещества и смесей

Сначала по таблице определите, постоянен ли состав и есть ли несколько компонентов. Затем проверьте, равномерно ли они распределены и видны ли границы между ними. Последнюю строку используйте только после определения свойств конкретных компонентов.

Разбор задач

Задача 1

Условие. Определите, что представляют собой дистиллированная вода, воздух и смесь песка с водой. Нужно установить, является ли каждый объект индивидуальным веществом, однородной или неоднородной смесью.

1. Дистиллированную воду рассматриваем как вещество с постоянным составом, если в ней нет заметных примесей.
2. Воздух состоит из нескольких газов, но они равномерно распределены и не видны отдельно.
3. Песок в воде не растворяется, поэтому образует заметные частицы и отдельную часть смеси.

Ответ. Дистиллированная вода — индивидуальное вещество, воздух — однородная смесь, песок с водой — неоднородная смесь. Решение основано не только на прозрачности, но и на составе и распределении компонентов.

Задача 2

Условие. Предложите способ разделить смесь песка и поваренной соли, если можно добавить воду. Нужно получить отдельно песок и соль, используя различие в растворимости.

1. Добавьте воду и перемешайте смесь: соль растворится, а песок останется твёрдым.
2. Пропустите полученную смесь через фильтр. Песок задержится на фильтре, раствор соли пройдёт дальше.
3. Выпарьте воду из раствора. Вода уйдёт в виде пара, а кристаллы соли останутся.

Ответ. Последовательность такова: растворение соли, фильтрование, выпаривание воды. На каждом этапе используется отдельное свойство компонента: растворимость, нерастворимость и способность воды испаряться.

Задача 3

Условие. Разделите смесь железных опилок, песка и поваренной соли. Требуется получить все компоненты отдельно и объяснить порядок действий.

1. Поднесите магнит и удалите железные опилки: песок и соль магнитом не притягиваются.
2. Добавьте воду, чтобы растворить поваренную соль, оставив песок нерастворённым.
3. Отфильтруйте смесь: песок останется на фильтре, раствор соли окажется в ёмкости.
4. Выпарьте воду, чтобы получить соль. Если нужно сохранить и воду, вместо выпаривания примените перегонку.

Ответ. Правильный порядок: магнитное разделение, растворение, фильтрование, выпаривание или перегонка. Такая последовательность удобна, потому что каждый этап использует свойство только одного ещё не отделённого компонента.

Типичные ошибки

Считать любую прозрачную жидкость индивидуальным веществом — ошибка. Раствор соли тоже может быть прозрачным, хотя содержит воду и соль. Проверяйте не внешний вид, а состав и возможность разделения.

Называть смесь химическим соединением неправильно, потому что компоненты смеси сохраняют свои свойства. Их соотношение не обязано быть постоянным. Спросите себя, можно ли разделить вещества физическим способом без образования новых веществ.

Однородную смесь не следует путать с индивидуальным веществом. Компоненты раствора не видны, но это не означает, что их нет. Уточните, состоит ли образец из одного вещества или нескольких равномерно распределённых компонентов.

Нельзя выбирать способ разделения без учёта свойств веществ. Фильтрование задерживает нерастворимые частицы, но не отделяет растворённую соль от воды. Перед выбором метода выясните, что именно растворяется, испаряется, притягивается магнитом или оседает.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужно знать, что вещества состоят из частиц и обладают физическими свойствами. Особенно полезны знания о растворимости и температуре кипения: именно они помогают выбрать способ разделения.

Эти представления понадобятся при изучении растворов, химических реакций и способов получения чистых веществ. Они помогают отличать физическое разделение смеси от химического превращения.

Что запомнить

• Индивидуальное вещество имеет постоянный состав.
• Состав смеси может изменяться.
• Компоненты смеси сохраняют свои свойства.
• Смеси бывают однородными и неоднородными.
• Способ разделения смеси выбирают по различию свойств её компонентов.
• Разделение смеси физическими способами не создаёт новых веществ.