§ 26. Смеси и чистые вещества

Определения и обозначения

Чистое вещество состоит из частиц одного вида и имеет постоянный состав. Например, в чистой воде находятся частицы только одного вещества — воды. Это понятие помогает отличить отдельное вещество от образца, в котором соединены разные вещества.

Смесь состоит из нескольких веществ, которые называют компонентами. При смешивании вещества не обязательно превращаются в новые: песок и вода остаются песком и водой. Понятие смеси нужно, чтобы понимать состав природных материалов и выбирать способ их разделения.

Однородная смесь выглядит одинаково во всех частях, поэтому отдельные компоненты в ней не различимы. Так выглядит раствор соли в воде: соль распределена по всей воде очень мелкими частицами. Однородный вид ещё не означает, что перед нами чистое вещество.

Неоднородная смесь содержит компоненты, которые можно увидеть или обнаружить по разным слоям и частицам. В воде с песком заметны песчинки, а в смеси масла и воды образуются отдельные слои. Такое определение помогает заметить различия между частями образца.

Как это устроено

Вещества могут соединяться при смешивании, потому что их частицы оказываются рядом друг с другом. При этом смешивание обычно не меняет сами вещества и не создаёт новое вещество. Поэтому смесь можно разделить физическими способами, не превращая её компоненты в другие вещества.

Компоненты сохраняют свойства, потому что при обычном смешивании их частицы не исчезают и не становятся частицами другого вещества. Песок в воде остаётся твёрдым, не растворяется и может осесть на дно, а вода сохраняет способность быть жидкостью. По этим свойствам можно понять состав смеси и подобрать способ разделения.

Раствор соли в воде — однородная смесь: соль распределяется между частицами воды, и глаз не видит отдельных кристалликов. Вода с песком — неоднородная смесь, потому что песчинки не растворяются и остаются заметными или оседают. Сравнение таких примеров показывает, что главное различие связано с видимостью компонентов и одинаковостью состава в разных местах.

Способ разделения выбирают по различиям между компонентами. Если частицы имеют разный размер, подойдёт фильтр; если одно вещество растворяется, а другое нет, используют растворение с последующим фильтрованием или выпариванием. Способность железа притягиваться магнитом тоже является полезным различием свойств.

При отстаивании более тяжёлые частицы опускаются на дно, а жидкости с разной плотностью образуют слои; затем верхний слой можно осторожно слить. Фильтрование задерживает нерастворимые частицы, например песок, и пропускает воду. Выпаривание позволяет получить растворённую соль после удаления воды, а магнит отделяет железные опилки от немагнитных веществ.

Чистые вещества и смеси

Сначала определите, сколько веществ входит в состав образца, затем посмотрите, различимы ли его части. Последняя строка помогает выбрать способ разделения, но для точного выбора нужно учитывать свойства конкретных компонентов.

Разбор задач

1. Стакан чистой воды

Условие. Нужно определить, является ли стакан чистой воды чистым веществом или смесью. Под словом чистая имеется в виду вода без растворённых солей, газов и других примесей, а не обычная водопроводная вода.

1. Определяем состав образца: в нём находится только одно вещество — вода.
2. Сравниваем с определением чистого вещества: его частицы должны быть одного вида.
3. Убеждаемся, что дополнительные компоненты не указаны.

Ответ. Стакан чистой воды содержит чистое вещество. Водопроводная вода обычно является смесью, потому что в ней есть растворённые соли и другие вещества.

2. Вода и песок

Условие. В стакан с водой добавили песок, и нужно определить вид смеси и способ её разделения. Песок в воде не растворяется, поэтому его частицы остаются отдельными.

1. В составе два вещества: вода и песок.
2. Песчинки можно увидеть или обнаружить после их оседания, значит, смесь неоднородная.
3. Выбираем фильтрование: вода пройдёт через фильтр, а песок задержится на нём.

Ответ. Получилась неоднородная смесь. Её разделяют фильтрованием; если дать песку осесть, сначала можно использовать отстаивание, а затем аккуратно слить воду.

3. Вода, соль и железные опилки

Условие. Нужно разделить смесь воды, растворённой соли и железных опилок. В ней есть твёрдые магнитные частицы и растворённое вещество, поэтому одного способа недостаточно.

1. Подносим магнит и отделяем железные опилки, потому что они притягиваются магнитом.
2. Оставшийся раствор пропускаем через фильтр, чтобы удалить случайные твёрдые частицы, если они остались.
3. Выпариваем воду из раствора, после чего соль остаётся в виде кристаллов.

Ответ. Порядок такой: магнит, затем при необходимости фильтрование, затем выпаривание воды. Выбор каждого действия основан на отдельном свойстве компонента: магнитности, нерастворимости или растворимости.

Типичные ошибки

Ошибка 1. Считать любую прозрачную жидкость чистым веществом. Раствор соли тоже прозрачен, потому что частицы соли слишком малы для глаза. Проверьте, не растворено ли в жидкости другое вещество.

Ошибка 2. Думать, что при растворении вещество исчезает. Соль распределяется в воде, но сохраняется и обнаруживается после выпаривания. Проверьте это мысленным опытом: можно ли вернуть растворённое вещество удалением растворителя?

Ошибка 3. Путать однородную смесь с чистым веществом. Одинаковый вид во всех частях говорит только о равномерности смеси, а не о числе компонентов. Уточните состав образца, а не ограничивайтесь наблюдением.

Ошибка 4. Выбирать фильтрование для отделения растворённой соли от воды. Частицы соли проходят через фильтр вместе с водой, поэтому фильтр их не задерживает. Для получения соли из раствора используют выпаривание.

Связь с другими темами

До изучения смесей полезно знать, что тела состоят из веществ, а вещества отличаются свойствами. Именно различия свойств помогают узнавать компоненты и разделять их.

Понятие смеси пригодится при изучении растворов, природных материалов и очистки воды. Оно объясняет, почему воду можно освободить от песка фильтрованием, а растворённые вещества требуют других способов.

Что запомнить

• Чистое вещество состоит из частиц одного вида.
• Смесь включает несколько веществ.
• В смеси компоненты сохраняют свои свойства.
• Однородная смесь выглядит одинаково во всех частях.
• В неоднородной смеси компоненты можно различить.
• Способ разделения выбирают по различиям свойств компонентов.