Лабораторная работа № 12 «Разделение растворимых и нерастворимых веществ фильтрованием»

Определения и обозначения

Фильтрование — способ разделения смеси, при котором жидкость проходит через пористый материал, а нерастворимые частицы задерживаются. Иначе говоря, фильтрование позволяет отделить от воды то, что в ней не растворилось. Этот способ пригодится, например, когда нужно убрать из воды песок.

Фильтр — пористый материал, через который пропускают смесь; для опыта можно использовать фильтровальную бумагу. Её помещают в воронку, чтобы она удерживала твёрдые частицы, но пропускала жидкость. Если бумага установлена неправильно, смесь может пройти мимо неё.

Фильтрат — жидкость, прошедшая через фильтр; если в смеси есть растворённое вещество, оно остаётся в фильтрате. Например, при фильтровании солёной воды в сосуд попадёт вода вместе с растворённой солью. Этот термин помогает понять, что именно собралось под воронкой.

Осадок — нерастворимое вещество, задержавшееся на фильтре. При очистке воды от песка осадком будет песок, оставшийся на бумаге. По осадку можно определить, какое вещество удалось отделить от смеси.

Как это устроено

Фильтрование основано на различии размеров частиц. В порах фильтровальной бумаги есть проходы, через которые свободно движутся вода и частицы растворённого вещества. Частицы нерастворимого вещества могут быть крупнее этих проходов, поэтому застревают на бумаге. Так смесь разделяется: жидкость идёт дальше, а твёрдые частицы собираются на фильтре.

Перед опытом фильтровальную бумагу складывают и раскрывают, чтобы получился конус. Его помещают в воронку так, чтобы бумага прилегала к стенкам и не выступала за край. При плотном прилегании смесь проходит сквозь бумагу, а не между ней и воронкой. Если бумага торчит наружу, жидкость может перелиться через край и не профильтроваться.

Смесь наливают осторожно, направляя её по стеклянной палочке. Палочка помогает жидкости стекать в середину фильтра, а не ударяться о бумагу с большой силой. Поэтому смесь меньше разбрызгивается и не переливается через край. Наливать нужно так, чтобы уровень жидкости не поднимался выше края фильтровальной бумаги.

Во время опыта жидкость проходит через фильтр и собирается в расположенном под ним сосуде. Эту прошедшую жидкость называют фильтратом, а частицы, задержавшиеся на бумаге, — осадком. Например, если фильтровать песок с водой, вода окажется в сосуде, а песок останется на фильтре. Названия показывают, где искать каждый компонент смеси после разделения.

Растворённое вещество фильтрованием от воды не отделяется. Когда соль растворяется, её частицы распределяются среди частиц воды и проходят через поры вместе с ней. Поэтому фильтрат из солёной воды по-прежнему будет солёным. Чтобы разделить раствор, нужно применить другой способ, например выпаривание воды.

Что происходит с веществами при фильтровании

Пользуйся таблицей, чтобы проследить путь каждого компонента смеси. Сначала определи, растворяется ли вещество в воде, затем найди, проходит оно через фильтр или задерживается. Так можно заранее понять, что окажется в сосуде, а что останется на бумаге.

Разбор задач

Как отделить песок от воды?

Условие. Нужно отделить песок от воды и определить, где окажутся оба вещества после опыта. Песок в воде не растворяется, поэтому смесь содержит жидкость и твёрдые частицы. Для такой смеси подходит фильтрование: бумага пропустит воду и задержит песок.

1. Установить фильтровальную бумагу в воронку так, чтобы она прилегала к стенкам.
2. Поставить под воронку чистый сосуд для жидкости.
3. Медленно налить смесь по стеклянной палочке, не превышая край фильтра.
4. После прохождения жидкости проверить, что осталось на бумаге и собралось в сосуде.

Ответ. Песок останется на фильтре и будет осадком. Вода пройдёт через бумагу и соберётся в сосуде как фильтрат.

Что получится из смеси воды, соли и песка?

Условие. В смеси песок не растворён, а соль растворена в воде. Поэтому важно различать два твёрдых вещества: песок присутствует отдельными частицами, а соль распределена в воде в растворённом виде. Фильтр задерживает нерастворимый песок, но пропускает воду с солью.

1. Пропустить смесь через установленный фильтр.
2. Учесть, что частицы песка достаточно крупные и останутся на бумаге.
3. Проследить, что вода и растворённая соль пройдут через поры вместе.
4. Назвать остаток на бумаге осадком, а жидкость в сосуде — фильтратом.

Ответ. На фильтре окажется песок. В сосуд соберётся раствор соли в воде, то есть фильтрат.

Как получить отдельно мел и сухую соль?

Условие. В смеси есть вода, растворённая соль и мел. Мел не растворяется, поэтому его можно отделить фильтрованием; соль растворена и вместе с водой пройдёт через фильтр. После этого соль нужно отделить от воды другим способом. Для этого используют выпаривание: вода испаряется, а соль остаётся.

1. Установить фильтровальную бумагу в воронку и поставить под неё сосуд.
2. Осторожно налить смесь по стеклянной палочке. Мел задержится на бумаге в виде осадка.
3. Снять фильтр и собрать мел отдельно, затем взять сосуд с фильтратом — водой с растворённой солью.
4. Выпарить воду из фильтрата, соблюдая правила безопасности и выполняя нагрев только с разрешения учителя.
5. После испарения воды собрать оставшуюся сухую соль.

Ответ. Сначала фильтрованием отделяют мел, затем выпариванием воды получают соль. В итоге мел находится на фильтре, а соль остаётся после выпаривания фильтрата.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что фильтр задерживает растворённую соль. Так думают, потому что соль была твёрдой до того, как её растворили. Но растворённые частицы проходят через поры вместе с водой. Проверь себя: если фильтрат солёный, значит, соль прошла через фильтр.

Ошибка: называть фильтратом жидкость, оставшуюся на фильтре. Слова могут путаться, если не проследить путь жидкости во время опыта. Фильтрат проходит сквозь бумагу и собирается в сосуде, а на фильтре остаётся осадок. Проверь, где находится вещество: прошедшее — фильтрат, задержанное — осадок.

Ошибка: быстро наливать смесь или наполнять фильтр выше края. При спешке жидкость может выплеснуться либо обойти бумагу, не очистившись. Это происходит, если поток слишком сильный или смеси налито больше, чем может вместить фильтр. Лей медленно по стеклянной палочке и следи, чтобы уровень оставался ниже края бумаги.

Ошибка: применять фильтрование для разделения любых веществ. Фильтрование задерживает подходящие по размеру нерастворимые частицы, но не разделяет раствор на воду и растворённое вещество. Эту ошибку допускают, когда считают, что фильтр удерживает любое твёрдое вещество. Проверь себя вопросом: вещество растворено? Если да, фильтрование не отделит его от воды.

Связь с другими темами

Чтобы выбрать способ разделения, нужно отличать смесь от раствора и знать, растворяется ли каждое вещество в воде. Нерастворимые частицы можно задержать фильтром, а растворённые проходят вместе с жидкостью. Фильтрование используют для очистки воды от взвешенных частиц и разделения смесей. Если нужно получить растворённое вещество, например соль, из фильтрата, воду выпаривают.

Что запомнить

• Фильтрование разделяет жидкость и нерастворимые в ней частицы.
• Фильтр задерживает осадок, а жидкость проходит через его поры.
• Жидкость, прошедшая через фильтр, называется фильтратом.
• Растворённые вещества проходят через фильтр вместе с растворителем.
• Смесь нужно наливать аккуратно, не переполняя фильтр.
• Чтобы получить растворённое вещество из фильтрата, используют другой способ, например выпаривание.