Para purificar sustancias se utilizan varios métodos de separación de mezclas. Métodos químicos y físicos para separar mezclas Método físico para separar una mezcla de componentes con diferentes

Sustancia puracontiene solo partículas un tipo. Los ejemplos incluyen plata (contiene solo átomos de plata), ácido sulfúrico y monóxido de carbono ( IV) (contienen solo moléculas de las sustancias correspondientes). Todas las sustancias puras tienen propiedades físicas constantes, por ejemplo, punto de fusión (T pl ) y punto de ebullición ( bala en T ).

Una sustancia no es pura si contiene cualquier cantidad de una o más sustancias:impurezas.

Los contaminantes reducen el punto de congelación y aumentan el punto de ebullición de un líquido puro. Por ejemplo, si agrega sal al agua, el punto de congelación de la solución disminuirá.

Mezclas constan de dos o más sustancias. El suelo, el agua de mar y el aire son ejemplos de mezclas diferentes. Muchas mezclas se pueden separar en sus componentes: Componentes – basado en la diferencia en sus propiedades físicas.

Tradicional Los métodos que se utilizan en la práctica de laboratorio para separar mezclas en componentes individuales son:

filtración,

decantación seguida de decantación,

separación mediante embudo de decantación,

centrifugación,

evaporación,

cristalización,

destilación (incluida la destilación fraccionada),

cromatografía,

sublimación y otros.

Filtración. La filtración se utiliza para separar líquidos de pequeñas partículas sólidas suspendidas en él.(Figura 37) , es decir. Filtrar líquido a través de materiales finamente porosos.filtros, que dejan pasar el líquido y retienen las partículas sólidas en su superficie. Un líquido que ha pasado por un filtro y está libre de impurezas sólidas se llama filtrar.

En la práctica de laboratorio se utiliza a menudo.papel liso y doblado filtros(Figura 38) , elaborado con papel de filtro sin pegar.

Para filtrar soluciones calientes (por ejemplo, para recristalizar sales), utilice un especialembudo de filtro caliente(Figura 39) con calentamiento eléctrico o de agua).

Utilizado a menudofiltración al vacío. La filtración al vacío se utiliza para acelerar la filtración y liberar más completamente el precipitado de la solución. Para ello se monta un dispositivo de filtración al vacío. (Figura 40) . Consiste enMatraz Bunsen, embudo Buchner de porcelana, botella de seguridad y bomba de vacío.(normalmente chorro de agua).

En el caso de filtrar una suspensión de una sal ligeramente soluble, los cristales de esta última pueden lavarse con agua destilada en un embudo Buchner para eliminar la solución original de su superficie. Para ello utilizan lavadora(Figura 41) .

Decantación. Los líquidos se pueden separar de los sólidos insolubles.decantando(Figura 42) . Este método se puede utilizar si el sólido tiene una densidad mayor que el líquido. Por ejemplo, si se agrega arena de río a un vaso de agua, cuando se asiente, se depositará en el fondo del vaso, porque la densidad de la arena es mayor que la del agua. Luego se puede separar el agua de la arena simplemente escurriendo. Este método de sedimentar y luego drenar el filtrado se llama decantación.

Centrifugación.D Para acelerar el proceso de separación de partículas muy pequeñas que forman suspensiones o emulsiones estables en un líquido, se utiliza el método. centrifugación. Este método se puede utilizar para separar mezclas de sustancias líquidas y sólidas que difieren en densidad. La división se realiza en centrífugas manuales o eléctricas(Figura 43) .

Separación de dos líquidos inmiscibles, tener diferentes densidades y no formar emulsiones estables,se puede hacer usando un embudo de decantación (Figura 44) . De esta forma se puede separar, por ejemplo, una mezcla de benceno y agua. Capa de benceno (densidad = 0,879 gramos/cm 3 ) se encuentra sobre una capa de agua, que tiene una alta densidad ( = 1,0 g/cm 3 ). Al abrir el grifo del embudo de decantación, podrá drenar con cuidado la capa inferior y separar un líquido de otro.

Evaporación(Figura 45) – este método consiste en eliminar un disolvente, por ejemplo agua, de una solución calentándola en un recipiente de porcelana que se evapora. En este caso, el líquido evaporado se elimina y la sustancia disuelta permanece en la copa de evaporación.

Cristalización es el proceso de liberación de cristales de una sustancia sólida cuando una solución se enfría, por ejemplo, después de evaporarse. Hay que tener en cuenta que cuando la solución se enfría lentamente se forman grandes cristales. Cuando se enfría rápidamente (por ejemplo, enfriando con agua corriente), se forman pequeños cristales.

Destilación- un método para purificar una sustancia basado en la evaporación de un líquido cuando se calienta, seguida de la condensación de los vapores resultantes. La purificación del agua a partir de sales (u otras sustancias, como colorantes) disueltas en ella se llama destilación. destilación, y el agua purificada se destila.

Destilación fraccionada(Figura 46) Se utiliza para separar mezclas de líquidos con diferentes puntos de ebullición. Un líquido con un punto de ebullición más bajo hierve más rápido y pasa a través del columna fraccionaria(ocondensador de reflujo). Cuando este líquido llega a la parte superior de la columna de fraccionamiento, ingresarefrigerador, enfriado con agua y a travésjuntosir areceptor(matraz o tubo de ensayo).

La destilación fraccionada se puede utilizar para separar, por ejemplo, una mezcla de etanol y agua. Punto de ebullición del etanol 78. 0 C, y el agua es 100 0 C. El etanol se evapora más fácilmente y es el primero en pasar del frigorífico al receptor.

Sublimación – El método se utiliza para purificar sustancias que, cuando se calientan, pueden transformarse de un estado sólido a un estado gaseoso, sin pasar por el estado líquido. A continuación, los vapores de la sustancia que se está purificando se condensan y las impurezas que no pueden sublimar se separan.

CON métodos para separar mezclas (tanto heterogéneos como homogéneos) se basan en el hecho de que las sustancias incluidas en la mezcla conservan sus propiedades individuales. Las mezclas heterogéneas pueden diferir en composición y estado de fase, por ejemplo: gas + líquido; sólido+líquido; dos líquidos inmiscibles, etc. Los principales métodos para separar mezclas se presentan en el siguiente diagrama. Consideremos cada método por separado.
Separación de mezclas heterogéneas.
Para separación de mezclas heterogéneas, Para representar sistemas sólido-líquido o sólido-gas, existen tres métodos principales:

filtración,
sedimentar (decantar,
Separación magnética

FILTRACIÓN
método basado en diferentes solubilidades de sustancias y diferentes tamaños partículas de los componentes de la mezcla. La filtración le permite separar un sólido de un líquido o gas.

Para filtrar líquidos se puede utilizar papel de filtro, que normalmente se dobla en cuatro y se introduce en un embudo de vidrio. El embudo se coloca en un vaso, en el que se acumula. filtrar- líquido que pasa a través del filtro.
El tamaño de los poros del papel de filtro es tal que permite que las moléculas de agua y de soluto se filtren sin obstáculos. Las partículas de más de 0,01 mm quedan retenidas en el filtro y nopasar a través de él, formando así una capa de sedimento.
¡Recordar! Mediante filtración, es imposible separar verdaderas soluciones de sustancias, es decir, soluciones en las que la disolución se produjo a nivel de moléculas o iones.
Además del papel de filtro, los laboratorios químicos utilizan filtros especiales con

diferentes tamaños de poro.
La filtración de mezclas de gases no se diferencia fundamentalmente de la filtración de líquidos. La única diferencia es que cuando se filtran gases de partículas sólidas en suspensión (SPM), se utilizan filtros de diseños especiales (papel, carbón) y bombas para forzar la mezcla de gases a través del filtro, por ejemplo, al filtrar el aire en un automóvil o una campana extractora. sobre una estufa.
Se puede separar filtrando:

cereales y agua,
tiza y agua
arena y agua, etc.
polvo y aire (varios diseños de aspiradoras)

ASENTAMIENTO
El método se basa en diferentes velocidades de sedimentación de partículas sólidas con diferentes pesos (densidades) en un ambiente líquido o aéreo. El método se utiliza para separar dos o más sustancias sólidas insolubles en agua (u otro disolvente). La mezcla de sustancias insolubles se coloca en agua y se mezcla bien. Después de un tiempo, las sustancias con una densidad superior a uno se depositan en el fondo del recipiente y las sustancias con una densidad inferior a uno flotan hacia la superficie. Si hay varias sustancias con diferente gravedad en la mezcla, las sustancias más pesadas se depositarán en la capa inferior y luego las más ligeras. Estas capas también pueden separarse. Anteriormente, así se separaban los granos de oro de la roca aurífera triturada. Se colocó arena aurífera sobre una zanja inclinada por la que salía un chorro de agua. El flujo de agua recogió y se llevó la roca estéril, y pesados granos de oro se depositaron en el fondo de la zanja. En el caso de mezclas de gases, las partículas sólidas también se depositan en superficies duras, como por ejemplo el polvo en los muebles o en las hojas de las plantas.
Este método también se puede utilizar para separar líquidos inmiscibles. Para ello, utilice un embudo de decantación.
Por ejemplo, para separar gasolina y agua, la mezcla se coloca en un embudo de decantación y se espera hasta que aparezca un límite de fase claro. Luego abre con cuidado el grifo y el agua fluye hacia el vaso.
Las mezclas se pueden separar mediante sedimentación.:

arena de río y arcilla,
precipitado cristalino pesado de la solución
aceite y agua
aceite vegetal y agua, etc.

SEPARACIÓN MAGNÉTICA
El método se basa en las diferentes propiedades magnéticas de los componentes sólidos de la mezcla. Este método se utiliza cuando la mezcla contiene sustancias ferromagnéticas, es decir, sustancias con propiedades magnéticas, como el hierro.
Todas las sustancias, en relación con campo magnético, se puede dividir aproximadamente en tres grandes grupos:

feromagnéticos: atraído por un imán - Fe, Co, Ni, Gd, Dy
paramagnetos: débilmente atraído - Al, Cr, Ti, V, W, Mo
materiales diamagnéticos: pelado magnéticamente - Cu, Ag, Au, Bi, Sn, latón

La separación magnética puede separar b:

polvo de azufre y hierro
hollín y hierro, etc.

Separación de mezclas homogéneas.
Para Separación de mezclas líquidas homogéneas (soluciones verdaderas). utilice los siguientes métodos:

evaporación (cristalización),
destilación (destilación),
cromatografía.

EVAPORACIÓN. CRISTALIZACIÓN.
El método se basa en las diferentes temperaturas de ebullición del disolvente y del soluto. Se utiliza para separar sólidos solubles de soluciones. La evaporación generalmente se lleva a cabo de la siguiente manera: la solución se vierte en una taza de porcelana y se calienta, revolviendo constantemente la solución. El agua se evapora gradualmente y queda un sólido en el fondo de la taza.
DEFINICIÓN
Cristalización- transición de fase de una sustancia de un estado amorfo gaseoso (vapor), líquido o sólido a un estado cristalino.
En este caso, la sustancia evaporada (agua o disolvente) se puede recoger mediante condensación en una superficie más fría. Por ejemplo, si coloca un portaobjetos de vidrio frío sobre un plato de evaporación, se formarán gotas de agua en su superficie. El método de destilación se basa en el mismo principio.
DESTILACIÓN. DESTILACIÓN.
Si una sustancia, por ejemplo el azúcar, se descompone cuando se calienta, entonces el agua no se evapora por completo: la solución se evapora y luego los cristales de azúcar precipitan de la solución saturada. A veces es necesario eliminar las impurezas de los disolventes, como la sal del agua. En este caso, el disolvente debe evaporarse y luego su vapor debe recogerse y condensarse al enfriarse. Este método de separar una mezcla homogénea se llama destilación, o destilación.

En la naturaleza, el agua no se encuentra en forma pura (sin sales). El agua de océano, mar, río, pozo y manantial son tipos de soluciones de sales en agua. Sin embargo, las personas a menudo necesitan agua limpia que no contenga sales (utilizada en motores de automóviles; en la producción química para obtener diversas soluciones y sustancias; en la toma de fotografías). Esta agua se llama destilado, Esto es lo que se utiliza en el laboratorio para realizar experimentos químicos.
La destilación se puede dividir en:

agua y alcohol
aceite (en varias fracciones)
acetona y agua, etc.

CROMATOGRAFÍA
Método de separación y análisis de mezclas de sustancias. Basado en diferentes velocidades de distribución de la sustancia problema entre dos fases: estacionaria y móvil. (eluyente). La fase estacionaria suele ser un sorbente (polvo fino, como óxido de aluminio, óxido de zinc o papel de filtro) con una superficie desarrollada, y la fase móvil es un flujo de gas o líquido. El flujo de fase móvil se filtra a través de una capa absorbente o se mueve a lo largo de la capa absorbente, por ejemplo, a lo largo de la superficie de un papel de filtro.

Puede obtener un cromatograma usted mismo y ver la esencia del método en la práctica. Debes mezclar varias tintas y aplicar una gota de la mezcla resultante sobre papel de filtro. Luego, exactamente en el medio de la mancha coloreada, comenzaremos a verter gota a gota agua limpia. Cada gota debe aplicarse sólo después de que se haya absorbido la anterior. El agua desempeña el papel de eluyente que transfiere la sustancia problema a través del papel absorbente, el papel poroso. Las sustancias que componen la mezcla son retenidas por el papel de diferentes formas: algunas quedan bien retenidas, mientras que otras se absorben más lentamente y continúan esparciéndose junto con el agua durante un tiempo. Pronto, un cromatograma realmente colorido comenzará a extenderse sobre una hoja de papel: una mancha de un color en el centro, rodeada de anillos concéntricos multicolores.
La cromatografía en capa fina se ha generalizado especialmente en el análisis orgánico. La ventaja de la cromatografía en capa fina es que puede utilizar el método de detección más sencillo y muy sensible: la inspección visual. Las manchas invisibles a la vista se pueden revelar mediante varios reactivos, así como mediante luz ultravioleta o autorradiografía.
La cromatografía en papel se utiliza en el análisis de sustancias orgánicas e inorgánicas. Se han desarrollado numerosos métodos para la separación de mezclas complejas de iones, por ejemplo mezclas de elementos de tierras raras, productos de fisión del uranio, elementos del grupo del platino.
MÉTODOS PARA SEPARAR MEZCLAS UTILIZADOS EN LA INDUSTRIA.
Los métodos para separar mezclas utilizados en la industria difieren poco de los métodos de laboratorio descritos anteriormente.
La rectificación (destilación) se utiliza con mayor frecuencia para separar el petróleo. Este proceso se describe con más detalle en el tema. "Refinación de petróleo".
Los métodos más habituales de purificación y separación de sustancias en la industria son la sedimentación, filtración, sorción y extracción. Los métodos de filtración y sedimentación se llevan a cabo de manera similar al método de laboratorio, con la diferencia de que se utilizan tanques de sedimentación y filtros de gran volumen. Muy a menudo, estos métodos se utilizan para limpiar. Aguas residuales. Por lo tanto, echemos un vistazo más de cerca a los métodos. extracción Y sorción.
El término "extracción" se puede aplicar a varios equilibrios de fases (líquido-líquido, gas-líquido, líquido-sólido, etc.), pero con mayor frecuencia se aplica a sistemas líquido-líquido, por lo que con mayor frecuencia se puede encontrar la siguiente definición. :
DEFINICIÓN
Extracción Es un método de separación, purificación y aislamiento de sustancias basado en el proceso de distribución de una sustancia entre dos disolventes inmiscibles.
Uno de los disolventes inmiscibles suele ser agua, el segundo es un disolvente orgánico, pero esto no es necesario. El método de extracción es versátil; es adecuado para aislar casi todos los elementos en diversas concentraciones. La extracción le permite separar mezclas complejas de múltiples componentes, a menudo de manera más eficiente y rápida que otros métodos. Realizar separación por extracción o separación no requiere equipos complejos o costosos. El proceso puede automatizarse y, si es necesario, controlarse de forma remota.
DEFINICIÓN
Sorción- un método para aislar y purificar sustancias basado en la absorción por un cuerpo sólido (adsorción) o un sorbente líquido (absorción) de diversas sustancias (sorbatos) a partir de mezclas de gases o líquidos.
Muy a menudo en la industria, los métodos de absorción se utilizan para purificar las emisiones de gas al aire de partículas de polvo o humo, así como de sustancias gaseosas tóxicas. En el caso de absorción de sustancias gaseosas, puede producirse una reacción química entre el sorbente y la sustancia disuelta. Por ejemplo, al absorber gas amoníaco.NH3una solución de ácido nítrico HNO 3 produce nitrato de amonio NH 4 NO 3(nitrato de amonio), que puede utilizarse como fertilizante nitrogenado muy eficaz.

¿En qué se diferencian las sustancias puras de las mezclas de sustancias?

Una sustancia pura individual tiene un cierto conjunto de propiedades características (propiedades físicas constantes). Sólo el agua destilada pura tiene un punto de fusión = 0 °C, un punto de ebullición = 100 °C y no tiene sabor. El agua de mar se congela a temperaturas más bajas y hierve a temperaturas más altas. alta temperatura, su sabor es amargo y salado. El agua del Mar Negro se congela a una temperatura más baja y hierve a una temperatura más alta que el agua del Mar Báltico. ¿Por qué? El punto es que en agua de mar contiene otras sustancias, como sales disueltas, es decir es una mezcla de diversas sustancias, cuya composición varía mucho, pero las propiedades de la mezcla no son constantes. La definición del concepto "mezcla" se dio en el siglo XVII. El científico inglés Robert Boyle: "Una mezcla es un sistema integral que consta de componentes heterogéneos".

Características comparativas de la mezcla y sustancia pura.

Las mezclas se diferencian entre sí por su apariencia.

La clasificación de mezclas se muestra en la tabla:

Pongamos ejemplos de suspensiones (arena de río + agua), emulsiones (aceite vegetal + agua) y soluciones (aire en un matraz, sal de mesa + agua, calderilla: aluminio + cobre o níquel + cobre).

En las suspensiones, las partículas de una sustancia sólida son visibles, en las emulsiones, gotas de líquido, tales mezclas se denominan heterogéneas (heterogéneas) y en las soluciones los componentes no se distinguen, son mezclas homogéneas (homogéneas).

Métodos para separar mezclas.

En la naturaleza las sustancias existen en forma de mezclas. Para la investigación de laboratorio, la producción industrial y para las necesidades de la farmacología y la medicina, se necesitan sustancias puras.

Se utilizan varios métodos para separar mezclas para purificar sustancias.

Estos métodos se basan en diferencias en las propiedades físicas de los componentes de la mezcla.

Considere los métodos de separación mezclas heterogéneas y homogéneas .

Ejemplo de una mezcla	Método de separación
Suspensión: una mezcla de arena de río y agua.	Abogacía La separación por decantación se basa en diferentes densidades de sustancias. La arena más pesada se deposita en el fondo. También puedes separar la emulsión: separa el aceite o aceite vegetal del agua. En el laboratorio esto se puede hacer usando un embudo de decantación. El petróleo o el aceite vegetal forman la capa superior y más ligera..Como resultado de la sedimentación, el rocío cae de la niebla, el hollín se deposita en el humo y la crema se deposita en la leche. Separación de una mezcla de agua y aceite vegetal mediante sedimentación.
Una mezcla de arena y sal de mesa en agua.	Filtración ¿En qué se basa la separación de mezclas heterogéneas mediante filtración? En la diferente solubilidad de las sustancias en agua y en los diferentes tamaños de partículas. A través de A través de los poros del filtro sólo pasan partículas de sustancias comparables a ellas, mientras que las partículas más grandes quedan retenidas en el filtro. Así se puede separar una mezcla heterogénea de sal de mesa y arena de río..Como filtros se pueden utilizar diversas sustancias porosas: algodón, carbón, arcilla cocida, vidrio prensado y otros. El método de filtrado es la base del trabajo. electrodomésticos, como aspiradoras. Lo utilizan los cirujanos: vendajes de gasa; perforadores y ascensoristas - mascarillas respiratorias. Usando un colador para filtrar las hojas de té, Ostap Bender, el héroe de la obra de Ilf y Petrov, logró quitarle una de las sillas a Ellochka la Ogresa (“Doce Sillas”). Separación de una mezcla de almidón y agua por filtración.
Mezcla de hierro y azufre en polvo.	Acción por imán o agua. El polvo de hierro fue atraído por un imán, pero el polvo de azufre no.. El polvo de azufre no humectable flotó hacia la superficie del agua y el polvo de hierro humectable pesado se depositó en el fondo.. Separar una mezcla de azufre y hierro mediante un imán y agua.
Una solución de sal en agua es una mezcla homogénea.	Evaporación o cristalización El agua se evapora dejando cristales de sal en la taza de porcelana. Cuando el agua se evapora de los lagos Elton y Baskunchak, se obtiene sal de mesa. Este método de separación se basa en la diferencia en los puntos de ebullición del disolvente y el soluto. Si una sustancia, por ejemplo el azúcar, se descompone cuando se calienta, entonces el agua no se evapora por completo: la solución se evapora y luego se precipitan cristales de azúcar. la solución saturada A veces es necesario eliminar las impurezas de los disolventes con una temperatura de ebullición más baja, por ejemplo el agua de la sal. En este caso, los vapores de la sustancia deben recogerse y luego condensarse al enfriarse. Este método de separar una mezcla homogénea se llama destilación o destilación. En dispositivos especiales, destiladores, se obtiene agua destilada, que se utiliza para las necesidades de farmacología, laboratorios y sistemas de refrigeración de automóviles. En casa, puedes construir un destilador de este tipo: Si se separa una mezcla de alcohol y agua, primero se destilará el alcohol con punto de ebullición = 78 °C (se recogerá en un tubo de ensayo receptor) y quedará agua en el tubo de ensayo. La destilación se utiliza para producir gasolina, queroseno y gasóleo a partir del petróleo. Separación de mezclas homogéneas.

Un método especial para separar componentes, basado en su diferente absorción por una determinada sustancia, es cromatografía.

Puedes probar el siguiente experimento en casa. Cuelga una tira de papel de filtro sobre un recipiente con tinta roja, sumergiendo en él sólo el extremo de la tira. La solución es absorbida por el papel y sube a lo largo de él. Pero el límite de ascenso de la pintura va por detrás del límite de ascenso del agua. Así se separan dos sustancias: el agua y el colorante de la tinta.

Utilizando la cromatografía, el botánico ruso M. S. Tsvet fue el primero en aislar la clorofila de las partes verdes de las plantas. En la industria y los laboratorios se utilizan almidón, carbón, piedra caliza y óxido de aluminio en lugar de papel de filtro para la cromatografía. ¿Se requieren siempre sustancias con el mismo grado de purificación?

Para distintos fines se necesitan sustancias con distintos grados de purificación. El agua de cocción debe dejarse reposar lo suficiente para eliminar impurezas y el cloro utilizado para desinfectarla. Primero se debe hervir el agua para beber. Y en los laboratorios químicos, para preparar soluciones y realizar experimentos, en medicina, se necesita agua destilada, lo más limpia posible de las sustancias disueltas en ella. Las sustancias especialmente puras, cuyo contenido de impurezas no supera la millonésima parte por ciento, se utilizan en la electrónica, los semiconductores, la tecnología nuclear y otras industrias de precisión..

Lea el poema "Agua destilada" de L. Martynov:

Agua
Favorecido
¡Para verter!
Ella
brilló
Muy puro
No importa qué emborracharse,
Sin lavado.
Y esto no fue sin razón.
ella se perdió
Sauces, tala
Y la amargura de las vides en flor,
No tenía suficientes algas
Y pescado graso de libélulas.
Ella extrañaba ser ondulada
Extrañaba fluir por todas partes.
Ella no tuvo suficiente vida
Limpio -
¡Agua destilada!

Tema: “Métodos de separación de mezclas” (8vo grado)

Bloque teórico.

La definición del concepto "mezcla" se dio en el siglo XVII. El científico inglés Robert Boyle: "Una mezcla es un sistema integral que consta de componentes heterogéneos".

Características comparativas de la mezcla y sustancia pura.

Signos de comparación	Sustancia pura	Mezcla
	Constante	Voluble
Sustancias	Mismo	Varios
Propiedades físicas	Permanente	Voluble
Cambio de energía durante la formación.	Sucediendo	No esta pasando
Separación	Mediante el uso reacciones químicas	Por métodos físicos

Las mezclas se diferencian entre sí por su apariencia.

La clasificación de mezclas se muestra en la tabla:

Pongamos ejemplos de suspensiones (arena de río + agua), emulsiones (aceite vegetal + agua) y soluciones (aire en un matraz, sal de mesa + agua, calderilla: aluminio + cobre o níquel + cobre).

Métodos para separar mezclas.

Se utilizan varios métodos para separar mezclas para purificar sustancias.

La evaporación es la separación de sólidos disueltos en un líquido convirtiéndolo en vapor.

Destilación- destilación, separación de sustancias contenidas en mezclas líquidas según los puntos de ebullición, seguida de enfriamiento del vapor.

En la naturaleza, el agua no se encuentra en forma pura (sin sales). El agua de océano, mar, río, pozo y manantial son tipos de soluciones de sales en agua. Sin embargo, las personas a menudo necesitan agua limpia que no contenga sales (utilizada en motores de automóviles; en la producción química para obtener diversas soluciones y sustancias; en la toma de fotografías). Esta agua se llama destilada y el método para obtenerla se llama destilación.

Filtración: colar líquidos (gases) a través de un filtro para limpiarlos de impurezas sólidas.

Estos métodos se basan en diferencias en las propiedades físicas de los componentes de la mezcla.

Considere los métodos de separación heterogéneo y mezclas homogéneas.

Ejemplo de una mezcla	Método de separación
Suspensión: una mezcla de arena de río y agua.	Abogacía Separación defendiendo basado en diferentes densidades de sustancias. La arena más pesada se deposita en el fondo. También puedes separar la emulsión: separa el aceite o aceite vegetal del agua. En el laboratorio esto se puede hacer usando un embudo de decantación. El petróleo o el aceite vegetal forman la capa superior y más ligera. Como resultado de la sedimentación, el rocío cae de la niebla, el hollín se deposita en el humo y la crema se deposita en la leche. Separación de una mezcla de agua y aceite vegetal mediante sedimentación.
Una mezcla de arena y sal de mesa en agua.	Filtración ¿Cuál es la base para la separación de mezclas heterogéneas utilizando filtración?Sobre la diferente solubilidad de las sustancias en agua y sobre los diferentes tamaños de partículas. A través de los poros del filtro sólo pasan partículas de sustancias comparables a ellas, mientras que las partículas más grandes quedan retenidas en el filtro. De esta forma se puede separar una mezcla heterogénea de sal de mesa y arena de río. Como filtros se pueden utilizar diversas sustancias porosas: algodón, carbón, arcilla cocida, vidrio prensado y otros. El método de filtración es la base para el funcionamiento de electrodomésticos, como por ejemplo las aspiradoras. Lo utilizan los cirujanos: vendajes de gasa; perforadores y ascensoristas - mascarillas respiratorias. Usando un colador para filtrar las hojas de té, Ostap Bender, el héroe de la obra de Ilf y Petrov, logró quitarle una de las sillas a Ellochka la Ogresa (“Doce Sillas”). Separación de una mezcla de almidón y agua por filtración.
Mezcla de hierro y azufre en polvo.	Acción por imán o agua. El polvo de hierro fue atraído por un imán, pero el polvo de azufre no. El polvo de azufre no humectable flotó hacia la superficie del agua y el polvo de hierro humectable pesado se depositó en el fondo. Separar una mezcla de azufre y hierro mediante un imán y agua.
Una solución de sal en agua es una mezcla homogénea.	Evaporación o cristalización El agua se evapora dejando cristales de sal en la taza de porcelana. Cuando el agua se evapora de los lagos Elton y Baskunchak, se obtiene sal de mesa. Este método de separación se basa en la diferencia en los puntos de ebullición del disolvente y el soluto. Si una sustancia, por ejemplo el azúcar, se descompone cuando se calienta, entonces el agua no se evapora por completo: la solución se evapora y luego se precipitan cristales de azúcar. la solución saturada A veces es necesario eliminar las impurezas de los disolventes con una temperatura de ebullición más baja, por ejemplo el agua de la sal. En este caso, los vapores de la sustancia deben recogerse y luego condensarse al enfriarse. Este método de separar una mezcla homogénea se llama destilación o destilación. En dispositivos especiales, destiladores, se obtiene agua destilada, que se utiliza para las necesidades de farmacología, laboratorios y sistemas de refrigeración de automóviles. En casa, puedes construir un destilador de este tipo: Si se separa una mezcla de alcohol y agua, primero se destilará el alcohol con punto de ebullición = 78 °C (se recogerá en un tubo de ensayo receptor) y quedará agua en el tubo de ensayo. La destilación se utiliza para producir gasolina, queroseno y gasóleo a partir del petróleo. Separación de mezclas homogéneas.

Un método especial para separar componentes, basado en su diferente absorción por una determinada sustancia, es cromatografía.

Métodos de expresión de la composición de mezclas.

Fracción de masa del componente en la mezcla.- la relación entre la masa del componente y la masa de toda la mezcla. Normalmente la fracción de masa se expresa en %, pero no necesariamente.

ω ["omega"] = m componente / m mezcla

Fracción molar del componente en la mezcla.- la relación entre el número de moles (cantidad de sustancia) de un componente y el número total de moles de todas las sustancias de la mezcla. Por ejemplo, si la mezcla contiene sustancias A, B y C, entonces:

χ ["chi"] componente A = n componente A / (n(A) + n(B) + n(C))

Relación molar de componentes. A veces los problemas de una mezcla indican la proporción molar de sus componentes. Por ejemplo:

n componente A: n componente B = 2: 3

Fracción en volumen del componente en la mezcla. (sólo para gases)- la relación entre el volumen de la sustancia A y el volumen total de toda la mezcla de gases.

φ ["phi"] = V componente / V mezcla

Bloque práctico.

Veamos tres ejemplos de problemas en los que mezclas de metales reaccionan con salácido:

Ejemplo 1.Cuando una mezcla de cobre y hierro que pesa 20 g se expone a un exceso de ácido clorhídrico Se liberaron 5,6 litros de gas (n.o.). Determine las fracciones masivas de metales en la mezcla.

En el primer ejemplo, el cobre no reacciona con el ácido clorhídrico, es decir, se libera hidrógeno cuando el ácido reacciona con el hierro. Así, conociendo el volumen de hidrógeno, podemos encontrar inmediatamente la cantidad y masa de hierro. Y, en consecuencia, las fracciones masivas de sustancias en la mezcla.

Solución al ejemplo 1.

Encontrar la cantidad de hidrógeno:
norte = V / V m = 5,6 / 22,4 = 0,25 mol.

Según la ecuación de reacción:

La cantidad de hierro también es de 0,25 moles. Puedes encontrar su masa:
mFe = 0,25·56 = 14 g.

Respuesta: 70% hierro, 30% cobre.

Ejemplo 2.Cuando una mezcla de aluminio y hierro que pesaba 11 g se expuso a un exceso de ácido clorhídrico, se liberaron 8,96 litros de gas (n.s.). Determine las fracciones masivas de metales en la mezcla.

En el segundo ejemplo, la reacción es ambos metal En ambas reacciones ya se libera hidrógeno del ácido. Por lo tanto, aquí no se puede utilizar el cálculo directo. En tales casos, es conveniente resolver utilizando un sistema de ecuaciones muy simple, tomando x como el número de moles de uno de los metales, y como la cantidad de sustancia del segundo.

Solución al ejemplo 2.

Encontrar la cantidad de hidrógeno:
norte = V / V m = 8,96 / 22,4 = 0,4 mol.

Sea la cantidad de aluminio x moles y la cantidad de hierro x moles. Entonces podemos expresar la cantidad de hidrógeno liberado en términos de xey:

2HCl = FeCl2 +

Sabemos la cantidad total de hidrógeno: 0,4 mol. Medio,
1,5x + y = 0,4 (esta es la primera ecuación del sistema).

Para una mezcla de metales necesitamos expresar masas a través de la cantidad de sustancias.
metro = metro norte
Entonces, la masa de aluminio.
metro Al = 27x,
masa de hierro
m Fe = 56у,
y la masa de toda la mezcla
27x + 56y = 11 (esta es la segunda ecuación del sistema).

Entonces tenemos un sistema de dos ecuaciones:

Es mucho más conveniente resolver este tipo de sistemas mediante el método de resta, multiplicando la primera ecuación por 18:
27x + 18y = 7,2
y restando la primera ecuación de la segunda:
(56 − 18)y = 11 − 7,2
y = 3,8 / 38 = 0,1 mol (Fe)
x = 0,2 moles (Al)

m Fe = n M = 0,1 56 = 5,6 g
mAl = 0,2 27 = 5,4 g
ω Fe = m mezcla Fe/m = 5,6 / 11 = 0,50909 (50,91%),

respectivamente,
ω Al = 100% − 50,91% = 49,09%

Respuesta: 50,91% hierro, 49,09% aluminio.

Ejemplo 3.Se trataron 16 g de una mezcla de zinc, aluminio y cobre con un exceso de solución de ácido clorhídrico. En este caso se liberaron 5,6 litros de gas (n.s.) y 5 g de sustancia no se disolvieron. Determine las fracciones masivas de metales en la mezcla.

En el tercer ejemplo, dos metales reaccionan, pero el tercer metal (cobre) no reacciona. Por tanto, el resto de 5 g es la masa de cobre. Las cantidades de los dos metales restantes: zinc y aluminio (tenga en cuenta que su masa total es 16 − 5 = 11 g) se pueden encontrar usando un sistema de ecuaciones, como en el ejemplo No. 2.

Respuesta al Ejemplo 3: 56,25% zinc, 12,5% aluminio, 31,25% cobre.

Ejemplo 4.Se trató una mezcla de hierro, aluminio y cobre con un exceso de ácido sulfúrico concentrado en frío. En este caso se disolvió parte de la mezcla y se liberaron 5,6 litros de gas (n.s.). La mezcla restante se trató con un exceso de solución de hidróxido de sodio. Se liberaron 3,36 litros de gas y quedaron 3 g de residuo sin disolver. Determine la masa y composición de la mezcla inicial de metales.

En este ejemplo debemos recordar que frio concentrado El ácido sulfúrico no reacciona con el hierro y el aluminio (pasivación), pero sí con el cobre. Esto libera óxido de azufre (IV).
Con álcali reacciona solo aluminio- metal anfótero (además del aluminio, el zinc y el estaño también se disuelven en álcalis, y el berilio también se puede disolver en álcalis concentrados calientes).

Solución al ejemplo 4.

Sólo el cobre reacciona con el ácido sulfúrico concentrado, el número de moles de gas es:
nSO2 = V / Vm = 5,6 / 22,4 = 0,25 mol


	2H 2 SO 4 (conc.) = CuSO 4 +

(no olvide que dichas reacciones deben equilibrarse mediante una balanza electrónica)
Dado que la proporción molar de cobre y dióxido de azufre es 1:1, entonces el cobre también es 0,25 mol. Puedes encontrar una masa de cobre:
m Cu = n M = 0,25 64 = 16 g.
El aluminio reacciona con una solución alcalina, lo que da como resultado la formación de un hidroxocomplejo de aluminio e hidrógeno:
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na + 3H2

Al 0 − 3e = Al 3+

2H + + 2e = H 2
Número de moles de hidrógeno:
norte H3 = 3,36 / 22,4 = 0,15 moles,
la relación molar de aluminio e hidrógeno es 2:3 y, por lo tanto,
norteAl = 0,15 / 1,5 = 0,1 mol.
Peso de aluminio:
m Al = n M = 0,1 27 = 2,7 g
El resto es hierro, que pesa 3 g. Puedes encontrar la masa de la mezcla:
m mezcla = 16 + 2,7 + 3 = 21,7 g.
Fracciones masivas de metales:

ω Cu = m Cu/m mezcla = 16 / 21,7 = 0,7373 (73,73%)
ω Al = 2,7 / 21,7 = 0,1244 (12,44%)
ωFe = 13,83%

Respuesta: 73,73% cobre, 12,44% aluminio, 13,83% hierro.

Ejemplo 5.Se disolvieron 21,1 g de una mezcla de zinc y aluminio en 565 ml de una solución de ácido nítrico que contenía 20 % en peso. %HNO 3 y que tiene una densidad de 1,115 g/ml. El volumen del gas liberado, que es una sustancia simple y único producto de la reducción del ácido nítrico, fue de 2,912 l (n.s.). Determine la composición de la solución resultante en porcentaje en masa. (RHTU)

El texto de este problema indica claramente el producto de la reducción del nitrógeno: una "sustancia simple". Dado que el ácido nítrico con metales no produce hidrógeno, es nitrógeno. Ambos metales se disolvieron en el ácido.
El problema no es la composición de la mezcla inicial de metales, sino la composición de la solución resultante después de las reacciones. Esto hace que la tarea sea más difícil.

Solución al ejemplo 5.

Determine la cantidad de sustancia gaseosa:
nN2 = V / Vm = 2,912 / 22,4 = 0,13 mol.

Determine la masa de la solución de ácido nítrico, la masa y la cantidad de HNO3 disuelto:

solución m = ρ V = 1,115 565 = 630,3 g
m HNO3 = ω m solución = 0,2 630,3 = 126,06 g
nHNO3 = m / M = 126,06 / 63 = 2 moles

Tenga en cuenta que dado que los metales se han disuelto por completo, significa: definitivamente había suficiente ácido(estos metales no reaccionan con el agua). En consecuencia, será necesario comprobar ¿Hay demasiado ácido? y cuánto queda después de la reacción en la solución resultante.

Redactamos ecuaciones de reacción ( no te olvides de tu saldo electrónico) y, para facilitar los cálculos, tomamos 5x como la cantidad de zinc y 10y como la cantidad de aluminio. Luego, de acuerdo con los coeficientes de las ecuaciones, el nitrógeno en la primera reacción será x mol, y en la segunda, 3y mol:


	12HNO3 = 5Zn(NO3)2 +

Zn0 − 2e = Zn2+
2norte +5 + 10e = norte 2


	36HNO3 = 10Al(NO3)3 +

Es conveniente resolver este sistema multiplicando la primera ecuación por 90 y restando la primera ecuación de la segunda.

x = 0,04, lo que significa n Zn = 0,04 5 = 0,2 mol
y = 0,03, lo que significa n Al = 0,03 10 = 0,3 mol

Comprobemos la masa de la mezcla:
0,2 65 + 0,3 27 = 21,1 g.

Pasemos ahora a la composición de la solución. Será conveniente volver a escribir las reacciones y anotar encima de las reacciones las cantidades de todas las sustancias que reaccionaron y formaron (excepto el agua):

La siguiente pregunta es: ¿queda algo de ácido nítrico en la solución y cuánto queda?
Según las ecuaciones de reacción, la cantidad de ácido que reaccionó:
norteHNO3 = 0,48 + 1,08 = 1,56 moles,
aquellos. el ácido estaba en exceso y se puede calcular su resto en la solución:
n HNO3 resto. = 2 − 1,56 = 0,44 moles.

Entonces, en solución final contiene:

nitrato de zinc en una cantidad de 0,2 mol:
mZn(NO3)2 = nM = 0,2 189 = 37,8 g
nitrato de aluminio en una cantidad de 0,3 mol:
mAl(NO3)3 = nM = 0,3 213 = 63,9 g
exceso de ácido nítrico en una cantidad de 0,44 mol:
m HNO3 resto. = n M = 0,44 63 = 27,72 g

¿Cuál es la masa de la solución final?
Recordemos que la masa de la solución final está formada por aquellos componentes que mezclamos (soluciones y sustancias) menos aquellos productos de reacción que salieron de la solución (precipitados y gases):

Entonces para nuestra tarea:

soy nuevo solución = masa de solución ácida + masa de aleación metálica - masa de nitrógeno
m N2 = n M = 28 (0,03 + 0,09) = 3,36 g
soy nuevo solución = 630,3 + 21,1 − 3,36 = 648,04 g

ωZn(NO 3) 2 = m cantidad / m solución = 37,8 / 648,04 = 0,0583
ωAl(NO 3) 3 = m volumen / m solución = 63,9 / 648,04 = 0,0986
ω HNO3 resto. = m agua / m solución = 27,72 / 648,04 = 0,0428

Respuesta: 5,83% nitrato de zinc, 9,86% nitrato de aluminio, 4,28% ácido nítrico.

Ejemplo 6.Cuando se trataron 17,4 g de una mezcla de cobre, hierro y aluminio con un exceso de ácido nítrico concentrado, se liberaron 4,48 litros de gas (n.o.), y cuando esta mezcla se expuso a la misma masa de ácido clorhídrico en exceso, se liberaron 8,96 litros de (n.o.) fueron liberados. y.). Determinar la composición de la mezcla inicial. (RHTU)

A la hora de solucionar este problema hay que recordar, en primer lugar, que el ácido nítrico concentrado con un metal inactivo (cobre) produce NO 2, y el hierro y el aluminio no reaccionan con él. El ácido clorhídrico, por el contrario, no reacciona con el cobre.

Respuesta por ejemplo 6: 36,8% cobre, 32,2% hierro, 31% aluminio.

Nota explicativa

Sustancias puras y mezclas. Métodos separación mezclas. Desarrollar una comprensión de las sustancias puras y mezclas. Métodos purificación de sustancias: ... sustancias a diversas clases compuestos orgánicos. Caracterizar: básico clases compuestos orgánicos...

Orden de 2013 No. Programa de trabajo de la materia académica “Química” 8vo grado (nivel básico 2 horas)

Programa de trabajo

Evaluar el conocimiento de los estudiantes sobre las oportunidades y maneras separación mezclas sustancias; formación de habilidades experimentales apropiadas... clasificación y propiedades químicas sustancias basicas clases compuestos inorgánicos, la formación de ideas sobre...

Documento

... mezclas, maneras separación mezclas. Objetivos: Dar el concepto de sustancias puras y mezclas; Considere la clasificación mezclas; Introducir a los estudiantes a maneras separación mezclas... estudiante y levanta al frente clase tarjeta con la fórmula de una sustancia inorgánica...

Las mezclas se pueden separar de diferentes formas, entre las cuales las más comunes son la sedimentación, el filtrado y la evaporación.

Abogacía. Mediante sedimentación se separan mezclas cuyos componentes se separan fácilmente, por ejemplo, una mezcla de almidón y agua (Fig. 25, a).

Al poco de preparar la mezcla, vemos que el almidón se deposita en el fondo (Fig. 25, b), ya que es insoluble y más pesado que el agua. Sobre el almidón se encuentra una capa de agua. En la Fig. 25, c muestra cómo se separa esta mezcla drenando cuidadosamente el agua.

Sin embargo, no se producirá una separación completa de los componentes de la mezcla mediante sedimentación. Parte del agua permanece con el almidón, o parte del almidón junto con el agua se separa de la mezcla.

Separemos la mezcla de aceite vegetal y agua (Fig. 26). Para la separación utilizamos un equipo de laboratorio llamado embudo de decantación. Como en el primer caso, estas sustancias no se disuelven entre sí, pero el aceite vegetal es más ligero que el agua.

Colocar la mezcla en un embudo de decantación. Pronto se ubicará una capa de aceite vegetal encima del agua. La línea entre los dos líquidos es claramente visible. Al girar el grifo se abre un agujero en el embudo por el que se vierte agua en el vaso. Después de verter el agua, cierre el grifo. A través del orificio superior del embudo, se vierte el aceite vegetal en un recipiente aparte.

Abogacía - una de las formas de separar mezclas. Los componentes de la mezcla se separan como resultado de la sedimentación, por lo que son fáciles de separar.

Filtración. Para separar una mezcla de líquido y sólido insoluble, es mejor utilizar un método de filtración.

Para realizar el filtrado, necesitará equipo adicional: un embudo normal, un filtro y una varilla de vidrio. Los filtros son materiales porosos sueltos a través de los cuales se filtra líquido, pero no penetran las partículas del componente sólido de la mezcla. Estas propiedades tienen papel, tela, una capa de arena y algodón.

Filtración Es un método de separar una mezcla haciéndola pasar a través de filtros capaces de retener partículas de uno de sus componentes.

En la Fig. La Figura 27 muestra cómo separar una mezcla de limaduras de hierro y agua mediante filtración. La mezcla de agua y aserrín se vierte con cuidado sobre el filtro mediante una varilla de vidrio colocada en el lateral del embudo, como se muestra en la figura. El agua penetra rápidamente a través de los poros del filtro y fluye hacia el recipiente receptor. Vemos cómo fluye agua clara y limpia hacia el recipiente receptor. El tamaño de las limaduras de hierro es mayor que los poros del filtro, por lo que se depositan en él.

Como en los dos experimentos anteriores, las mezclas pudieron separarse porque un componente de la mezcla no se disolvía en el otro.

Evaporación. En la naturaleza y en la vida cotidiana existen muchas mezclas en las que las partículas de sustancias están tan mezcladas y son de tamaño tan pequeño que no se pueden separar ni por sedimentación ni por filtración. Por ejemplo, una mezcla de agua y sal de mesa pasa completamente a través del filtro, ninguno de sus componentes permanece en el filtro. ¿Cómo separar esta mezcla? En este caso, se utiliza otro método: la evaporación.

Evaporación - Se trata de la eliminación del componente líquido de la mezcla mediante calentamiento.

En la Fig. 28, A Muestra la preparación de una mezcla de sal hervida y agua, así como su separación por evaporación. Material del sitio

Durante la evaporación, el agua se evapora y se convierte en vapor de agua (Fig.28, b). En el fondo del recipiente en el que tuvo lugar la evaporación, queda una sustancia sólida: sal de mesa (Fig. 28, c).

Además de los considerados, también existen otros métodos de separación de mezclas. Por ejemplo, la propiedad de las sustancias de ser atraídas por un imán. Este método de separación de mezclas se puede utilizar si una de las sustancias reacciona a la acción de un imán y la otra no.

La magnetización es característica del hierro y está ausente en el azufre. Si acerca un imán a la mezcla de estas sustancias (esto se puede hacer a través de una hoja delgada de papel), la mezcla se separará, el imán atraerá las limaduras de hierro y luego podrá limpiarlas fácilmente.

Utilizando grandes imanes en las plantas de reciclaje de metales, la chatarra se separa de otros componentes.

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	2HCl = FeCl2 +