Методы химии. Чистые вещества и смеси 5

1. Методы химии. Чистые вещества и смеси. Способы разделения смесей

2. Методы познания в химии

Метод — это путь познания окружающего мира, а также
определённый способ действий, который используется для решения
научных или практических задач.
В химии ведущим методом познания
является химический эксперимент
Общенаучные методы
Наблюдение
Эксперимент
Анализ
Синтез
Моделирование
Прогнозирование
Химические методы
Методы анализа
химических соединений
Методы синтеза
химических соединений
В современной науке редко используют один метод. Чаще всего их
комбинируют: например, эксперимент + наблюдение + моделирование на
компьютере

3. Общенаучные методы познания химии

Наблюдение
Целенаправленное восприятие объектов и явлений в естественных
или заданных условиях с целью фиксации их свойств, изменений и
закономерностей
Эксперимент
Активное, контролируемое воздействие на объект исследования
путём изменения внешних условий (температуры, давления,
концентрации) для выявления причинно-следственных связей.
Анализ
Метод научного познания, заключающийся в мысленном или
практическом разделении целого на составные части (элементы,
свойства, отношения) для детального изучения его структуры.
Синтез
Метод научного познания, представляющий собой соединение ранее
выделенных частей (элементов, свойств) в единое целое для
получения нового знания или нового вещества.
Моделирование
Метод опосредованного изучения объектов, при котором исследуется
не сам оригинал, а его вспомогательный аналог (модель),
воспроизводящий существенные свойства оригинала.
Прогнозирование
Предсказание будущих свойств или результатов, учёный может
предвидеть, каким будет новое вещество, ещё до его получения.

4. Химические методы

АНАЛИЗ (от греч. «разложение»)
Совокупность научных методов и практических приёмов, с помощью которых
определяют химический состав вещества: то есть из каких элементов, ионов или
соединений оно состоит и в каких количествах они в нём находятся.
Качественный анализ
Количественный анализ
Что? (состав)
Определяем, какие именно
вещества, ионы (заряженные
частицы) присутствуют в пробе
Сколько? (содержание)
Вычисляем массу или долю вещества в
пробе.
Пример: как узнать, есть ли в
растворе поваренная соль?
Добавим нитрат серебра, выпадет
белый творожистый осадок.
Пример: сколько железа содержится в
руде, чтобы понять, выгодно ли её
добывать.

5. Химические методы

СИНТЕЗ (от греч. «соединение»)
Процесс целенаправленного получения более сложного химического
соединения из более простых веществ (или из более простых
соединений) путем проведения химической реакции
Реакция синтеза в действии:
2H₂ + O₂ → 2H₂O
(Из водорода и кислорода получаем воду, но этот процесс
взрывоопасен и проводится в специальном приборе — эвдиометре).

6. Определи методы

1
Учёный смотрит на пробирку и записывает:
«Раствор стал голубым, выпал осадок».
Наблюдение +
Описание
2
Школьник смешал соду и уксус в стакане и
увидел пузырьки.
Эксперимент
3
Лаборант нагрел медный купорос и
получил белую соль и воду.
Анализ
4
Из водорода и кислорода получили воду.
5
В лаборатории на компьютере показали, как
молекулы сталкиваются и реагируют.
Моделирование
6
Учитель сказал: «Если добавить лакмус в
щелочь, он станет синим».
Прогнозирование
Ответ
Синтез

7.

Существуют ли в природе абсолютно
чистые вещества?
Чистоту вещества можно определить:
1) по количеству примесей, загрязняющих основное вещество (часто его выражают в
процентах);
2) по «чистоте» геометрии кристалла, т. е. по идеальному порядку в расположении
атомов (для кристаллических веществ).
Классификация химических реактивов по степени чистоты
Степень чистоты
Примеси
Где используют?
«ч» (Чистый)
<2%
Промышленность (массовое
производство)
«ча» (Чистый для
анализа)
<1%
Анализ технических
продуктов
0,001 – 0,00001 %
Лабораторные и научные
исследования
0,001 – 0,00001 %
Электроника, полупроводники
0,00001 – 0,0000000001 %
Ядерная и космическая
техника
«хч» (Химически чистый)
«спч» (Спектрально
чистый)
«осч» (Особо чистый)

8.

Чистое вещество и смесь
Чистое вещество в химии — это вещество, которое
состоит из одинаковых частиц (атомов, молекул или
ионов). Это вещество с постоянным составом и
физическими свойствами
Смесь — система, состоящая из двух или более веществ

9.

Чистое вещество и смесь
Дистиллированная вода
Морская
вода
Чай с
сахаром
Чугун
Алмаз
Лёд
Воздух
Водопроводная
вода
Раствор
уксуса
Молоко
Бронза
Кислород (O₂) в
баллоне
Гранит

10.

Свойства индивидуальных веществ и смесей
Свойства
Индивидуальное
вещество
Смесь
Соотношение веществ
(элементов) в смеси
постоянно
различно
Свойства отдельных
веществ (элементов)
не сохраняются
сохраняются
Физические свойства
постоянные
различные
Разделение
переход в другое
вещество — только
через химическую
реакцию
энергия поглощается
или выделяется
физическими методами
Изменение энергии при
образовании
энергия поглощается или
выделяется, но
значительно меньше, чем
при химической реакции

11.

Однородные и неоднородные смеси
Однородные (гомогенные) смеси – это смеси, в любой точке объема которых
состав одинаковый, т.е. это системы, не имеющие границы раздела фаз.
Смеси, в которых образующие их частицы нельзя обнаружить ни визуально, ни с
помощью оптических приборов (раствор сахара или поваренной соли в воде,
чистый воздух.)
Неоднородные (гетерогенные) смеси – это смеси, состав которых в разных
точках объема неодинаковый.
Смеси, в которых образующие их частицы можно обнаружить визуально или с
помощью оптических приборов

12.

Определение понятия «смесь» было
дано в XVII веке английским учёным
Робертом Бойлем.
«Смесь – целостная система,
состоящая из разнородных
компонентов»

13.

Способы разделения гетерогенных смесей
Способ разделения
Различие в свойствах компонентов
Пример
Отстаивание
Различная плотность
Разделение песка и воды
Фильтрование
Различная растворимость и размеры
частиц
Разделение смеси глины и воды
Действие магнитом
Различные магнитные свойства
Разделение смеси серы и железа
Экстрагирование
Различная плотность, малая взаимная
растворимость
Разделение смеси бензина и воды
Центрифугирование
Различная плотность компонентов,
процесс осуществляется под действием
центробежной силы (быстрого вращения).
Разделение молока и сливок

14.

Способы разделения гомогенных смесей
Способ
разделения
Что это?
Перегонка
(дистилляция)
«Выпариваем и собираем
обратно»
Испарение жидкости с последующим
охлаждением и конденсацией паров
Получение
дистиллированной
воды из морской
Выпаривание и
кристаллизация
Концентрирование растворов путём
«Убираем воду — остаётся
испарения растворителя; выделение
соль»
твёрдого вещества в виде кристаллов
Получение соли из
солёной воды
Возгонка
(сублимация)
«Твёрдое → сразу газ →
обратно твёрдое»
Переход твёрдого вещества в
газообразное состояние, минуя жидкую
фазу, с последующей конденсацией
Очистка йода или
нафталина
Хроматография
«Разные вещества —
разная скорость»
Разделение смесей на основе различной
поглощаемости компонентов
определённым веществом
Разделение чернил
или красителей
Сущность процесса
Пример

15.

Хроматография — это метод разделения смесей, основанный на том, что
разные компоненты смеси по-разному удерживаются веществом (сорбентом),
через которое они проходят. Одни компоненты движутся быстро, другие —
медленно, поэтому смесь «расслаивается» на отдельные вещества.
Михаил Семёнович Цвет (русский учёный-ботаник)
открыл хроматографию в 1903 году.
Название «хроматография» происходит от
греческих слов chroma — «цвет» и grapho — «пишу».
М.С. Цвет использовал этот метод для разделения
зелёных пигментов растений (хлорофилла) на отдельные
цветные полосы.

16.

Химический эксперимент
Хроматография хлорофилла

17.

18.

Задание
Смесь поваренной соли, мела и парафина необходимо
разделить на индивидуальные вещества. Ниже представлен
перечень отдельных операций. Выберите из него
необходимые операции и расположите их в правильном
порядке. Какие вещества обозначены буквами А, Б, В?

19.

Перечень операций
(1) нагреть смесь до плавления парафина
(2) снять с поверхности воды плавающие кусочки вещества А и
высушить их
между листами фильтровальной бумаги
(3) поместить смесь в воду, перемешать палочкой или
взболтать
(4) собрать стеклянной палочкой с фарфоровой чашки
вещество В
(5) отделить находящийся на дне осадок Б фильтрованием
(6) перенести фильтрат в фарфоровую чашку и выпарить досуха

20.

Задание
Ответ
Букв
а
А
Б
В
Вещество
Формула
Почему?
Парафин
CₙH₂ₙ₊₂
(смесь
углеводородов)
Парафин легче воды (плотность < 1
г/см³), поэтому всплывает на
поверхность. Его снимают ложкой или
шпателем.
CaCO₃
Мел не растворяется в воде и имеет
плотность больше 1 г/см³, поэтому
оседает на дно. Его отделяют
фильтрованием.
NaCl
Соль растворяется в воде, проходит
через фильтр вместе с водой. После
выпаривания воды остаётся в виде
белых кристаллов.
Мел
Поваренная
соль
Необходимые операции: 3, 2, 5, 6, 4