ทั้งชีวิตของเราสร้างขึ้นจากการทำงานของสารเคมีต่างๆ เราหายใจเอาอากาศซึ่งมีก๊าซหลายชนิด ผลผลิตคือคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งพืชนำมาแปรรูป เราดื่มน้ำหรือนมซึ่งเป็นส่วนผสมของน้ำกับส่วนประกอบอื่นๆ (ไขมัน เกลือแร่ โปรตีน และอื่นๆ)
แอปเปิลซ้ำซากเป็นสารเคมีที่ซับซ้อนซึ่งมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันและร่างกายของเรา ทันทีที่มีบางอย่างเข้ามาในกระเพาะอาหารของเรา สารที่อยู่ในผลิตภัณฑ์ที่เราดูดซึมจะเริ่มทำปฏิกิริยากับน้ำย่อย แน่นอนทุกวัตถุ: คน, ผัก, สัตว์เป็นชุดของอนุภาคและสาร หลังแบ่งออกเป็นสองประเภทที่แตกต่างกัน: สารบริสุทธิ์และสารผสม ในเนื้อหานี้ เราจะหาว่าสารใดบริสุทธิ์ และสารใดอยู่ในหมวดหมู่ของสารผสม พิจารณาวิธีการแยกสารผสม และดูตัวอย่างทั่วไปของสารบริสุทธิ์ด้วย
สารบริสุทธิ์
ดังนั้น ในทางเคมี สารบริสุทธิ์คือสารที่ประกอบด้วยอนุภาคเพียงชนิดเดียวเสมอ และนี่คือคุณสมบัติสำคัญประการแรก สารบริสุทธิ์ ได้แก่ น้ำ ซึ่งประกอบด้วยเฉพาะจากโมเลกุลของน้ำ (นั่นคือ ของพวกมันเอง) นอกจากนี้ สารบริสุทธิ์ยังมีองค์ประกอบที่คงที่อยู่เสมอ ดังนั้นโมเลกุลของน้ำแต่ละโมเลกุลจึงประกอบด้วยไฮโดรเจน 2 อะตอมและออกซิเจน 1 อะตอม
คุณสมบัติของสารบริสุทธิ์ซึ่งแตกต่างจากของผสมจะคงอยู่ถาวรและเปลี่ยนแปลงเมื่อมีสิ่งเจือปนปรากฏขึ้น น้ำกลั่นเท่านั้นที่มีจุดเดือด ในขณะที่น้ำทะเลเดือดที่อุณหภูมิสูงขึ้น ควรระลึกไว้เสมอว่าสารบริสุทธิ์ใดๆ นั้นไม่บริสุทธิ์อย่างแท้จริง เนื่องจากแม้แต่อะลูมิเนียมบริสุทธิ์ก็ยังมีสิ่งเจือปนในองค์ประกอบ แม้ว่าจะมีส่วนแบ่งอยู่ที่ 0.001% คำถามเกิดขึ้น จะหามวลของสารบริสุทธิ์ได้อย่างไร? สูตรการคำนวณมีดังนี้ - m (มวล) ของสารบริสุทธิ์ \u003d W (ความเข้มข้น) ของสารบริสุทธิ์ส่วนผสม / 100%
นอกจากนี้ยังมีประเภทของสารบริสุทธิ์เช่นสารบริสุทธิ์พิเศษ (บริสุทธิ์พิเศษและมีความบริสุทธิ์สูง) สารดังกล่าวใช้ในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ในอุปกรณ์วัดและคำนวณต่างๆ พลังงานนิวเคลียร์ และในสาขาวิชาชีพอื่นๆ อีกมากมาย
ตัวอย่างสารบริสุทธิ์
เราค้นพบแล้วว่าสารบริสุทธิ์คือสิ่งที่มีธาตุชนิดเดียวกัน หิมะเป็นตัวอย่างที่ดีของสารบริสุทธิ์ อันที่จริงนี่คือน้ำชนิดเดียวกัน แต่ต่างจากน้ำที่เราพบทุกวัน น้ำนี้สะอาดกว่ามากและไม่มีสิ่งเจือปน เพชรยังเป็นสารบริสุทธิ์ เนื่องจากมีคาร์บอนเพียงอย่างเดียวที่ไม่มีสิ่งเจือปน เช่นเดียวกับหินคริสตัล บนในแต่ละวัน เรากำลังเผชิญกับอีกตัวอย่างหนึ่งของสารบริสุทธิ์ - น้ำตาลทรายขาวบริสุทธิ์ ซึ่งมีเพียงซูโครส
มิกซ์
เราได้พิจารณาสารบริสุทธิ์และตัวอย่างสารบริสุทธิ์แล้ว มาต่อกันที่สารประเภทอื่น - สารผสมกัน ส่วนผสมคือเมื่อสารหลายชนิดผสมกัน เราเจอของผสมอยู่เรื่อยๆ แม้กระทั่งในชีวิตประจำวัน สารละลายชาหรือสบู่เดียวกันคือส่วนผสมที่เราใช้ทุกวัน มนุษย์สร้างส่วนผสมได้ หรืออาจมาจากธรรมชาติก็ได้ อยู่ในสถานะของแข็ง ของเหลว และก๊าซ ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น ชาชนิดเดียวกันเป็นส่วนผสมของน้ำ น้ำตาล และชา นี่คือตัวอย่างส่วนผสมที่มนุษย์สร้างขึ้น นมเป็นส่วนผสมจากธรรมชาติ โดยไม่มีการแทรกแซงของมนุษย์ในกระบวนการพัฒนา และมีส่วนประกอบที่แตกต่างกันมากมาย
ส่วนผสมที่มนุษย์สร้างขึ้นมักจะคงทนอยู่เสมอ และส่วนผสมจากธรรมชาติภายใต้อิทธิพลของความร้อนจะเริ่มแตกตัวเป็นอนุภาคแยกกัน (เช่น นมเปรี้ยวหลังจากผ่านไปสองสามวัน) ของผสมยังถูกแบ่งออกเป็นแบบต่างกันและเป็นเนื้อเดียวกัน สารผสมที่ต่างกันนั้นไม่เหมือนกัน และส่วนประกอบต่างๆ จะมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าและภายใต้กล้องจุลทรรศน์ สารผสมดังกล่าวเรียกว่าสารแขวนลอย ซึ่งจะแบ่งออกเป็นสารแขวนลอย (สารในสถานะของแข็งและสารในสถานะของเหลว) และอิมัลชัน (สารสองชนิดในสถานะของเหลว) ส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันนั้นเป็นเนื้อเดียวกันและไม่สามารถพิจารณาส่วนประกอบแต่ละอย่างได้ พวกเขาจะเรียกว่าสารละลาย (พวกเขาสามารถเป็นสารในก๊าซสถานะของเหลวหรือของแข็ง).
ลักษณะของสารผสมและสารบริสุทธิ์
เพื่อความสะดวกในการรับรู้ ข้อมูลจะถูกนำเสนอในรูปแบบของตาราง
| เครื่องหมายเปรียบเทียบ | สารบริสุทธิ์ | มิกซ์ |
| องค์ประกอบของสาร | รักษาองค์ประกอบให้คงที่ | มีองค์ประกอบตัวแปร |
| ประเภทของสาร | มีสารเดียว | รวมสารต่างๆ |
| สมบัติทางกายภาพ | รักษาคุณสมบัติทางกายภาพให้คงที่ | มีคุณสมบัติทางกายภาพไม่เสถียร |
| การเปลี่ยนแปลงในพลังงานของสสาร | เปลี่ยนแปลงเมื่อสร้างพลังงาน | ไม่มีการเปลี่ยนแปลง |
วิธีการรับสารบริสุทธิ์
โดยธรรมชาติแล้ว สารหลายชนิดมีอยู่ในรูปของสารผสม ใช้ในเภสัชวิทยา การผลิตภาคอุตสาหกรรม
เพื่อให้ได้สารบริสุทธิ์ ใช้วิธีการแยกแบบต่างๆ ของผสมต่างกันจะถูกแยกออกโดยการตกตะกอนและการกรอง ของผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันจะถูกแยกออกจากกันโดยการระเหยและการกลั่น พิจารณาแต่ละวิธีแยกกัน
การตกตะกอน
วิธีนี้ใช้สำหรับแยกสารแขวนลอย เช่น ทรายแม่น้ำผสมกับน้ำ หลักการสำคัญที่ใช้กระบวนการตกตะกอนคือความแตกต่างในความหนาแน่นของสิ่งเหล่านั้นสารที่จะแยกออก ตัวอย่างเช่น สารหนักหนึ่งชนิดและน้ำ สารบริสุทธิ์ใดที่หนักกว่าน้ำ? นี่คือทรายซึ่งเนื่องจากมวลของมันจะเริ่มตกลงไปที่ด้านล่าง อิมัลชันที่แตกต่างกันจะถูกแยกออกในลักษณะเดียวกัน ตัวอย่างเช่น น้ำมันพืชหรือน้ำมันสามารถแยกออกจากน้ำได้ สารเหล่านี้ในกระบวนการแยกตัวจะสร้างฟิล์มขนาดเล็กบนผิวน้ำ ภายใต้สภาวะของห้องปฏิบัติการ กระบวนการเดียวกันจะดำเนินการโดยใช้กรวยแยก วิธีการแยกสารผสมนี้ยังใช้ได้ตามธรรมชาติ (โดยไม่มีการแทรกแซงของมนุษย์) ตัวอย่างเช่น การสะสมเขม่าจากควันและการตกตะกอนของครีมในนม
กรอง
วิธีนี้เหมาะสำหรับการได้สารบริสุทธิ์จากส่วนผสมที่ต่างกัน เช่น จากส่วนผสมของน้ำและเกลือแกง แล้วการกรองทำงานอย่างไรในกระบวนการแยกอนุภาคของส่วนผสม? สิ่งสำคัญที่สุดคือสารมีระดับความสามารถในการละลายและขนาดอนุภาคต่างกัน
ตัวกรองได้รับการออกแบบมาให้อนุภาคที่มีความสามารถในการละลายเท่ากันหรือมีขนาดเท่ากันเท่านั้นที่จะผ่านเข้าไปได้ อนุภาคขนาดใหญ่และไม่เหมาะสมอื่นๆ จะไม่สามารถผ่านตัวกรองและจะถูกคัดออก บทบาทของตัวกรองสามารถเล่นได้ไม่เพียงแค่อุปกรณ์และวิธีแก้ปัญหาเฉพาะภายในห้องปฏิบัติการเท่านั้น แต่ยังรวมถึงสิ่งที่คุ้นเคย เช่น สำลี ถ่านหิน ดินเผา แก้วอัด และวัตถุที่มีรูพรุนอื่นๆ ฟิลเตอร์ถูกใช้ในชีวิตจริงบ่อยกว่าที่คุณคิด
ตามหลักการนี้ เครื่องดูดฝุ่นที่คุ้นเคยใช้ได้กับพวกเราทุกคน ซึ่งแยกขนาดใหญ่เศษเล็กเศษน้อยและดูดชิ้นเล็ก ๆ ที่ไม่สามารถทำลายกลไกได้อย่างช่ำชอง เมื่อคุณป่วย คุณต้องสวมผ้าก๊อซเพื่อกำจัดแบคทีเรีย คนงานที่มีอาชีพเกี่ยวข้องกับการแพร่กระจายของก๊าซอันตรายและฝุ่นละออง สวมหน้ากากป้องกันระบบทางเดินหายใจเพื่อป้องกันพิษ
ผลกระทบของแม่เหล็กและน้ำ
วิธีนี้จะแยกส่วนผสมของผงเหล็กและกำมะถันออก หลักการของการแยกตัวขึ้นอยู่กับผลกระทบของแม่เหล็กที่มีต่อเหล็ก อนุภาคเหล็กจะดึงดูดแม่เหล็ก ในขณะที่กำมะถันยังคงอยู่ วิธีเดียวกันนี้สามารถใช้แยกชิ้นส่วนโลหะอื่นๆ ออกจากมวลของวัสดุต่างๆ ได้
ถ้าผงกำมะถันผสมกับผงเหล็กเทลงในน้ำ อนุภาคกำมะถันที่ไม่เปียกจะลอยไปที่ผิวน้ำ ในขณะที่เหล็กหนักจะตกลงสู่พื้นน้ำทันที
การระเหยและการตกผลึก
วิธีนี้ใช้ได้กับส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกัน เช่น สารละลายเกลือในน้ำ มันทำงานในกระบวนการทางธรรมชาติและสภาพห้องปฏิบัติการ ตัวอย่างเช่น ทะเลสาบบางแห่งเมื่อถูกความร้อน น้ำจะระเหย และเกลือแกงยังคงอยู่ในตำแหน่งเดิม จากมุมมองของเคมี กระบวนการนี้ขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่าความแตกต่างระหว่างจุดเดือดของสารสองชนิดไม่ยอมให้ระเหยไปพร้อม ๆ กัน น้ำที่ถูกทำลายจะกลายเป็นไอน้ำ และเกลือที่เหลือจะยังคงอยู่ในสภาพปกติ
ถ้าสารที่จะสกัด (เช่น น้ำตาล) ละลายเมื่อถูกความร้อน น้ำจะไม่ระเหยจนหมด ส่วนผสมจะถูกให้ความร้อนก่อนแล้วจึงนำมาดัดแปลงส่วนผสมได้รับการยืนยันเพื่อให้อนุภาคน้ำตาลตกลงไปด้านล่าง บางครั้งก็มีงานที่ยากขึ้น - การแยกสารที่มีจุดเดือดสูงกว่า เช่น การแยกน้ำออกจากเกลือ ในกรณีนี้ สารระเหยจะต้องถูกรวบรวม ระบายความร้อน และควบแน่น วิธีการแยกของผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันนี้เรียกว่าการกลั่น (หรือเพียงแค่การกลั่น) มีอุปกรณ์พิเศษที่กลั่นน้ำ น้ำ (กลั่น) ดังกล่าวถูกใช้อย่างแข็งขันในเภสัชวิทยาหรือในระบบทำความเย็นรถยนต์ ตามปกติแล้ว ผู้คนใช้วิธีเดียวกันในการกลั่นแอลกอฮอล์
โครมาโตกราฟี
วิธีแยกสุดท้ายคือโครมาโตกราฟี โดยอาศัยข้อเท็จจริงที่ว่าสารบางชนิดมีแนวโน้มที่จะดูดซับส่วนประกอบอื่นๆ ของสาร มันทำงานเช่นนี้ หากคุณนำกระดาษหรือผ้าที่มีสิ่งที่เขียนด้วยหมึกและจุ่มบางส่วนลงในน้ำ คุณจะสังเกตเห็นสิ่งต่อไปนี้: น้ำจะเริ่มดูดซับโดยกระดาษหรือผ้า และจะคืบคลานขึ้น แต่สี สสารจะล้าหลังเล็กน้อย เมื่อใช้เทคนิคนี้ นักวิทยาศาสตร์ M. S. Tsvet สามารถแยกคลอโรฟิลล์ (สารที่ให้สีเขียวแก่พืช) ออกจากส่วนสีเขียวของพืชได้
