ในชั้นประถมศึกษาปีที่ 8 นักเรียนเรียนสารและสารผสมบริสุทธิ์ในหลักสูตรเคมี บทความของเราจะช่วยให้พวกเขาเข้าใจหัวข้อนี้ เราจะบอกคุณว่าสารใดเรียกว่าบริสุทธิ์และสารใดเรียกว่าสารผสม คุณเคยคิดเกี่ยวกับคำถามที่ว่า “มีสารบริสุทธิ์อย่างแท้จริงหรือไม่” คำตอบอาจทำให้คุณประหลาดใจ
ทำไมถึงสอนหัวข้อนี้ในโรงเรียน
ก่อนที่จะพิจารณาคำจำกัดความของ "สารบริสุทธิ์" จำเป็นต้องจัดการกับคำถามว่า "เรากำลังจัดการกับสารใด - สารบริสุทธิ์หรือสารผสม"
ตลอดเวลา ความบริสุทธิ์ของสสารไม่เพียงแค่กังวลกับนักวิจัย นักวิทยาศาสตร์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงคนธรรมดาด้วย เรามักจะหมายถึงอะไรโดยแนวคิดนี้? เราแต่ละคนต้องการดื่มน้ำที่ไม่มีโลหะหนักเจือปน เราต้องการสูดอากาศบริสุทธิ์ที่ไม่มีมลพิษจากไอเสียรถยนต์ แต่น้ำและอากาศที่ไม่มีมลพิษสามารถเรียกได้ว่าเป็นสารบริสุทธิ์ได้หรือไม่? ในทางวิทยาศาสตร์ไม่มี
ส่วนผสมคืออะไร
ดังนั้น สารผสมคือสารที่มีโมเลกุลหลายประเภท ทีนี้ลองนึกถึงองค์ประกอบของน้ำที่ไหลจากก๊อก - ใช่ใช่มันมีสิ่งสกปรกมากมาย ในทางกลับกัน สารที่ประกอบเป็นส่วนผสมจะเรียกว่าส่วนประกอบ ขอพิจารณาตัวอย่าง. อากาศที่เราหายใจเข้าไปนั้นเป็นส่วนผสมของก๊าซต่างๆ ส่วนประกอบที่ประกอบเป็นองค์ประกอบ ได้แก่ ออกซิเจน ไนโตรเจน คาร์บอนไดออกไซด์ และอื่นๆ ถ้ามวลขององค์ประกอบหนึ่งน้อยกว่ามวลของส่วนประกอบอื่นสิบเท่า สารดังกล่าวจะเรียกว่าสิ่งเจือปน บ่อยครั้งในธรรมชาติมีอากาศที่ปนเปื้อนไฮโดรเจนซัลไฟด์เจือปน ก๊าซนี้มีกลิ่นเหมือนไข่เน่าและเป็นพิษต่อมนุษย์ เมื่อนักท่องเที่ยวจุดไฟบนฝั่งแม่น้ำ มันจะปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศซึ่งเป็นอันตรายในปริมาณมากเช่นกัน
โดยเฉพาะพวกที่ฉลาดหลักแหลมอาจมีคำถามอยู่แล้วว่า “อะไรจะธรรมดากว่ากัน - สารบริสุทธิ์หรือสารผสม?” เพื่อตอบคำถามของคุณ: “โดยพื้นฐานแล้วทุกสิ่งรอบตัวเราล้วนเป็นของผสม”
ธรรมชาติช่างน่าอัศจรรย์
คำสองสามคำเกี่ยวกับประเภทของสารบริสุทธิ์
ในตอนต้นของบทความ เราสัญญาว่าจะพูดถึงว่าสารมีอยู่จริงโดยปราศจากสิ่งเจือปนหรือไม่ คุณคิดว่ามีแบบนี้หรือไม่? เราได้พูดถึงน้ำประปาแล้ว แต่น้ำพุสามารถมีสิ่งเจือปนได้หรือไม่? คำตอบสำหรับคำถามนี้ง่ายมาก: สารบริสุทธิ์อย่างแท้จริงไม่ได้เกิดขึ้นในธรรมชาติ อย่างไรก็ตาม ในแวดวงวิทยาศาสตร์ เป็นเรื่องปกติที่จะพูดถึงความบริสุทธิ์สัมพัทธ์ของสาร ดูเหมือนว่า: "สารบริสุทธิ์ แต่มีข้อแม้" ตัวอย่างเช่น สามารถทำความสะอาดได้ในทางเทคนิค หมึกสีดำและสีม่วงมีสิ่งเจือปน หากไม่สามารถตรวจพบโดยปฏิกิริยาเคมี แสดงว่าสิ่งนี้สารนี้มีความบริสุทธิ์ทางเคมี นี่คือน้ำกลั่น
เกี่ยวกับความสะอาด
เอาล่ะมาพูดถึงเรื่องบริสุทธิ์กันดีกว่า เป็นสารที่มีอนุภาคเพียงชนิดเดียวในองค์ประกอบของมัน ปรากฎว่ามีคุณสมบัติพิเศษ มันมีชื่ออื่น: สารแต่ละชนิด. มาลองอธิบายคุณสมบัติของน้ำบริสุทธิ์กัน:
- แยกสาร: น้ำกลั่น;
- จุดเดือด - 100°C;
- จุดหลอมเหลว - 0°C;
- น้ำนี้ไม่มีรส กลิ่น หรือสี
แยกสารอย่างไร
คำถามนี้ก็มีความเกี่ยวข้องเช่นกัน บ่อยครั้งในชีวิตประจำวันและในที่ทำงาน (ในระดับที่มากขึ้น) บุคคลแยกสาร ตัวอย่างเช่น ครีมจะก่อตัวขึ้นในนม ซึ่งสามารถเก็บจากพื้นผิวได้หากใช้วิธีตกตะกอน ในระหว่างการกลั่นน้ำมัน บุคคลจะผลิตน้ำมันเบนซิน เชื้อเพลิงจรวด น้ำมันก๊าด น้ำมันเครื่อง และอื่นๆ ในทุกขั้นตอนของการประมวลผล บุคคลใช้วิธีการที่หลากหลายในการแยกสารผสม ซึ่งขึ้นอยู่กับสถานะของการรวมตัวของสาร ไปดูกันเลยค่ะ
กรอง
วิธีนี้ใช้เมื่อมีสารเหลวที่มีอนุภาคของแข็งที่ไม่ละลายน้ำ ตัวอย่างเช่น น้ำและทรายแม่น้ำ ส่วนผสมนี้จะถูกส่งผ่านตัวกรอง ดังนั้นทรายจึงยังคงอยู่ในตัวกรองและน้ำสะอาดไหลผ่านอย่างสงบ เราไม่ค่อยให้ความสำคัญเรื่องนี้ แต่ทุกวันในครัว ชาวเมืองจำนวนมากใช้น้ำประปาไหลผ่านทำความสะอาดตัวกรอง ดังนั้นคุณสามารถพิจารณาตัวเองว่าเป็นนักวิทยาศาสตร์ในระดับหนึ่งได้!
การตกตะกอน
เราพูดสองสามคำเกี่ยวกับวิธีการนี้ด้านบน อย่างไรก็ตาม ลองพิจารณาในรายละเอียดเพิ่มเติม นักเคมีใช้วิธีนี้เมื่อจำเป็นต้องแยกสารแขวนลอยหรืออิมัลชัน ตัวอย่างเช่น หากน้ำมันพืชซึมเข้าไปในน้ำสะอาด จะต้องเขย่าส่วนผสมที่ได้ จากนั้นปล่อยให้เดือดสักครู่ หลังจากนั้นคนจะสังเกตเห็นปรากฏการณ์เมื่อน้ำมันในรูปฟิล์มปกคลุมน้ำ
ในห้องปฏิบัติการ นักเคมีใช้วิธีอื่นที่เรียกว่ากรวยแยก เมื่อใช้วิธีการทำให้บริสุทธิ์นี้ ของเหลวที่มีความหนาแน่นจะแทรกซึมเข้าไปในภาชนะ และสิ่งที่เบากว่าจะยังคงอยู่
วิธีการตกตะกอนมีข้อเสียอย่างร้ายแรง - เป็นกระบวนการที่ความเร็วต่ำ ในกรณีนี้ต้องใช้เวลานานในการก่อตัวของตะกอน ในสถานประกอบการอุตสาหกรรม วิธีนี้ยังคงใช้อยู่ วิศวกรออกแบบโครงสร้างพิเศษที่เรียกว่า "sumps"
แม่เหล็ก
เราแต่ละคนเล่นแม่เหล็กกันอย่างน้อยหนึ่งครั้งในชีวิต ความสามารถที่น่าทึ่งในการดึงดูดโลหะนั้นดูมีมนต์ขลัง คนที่มีไหวพริบเดาว่าจะใช้แม่เหล็กเพื่อแยกสารผสม ตัวอย่างเช่น แม่เหล็กสามารถแยกเศษไม้และตะไบเหล็กออกได้ แต่มันก็คุ้มค่าที่จะพิจารณาว่าไม่สามารถดึงดูดโลหะทั้งหมดได้ เฉพาะสารผสมที่มีเฟอร์โรแมกเนติกเท่านั้นที่อยู่ภายใต้ ได้แก่ นิเกิล เทอร์เบียม โคบอลต์ เออร์เบียม และเป็นต้น
กลั่น
คำนี้มีรากศัพท์จากภาษาละติน แปลว่า "หยดน้ำ" วิธีนี้เป็นการแยกสารผสมตามความแตกต่างของจุดเดือดของสาร วิธีนี้จะช่วยแยกน้ำและแอลกอฮอล์ออกจากกัน สารสุดท้ายระเหยที่อุณหภูมิ +78°C เมื่อไอระเหยของมันสัมผัสกับผนังและพื้นผิวที่เย็น ไอระเหยจะควบแน่นกลายเป็นของเหลว
ในอุตสาหกรรมหนัก ผลิตภัณฑ์น้ำมัน โลหะบริสุทธิ์ และสารหอมต่างๆ ถูกสกัดด้วยวิธีนี้
แยกแก๊สออกได้ไหม
เราคุยกันเรื่องสารบริสุทธิ์และสารผสมในสถานะของเหลวและของแข็ง แต่ถ้าจำเป็นต้องแยกแก๊สผสมล่ะ? บรรดาผู้นำที่สดใสของอุตสาหกรรมเคมีในปัจจุบันได้ฝึกฝนวิธีการทางกายภาพหลายวิธีในการแยกก๊าซผสม:
- การควบแน่น;
- ดูดซับ;
- แยกเยื่อ;
- ไหลย้อน
ดังนั้น ในบทความของเรา เราได้พิจารณาแนวคิดของสารบริสุทธิ์และสารผสม เราค้นพบสิ่งที่พบได้บ่อยในธรรมชาติ ตอนนี้คุณรู้วิธีต่างๆ ในการแยกสารผสม - และคุณสามารถสาธิตวิธีการบางอย่างได้ด้วยตัวเอง เช่น แม่เหล็ก เราหวังว่าบทความของเราจะเป็นประโยชน์สำหรับคุณ เรียนรู้วิทยาศาสตร์วันนี้ เพื่อที่พรุ่งนี้จะช่วยคุณแก้ปัญหา ทั้งที่บ้านและในขั้นตอนการผลิต!
