Біздің мақалада таза заттар мен қоспалардың не екенін, қоспаларды бөлу әдістерін қарастырамыз. Әрқайсымыз оларды күнделікті өмірде пайдаланамыз. Табиғатта таза заттар бар ма? Және оларды қоспалардан қалай ажыратуға болады?
Таза заттар мен қоспалар: қоспаларды бөлу жолдары
Таза заттар – тек белгілі бір түрдегі бөлшектерден тұратын заттар. Ғалымдар олар іс жүзінде табиғатта жоқ деп санайды, өйткені олардың барлығында аз мөлшерде болса да, қоспалар бар. Барлық заттар суда да ериді. Тіпті, мысалы, күміс сақина осы сұйықтыққа батырылған болса да, бұл металдың иондары ерітіндіге түседі.
Таза заттардың белгісі – құрамы мен физикалық қасиеттерінің тұрақтылығы. Олардың пайда болу процесінде энергия мөлшерінің өзгеруі орын алады. Оның үстіне, ол жоғарылауы да, азаюы да мүмкін. Таза затты тек химиялық реакция арқылы жеке құрамдас бөліктерге бөлуге болады. Мысалы, бұл зат үшін әдеттегі қайнау және қату температурасы тек тазартылған суда болады,дәм мен иістің болмауы. Ал оның оттегі мен сутегін тек электролиз арқылы ыдыратуға болады.
Ал олардың агрегаттары таза заттардан несімен ерекшеленеді? Бұл сұраққа жауап беруге химия көмектеседі. Қоспаларды бөлу әдістері физикалық болып табылады, өйткені олар заттардың химиялық құрамының өзгеруіне әкелмейді. Таза заттардан айырмашылығы, қоспалардың құрамы мен қасиеттері өзгереді және оларды физикалық әдістермен бөлуге болады.
Қоспа дегеніміз не
Қоспа – жеке заттардың жиынтығы. Мысалы, теңіз суы. Дистилденгеннен айырмашылығы ол ащы немесе тұзды дәмге ие, жоғары температурада қайнатады, ал төмен температурада қатып қалады. Заттардың қоспаларын бөлу әдістері физикалық болып табылады. Демек, таза тұзды теңіз суынан булану және кейіннен кристалдану арқылы алуға болады.
Қоспалардың түрлері
Суға қант қоссаңыз, біраз уақыттан кейін оның бөлшектері еріп, көрінбейтін болып қалады. Нәтижесінде оларды жай көзбен ажырату мүмкін емес. Мұндай қоспалар біртекті немесе біртекті деп аталады. Ауа, бензин, сорпа, хош иіс, тәтті және тұзды су, мыс пен алюминий қорытпасы да соларға мысал бола алады. Көріп отырғаныңыздай, біртекті қоспалар әртүрлі агрегаттық күйде болуы мүмкін, бірақ сұйықтықтар жиі кездеседі. Олар шешімдер деп те аталады.
Гетерогенді немесе гетерогенді қоспаларда жеке заттардың бөлшектерін ажыратуға болады. Темір және ағаш үгінділері, құм және ас тұзы типтік мысалдар болып табылады. Гетерогенді қоспаларды суспензиялар деп те атайды. Олардың ішінде суспензиялар мен эмульсиялар ерекшеленеді. Біріншісі сұйық және қатты денеден тұрады. Сонымен, эмульсия су мен құмның қоспасы болып табылады. Эмульсия - тығыздығы әртүрлі екі сұйықтықтың қосындысы.
Арнайы атаулары бар гетерогенді қоспалар бар. Сонымен, көбік мысалы ретінде көбік, ал аэрозольдерге тұман, түтін, дезодоранттар, ауа тазартқыштар, антистатикалық заттар жатады.
Қоспаларды бөлу әдістері
Әрине, көптеген қоспалар оларды құрайтын жеке заттарға қарағанда құнды қасиеттерге ие. Бірақ тіпті күнделікті өмірде оларды бөлу қажет болатын жағдайлар бар. Ал өнеркәсіпте тұтас салалар осы процеске негізделген. Мысалы, мұнайдан оны өңдеу нәтижесінде бензин, газойль, керосин, мазут, күн мазут және машина майы, ракеталық отын, ацетилен, бензол алынады. Келісіңіз, бұл өнімдерді пайдалану майды жағудан гөрі тиімдірек.
Енді қоспаларды бөлудің химиялық әдістері бар-жоғын көрейік. Тұздың сулы ерітіндісінен таза заттарды алуымыз керек делік. Мұны істеу үшін қоспаны қыздыру керек. Нәтижесінде су буға айналады, ал тұз кристалданады. Бірақ сонымен бірге бір субстанцияның екінші затқа айналуы болмайды. Бұл бұл процестің негізі физикалық құбылыстар екенін білдіреді.
Қоспаларды бөлу әдістері агрегация күйіне, еріту қабілетіне, қайнау температурасының айырмашылығына, оның құрамдас бөліктерінің тығыздығына және құрамына байланысты. Олардың әрқайсысын нақтырақ қарастырайықмысалдар.
Сүзу
Бұл бөлу әдісі сұйық және ерімейтін қатты зат бар қоспалар үшін жарамды. Мысалы, су және өзен құмы. Бұл қоспаны сүзгіден өткізу керек. Нәтижесінде таза су одан еркін өтіп, құм қалады.
Орындау
Қоспаларды бөлудің кейбір әдістері ауырлық күшінің әрекетіне негізделген. Осылайша, суспензиялар мен эмульсияларды таза заттарға ыдыратуға болады. Егер өсімдік майы суға түссе, алдымен қоспаны шайқау керек. Содан кейін оны біраз уақытқа қалдырыңыз. Нәтижесінде су ыдыстың түбінде болады, ал май оны пленка түрінде жабады.
Зертханалық жағдайларда тұндыру үшін бөлгіш воронка қолданылады. Оның жұмысының нәтижесінде тығызырақ сұйықтық ыдысқа ағызылады, ал жеңілі қалады.
Орналастыру процестің төмен жылдамдығымен сипатталады. Тұнбаның пайда болуы үшін белгілі бір уақыт қажет. Өндірістік жағдайларда бұл әдіс тұндыру цистерналары деп аталатын арнайы құрылымдарда жүзеге асырылады.
Магнитпен әрекет
Егер қоспаның құрамында металл болса, оны магнит арқылы бөлуге болады. Мысалы, темір және ағаш үгінділерін бөлектеңіз. Бірақ барлық металдарда осындай қасиеттер бар ма? Мүлдем жоқ. Бұл әдіс үшін ферромагнетиктері бар қоспалар ғана қолайлы. Оларға темірден басқа никель, кобальт, гадолиний, тербий, диспрозия, голмий, эрбий жатады.
Дистилляция
Бұл тақырыплатын тілінен аударғанда «ағызу тамшылары» дегенді білдіреді. Дистилляция - заттардың қайнау температураларының айырмашылығына негізделген қоспаларды бөлу әдісі. Осылайша, тіпті үйде алкоголь мен суды бөлуге болады. Бірінші зат 78 градус Цельсий температурасында булана бастайды. Суық бетке тиген кезде алкоголь буы конденсацияланып, сұйық күйге айналады.
Өнеркәсіпте мұнай өңдеу өнімдері, хош иісті заттар, таза металдар осылайша алынады.
Булану және кристалдану
Бұл бөлу әдістері сұйық ерітінділер үшін қолайлы. Олардың құрамын құрайтын заттар қайнау температурасымен ерекшеленеді. Осылайша, олар еріген судан тұз немесе қант кристалдарын алуға болады. Ол үшін ерітінділерді қыздырып, қаныққан күйге дейін буландырады. Бұл жағдайда кристалдар тұндырылады. Таза су алу қажет болса, ерітінді қайнатылады, содан кейін булардың салқынырақ бетінде конденсацияланады.
Газ қоспаларын бөлу әдістері
Газ қоспалары зертханалық және өндірістік әдістермен бөлінеді, өйткені бұл процесс арнайы жабдықты қажет етеді. Табиғи шикізат - ауа, кокс, генератор, ілеспе және көмірсутектердің қосындысы болып табылатын табиғи газ.
Газ күйіндегі қоспаларды бөлудің физикалық әдістері келесідей:
- Конденсация – біртіндеп жүретін процессқоспаны салқындату, оның барысында оның құрамдас бөліктерінің конденсациясы жүреді. Бұл жағдайда бірінші кезекте сепараторларға жиналған жоғары қайнайтын заттар сұйық күйге өтеді. Осылайша кокс газынан сутегі алынады, ал аммиак қоспаның әрекеттеспеген бөлігінен де бөлінеді.
- Сорбция – кейбір заттардың басқаларына сіңірілуі. Бұл процестің қарама-қарсы компоненттері бар, олардың арасында реакция кезінде тепе-теңдік орнатылады. Тура және кері процестер әртүрлі шарттарды талап етеді. Бірінші жағдайда бұл жоғары қысым мен төмен температураның қосындысы. Бұл процесс сорбция деп аталады. Әйтпесе, қарама-қарсы шарттар қолданылады: жоғары температурада төмен қысым.
- Мембраналық бөлу - жартылай өткізгіш бөліктер қасиеті әртүрлі заттардың молекулаларын іріктеп өткізу үшін қолданылатын әдіс.
- Рефлюксация – қоспалардың жоғары қайнайтын бөліктерінің салқындату нәтижесінде конденсациялану процесі. Бұл жағдайда жекелеген компоненттердің сұйық күйге өту температурасы айтарлықтай ерекшеленуі керек.
Хроматография
Бұл әдістің атауын «Мен түспен жазамын» деп аударуға болады. Суға сия қосылғанын елестетіңіз. Сүзгі қағазының ұшын осындай қоспаға түсірсеңіз, ол сіңе бастайды. Бұл жағдайда су сияға қарағанда тезірек сіңеді, бұл осы заттардың сорбциясының басқа дәрежесімен байланысты. Хроматография қоспаларды бөлу әдісі ғана емес, сонымен қатар заттардың диффузия және ерігіштік сияқты қасиеттерін зерттеу әдісі болып табылады.
Сонымен таныстық«таза заттар», «қоспалар» сияқты ұғымдармен. Біріншісі - белгілі бір типтегі бөлшектерден ғана тұратын элементтер немесе қосылыстар. Олардың мысалдары тұз, қант, тазартылған су. Қоспалар жеке заттардың жиынтығы болып табылады. Оларды ажырату үшін бірқатар әдістер қолданылады. Олардың бөліну жолы оның құрамдас бөліктерінің физикалық қасиеттеріне байланысты. Олардың негізгілері тұндыру, булану, кристалдану, сүзу, айдау, магниттеу және хроматография.
