כל החיים שלנו בנויים ממש על עבודה של כימיקלים שונים. אנו נושמים אוויר, המכיל גזים רבים ושונים. הפלט הוא פחמן דו חמצני, אשר לאחר מכן מעובד על ידי צמחים. אנו שותים מים או חלב, שהם תערובת של מים עם רכיבים אחרים (שומן, מלחים מינרלים, חלבון וכדומה).
תפוח בנאלי הוא קומפלקס שלם של כימיקלים מורכבים המקיימים אינטראקציה זה עם זה ועם הגוף שלנו. ברגע שמשהו נכנס לקיבה שלנו, החומרים הכלולים במוצר שנספגים על ידינו מתחילים ליצור אינטראקציה עם מיץ קיבה. בהחלט כל חפץ: אדם, ירק, בעל חיים הוא קבוצה של חלקיקים וחומרים. האחרונים מחולקים לשני סוגים שונים: חומרים טהורים ותערובות. בחומר זה, נבין אילו חומרים הם טהורים, ואילו מהם שייכים לקטגוריית התערובות. שקול שיטות להפרדת תערובות. וגם תסתכל על דוגמאות טיפוסיות של חומרים טהורים.
חומרים טהורים
אז, בכימיה, חומרים טהורים הם אותם חומרים שתמיד מורכבים רק מסוג אחד של חלקיקים. וזהו הנכס החשוב הראשון. חומר טהור הוא מים, למשל, המורכב מאך ורק ממולקולות מים (כלומר, משלהן). כמו כן, לחומר טהור יש תמיד הרכב קבוע. לפיכך, כל מולקולת מים מורכבת משני אטומי מימן ואטום חמצן אחד.
התכונות של חומרים טהורים, בניגוד לתערובות, קבועות ומשתנות כאשר מופיעים זיהומים. רק למים מזוקקים יש נקודת רתיחה, בעוד למי הים רותחים בטמפרטורה גבוהה יותר. יש לזכור שכל חומר טהור אינו טהור לחלוטין, שכן אפילו אלומיניום טהור יש טומאה בהרכב, אם כי יש לו חלק של 0.001%. נשאלת השאלה, איך למצוא את המסה של חומר טהור? הנוסחה לחישוב היא כדלקמן - m (מסה) של חומר טהור \u003d W (ריכוז) של חומר טהורתערובת / 100%.
יש גם סוג כזה של חומרים טהורים כמו חומרים טהורים במיוחד (אולטרה-טהור, טוהר גבוה). חומרים כאלה משמשים לייצור מוליכים למחצה במכשירי מדידה ומחשוב שונים, אנרגיה גרעינית ובתחומים מקצועיים רבים אחרים.
דוגמאות לחומרים טהורים
כבר גילינו שחומר טהור הוא משהו שמכיל יסודות מאותו סוג. שלג הוא דוגמה טובה לחומר טהור. למעשה, מדובר באותם מים, אך בניגוד למים שאנו פוגשים מדי יום, המים הללו נקיים הרבה יותר ואינם מכילים זיהומים. יהלום הוא גם חומר טהור, שכן הוא מכיל רק פחמן ללא זיהומים. כך גם לגבי קריסטל סלע. עלביום יום אנו מתמודדים עם דוגמה נוספת לחומר טהור - סוכר מזוקק, המכיל רק סוכרוז.
תערובות
כבר שקלנו חומרים טהורים ודוגמאות לחומרים טהורים, כעת נעבור לקטגוריה אחרת של חומרים - תערובות. תערובת היא כאשר מספר חומרים מעורבבים יחד. אנו פוגשים תערובות באופן שוטף, גם בחיי היומיום. אותה תמיסת תה או סבון הן תערובות שאנו משתמשים בהן מדי יום. תערובות יכולות להיווצר על ידי האדם, או שהן יכולות להיות טבעיות. הם נמצאים במצב מוצק, נוזלי וגזי. כפי שהוזכר לעיל, אותו תה הוא תערובת של מים, סוכר ותה. זוהי דוגמה לתערובת מעשה ידי אדם. חלב הוא תערובת טבעית, כפי שהיא מופיעה ללא התערבות אנושית בתהליך הפיתוח ומכילה רכיבים רבים ושונים.
תערובות שנוצרו על ידי האדם הן כמעט תמיד עמידות, ותערובות טבעיות בהשפעת חום מתחילות להתפרק לחלקיקים נפרדים (חלב, למשל, חמוץ לאחר מספר ימים). תערובות מחולקות גם להטרוגניות והומוגניות. תערובות הטרוגניות הן הטרוגניות, ומרכיביהן גלויים לעין בלתי מזוינת ותחת מיקרוסקופ. תערובות כאלה נקראות תרחיפים, שבתורם מחולקים לתרחיפים (חומר במצב מוצק וחומר במצב נוזלי) ואמולסיות (שני חומרים במצב נוזלי). תערובות הומוגניות הן הומוגניות, ולא ניתן להתייחס לרכיבים האישיים שלהן. הם נקראים גם פתרונות (הם יכולים להיות חומרים בגז,מצב נוזלי או מוצק).
מאפיינים של תערובת וחומרים טהורים
לנוחות התפיסה, המידע מוצג בצורה של טבלה.
| סימן השוואתי | חומרים טהורים | תערובות |
| הרכב חומרים | לשמור על ההרכב קבוע | יש הרכב משתנה |
| סוגי חומרים | הכיל חומר אחד | כלול חומרים שונים |
| נכסים פיזיים | שמור על מאפיינים פיזיים קבועים | בעלי מאפיינים פיזיים לא יציבים |
| שינוי באנרגיה של החומר | משתנה בעת יצירת אנרגיה | ללא שינוי |
שיטות להשגת חומרים טהורים
בטבע, חומרים רבים קיימים כתערובות. הם משמשים בפרמקולוגיה, ייצור תעשייתי.
כדי להשיג חומרים טהורים משתמשים בשיטות הפרדה שונות. תערובות הטרוגניות מופרדות על ידי שקיעה וסינון. תערובות הומוגניות מופרדות על ידי אידוי וזיקוק. שקול כל שיטה בנפרד.
Settling
שיטה זו משמשת להפרדת מתלים כגון תערובת של חול נהר ומים. העיקרון העיקרי עליו מתבסס תהליך ההתיישבות הוא ההבדל בצפיפות של אלהחומרים שיש להפריד. למשל, חומר אחד כבד ומים. איזה חומר טהור כבד יותר ממים? זהו חול, למשל, שבשל המסה שלו יתחיל לשקוע לקרקעית. תחליבים שונים מופרדים באותו אופן. לדוגמה, שמן צמחי או שמן ניתן להפריד מהמים. חומרים אלו בתהליך ההפרדה יוצרים סרט קטן על פני המים. בתנאי מעבדה, אותו תהליך מתבצע באמצעות משפך הפרדה. שיטה זו של הפרדת תערובות פועלת גם בטבע (ללא התערבות אנושית). לדוגמה, שקיעה של פיח מעשן ושקיעה של שמנת בחלב.
סינון
שיטה זו מתאימה להשגת חומרים טהורים מתערובות הטרוגניות, למשל, מתערובת של מים ומלח שולחני. אז איך עובד הסינון בתהליך של הפרדת חלקיקי תערובת? השורה התחתונה היא שלחומרים יש רמות מסיסות וגדלים שונים של חלקיקים.
המסנן מתוכנן כך שרק חלקיקים בעלי אותה מסיסות או באותו גודל יכולים לעבור דרכו. חלקיקים גדולים יותר ולא מתאימים אחרים לא יוכלו לעבור דרך המסנן ויסוננו החוצה. את תפקידם של מסננים ניתן למלא לא רק מכשירים ופתרונות מיוחדים בתוך המעבדה, אלא גם על ידי דברים מוכרים כמו צמר גפן, פחם, חימר שרופה, זכוכית דחוסה וחפצים נקבוביים אחרים. משתמשים במסננים בחיים האמיתיים הרבה יותר ממה שאתה חושב.
לפי העיקרון הזה, שואב האבק המוכר עובד עבור כולנו, שמפריד בין גדולחלקיקי פסולת ושואבת בזריזות קטנים שאינם מסוגלים לפגוע במנגנון. כאשר אתה חולה, אתה חובש תחבושת גזה שיכולה לנכש חיידקים. עובדים שמקצועם קשור בהפצת גזים מסוכנים ואבק חובשים מסכות נשימה כדי להגן עליהם מפני הרעלה.
השפעת המגנט והמים
בדרך זו ניתן להפריד את התערובת של אבקת ברזל וגופרית. עקרון ההפרדה מבוסס על השפעת מגנט על ברזל. חלקיקי הברזל נמשכים למגנט, בעוד הגופרית נשארת במקומה. ניתן להשתמש באותה שיטה כדי להפריד חלקי מתכת אחרים ממסה של חומרים שונים.
אם יוצקים למים אבקת גופרית מהולה באבקת ברזל, חלקיקי גופרית בלתי ניתנים להרטבה יצופו אל פני המים, בעוד ברזל כבד ייפול מיד לתחתית.
האידוי והתגבשות
שיטה זו פועלת עם תערובות הומוגניות כגון תמיסה של מלח במים. זה עובד בתהליכים טבעיים ובתנאי מעבדה. לדוגמה, אגמים מסוימים, כאשר הם מחוממים, מתאדים מים, ומלח שולחני נשאר במקומם. מנקודת מבט של כימיה, תהליך זה מבוסס על העובדה שההבדל בין נקודת הרתיחה של שני חומרים אינו מאפשר להם להתאדות בו זמנית. המים ההרוסים יהפכו לאדים, והמלח שנותר יישאר במצבו הרגיל.
אם החומר שיש להפיק (סוכר, למשל) נמס בחימום, המים לא מתאדים לחלוטין. התערובת מחוממת תחילה, ולאחר מכן שונה המתקבלתהתערובת מתעקשת כך שחלקיקי הסוכר ישקעו לתחתית. לפעמים ישנה משימה קשה יותר - הפרדה של חומר בעל נקודת רתיחה גבוהה יותר. למשל הפרדת מים ממלח. במקרה זה, יש לאסוף את החומר המתאדה, לקרר ולעבות. שיטה זו של הפרדת תערובות הומוגניות נקראת זיקוק (או פשוט זיקוק). ישנם מכשירים מיוחדים שמזקקים מים. מים כאלה (מזוקקים) משמשים באופן פעיל בפרמקולוגיה או במערכות קירור לרכב. באופן טבעי, אנשים משתמשים באותה שיטה כדי לזקק אלכוהול.
כרומטוגרפיה
שיטת ההפרדה האחרונה היא כרומטוגרפיה. היא מבוססת על העובדה שחלק מהחומרים נוטים לספוג רכיבים אחרים של חומרים. זה עובד ככה. אם תיקחו פיסת נייר או בד שעליו כתוב משהו בדיו ותטבלו חלק ממנו במים, תבחינו בדברים הבאים: המים יתחילו להיספג בנייר או בבד ויזחלו למעלה, אבל הצביעה החומר יפגר מעט מאחור. באמצעות טכניקה זו הצליח המדען M. S. Tsvet להפריד בין כלורופיל (חומר שנותן צבע ירוק לצמחים) מהחלקים הירוקים של הצמח.
