حياتنا كلها مبنية حرفيًا على عمل المواد الكيميائية المختلفة. نتنفس الهواء الذي يحتوي على العديد من الغازات المختلفة. الناتج هو ثاني أكسيد الكربون ، والذي تتم معالجته بعد ذلك بواسطة النباتات. نشرب الماء أو الحليب وهو خليط من الماء مع مكونات أخرى (دهون وأملاح معدنية وبروتين وما إلى ذلك).
التفاحة العادية هي مجموعة كاملة من المواد الكيميائية المعقدة التي تتفاعل مع بعضها البعض ومع أجسامنا. بمجرد دخول شيء ما إلى معدتنا ، تبدأ المواد الموجودة في المنتج الذي يمتصهنا بالتفاعل مع عصير المعدة. كل شيء على الإطلاق: الإنسان ، أو النبات ، أو الحيوان ، هو مجموعة من الجزيئات والمواد. هذا الأخير ينقسم إلى نوعين مختلفين: مواد نقية ومخاليط. في هذه المادة ، سنكتشف المواد النقية وأي منها ينتمي إلى فئة المخاليط. ضع في اعتبارك طرق فصل المخاليط. وانظر أيضًا إلى أمثلة نموذجية للمواد النقية.
مواد نقية
إذن ، في الكيمياء ، المواد النقية هي تلك المواد التي تتكون دائمًا من نوع واحد فقط من الجسيمات. وهذه أول خاصية مهمة. المادة النقية هي الماء ، على سبيل المثال ، الذي يتكون منحصريًا من جزيئات الماء (أي جزيئاتها). أيضًا ، تحتوي المادة النقية دائمًا على تركيبة ثابتة. وهكذا ، يتكون كل جزيء ماء من ذرتين هيدروجين وذرة أكسجين.
خصائص المواد النقية ، على عكس الخلائط ، دائمة وتتغير عند ظهور الشوائب. فقط الماء المقطر له نقطة غليان ، بينما ماء البحر يغلي عند درجة حرارة أعلى. يجب ألا يغيب عن الأذهان أن أي مادة نقية ليست نقية تمامًا ، لأنه حتى الألمنيوم النقي يحتوي على شوائب في التركيب ، على الرغم من أن نصيبه يبلغ 0.001٪. السؤال الذي يطرح نفسه ، كيف تجد كتلة مادة نقية؟ صيغة الحساب كما يلي - م (الكتلة) من مادة نقية \u003d W (تركيز) من مادة نقيةخليط / 100٪.
يوجد أيضًا نوع من المواد النقية مثل المواد فائقة النقاء (فائقة النقاء وعالية النقاء). تستخدم هذه المواد في إنتاج أشباه الموصلات في مختلف أجهزة القياس والحساب والطاقة النووية وفي العديد من المجالات المهنية الأخرى.
أمثلة على المواد النقية
لقد اكتشفنا بالفعل أن المادة النقية هي شيء يحتوي على عناصر من نفس النوع. الثلج مثال جيد لمادة نقية. في الواقع ، هذا هو نفس الماء ، ولكن على عكس الماء الذي نواجهه يوميًا ، فإن هذه المياه أنظف كثيرًا ولا تحتوي على شوائب. الماس أيضًا مادة نقية ، لأنه يحتوي على الكربون فقط بدون شوائب. الأمر نفسه ينطبق على الكريستال الصخري. على البشكل يومي نواجه مثالاً آخر لمادة نقية - السكر المكرر الذي يحتوي فقط على السكروز.
مزيج
لقد درسنا بالفعل المواد النقية وأمثلة على المواد النقية ، والآن دعنا ننتقل إلى فئة أخرى من المواد - المخاليط. الخليط هو عندما يتم خلط عدة مواد معًا. نواجه مخاليط بشكل مستمر ، حتى في الحياة اليومية. نفس محلول الشاي أو الصابون عبارة عن خلائط نستخدمها يوميًا. يمكن أن يصنع الإنسان الخلطات ، أو يمكن أن تكون طبيعية. هم في الحالات الصلبة والسائلة والغازية. كما ذكرنا سابقاً ، نفس الشاي عبارة عن خليط من الماء والسكر والشاي. هذا مثال على خليط من صنع الإنسان. الحليب خليط طبيعي حيث يظهر دون تدخل بشري في عملية التطوير ويحتوي على العديد من المكونات المختلفة.
المخاليط التي يصنعها الإنسان دائمًا ما تكون دائمًا تقريبًا ، وتبدأ الخلطات الطبيعية تحت تأثير الحرارة في التفكك إلى جزيئات منفصلة (الحليب ، على سبيل المثال ، حامض بعد بضعة أيام). تنقسم المخاليط أيضًا إلى غير متجانسة ومتجانسة. المخاليط غير المتجانسة غير متجانسة ، ومكوناتها مرئية بالعين المجردة وتحت المجهر. تسمى هذه المخاليط المعلقات ، والتي تنقسم بدورها إلى معلقات (مادة في حالة صلبة ومادة في حالة سائلة) ومستحلبات (مادتان في حالة سائلة). المخاليط المتجانسة متجانسة ولا يمكن اعتبار مكوناتها الفردية. وتسمى أيضًا الحلول (يمكن أن تكون مواد في الغازية ،الحالة السائلة أو الصلبة).
خصائص الخليط والمواد النقية
لسهولة الإدراك تقدم المعلومات على شكل جدول
| علامة المقارنة | مواد نقية | مزيج |
| تكوين المواد | حافظ على التكوين ثابت | لها تكوين متغير |
| أنواع المواد | تحتوي على مادة واحدة | تضمين مواد مختلفة |
| الخصائص الفيزيائية | حافظ على الخصائص الفيزيائية الثابتة | لها خصائص فيزيائية غير مستقرة |
| تغيير في طاقة المادة | التغييرات عند توليد الطاقة | لا تغيير |
طرق الحصول على المواد النقية
في الطبيعة ، توجد العديد من المواد كمخاليط. يتم استخدامها في علم الأدوية والإنتاج الصناعي.
للحصول على مواد نقية ، يتم استخدام طرق فصل مختلفة. يتم فصل المخاليط غير المتجانسة عن طريق الترسيب والتصفية. يتم فصل المخاليط المتجانسة عن طريق التبخر والتقطير. النظر في كل طريقة على حدة.
تسوية
تستخدم هذه الطريقة لفصل المعلقات مثل خليط من رمل النهر والمياه. المبدأ الرئيسي الذي تقوم عليه عملية التسوية هو الاختلاف في كثافات هؤلاءالمواد المراد فصلها. على سبيل المثال ، مادة واحدة ثقيلة وماء. أي مادة نقية أثقل من الماء؟ هذا هو الرمل ، على سبيل المثال ، والذي ، بسبب كتلته ، سيبدأ في الاستقرار في القاع. يتم فصل المستحلبات المختلفة بنفس الطريقة. على سبيل المثال ، يمكن فصل الزيت أو الزيت النباتي عن الماء. هذه المواد في عملية الفصل تشكل طبقة رقيقة على سطح الماء. في ظل ظروف المختبر ، يتم تنفيذ نفس العملية باستخدام قمع الفصل. تعمل طريقة فصل المخاليط هذه أيضًا في الطبيعة (دون تدخل بشري). على سبيل المثال ، ترسب السخام من الدخان وترسيب القشدة في الحليب.
التصفية
هذه الطريقة مناسبة للحصول على مواد نقية من مخاليط غير متجانسة ، على سبيل المثال ، من خليط من الماء وملح الطعام. إذن ، كيف يعمل الترشيح في عملية فصل جزيئات الخليط؟ خلاصة القول هي أن المواد لها مستويات مختلفة من الذوبان وأحجام الجسيمات.
تم تصميم الفلتر بطريقة تسمح فقط للجسيمات التي لها نفس القابلية للذوبان أو بنفس الحجم بالمرور عبره. لن تتمكن الجسيمات الأكبر حجمًا والأجزاء الأخرى غير المناسبة من المرور عبر الفلتر وسيتم فحصها. يمكن لعب دور المرشحات ليس فقط من خلال الأجهزة والحلول المتخصصة داخل المختبر ، ولكن أيضًا من خلال الأشياء المألوفة مثل الصوف القطني والفحم والطين المحروق والزجاج المضغوط والأشياء المسامية الأخرى. تُستخدم المرشحات في الحياة الواقعية كثيرًا أكثر مما تعتقد.
وفقًا لهذا المبدأ ، فإن المكنسة الكهربائية المألوفة تعمل معنا جميعًا ، والتي تفصل كبيرةتمتص جزيئات الحطام بمهارة الجسيمات الصغيرة غير القادرة على إتلاف الآلية. عندما تكون مريضًا ، ترتدي ضمادة شاش يمكنها التخلص من البكتيريا. العمال الذين ترتبط مهنتهم بانتشار الغازات الخطيرة والغبار يرتدون أقنعة تنفسية لحمايتهم من التسمم.
تأثير المغناطيس والماء
بهذه الطريقة يمكنك فصل خليط مسحوق الحديد والكبريت. يعتمد مبدأ الفصل على تأثير المغناطيس على الحديد. تنجذب جزيئات الحديد إلى المغناطيس ، بينما يظل الكبريت في مكانه. يمكن استخدام نفس الطريقة لفصل الأجزاء المعدنية الأخرى عن كتلة من مواد مختلفة.
إذا تم سكب مسحوق الكبريت الممزوج بمسحوق الحديد في الماء ، فإن جزيئات الكبريت غير القابلة للبلل سوف تطفو على سطح الماء ، بينما الحديد الثقيل سوف يسقط على الفور إلى القاع.
التبخر والتبلور
تعمل هذه الطريقة مع مخاليط متجانسة مثل محلول الملح في الماء. يعمل في العمليات الطبيعية وظروف المختبر. على سبيل المثال ، بعض البحيرات ، عند تسخينها ، يتبخر الماء ، ويبقى ملح الطعام في مكانه. من وجهة نظر الكيمياء ، تعتمد هذه العملية على حقيقة أن الاختلاف بين درجة غليان مادتين لا يسمح لهما بالتبخر في نفس الوقت. سيتحول الماء التالف إلى بخار ويبقى الملح المتبقي على حالته الطبيعية
إذا ذابت المادة المراد استخلاصها (السكر على سبيل المثال) عند تسخينها ، فلا يتبخر الماء تمامًا. يسخن الخليط أولاً ، ثم يتم تعديل الناتج الناتجيتم الإصرار على الخليط حتى تستقر جزيئات السكر في القاع. في بعض الأحيان تكون هناك مهمة أكثر صعوبة - فصل مادة ذات نقطة غليان أعلى. على سبيل المثال ، فصل الماء عن الملح. في هذه الحالة ، يجب جمع المادة المبخرة وتبريدها وتكثيفها. تسمى هذه الطريقة لفصل المخاليط المتجانسة بالتقطير (أو التقطير ببساطة). هناك أجهزة خاصة لتقطير الماء. يستخدم هذا الماء (المقطر) بنشاط في علم الأدوية أو في أنظمة تبريد السيارات. بطبيعة الحال ، يستخدم الناس نفس الطريقة لتقطير الكحول.
اللوني
طريقة الفصل الأخيرة هي اللوني. يعتمد على حقيقة أن بعض المواد تميل إلى امتصاص مكونات أخرى من المواد. يعمل مثل هذا. إذا أخذت قطعة من الورق أو القماش مكتوب عليها شيء بالحبر وغمست جزءًا منها في الماء ، ستلاحظ ما يلي: سيبدأ امتصاص الماء بواسطة الورق أو القماش وسيتزحف ، ولكن التلوين المادة سوف تتخلف قليلا. باستخدام هذه التقنية ، تمكن العالم M. S. Tsvet من فصل الكلوروفيل (مادة تعطي اللون الأخضر للنباتات) عن الأجزاء الخضراء من النبات.
