분산된 입자가 매체에서 천천히 방출되거나 이질적인 시스템을 사전에 정화할 필요가 있는 경우 응집, 부유, 분류, 응고 등과 같은 방법이 사용됩니다.
응고는 응집체 형성과 함께 콜로이드 시스템(유제 또는 현탁액)에서 입자가 접착되는 과정입니다. 브라운 운동 중에 입자의 충돌로 인해 접착이 발생합니다. 응고는 자유 에너지가 더 낮은 상태로 들어가려는 경향이 있는 자발적인 과정을 의미합니다. 응고 역치는 응고를 일으키는 투여 물질의 최소 농도입니다. 인위적으로 콜로이드 시스템에 특수 물질인 응고제를 첨가하고 시스템에 전기장을 가하는 것(전기 응고), 기계적 작용(진동, 교반) 등을 통해 응고를 가속화할 수 있습니다.
응고 과정에서 분리된 이종 혼합물에 응고제 화학물질이 첨가되는 경우가 종종 있는데, 이는 용매화된 껍질을 파괴하는 동시에 입자 표면에 위치한 이중 전기층의 확산 부분을 감소시킵니다. 이는 입자의 응집 및 응집체 형성을 촉진합니다. 따라서 분산상의 더 큰 부분이 형성되기 때문에 입자 침착이 가속화됩니다. 철, 알루미늄의 염 또는 기타 다가 금속의 염이 응고제로 사용됩니다.
해교는 응집체를 1차 입자로 분해하는 역응고 과정입니다. 해교는 분산매에 해교 물질을 첨가하여 수행됩니다. 이 과정은 물질이 1차 입자로 분해되는 것을 촉진합니다. 해교제는 부식산이나 염화제2철과 같은 계면활성제나 전해질일 수 있습니다. 해교 공정은 페이스트나 분말로부터 액체 분산 시스템을 얻는 데 사용됩니다.
응집은 일종의 응고입니다. 이 과정에서 가스 또는 액체 매체에 부유하는 작은 입자는 플록이라고 하는 응집체를 형성합니다. 고분자 전해질과 같은 가용성 고분자가 응집제로 사용됩니다. 응집 중에 플록을 형성하는 물질은 여과 또는 침전을 통해 쉽게 제거될 수 있습니다. 응집은 수처리, 폐수에서 귀중한 물질의 분리, 미네랄 강화에 사용됩니다. 수처리의 경우 응집제는 낮은 농도(0.1~5mg/l)로 사용됩니다.
액체 시스템의 응집체를 파괴하기 위해 입자가 서로 접근하는 것을 방지하는 입자에 전하를 유도하는 첨가제가 사용됩니다. 이 효과는 환경의 pH를 변경하여 얻을 수도 있습니다. 이 방법을 해교라고 합니다.
부상(Flotation)은 액체와 기체의 경계면(액체와 기체의 접촉면 또는 액체상의 기포 표면)에 소수성 고체 입자를 선택적으로 고정시켜 액체 연속상에서 고체 소수성 입자를 분리하는 공정으로, 그 결과 시스템은 고체 입자와 가스 함유물이 액상 표면에서 제거됩니다. 이 공정은 분산상의 입자를 제거하는 것뿐만 아니라 습윤성의 차이로 인해 서로 다른 입자를 분리하는 데에도 사용됩니다. 이 과정에서 소수성 입자는 경계면에 고정되고 바닥에 가라앉은 친수성 입자와 분리됩니다. 최상의 부양 결과는 입자 크기가 0.1~0.04mm 사이일 때 발생합니다.
부양에는 폼, 오일, 필름 등 여러 유형이 있습니다. 가장 일반적인 것은 거품 부양입니다. 이 과정을 통해 시약으로 처리된 입자가 기포를 통해 물 표면으로 운반될 수 있습니다. 이는 폼 층의 형성을 가능하게 하며, 그 안정성은 폼 농축액을 사용하여 조정됩니다.
분류는 가변 단면의 장치에 사용됩니다. 그것의 도움으로 큰 입자로 구성된 주요 제품에서 특정 수의 작은 입자를 분리하는 것이 가능합니다. 원심력의 영향으로 인해 원심분리기와 하이드로사이클론을 사용하여 분류가 수행됩니다.
시스템의 자기 처리를 사용하여 현탁액을 분리하는 것은 매우 유망한 방법입니다. 자기장에서 처리된 물은 습윤 능력 감소 등 변경된 특성을 오랫동안 유지합니다. 이 공정을 통해 현탁액 분리를 강화할 수 있습니다.
주제: "혼합물 분리 방법"(8학년)
이론적인 블록.
"혼합물"이라는 개념의 정의는 17세기에 주어졌습니다. 영국의 과학자 로버트 보일: "혼합물은 이질적인 구성 요소로 구성된 통합 시스템입니다."
혼합물과 순물질의 비교특성
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비교의 징후 |
순수한 물질 |
혼합물 |
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끊임없는 |
변하기 쉬운 |
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물질 |
같은 |
다양한 |
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물리적 특성 |
영구적인 |
변하기 쉬운 |
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형성 중 에너지 변화 |
사고 |
일어나지 않는 일 |
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분리 |
화학반응을 통해 |
물리적인 방법으로 |
혼합물은 외관상 서로 다릅니다.
혼합물의 분류는 표에 나와 있습니다.
현탁액(강모래 + 물), 유제(식물성 기름 + 물) 및 용액(플라스크 안의 공기, 식염 + 물, 잔돈: 알루미늄 + 구리 또는 니켈 + 구리)의 예를 들어 보겠습니다.
혼합물 분리 방법
자연계에서는 물질이 혼합물의 형태로 존재합니다. 실험실 연구, 산업 생산, 약리학 및 의학의 요구를 위해서는 순수한 물질이 필요합니다.
물질을 정제하기 위해 다양한 혼합물 분리 방법이 사용됩니다.
증발은 액체에 용해된 고체를 증기로 변환하여 분리하는 것입니다.
증류-증류, 끓는점에 따라 액체 혼합물에 포함된 물질을 분리한 후 증기를 냉각시키는 것입니다.
자연에서 물은 순수한 형태(소금 없이)로 존재하지 않습니다. 바다, 바다, 강, 우물 및 샘물은 물에 용해되는 염분 용액의 유형입니다. 그러나 사람들은 종종 염분을 포함하지 않은 깨끗한 물(자동차 엔진에 사용, 다양한 용액과 물질을 얻기 위한 화학 생산, 사진 촬영에 사용)이 필요합니다. 이러한 물을 증류라고 하며, 이를 얻는 방법을 증류라고 합니다.
여과 - 고체 불순물을 제거하기 위해 필터를 통해 액체(가스)를 걸러냅니다.
이러한 방법은 혼합물 구성 요소의 물리적 특성의 차이를 기반으로 합니다.
분리 방법을 고려하십시오. 이질적인 그리고 균일한 혼합물.
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혼합물의 예 |
분리방법 |
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현탁액 - 강모래와 물의 혼합물 |
옹호 분리 방어다양한 밀도의 물질을 기반으로합니다. 더 무거운 모래가 바닥에 가라앉습니다. 에멀젼을 분리할 수도 있습니다. 물에서 기름이나 식물성 기름을 분리하세요. 실험실에서는 분리 깔때기를 사용하여 이를 수행할 수 있습니다. 석유나 식물성 기름이 가장 가벼운 층을 형성합니다. 침전의 결과로 안개 속에서 이슬이 떨어지고 연기에서 그을음이 침전되며 우유에 크림이 침전됩니다. 침전을 통해 물과 식물성 기름의 혼합물을 분리 |
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물에 모래와 식염을 섞은 것 |
여과법 이종 혼합물을 분리하는 기본 원리는 무엇입니까? 필터링?물에 대한 물질의 용해도와 입자 크기가 다릅니다. 이와 유사한 물질의 입자만 필터의 구멍을 통과하고 더 큰 입자는 필터에 유지됩니다. 이렇게 하면 식염과 강모래의 이질적인 혼합물을 분리할 수 있습니다. 탈지면, 석탄, 구운 점토, 압축 유리 등 다양한 다공성 물질을 필터로 사용할 수 있습니다. 여과 방식은 진공청소기 등 가전제품 작동의 기본이 된다. 외과 의사가 사용합니다-거즈 붕대; 드릴러 및 엘리베이터 작업자 - 호흡기 마스크. Ilf와 Petrov의 작품의 주인공인 Ostap Bender는 차 여과기를 사용하여 찻잎을 걸러냈고 Ellochka the Ogress(“12개의 의자”)에서 의자 중 하나를 가져왔습니다. 여과에 의한 전분과 물의 혼합물 분리 |
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철분과 유황분말의 혼합 |
자석이나 물에 의한 작용 철가루는 자석에 끌렸지만 유황가루는 끌리지 않았습니다. 젖지 않는 유황 가루는 물 표면으로 떠올랐고, 젖기 쉬운 무거운 철 가루는 바닥에 가라앉았습니다. 자석과 물을 이용하여 황과 철의 혼합물을 분리
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물에 소금을 녹인 용액은 균일한 혼합물이다 |
증발 또는 결정화 물이 증발하여 도자기 컵에 소금 결정이 남습니다. Elton 호수와 Baskunchak 호수에서 물이 증발하면 식염이 얻어집니다. 이 분리 방법은 용매와 용질의 끓는점 차이에 기초한 것으로 설탕과 같은 물질을 가열하면 분해되면 물이 완전히 증발하지 않고 용액이 증발한 후 설탕 결정이 침전됩니다. 포화 용액 때로는 끓는점이 낮은 용매(예: 소금의 물)에서 불순물을 제거해야 하는 경우도 있습니다. 이 경우, 물질의 증기를 수집한 다음 냉각 시 응축해야 합니다. 균일한 혼합물을 분리하는 방법을 이렇게 부른다. 증류 또는 증류. 특수 장치 - 증류기에서는 약리학, 실험실 및 자동차 냉각 시스템의 요구에 사용되는 증류수를 얻습니다. 집에서는 다음과 같은 증류기를 만들 수 있습니다. 알코올과 물의 혼합물을 분리하면 끓는점이 78°C인 알코올이 먼저 증류되어 제거되고(수집 시험관에 수집) 물은 시험관에 남게 됩니다. 증류는 석유로부터 휘발유, 등유, 경유를 생산하는 데 사용됩니다. 균일한 혼합물의 분리 |
특정 물질에 의해 흡수되는 정도에 따라 성분을 분리하는 특별한 방법은 다음과 같습니다. 색층 분석기.
러시아의 식물학자 M. S. Tsvet는 크로마토그래피를 사용하여 식물의 녹색 부분에서 엽록소를 최초로 분리했습니다. 산업계와 실험실에서는 크로마토그래피용 여과지 대신 전분, 석탄, 석회석, 산화알루미늄 등을 사용한다. 동일한 정화 정도의 물질이 항상 필요합니까?
다양한 목적을 위해서는 다양한 정도의 정제가 필요한 물질이 필요합니다. 조리용 물은 소독에 사용된 불순물과 염소를 제거할 수 있도록 충분히 방치해야 합니다. 마실 물은 먼저 끓여야합니다. 그리고 용액을 준비하고 실험을 수행하기 위한 화학 실험실에서는 의학에서 용해된 물질로부터 가능한 한 많이 정제된 증류수가 필요합니다. 특히 불순물 함량이 100만분의 1%를 초과하지 않는 순수한 물질은 전자, 반도체, 원자력 기술 및 기타 정밀 산업에 사용됩니다.
혼합물의 구성을 표현하는 방법.
혼합물 내 성분의 질량 분율- 전체 혼합물의 질량에 대한 성분의 질량의 비율. 일반적으로 질량 분율은 %로 표시되지만 반드시 그런 것은 아닙니다.
Ω ["오메가"] = m 성분 / m 혼합물
혼합물 내 성분의 몰분율- 혼합물에 있는 모든 물질의 총 몰수에 대한 성분의 몰수(물질량)의 비율입니다. 예를 들어 혼합물에 물질 A, B, C가 포함되어 있으면 다음과 같습니다.
χ ["chi"] 성분 A = n 성분 A / (n(A) + n(B) + n(C))
성분의 몰비.때때로 혼합물의 문제는 해당 성분의 몰비를 나타냅니다. 예를 들어:
n 성분 A: n 성분 B = 2: 3
혼합물 내 성분의 부피 분율 (가스에만 해당)- 전체 가스 혼합물의 총 부피에 대한 물질 A의 부피의 비율.
Φ ["phi"] = V 성분 / V 혼합물
실용적인 블록.
금속 혼합물이 반응하는 문제의 세 가지 예를 살펴보겠습니다. 소금산:
예시 1.20g 무게의 구리와 철의 혼합물이 과량의 염산에 노출되었을 때 5.6리터의 가스(no.)가 방출되었습니다. 혼합물에서 금속의 질량 분율을 결정하십시오.
첫 번째 예에서 구리는 염산과 반응하지 않습니다. 즉, 산이 철과 반응하면 수소가 방출됩니다. 따라서 수소의 양을 알면 철의 양과 질량을 즉시 알 수 있습니다. 따라서 혼합물에 포함된 물질의 질량 분율입니다.
예제 1에 대한 솔루션입니다.
수소의 양 찾기:
n = V / V m = 5.6 / 22.4 = 0.25 몰.
반응 방정식에 따르면:
철의 양도 0.25mol이다. 질량을 찾을 수 있습니다.
m Fe = 0.25 56 = 14g.
답: 철 70%, 구리 30%.
예시 2.11g 무게의 알루미늄과 철의 혼합물이 과량의 염산에 노출되었을 때 8.96리터의 가스(n.s.)가 방출되었습니다. 혼합물에서 금속의 질량 분율을 결정하십시오.
두 번째 예에서 반응은 다음과 같습니다. 둘 다금속 여기서 수소는 두 반응 모두에서 이미 산으로부터 방출되었습니다. 따라서 여기서는 직접 계산을 사용할 수 없습니다. 그러한 경우, x를 금속 중 하나의 몰수로 취하고 y를 두 번째 금속의 물질량으로 취하는 매우 간단한 방정식 시스템을 사용하여 푸는 것이 편리합니다.
예제 2에 대한 솔루션입니다.
2HCl = FeCl 2 +
첫 번째 방정식에 18을 곱하여 뺄셈 방법을 사용하여 이러한 시스템을 해결하는 것이 훨씬 더 편리합니다.
27x + 18y = 7.2
두 번째 방정식에서 첫 번째 방정식을 뺍니다.(56 − 18)y = 11 − 7.2
y = 3.8 / 38 = 0.1몰(Fe)
x = 0.2몰(Al)
수소의 양 찾기:
n = V / V m = 8.96 / 22.4 = 0.4 몰.
알루미늄의 양을 x 몰, 철의 양을 x 몰로 설정합니다. 그러면 방출된 수소의 양을 x와 y로 표현할 수 있습니다.
우리는 수소의 총량을 알고 있습니다 : 0.4 mol. 수단,
1.5x + y = 0.4(이것이 시스템의 첫 번째 방정식입니다).
금속 혼합물의 경우 다음을 표현해야 합니다. 대중물질의 양을 통해.
m = Mn
따라서 알루미늄의 질량은
mAl = 27x,
철 덩어리
m Fe = 56у,
그리고 전체 혼합물의 질량
27x + 56y = 11 (이것은 시스템의 두 번째 방정식입니다).
따라서 우리는 두 가지 방정식으로 구성된 시스템을 갖게 됩니다.
m Fe = n M = 0.1 56 = 5.6g
m Al = 0.2 27 = 5.4g
Ω Fe = m Fe/m 혼합물 = 5.6 / 11 = 0.50909 (50.91%),
각기,
ΩAl = 100% − 50.91% = 49.09%
답: 철 50.91%, 알루미늄 49.09%.
예시 3.아연, 알루미늄 및 구리의 혼합물 16g을 과량의 염산 용액으로 처리했습니다. 이 경우 5.6리터의 가스(n.s.)가 방출되었고 5g의 물질이 용해되지 않았습니다. 혼합물에서 금속의 질량 분율을 결정하십시오.
세 번째 예에서는 두 금속이 반응하지만 세 번째 금속(구리)은 반응하지 않습니다. 그러므로 나머지 5g은 구리의 질량이다. 나머지 두 금속인 아연과 알루미늄(총 질량은 16 − 5 = 11g)의 양은 예제 2와 같이 방정식 시스템을 사용하여 찾을 수 있습니다.
예 3에 대한 답: 아연 56.25%, 알루미늄 12.5%, 구리 31.25%.
예시 4.철, 알루미늄 및 구리의 혼합물을 과량의 차가운 농축 황산으로 처리했습니다. 이 경우 혼합물의 일부가 용해되었으며 5.6리터의 가스(n.s.)가 방출되었습니다. 남은 혼합물을 과량의 수산화나트륨 용액으로 처리하였다. 3.36리터의 가스가 방출되었고 3g의 용해되지 않은 잔류물이 남았습니다. 초기 금속 혼합물의 질량과 조성을 결정합니다.
이 예에서 우리는 다음을 기억해야 합니다. 저온 농축황산은 철 및 알루미늄과 반응하지 않지만(부동태화) 구리와는 반응합니다. 이는 황(IV) 산화물을 방출합니다.
알칼리 함유반응하다 알루미늄만- 양쪽성 금속(알루미늄 외에 아연과 주석도 알칼리에 용해되고 베릴륨도 뜨거운 농축 알칼리에 용해될 수 있음).
예제 4에 대한 솔루션입니다.
(이러한 반응은 전자 저울을 사용하여 균등화되어야 함을 잊지 마십시오)
구리와 이산화황의 몰비는 1:1이므로 구리도 0.25몰입니다. 구리 덩어리를 찾을 수 있습니다.
m Cu = n M = 0.25 64 = 16g.알루미늄은 알칼리 용액과 반응하여 알루미늄과 수소의 수산화물 복합체를 형성합니다.
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na + 3H2Al 0 − 3e = Al 3+
2H + + 2e = H 2
수소의 몰수:
n H3 = 3.36 / 22.4 = 0.15 몰,
알루미늄과 수소의 몰비는 2:3이므로,
n Al = 0.15 / 1.5 = 0.1 몰.
알루미늄 무게:
m Al = n M = 0.1 27 = 2.7g나머지는 철이며 무게는 3g입니다. 혼합물의 질량을 찾을 수 있습니다.
m 혼합물 = 16 + 2.7 + 3 = 21.7g.금속의 질량 분율:
구리만이 진한 황산과 반응하며, 가스의 몰 수는 다음과 같습니다.
n SO2 = V / Vm = 5.6 / 22.4 = 0.25 mol
|
2H 2 SO 4 (농축) = CuSO 4 + |
Ω Cu = m Cu/m 혼합물 = 16 / 21.7 = 0.7373 (73.73%)
ΩAl = 2.7 / 21.7 = 0.1244(12.44%)
Ω Fe = 13.83%
답: 구리 73.73%, 알루미늄 12.44%, 철 13.83%.
실시예 5.아연과 알루미늄의 혼합물 21.1g을 20중량%의 질산용액 565ml에 녹였다. %HNO 3 밀도는 1.115g/ml이다. 단순 물질이자 질산 환원의 유일한 생성물인 방출된 가스의 부피는 2.912 l(n.s.)였습니다. 결과 용액의 조성을 질량 백분율로 결정하십시오. (RHTU)
이 문제의 텍스트는 질소 감소의 산물인 "단순 물질"을 명확하게 나타냅니다. 금속과 질산은 수소를 생성하지 않기 때문에 질소입니다. 두 금속 모두 산에 용해되었습니다.
문제는 초기 금속 혼합물의 조성이 아니라 반응 후 생성된 용액의 조성을 묻는 것입니다. 이로 인해 작업이 더 어려워집니다.
예제 5에 대한 솔루션입니다.
가스 물질의 양을 결정합니다.
n N2 = V / Vm = 2.912 / 22.4 = 0.13 몰.
질산 용액의 질량, 용해된 HNO3의 질량 및 양을 결정합니다.
m 용액 = ρ V = 1.115 565 = 630.3 g
m HNO3 = Ω m 용액 = 0.2 630.3 = 126.06 g
n HNO3 = m / M = 126.06 / 63 = 2 mol
금속이 완전히 용해되었으므로 다음을 의미합니다. 확실히 산이 충분했어요(이 금속은 물과 반응하지 않습니다.) 따라서 이에 대한 확인이 필요할 것이다 산이 너무 많은가?, 그리고 결과 용액에서 반응 후 남은 양.
우리는 반응 방정식을 작성합니다 ( 전자 저울을 잊지 마세요) 그리고 계산의 편의를 위해 5x를 아연의 양으로, 10y를 알루미늄의 양으로 간주합니다. 그런 다음 방정식의 계수에 따라 첫 번째 반응의 질소는 x mol이고 두 번째 반응에서는 3y mol입니다.
|
12HNO 3 = 5Zn(NO 3) 2 + |
|
아연 0 – 2e = 아연 2+ |
||
|
2N +5 + 10e = N 2 |
|
36HNO3 = 10Al(NO3)3 + |
첫 번째 방정식에 90을 곱하고 두 번째 방정식에서 첫 번째 방정식을 빼서 이 시스템을 푸는 것이 편리합니다.
x = 0.04, 이는 n Zn = 0.04 5 = 0.2 mol을 의미합니다.
y = 0.03, 이는 n Al = 0.03 10 = 0.3 mol을 의미합니다.
혼합물의 질량을 확인해 봅시다:
0.2 65 + 0.3 27 = 21.1g.
이제 솔루션 구성으로 넘어 갑시다. 반응을 다시 작성하고 반응하고 형성된 모든 물질(물 제외)의 양을 반응 위에 적어 두는 것이 편리할 것입니다.
다음 질문은: 용액에 질산이 남아 있고 얼마나 남았습니까?
반응 방정식에 따르면 반응한 산의 양은 다음과 같습니다.
n HNO3 = 0.48 + 1.08 = 1.56 몰,
저것들. 산이 과량이었고 용액의 나머지 부분을 계산할 수 있습니다.
n HNO3 휴식. = 2 − 1.56 = 0.44 몰.
그래서, 마지막 해결책다음을 포함합니다:
0.2 mol 양의 질산 아연 :
m Zn(NO3)2 = n M = 0.2 189 = 37.8 g
0.3 mol 양의 질산 알루미늄 :
m Al(NO3)3 = n M = 0.3 213 = 63.9 g
0.44 mol 양의 과량 질산 :
m HNO3 휴식. =n M = 0.44 63 = 27.72g
최종 용액의 질량은 얼마입니까?
최종 용액의 질량은 우리가 혼합한 구성 요소(용액 및 물질)에서 용액을 떠난 반응 생성물(침전물 및 기체)을 뺀 것으로 구성된다는 점을 기억하십시오.
그런 다음 우리 작업을 위해:
m 새로운 용액 = 산성 용액의 질량 + 금속 합금의 질량 - 질소의 질량
m N2 = n M = 28 (0.03 + 0.09) = 3.36g
m 새로운 용액 = 630.3 + 21.1 − 3.36 = 648.04g
ΩZn(NO 3) 2 = m 수량 / m 용액 = 37.8 / 648.04 = 0.0583
ΩAl(NO 3) 3 = m 부피 / m 용액 = 63.9 / 648.04 = 0.0986
Ω HNO3 휴식. = m 물 / m 용액 = 27.72 / 648.04 = 0.0428
정답: 질산아연 5.83%, 질산알루미늄 9.86%, 질산 4.28%.
실시예 6.구리, 철, 알루미늄의 혼합물 17.4g을 과량의 진한 질산으로 처리했을 때 4.48리터의 가스(n.o.)가 방출되었고, 이 혼합물이 같은 질량의 과량 염산에 노출되었을 때 8.96리터의 가스가 방출되었습니다. 가스(n.o.)가 방출되었습니다. y.). 초기 혼합물의 조성을 결정합니다. (RHTU)
이 문제를 해결할 때 우리는 먼저 비활성 금속 (구리)이 포함 된 농축 질산이 NO 2를 생성하고 철과 알루미늄이 반응하지 않는다는 점을 기억해야합니다. 반대로 염산은 구리와 반응하지 않습니다.
예 6의 답: 구리 36.8%, 철 32.2%, 알루미늄 31%.
설명문
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혼합물을 분리하는 방법이 무엇인지 아시나요? 너무 성급하게 부정적인 대답을 하지 마십시오. 당신은 일상 활동에서 그 중 많은 것을 사용합니다.
순수한 물질: 그것은 무엇인가?
원자, 분자, 물질 및 혼합물은 기본적인 화학 개념입니다. 무슨 뜻인가요? D.I. 멘델레예프의 표에는 118개의 화학 원소가 있습니다. 이들은 다양한 유형의 기본 입자, 즉 원자입니다. 그들은 질량이 서로 다릅니다.
원자는 서로 연결되어 분자, 즉 물질을 형성합니다. 후자는 서로 연결되어 혼합물을 형성합니다. 순수한 물질은 일정한 구성과 성질을 가지고 있습니다. 이들은 균질한 구조입니다. 그러나 화학반응을 통해 여러 성분으로 분리될 수 있습니다.
과학자들은 순수한 물질이 실제로 자연에 존재하지 않는다고 주장합니다. 그들 각각에는 소량의 불순물이 있습니다. 이는 대부분의 물질이 활성이 다르기 때문에 발생합니다. 물에 담긴 금속도 이온 수준으로 용해됩니다.
순물질의 조성은 항상 일정하다. 그것을 바꾸는 것은 단순히 불가능합니다. 그래서 이산화탄소 분자에 탄소나 산소의 양을 늘리면 전혀 다른 물질이 됩니다. 그리고 혼합물에서 구성 요소의 수를 늘리거나 줄일 수 있습니다. 이로 인해 구성이 변경되지만 존재 사실은 변경되지 않습니다.
혼합물이란 무엇입니까?
여러 물질이 섞여 있는 것을 혼합물이라고 합니다. 두 가지 유형이 있을 수 있습니다. 혼합물의 개별 성분이 구별할 수 없는 경우 이를 균일 또는 균질이라고 합니다. 일상 생활에서 가장 자주 사용되는 또 다른 이름, 즉 솔루션이 있습니다. 이러한 혼합물의 구성 요소는 물리적인 방법으로 분리할 수 없습니다. 예를 들어, 식염수에서 용해된 결정을 기계적으로 추출하는 것은 불가능합니다. 자연에서는 액체 용액만 발견되는 것이 아닙니다. 따라서 공기는 기체의 균질 혼합물이고 금속 합금은 고체입니다.
불균일하거나 이질적인 혼합물에서는 개별 입자가 육안으로 보입니다. 구성과 특성이 서로 다릅니다. 이는 순전히 기계적으로 서로 분리될 수 있음을 의미합니다. 사악한 계모로부터 콩과 완두콩을 분리하도록 강요받은 신데렐라는 이 일에 완벽하게 대처했습니다.
화학: 혼합물 분리 방법
일상생활과 자연에는 수많은 혼합물이 발견됩니다. 그들을 분리하는 올바른 방법을 선택하는 방법은 무엇입니까? 이는 개별 구성 요소의 물리적 특성을 기반으로 해야 합니다. 물질의 끓는점이 서로 다른 경우 증발 후 결정화 및 증류가 효과적입니다. 이러한 방법은 균질한 용액을 분리하는 데 사용됩니다. 이종 혼합물을 분리하기 위해 밀도, 습윤성, 용해도, 크기, 자성 등 구성 요소의 다른 특성의 차이가 사용됩니다.
혼합물을 분리하는 물리적 방법
혼합물의 성분을 분리할 때 물질 자체의 조성은 변하지 않습니다. 따라서 혼합물을 분리하는 방법을 화학적 공정이라고 부를 수는 없습니다. 따라서 침전, 필터링 및 자석 노출을 통해 개별 구성 요소를 기계적으로 분리할 수 있습니다. 실험실에서는 분리 깔때기, 여과지, 자기 스트립 등 다양한 도구가 사용됩니다. 이질적인 혼합물을 분리하는 방법입니다.
상영
이 방법이 아마도 가장 간단할 것입니다. 모든 주부들은 그것에 익숙합니다. 이는 혼합물의 고체 성분의 크기 차이에 기초합니다. 체질은 밀가루를 불순물, 곤충 유충 및 다양한 오염 물질로부터 분리하기 위해 일상 생활에서 사용됩니다. 농업 생산에서 곡물은 이런 방식으로 이물질을 제거합니다. 건설 노동자들은 모래와 자갈이 섞인 것을 체로 쳐냅니다.
옹호
이 혼합물 분리 방법은 밀도가 다른 성분에 사용됩니다. 모래가 물에 들어가면 생성된 용액을 잘 섞어서 잠시 방치해야 합니다. 물과 식물성 기름 또는 석유를 섞은 경우에도 마찬가지입니다. 모래가 바닥에 가라 앉을 것입니다. 그러나 반대로 기름은 위에서 모일 것입니다. 이 방법은 일상 생활과 자연에서 관찰됩니다. 예를 들어, 그을음은 연기로 인해 가라앉고, 개별 이슬은 안개로 인해 떨어집니다. 그리고 집에서 만든 우유를 밤새 방치하면 아침까지 크림을 모을 수 있습니다.
여과법
양조 차를 좋아하는 사람들은 이 방법을 매일 사용합니다. 우리는 구성 요소의 다양한 용해도를 기반으로 혼합물을 분리하는 방법인 여과에 대해 이야기하고 있습니다. 쇠가루와 소금이 물에 들어갔다고 상상해 보세요. 큰 불용성 입자가 필터에 남습니다. 그리고 녹은 소금은 그것을 통과할 것입니다. 이 방법의 원리는 진공 청소기의 작동, 호흡 마스크 및 거즈 붕대의 작용에 기초합니다.
자석에 의한 작용
황과 철 분말의 혼합물을 분리하는 방법을 제안하십시오. 당연히 이것은 자석의 작용입니다. 모든 금속이 이것을 할 수 있습니까? 별말씀을요. 민감도에 따라 세 가지 그룹의 물질이 구별됩니다. 예를 들어, 금, 구리, 아연은 자석에 부착되지 않습니다. 그들은 반자성 물질 그룹에 속합니다. 마그네슘, 백금, 알루미늄은 인지력이 약합니다. 그러나 혼합물에 강자성체가 포함되어 있으면 이 방법이 가장 효과적입니다. 여기에는 철, 코발트, 니켈, 테르븀, 홀뮴, 툴륨이 포함됩니다.
증발
균질 수용액에 적합한 혼합물 분리 방법은 무엇입니까? 이것이 증발입니다. 바닷물만 있는데 깨끗한 물이 필요하다면 당장 당황하지 마세요. 혼합물을 끓는점까지 가열해야 합니다. 결과적으로 물이 증발합니다. 그리고 용해된 물질의 결정이 접시 바닥에 보일 것입니다. 물을 수집하려면 응축되어야 합니다. 즉, 기체 상태에서 액체 상태로 옮겨져야 합니다. 이를 위해 증기는 냉각되어 더 낮은 온도의 표면에 닿은 다음 준비된 용기로 흘러 들어갑니다.
결정화
과학에서는 이 용어가 더 넓은 의미로 간주됩니다. 이는 단지 순수한 물질을 얻기 위한 방법이 아닙니다. 자연의 결정에는 빙산, 미네랄, 뼈 및 치아 법랑질이 포함됩니다.
그들의 성장은 동일한 조건에서 발생합니다. 액체 냉각이나 증기의 과포화로 인해 결정이 형성되며, 온도는 더 이상 변하지 않습니다. 따라서 일부 제한 조건에 먼저 도달합니다. 결과적으로 액체, 용융물, 가스 또는 유리 원자가 모이는 결정화 중심이 나타납니다.
증류
확실히 당신은 증류수라고 불리는 물에 대해 들어 보셨을 것입니다. 이 정제된 액체는 의약품 제조, 실험실 연구 및 냉각 시스템에 필요합니다. 그리고 그들은 그것을 특별한 장치로 얻습니다. 그들은 증류기라고 불립니다.
증류는 끓는점이 다른 물질의 혼합물을 분리하는 방법입니다. 라틴어로 번역된 이 용어는 "떨어지는"이라는 뜻입니다. 예를 들어 이 방법을 사용하면 용액에서 알코올과 물을 분리할 수 있습니다. 첫 번째 물질은 +78oC의 온도에서 끓기 시작합니다. 이후 알코올 증기가 응축됩니다. 물은 액체 형태로 유지됩니다.
비슷한 방식으로 휘발유, 등유, 경유 등 석유에서 정제 제품을 얻습니다. 이 과정은 화학반응이 아닙니다. 오일은 별도의 부분으로 나뉘며 각 부분은 자체 끓는점을 갖습니다. 이는 여러 단계에서 발생합니다. 먼저 1차 오일 분리를 진행합니다. 이는 수반되는 가스, 기계적 불순물 및 수증기로부터 정제됩니다. 다음 단계에서는 생성된 생성물을 증류탑에 넣고 가열하기 시작합니다. 이것은 석유의 상압 증류입니다. 62도 이하의 온도에서는 나머지 수반 가스가 증발합니다. 혼합물을 180도까지 가열하면 최대 240-등유, 최대 350-디젤 연료의 휘발유 분획이 얻어집니다. 열매체유 정제의 잔여물은 연료유이며 이는 윤활유로 사용됩니다.
색층 분석기
이 방법은 이 방법을 처음 사용한 과학자의 이름을 따서 명명되었습니다. 그의 이름은 미하일 세메노비치 츠베트(Mikhail Semenovich Tsvet)였습니다. 처음에는 식물 색소를 분리하는 방법을 사용했습니다. 그리고 크로마토그래피는 문자 그대로 그리스어에서 "나는 색으로 쓴다"로 번역됩니다. 여과지를 물과 잉크 혼합물에 담그십시오. 첫 번째는 즉시 흡수되기 시작합니다. 이는 흡착 특성의 정도가 다르기 때문입니다. 이는 확산과 용해도도 고려합니다.
흡착
일부 물질은 다른 유형의 분자를 끌어당기는 능력이 있습니다. 예를 들어, 중독 시 독소를 제거하기 위해 활성탄을 섭취합니다. 이 프로세스에는 두 단계 사이에 있는 인터페이스가 필요합니다.
이 방법은 화학 산업에서 가스 혼합물에서 벤젠을 분리하고, 정유의 액체 제품을 정화하고, 불순물을 정제하는 데 사용됩니다.
그래서 우리 기사에서는 혼합물을 분리하는 주요 방법을 살펴 보았습니다. 사람들은 가정과 산업 규모 모두에서 사용합니다. 방법의 선택은 혼합물의 유형에 따라 다릅니다. 중요한 요소는 구성 요소의 특정 물리적 특성입니다. 개별 부분을 시각적으로 구별할 수 없는 용액을 분리하기 위해 증발, 결정화, 크로마토그래피 및 증류 방법이 사용됩니다. 개별 구성 요소를 식별할 수 있는 경우 이러한 혼합물을 이종 혼합물이라고 합니다. 이를 분리하기 위해 침전, 필터링 및 자기 작용 방법이 사용됩니다.
순수 물질 및 혼합물. 혼합물을 분리하는 방법.물질의 성질을 확립하려면 순수한 형태로 존재해야 하지만, 자연계에서는 물질이 순수한 형태로 존재하지 않습니다.각 물질에는 항상 일정량의 불순물이 포함되어 있습니다. 불순물이 거의 없는 물질을 순수하다고 합니다. 그들은 과학 실험실이나 학교 화학 실험실에서 그러한 물질을 다루게 됩니다. 절대적으로 순수한 물질은 존재하지 않는다는 점에 유의하십시오.
혼합물에는 거의 모든 천연 물질, 식품(소금, 설탕 등 제외), 건축 자재, 가정용 화학 물질, 다양한 의약품 및 화장품이 포함됩니다.
천연 물질은 혼합물이며 때로는 매우 많은 수의 서로 다른 물질로 구성됩니다. 예를 들어, 자연수에는 항상 염분과 가스가 용해되어 있습니다. 때로는 아주 적은 양의 불순물이 물질의 일부 특성에 매우 큰 변화를 가져올 수 있습니다. 예를 들어, 아연의 철 또는 구리 함량은 수백 배에 불과하여 염산과의 상호 작용을 가속화합니다. 물질 중 하나가 혼합물에서 압도적인 양으로 존재하는 경우 일반적으로 전체 혼합물에 해당 이름이 붙습니다.
성분은 혼합물에 포함된 각 물질입니다.
균질한 혼합물.
물 한 컵에 소량의 설탕을 넣고 설탕이 모두 녹을 때까지 저어줍니다. 액체는 달콤한 맛이 납니다. 따라서 설탕은 사라지지 않고 혼합물에 남아있었습니다. 그러나 우리는 강력한 현미경을 통해 액체 한 방울을 관찰하더라도 그 결정을 볼 수 없습니다.
쌀. 3. 균일혼합물(설탕수용액)
준비된 설탕과 물의 혼합물은 균질합니다 (그림 3). 이 물질의 가장 작은 입자가 고르게 혼합되어 있습니다.
육안으로 성분을 감지할 수 없는 혼합물을 균질하다고 합니다.
모래, 분필, 점토를 섞은 물은 0℃에서 얼고 100℃에서 끓는다.
일부 유형의 이질적인 혼합물에는 거품(예: 폴리스티렌 폼, 비눗물), 현탁액(소량의 밀가루와 물의 혼합물), 유제(우유, 잘 흔든 식물성 기름 및 물), 에어로졸( 연기, 안개).
쌀. 5. 이종 혼합물:
a - 물과 황의 혼합물;
b - 식물성 기름과 물의 혼합물;
c - 공기와 물의 혼합물
혼합물을 분리하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 혼합물을 분리하는 방법의 선택은 혼합물을 구성하는 물질의 특성에 영향을 받습니다.
각 방법을 자세히 살펴보겠습니다.
옹호- 물에 불용성인 기계적 불순물로부터 액체를 정제하는 일반적인 방법, 또는서로 불용성이며 밀도가 다른 액체 물질.
침전은 기술 및 가정용 물 준비, 하수 처리, 원유 탈수 및 탈염, 그리고 많은 화학 기술 공정에 사용됩니다. 이는 천연 및 인공 저수지의 자연적인 자체 정화에 있어 중요한 단계입니다.
여과법– 고체 불용성 불순물로부터 액체 분리 액체 분자는 필터의 구멍을 통과하고 큰 불순물 입자가 유지됩니다.
당신 앞에 강 모래와 물이 섞여 있다고 상상해보십시오. 혼합물의 유형을 결정하십시오. ( 이질적인). 강모래와 물의 물리적 특성을 비교해보세요. (이들은 서로 불용성이며 밀도가 다른 물질입니다.) 이 혼합물을 분리하는 방법을 제안하십시오( 필터링).
자석에 의한 작용혼합물에 있는 물질 중 하나가 자석에 끌릴 수 있을 때 이질적인 혼합물을 분리하는 방법입니다.
증발 -균질한 혼합물을 분리하는 방법으로 용액에서 용해성 고체 물질이 방출되고, 가열하면 물이 증발하고 고체 물질의 결정이 남게 됩니다.
증류 (라틴어 "떨어뜨리다") – 균질한 혼합물을 분리하는 방법으로 액체 혼합물을 조성이 다른 분획으로 분리하는 방법입니다. 이는 액체의 부분 증발과 증기의 응축에 의해 수행됩니다. 증류된 분획(증류액)에는 상대적으로 더 휘발성이 높은(낮은 끓는점) 물질이 풍부하고, 비증류 액체(바닥)에는 상대적으로 덜 휘발성(높은 끓는점) 물질이 풍부합니다.
실험실에서는 특수 설비를 사용하여 증류가 수행됩니다(그림 6). 액체 혼합물을 가열하면 끓는점이 가장 낮은 물질이 먼저 끓습니다. 증기는 용기를 떠나 냉각되고 응축되며1, 생성된 액체는 수용기로 흘러 들어갑니다. 이 물질이 더 이상 혼합물에 없으면 온도가 상승하기 시작하고 시간이 지남에 따라 다른 액체 성분이 끓게 됩니다. 비휘발성 액체가 용기에 남아 있습니다.
쌀. 6. 증류를 위한 실험실 설치: a - 기존; b - 단순화됨
1 - 끓는점이 다른 액체의 혼합물;
2 - 온도계;
3 - 물 냉장고;
4 - 수신기
몇 가지 사용법을 살펴보겠습니다. 행동 양식 혼합물의 분리.
여과 과정은 먼지가 매우 많은 방에서 작업하는 사람의 폐를 보호하는 장치인 호흡기의 작동에 기초합니다. 호흡보호구에는 먼지가 폐로 들어가는 것을 방지하는 필터가 있습니다(그림 7). 가장 간단한 인공호흡기는 여러 겹의 거즈로 만든 붕대입니다. 진공청소기에도 공기 중의 먼지를 제거하는 필터가 있습니다.
쌀. 7. 인공호흡기를 착용한 작업자
물에서 용해성 물질과 불용성 물질의 혼합물을 어떤 방법으로 분리할 수 있는지 결론을 내리십시오.
이질적인 (이질적인) | 동질적인 (균질한) |
| 이종 혼합물은 육안이나 돋보기 또는 현미경으로 원래 구성 요소 사이의 경계면을 식별할 수 있는 혼합물입니다. | 이러한 혼합물의 물질은 분자 수준에서 가능한 한 많이 서로 혼합됩니다. 이러한 혼합물에서는 현미경으로도 원래 구성 요소 사이의 경계면을 감지하는 것이 불가능합니다. |
| 예 | |
| 현탁액(고체 + 액체) 에멀젼(액체+액체) 연기(고체+기체) 고체 분말 혼합물(고체+고체) | 진정한 솔루션(예: 식염을 물에 녹인 용액, 물에 알코올을 녹인 용액) 고용체(금속 합금, 결정질 염 수화물) 가스 용액(서로 반응하지 않는 가스의 혼합물) |
혼합물 분리 방법
기체-액체, 액체-고체, 기체-고체 유형의 이종 혼합물은 중력의 영향으로 시간이 지나면 불안정합니다. 이러한 혼합물에서는 밀도가 낮은 성분은 점차 위로 올라가고(부유), 밀도가 높을수록 가라앉습니다(안정). 시간이 지남에 따라 혼합물이 자발적으로 분리되는 과정을 방어. 예를 들어, 고운 모래와 물의 혼합물은 매우 빠르게 자발적으로 두 부분으로 나뉩니다.
실험실 조건에서 액체로부터 더 높은 밀도의 물질을 증착하는 과정을 가속화하기 위해 종종 더 발전된 침전 방법 버전을 사용합니다. 원심분리. 원심분리기에서 중력의 역할은 회전 중에 항상 발생하는 원심력에 의해 수행됩니다. 원심력은 회전 속도에 직접적으로 의존하기 때문에 단위 시간당 원심 분리기의 회전 수를 늘리는 것만으로 중력보다 몇 배 더 크게 만들 수 있습니다. 덕분에 침전에 비해 혼합물이 훨씬 빠르게 분리됩니다.
침전 또는 원심분리 후 다음 방법을 이용하여 상층액과 침전물을 분리할 수 있습니다. 디캔팅- 침전물에서 액체를 조심스럽게 배출합니다.
분리 깔대기를 사용하여 (침전 후) 서로 불용성인 두 액체의 혼합물을 분리할 수 있습니다. 작동 원리는 다음 그림에서 분명합니다.
서로 다른 응집 상태의 물질 혼합물을 분리하기 위해 침전 및 원심분리 외에도 여과도 널리 사용됩니다. 이 방법은 혼합물의 성분에 따라 필터의 처리량이 다르다는 사실로 구성됩니다. 가장 흔히 이는 입자 크기의 차이로 인해 발생하지만 혼합물의 개별 구성 요소가 필터 표면과 더 강하게 상호 작용하기 때문에 발생할 수도 있습니다( 흡착된다그들을).
예를 들어, 물과 함께 고체 불용성 분말의 현탁액은 다공성 종이 필터를 사용하여 분리할 수 있습니다. 고체는 필터에 남아 있고 물은 필터를 통과하여 그 아래에 있는 용기에 수집됩니다.
어떤 경우에는 구성 요소의 서로 다른 자기 특성으로 인해 이종 혼합물이 분리될 수 있습니다. 예를 들어, 황과 금속 철 분말의 혼합물은 자석을 사용하여 분리할 수 있습니다. 황 입자와 달리 철 입자는 자석에 의해 끌어당겨 고정됩니다.
자기장을 이용하여 혼합물 성분을 분리하는 것을 자기 분리.
혼합물이 액체 내 내화성 고체 용액인 경우, 이 물질은 용액을 증발시켜 액체에서 분리할 수 있습니다.
액체의 균일한 혼합물을 분리하려면 다음과 같은 방법을 사용합니다. 증류,또는 증류. 이 방법은 증발과 유사한 작동 원리를 가지고 있지만 휘발성 성분과 비휘발성 성분뿐만 아니라 비교적 끓는점이 가까운 물질도 분리할 수 있습니다. 증류 장치의 가장 간단한 옵션 중 하나가 아래 그림에 나와 있습니다.
증류 공정의 의미는 액체 혼합물이 끓을 때 더 가볍게 끓는 성분의 증기가 먼저 증발한다는 것입니다. 이 물질의 증기는 냉장고를 통과한 후 응축되어 수용기로 흘러 들어갑니다. 증류 방법은 석유 산업에서 1차 정유 과정에서 오일을 유분(가솔린, 등유, 경유 등)으로 분리하기 위해 널리 사용됩니다.
증류법을 이용하면 불순물(주로 소금)을 정제한 물도 생산됩니다. 증류를 통해 정제된 물을 물이라고 합니다. 증류수.
