Dans notre article, nous examinerons ce que sont les substances pures et les mélanges, les méthodes de séparation des mélanges. Chacun de nous les utilise au quotidien. Existe-t-il des substances pures dans la nature ? Et comment les distinguer des mélanges ?
Substances pures et mélanges: méthodes de séparation des mélanges
Les substances pures sont des substances qui contiennent des particules d'un certain type seulement. Les scientifiques pensent qu'ils n'existent pratiquement pas dans la nature, car tous, quoique dans des proportions négligeables, contiennent des impuretés. Absolument toutes les substances sont également solubles dans l'eau. Même si, par exemple, une bague en argent est immergée dans ce liquide, les ions de ce métal passeront en solution.
Un signe de substances pures est la constance de la composition et des propriétés physiques. Au cours de leur formation, un changement dans la quantité d'énergie se produit. De plus, il peut à la fois augmenter et diminuer. Une substance pure ne peut être séparée en ses composants individuels que par une réaction chimique. Par exemple, seule l'eau distillée a un point d'ébullition et de congélation typique pour cette substance,manque de goût et d'odeur. Et son oxygène et son hydrogène ne peuvent être décomposés que par électrolyse.
Et en quoi leurs agrégats diffèrent-ils des substances pures ? La chimie nous aidera à répondre à cette question. Les méthodes de séparation des mélanges sont physiques, car elles n'entraînent pas de modification de la composition chimique des substances. Contrairement aux substances pures, les mélanges ont une composition et des propriétés variables, et ils peuvent être séparés par des méthodes physiques.
Qu'est-ce qu'un mélange
Un mélange est un ensemble de substances individuelles. Un exemple est l'eau de mer. Contrairement au distillé, il a un goût amer ou salé, bout à une température plus élevée et gèle à une température plus basse. Les méthodes de séparation des mélanges de substances sont physiques. Ainsi, le sel pur peut être obtenu à partir de l'eau de mer par évaporation et cristallisation ultérieure.
Types de mélanges
Si vous ajoutez du sucre à l'eau, après un certain temps, ses particules se dissolvent et deviennent invisibles. En conséquence, ils ne peuvent pas être distingués à l'œil nu. De tels mélanges sont appelés homogènes ou homogènes. L'air, l'essence, le bouillon, le parfum, l'eau douce et salée et un alliage de cuivre et d'aluminium en sont également des exemples. Comme vous pouvez le voir, les mélanges homogènes peuvent être dans différents états d'agrégation, mais les liquides sont les plus courants. Elles sont aussi appelées solutions.
Dans les mélanges hétérogènes ou hétérogènes, les particules de substances individuelles peuvent être distinguées. La limaille de fer et de bois, le sable et le sel de table en sont des exemples typiques. Les mélanges hétérogènes sont aussi appelés suspensions. Parmi eux, on distingue les suspensions et les émulsions. Le premier est constitué d'un liquide et d'un solide. Ainsi, une émulsion est un mélange d'eau et de sable. Une émulsion est une combinaison de deux liquides de densités différentes.
Il existe des mélanges hétérogènes avec des noms particuliers. Ainsi, un exemple de mousse est la mousse, et les aérosols incluent le brouillard, la fumée, les désodorisants, les désodorisants, les agents antistatiques.
Méthodes de séparation des mélanges
Bien sûr, de nombreux mélanges ont des propriétés plus précieuses que les substances individuelles qui les composent. Mais même dans la vie de tous les jours, il y a des situations où ils doivent être séparés. Et dans l'industrie, des industries entières sont basées sur ce processus. Par exemple, à partir du pétrole résultant de son traitement, on obtient de l'essence, du gazole, du kérosène, du mazout, de l'huile solaire et de l'huile de machine, du carburant pour fusée, de l'acétylène et du benzène. D'accord, il est plus rentable d'utiliser ces produits que de brûler de l'huile sans réfléchir.
Voyons maintenant s'il existe des méthodes chimiques pour séparer les mélanges. Supposons que nous ayons besoin d'obtenir des substances pures à partir d'une solution aqueuse de sel. Pour ce faire, le mélange doit être chauffé. En conséquence, l'eau se transformera en vapeur et le sel se cristallisera. Mais en même temps, il n'y aura pas de transformation d'une substance en une autre. Cela signifie que la base de ce processus sont des phénomènes physiques.
Les méthodes de séparation des mélanges dépendent de l'état d'agrégation, de la capacité à se dissoudre, de la différence de point d'ébullition, de la densité et de la composition de ses composants. Considérons chacun d'eux plus en détail sur desexemples.
Filtrage
Cette méthode de séparation convient aux mélanges contenant un liquide et un solide insoluble. Par exemple, l'eau et le sable de rivière. Ce mélange doit être passé à travers un filtre. En conséquence, l'eau propre le traversera librement et le sable restera.
Régler
Certaines méthodes de séparation des mélanges sont basées sur l'action de la gravité. Ainsi, les suspensions et les émulsions peuvent être décomposées en substances pures. Si de l'huile végétale pénètre dans l'eau, le mélange doit d'abord être secoué. Ensuite, laissez-le pendant un moment. En conséquence, l'eau sera au fond du récipient et l'huile le recouvrira sous la forme d'un film.
Dans les conditions de laboratoire, une ampoule à décanter est utilisée pour la décantation. À la suite de son travail, le liquide le plus dense est drainé dans le récipient, tandis que le léger reste.
La décantation se caractérise par une faible vitesse du processus. Il faut un certain temps pour que le précipité se forme. Dans des conditions industrielles, cette méthode est réalisée dans des structures spéciales appelées bassins de sédimentation.
Action avec un aimant
Si le mélange contient du métal, il peut être séparé à l'aide d'un aimant. Par exemple, séparez la limaille de fer et la limaille de bois. Mais tous les métaux ont-ils ces propriétés ? Pas du tout. Pour cette méthode, seuls les mélanges contenant des ferromagnétiques conviennent. En plus du fer, ceux-ci comprennent le nickel, le cob alt, le gadolinium, le terbium, le dysprosium, l'holmium, l'erbium.
Distillation
C'est le titre danstraduit du latin signifie "gouttes drainantes". La distillation est une méthode de séparation des mélanges basée sur la différence des points d'ébullition des substances. Ainsi, même à la maison, l'alcool et l'eau peuvent être séparés. La première substance commence déjà à s'évaporer à une température de 78 degrés Celsius. En touchant la surface froide, la vapeur d'alcool se condense, se transformant en un état liquide.
Dans l'industrie, on obtient ainsi des produits de raffinage du pétrole, des substances aromatiques, des métaux purs.
Évaporation et cristallisation
Ces méthodes de séparation conviennent aux solutions liquides. Les substances qui entrent dans leur composition diffèrent par leur point d'ébullition. Ainsi, il est possible d'obtenir des cristaux de sel ou de sucre à partir de l'eau dans laquelle ils sont dissous. Pour ce faire, les solutions sont chauffées et évaporées à un état saturé. Dans ce cas, les cristaux sont déposés. S'il est nécessaire d'obtenir de l'eau pure, la solution est portée à ébullition, suivie d'une condensation des vapeurs sur une surface plus froide.
Méthodes de séparation des mélanges gazeux
Les mélanges de gaz sont séparés par des méthodes de laboratoire et industrielles, car ce processus nécessite un équipement spécial. La matière première d'origine naturelle est l'air, le coke, le générateur, le gaz associé et le gaz naturel, qui est une combinaison d'hydrocarbures.
Les méthodes physiques de séparation des mélanges à l'état gazeux sont les suivantes:
- La condensation est un processus derefroidissement du mélange, au cours duquel se produit la condensation de ses composants. Dans ce cas, tout d'abord, les substances à haut point d'ébullition, qui sont collectées dans des séparateurs, passent à l'état liquide. De cette manière, l'hydrogène est obtenu à partir du gaz de cokerie et l'ammoniac est également séparé de la partie du mélange qui n'a pas réagi.
- La sorption est l'absorption de certaines substances par d'autres. Ce processus a des composants opposés, entre lesquels un équilibre s'établit au cours de la réaction. Les processus direct et inverse nécessitent des conditions différentes. Dans le premier cas, il s'agit d'une combinaison de haute pression et de basse température. Ce processus est appelé sorption. Sinon, les conditions inverses sont utilisées: basse pression à haute température.
- La séparation membranaire est une méthode dans laquelle la propriété des cloisons semi-perméables est utilisée pour faire passer sélectivement des molécules de diverses substances.
- Reflux - le processus de condensation des parties à haut point d'ébullition des mélanges à la suite de leur refroidissement. Dans ce cas, la température de transition à l'état liquide des composants individuels doit être sensiblement différente.
Chromatographie
Le nom de cette méthode peut être traduit par "J'écris avec la couleur". Imaginez que de l'encre est ajoutée à l'eau. Si vous abaissez l'extrémité du papier filtre dans un tel mélange, il commencera à être absorbé. Dans ce cas, l'eau sera absorbée plus rapidement que l'encre, ce qui est associé à un degré de sorption différent de ces substances. La chromatographie n'est pas seulement une méthode de séparation des mélanges, mais également une méthode d'étude des propriétés de substances telles que la diffusion et la solubilité.
Nous nous sommes donc rencontrésavec des concepts tels que "substances pures" et "mélanges". Les premiers sont des éléments ou des composés constitués uniquement de particules d'un certain type. Leurs exemples sont le sel, le sucre, l'eau distillée. Les mélanges sont une collection de substances individuelles. Plusieurs méthodes sont utilisées pour les séparer. La façon dont ils sont séparés dépend des propriétés physiques de ses constituants. Les principales sont la décantation, l'évaporation, la cristallisation, la filtration, la distillation, la magnétisation et la chromatographie.
