Способы разделения смесей

Разделение смесей — выделение из смеси отдельных веществ физическими способами, без химических реакций. Каждый способ основан на различии свойств компонентов: размера частиц, плотности, растворимости, температуры кипения, способности притягиваться магнитом. Ниже — однородные и неоднородные смеси, таблица способов разделения с примерами, практическая работа по разделению смесей (8 класс) пошагово и вывод.

Однородные и неоднородные смеси

Смесь состоит из двух или более веществ, и каждое сохраняет в ней свои свойства: сахар в чае остаётся сладким, железные опилки в песке по-прежнему притягиваются магнитом. Состав смеси может быть любым — этим она отличается от химического соединения, у которого состав постоянный.

Однородные (гомогенные) смеси — частицы веществ нельзя различить даже в микроскоп. Примеры: раствор поваренной соли или сахара в воде, столовый уксус, воздух, многие сплавы.
Неоднородные (гетерогенные) смеси — частицы видны глазом или в микроскоп. Это суспензии (мел или глина в воде), эмульсии (растительное масло, взболтанное с водой; молоко), пены и смеси твёрдых веществ — песок с солью, железные опилки с серой.

Разделение смеси — физический процесс: вещества не превращаются в новые. Классический пример — железо и сера. Пока это смесь, железо можно вытянуть магнитом. Если смесь нагреть, начнётся реакция Fe + S → FeS, и получится новое вещество — сульфид железа(II) FeS. Магнитом из него железо уже не извлечь: оно связано химически.

Способы разделения смесей: таблица

Способ	На чём основан	Пример
Отстаивание	Разная плотность: тяжёлые нерастворимые частицы оседают, жидкость остаётся сверху	Речной песок или глина в воде; после отстаивания воду осторожно сливают — это декантация
Фильтрование	Размер частиц: раствор проходит через поры фильтра, нерастворимые частицы задерживаются	Отделение песка от раствора соли, очистка воды от мути
Выпаривание	Растворитель испаряется при нагревании, нелетучее растворённое вещество остаётся	Поваренная соль из раствора
Кристаллизация	Растворимость меняется с температурой: при охлаждении горячего насыщенного раствора вещество выпадает кристаллами	Очистка нитрата калия, медного купороса
Дистилляция (перегонка)	Разные температуры кипения: жидкость испаряют, а пары охлаждают в холодильнике и собирают	Дистиллированная вода; разделение нефти на фракции; кислород и азот из жидкого воздуха
Действие магнитом	Одно из веществ притягивается магнитом	Железные опилки из смеси с серой или песком
Делительная воронка	Несмешивающиеся жидкости разной плотности расслаиваются, нижний слой сливают через кран	Растительное масло и вода, бензин и вода
Хроматография	Вещества по-разному удерживаются на поверхности носителя и движутся с растворителем с разной скоростью	Разделение красителей чернил на фильтровальной бумаге, пигментов зелёного листа

Ещё один способ — флотация: частицы, которые не смачиваются водой, всплывают. Порошок серы держится на поверхности воды, а железные опилки тонут. Хроматографию придумал русский ботаник М. С. Цвет, разделивший так пигменты растений.

Выпаривание и кристаллизацию легко спутать. Выпаривают, когда растворимость мало зависит от температуры: у поваренной соли она почти одинакова в холодной и горячей воде, поэтому соль выделяют, удаляя воду. Кристаллизация охлаждением подходит веществам вроде нитрата калия KNO₃, растворимость которого при нагревании растёт в несколько раз.

Вещества из примеров

Как выбрать способ разделения смеси

Сначала выясните, чем компоненты отличаются, а потом подберите способ под это различие. Порядок рассуждений:

Есть ли вещество, которое притягивается магнитом? Его удаляют первым.
Растворяется ли один компонент в воде, а другой нет? Тогда растворение и фильтрование, а затем выпаривание фильтрата.
Это две жидкости? Если они не смешиваются — делительная воронка или отстаивание, если смешиваются — перегонка.
Нужно выделить растворённое вещество? Выпаривание или кристаллизация, а если нужна чистая вода — дистилляция.

Пример 1. Соль, речной песок и железные опилки. Магнитом убираем железо, остаток растворяем в воде, фильтруем — песок остаётся на фильтре, раствор соли выпариваем.

Пример 2. Вода и растительное масло. Жидкости не смешиваются, масло легче воды: отстаиваем смесь в делительной воронке и сливаем нижний слой — воду.

Пример 3. Сахар и мел. Сахар растворим в воде, мел — нет: растворение, фильтрование, выпаривание. Перегревать раствор сахара нельзя — он начнёт обугливаться, поэтому воду удаляют на слабом огне.

Практическая работа «Разделение смесей»

В разных учебниках работа устроена по-своему: разделяют смесь серы и железа, соли и песка или трёх веществ сразу. Ниже — вариант с тремя компонентами, из которого легко собрать любой другой. Если в вашей работе только соль и песок, техника фильтрования и выпаривания подробно расписана на странице очистка загрязнённой поваренной соли.

Цель: разделить смесь поваренной соли, речного песка и железных опилок, используя различия в свойствах компонентов.

Оборудование и реактивы: смесь, магнит в полиэтиленовом пакете, два листа бумаги, химический стакан, стеклянная палочка, воронка, фильтр, штатив с кольцом, фарфоровая чашка, спиртовка, вода.

Высыпьте смесь на лист бумаги и рассмотрите её: частицы различаются по цвету и размеру — смесь неоднородная.
Проведите над смесью магнитом в пакете. Железные опилки притянутся; над вторым листом снимите пакет — опилки упадут, а магнит останется чистым.
Пересыпьте остаток в стакан, прилейте воды и перемешайте палочкой. Соль растворится, песок останется на дне.
Профильтруйте смесь: песок задержится на фильтре, прозрачный фильтрат стечёт в чистый стакан.
Перелейте немного фильтрата в фарфоровую чашку и нагрейте, помешивая. Когда появятся кристаллы и жидкости останется мало, уберите нагрев — остаток воды испарится сам.
Сравните полученные вещества с исходной смесью и заполните таблицу наблюдений.

Операция	Что наблюдали	Какое свойство использовали
Действие магнитом	Серые опилки притянулись к магниту	Железо притягивается магнитом
Растворение и фильтрование	Песок остался на фильтре, фильтрат прозрачный	Соль растворима в воде, песок нерастворим
Выпаривание	В чашке остались белые кристаллы	Вода испаряется, соль — нелетучее вещество

Вывод по практической работе «Разделение смесей»

Смесь соли, песка и железных опилок неоднородная, и каждый компонент сохраняет в ней свои свойства. Поэтому её удалось разделить физическими способами: железо — магнитом, песок — растворением смеси в воде и фильтрованием, соль — выпариванием фильтрата. Порядок операций важен: сначала удаляют железо, затем нерастворимый песок, а растворённую соль выделяют последней. Новые вещества при разделении не образовались.

Если в вашей работе была смесь серы и железа, вывод строится так же: железо отделили магнитом, а в воде сера, которая не смачивается, всплыла, и железо осело на дно. Главная мысль любого вывода по этой работе — разделение основано на различии физических свойств веществ.

Разделение смесей в виртуальной лаборатории

Из всех способов в виртуальной лаборатории есть один — выпаривание раствора до сухого остатка на спиртовке. Фильтрования нет, магнита и делительной воронки тоже, поэтому смесь соли с песком онлайн целиком не разделить. Зато выпаривание можно изучить подробно.

Выберите стакан, налейте раствор хлорида натрия и долейте воды из промывалки.
Зажгите спиртовку. В панели «Показания приборов» видно, как растёт температура; у точки кипения раствор закипает, и уровень жидкости опускается.
Когда жидкость выкипит, на дне останется сухой остаток — кристаллы растворённого вещества.
Долейте воду: остаток снова растворится. При выпаривании вещество не изменилось — это физический процесс.
Для сравнения выпарите разбавленную соляную кислоту: она выкипит без остатка, потому что хлороводород летуч и уходит вместе с паром. Выпаривание отделяет от воды только нелетучие вещества.

Опыты, в которых вещества превращаются в новые, — на странице опыты по химии онлайн, а классы веществ — в справочнике веществ.

Частые вопросы

Какие способы разделения смесей существуют?

Основные способы: отстаивание, фильтрование, выпаривание, кристаллизация, дистилляция (перегонка), действие магнитом, разделение в делительной воронке и хроматография. Выбор зависит от того, чем различаются компоненты: размером частиц, плотностью, растворимостью, температурой кипения или магнитными свойствами.

Чем однородная смесь отличается от неоднородной?

В однородной смеси частицы веществ нельзя различить даже в микроскоп — например, в растворе соли или в воздухе. В неоднородной частицы видны: песок в воде, масло в воде, смесь железа и серы.

Как разделить смесь соли, песка и железных опилок?

Сначала магнитом извлечь железо, затем растворить остаток в воде и отфильтровать песок, а из фильтрата выпариванием получить соль.

Как разделить воду и растительное масло?

Масло и вода не смешиваются, масло легче. Смесь отстаивают в делительной воронке и через кран сливают нижний слой — воду; масло остаётся в воронке.

Можно ли разделить смесь в виртуальной лаборатории?

Частично. В лаборатории можно выпарить раствор до сухого остатка и снова растворить его, а также сравнить летучие и нелетучие вещества. Фильтрования, магнита и делительной воронки в ней нет.