Учебник для 7 класса

ХИМИЯ

§ 12. Чистые вещества и смеси

Один из самых любимых материалов скульпторов и архитекторов — мрамор (рис. 73). Окраска этой горной породы удивительно разнообразна: молочно-белая, серая, розоватая. Причудливый узор радует глаз. Мрамор послушен и податлив в руках мастера, он легко обрабатывается и прекрасно полируется до зеркального блеска. Мрамор — материал, из которого можно изготовить облицовочную плитку, статую или колонну дворца. Плитка, статуя, колонна — это физические тела, изделия. А вот основу мрамора составляет вещество, которое называется карбонат кальция. То же вещество входит в состав других минералов: мела, известняка.

Рис. 73.
Мрамор - излюбленный материал скульпторов и архитекторов

Давайте проследим логическую цепочку взаимосвязи понятий: «физическое тело» — «материал» — «вещество» еще на нескольких примерах. Полезный предмет — линейка сделана из материала пластмассы. Скорее всего, основное вещество пластмассы — полипропилен. Оконная рама — физическое тело, древесина — материал, целлюлоза — основное вещество древесины. Лезвие ножа стальное, сталь — это сплав, основной компонент которого — вещество железо.

А теперь давайте подумаем: почему мрамор бывает разного цвета? Почему на его поверхности играет неповторимый узор? Потому что помимо карбоната кальция в его состав входят примеси, придающие окраску. Аналогично и линейки бывают разного цвета, который зависит от того, какой краситель добавляют в пластмассу. В состав материала резины для изготовления автомобильных покрышек входит 24 компонента, важнейшим из которых является химическое вещество каучук.

Вот и получается, что чистых веществ в природе, в технике, в быту очень немного. Гораздо чаще встречаются смеси — сочетание двух или более веществ. Воздух — это смесь различных газов; нефть — природная смесь органических веществ (углеводородов); любые минералы, горные породы — это тоже твердые смеси различных веществ.

Смеси различаются величиной входящих в их состав частиц веществ. Иногда эти частицы настолько велики, что их можно видеть невооруженным глазом. Если смешать речной песок с сахарным, вы без труда различите отдельные кристаллики друг от друга, особенно если будете пользоваться для этой цели увеличительным стеклом. К подобным смесям можно отнести, например, стиральный порошок, кулинарные смеси для выпечки блинов или тортов, строительные смеси.

Порой частички компонентов в смесях более мелкие, неразличимые глазом. Например, в состав муки входят крупицы крахмала и белка, которые невозможно различить невооруженным глазом. Молоко — это тоже водная смесь, в которой содержатся маленькие капельки жира, белок, лактоза и другие вещества. Увидеть капельки жира в молоке можно, если рассмотреть каплю молока под микроскопом.

Агрегатное состояние веществ в смеси может быть различным. Зубная паста, например, это смесь твердых и жидких составляющих (рис. 74).

Рис. 74.
Зубная паста представляет собой гетерогенную смесь жидких и твердых компонентов

Есть смеси, при образовании которых вещества настолько «проникают друг в друга», что разбиваются на мельчайшие частицы, не различимые даже под микроскопом. Как бы вы ни всматривались в воздух, различить составляющие его газы вам не удастся. Также бесполезно искать «неоднородность» в растворах уксусной кислоты или поваренной соли в воде.

Однородные смеси по агрегатному состоянию делятся на газообразные, жидкие и твердые.

Смесь любых газов всегда гомогенна. Например, чистый воздух — это гомогенная смесь азота, кислорода, углекислого и благородных газов, водяных паров. А вот пыльный воздух — это уже гетерогенная смесь тех же газов, только содержащая еще и частицы пыли. Вам наверняка доводилось не раз видеть, как ранним утром через неплотно задернутые шторы в комнату пробиваются солнечные лучи. Пути их нередко бывают отмечены светящимися дорожками: это взвешенные в воздухе частички пыли рассеивают солнечный свет (рис. 75).

Рис. 75.
Солнечный свет рассеивается на частичках влаги в воздухе лесной чащи

Смог над городом или над промышленным предприятием — это тоже гетерогенная смесь: воздух, в котором содержатся не только частицы пыли, но также частицы сажи, капельки различных жидкостей и др. (рис. 76).

Рис. 75.
Смог над промышленным предприятием

Природный газ, попутный нефтяной газ также представляют собой природные смеси газообразных веществ, основным компонентом которых является метан СН₄. Тот же метан поступает в наши квартиры по паутине трубопроводов и горит на кухне веселым голубым пламенем. Но бытовой газ — это тоже смесь. В ее состав специально вводят резко пахнущие вещества, чтобы можно было по запаху почувствовать малейшую утечку газа. Для чего это необходимо? Дело в том, что воздух (необходимый для дыхания всего живого), природный газ (незаменимое топливо и сырье для химической промышленности) — это великое благо человечества, но их смесь превращается в грозную разрушительную силу из-за чрезвычайной взрывоопасности.

Из средств массовой информации вы, безусловно, знаете о трагедиях, связанных со взрывами метана в угольных шахтах, взрывами бытового газа в результате преступной халатности или пренебрежения элементарными нормами безопасности. Почувствовав запах газа в квартире или в подъезде своего дома, вы должны немедленно перекрыть (если это возможно) краны и вентили, проветрить помещение, по телефону 04 вызвать специализированную аварийную службу. При этом категорически запрещается пользоваться открытым огнем, включать или выключать электроприборы.

К жидким природным смесям относится нефть. В ее состав входят сотни различных компонентов, главным образом соединения углерода. Нефть называют «кровью Земли», «черным золотом», и вам хорошо известно, какую значительную роль в экономике нашего государства и многих других стран играет добыча, переработка и экспорт нефти и нефтепродуктов.

Безусловно, самой распространенной жидкой смесью, а точнее раствором, является вода морей и океанов. Вы уже знаете, что в одном литре морской воды в среднем содержится 35 г солей, основная часть которых приходится на хлорид натрия. В отличие от чистой воды, морская имеет горько-соленый вкус, замерзает не при О °С, а при -1,9 °С.

С жидкими смесями в повседневной жизни вы сталкиваетесь постоянно. Шампуни, напитки, микстуры, препараты бытовой химии — все это смеси веществ. Даже воду из-под крана нельзя считать чистым веществом: в ней содержатся растворенные соли, мельчайшие нерастворимые примеси. Специальные бытовые фильтры помогут очистить водопроводную воду не только от твердых частиц, но и от некоторых растворенных примесей. Растворы реактивов на водопроводной воде готовить нельзя. Воду для этого очищают методом дистилляции, о чем вы узнаете немного позже.

Широко распространены и твердые смеси. Как мы уже говорили, горные породы представляют собой смесь нескольких веществ. Почва, глина, песок — это тоже смеси. К твердым смесям можно отнести стекло, керамику, сплавы.

Скажите, одинаков ли состав воздуха, который мы вдыхаем и который выдыхаем. Конечно, нет. В нем становится меньше кислорода, зато больше углекислого газа. Но «больше», «меньше» — понятия относительные. Состав смесей можно выразить количественно, т. е. в цифрах. Как? Об этом поговорим в следующем параграфе.

Вопросы и задания

1. В чем отличие материала от химического вещества?
2. Может ли вода в различных агрегатных состояниях быть материалом? Приведите примеры.
3. Что такое смесь? Приведите примеры природных смесей различного агрегатного состояния. Назовите компоненты этих смесей.
4. Приведите примеры бытовых смесей различного агрегатного состояния. Назовите компоненты этих смесей.
5. Какие смеси называются гетерогенными? Приведите примеры таких природных и бытовых смесей и назовите их компоненты.
6. Какие смеси называются гомогенными? Приведите примеры таких природных и бытовых смесей и назовите их компоненты.
7. Какой воздух может рассматриваться как гомогенная, а какой — как гетерогенная смесь?