Рис.1Чистое вещество состоит из молекул одного вида.
Если физическое тело содержит молекулы нескольких видов, то мы имеем дело со смесью веществ. Понятия "чистый" в химии и в быту неодинаковы. Например, когда мы говорим: -"Какой чистый воздух!" - то на самом деле вдыхаем сложную смесь нескольких газообразных веществ.
Химик скажет о лесном воздухе: "Нужно серьезно поработать, чтобы выделить из этой смеси чистые вещества". Интересно, что в атмосфере любого из них по отдельности человек существовать бы не смог.
Посмотрите соотношение этих газообразных веществ в свежем лесном воздухе
Состав атмосферного воздуха в сосновом лесу.
азот 77%,
вода (пар) 0 - 2% ,
кислород 21%,
озон 7·10-6 %,
аргон 0,93%,
углекислый газ 0,03%
Вещество азот состоит из молекул азота, всем известное вещество вода - из молекул воды.
Молекулы этих веществ могут быть очень разными - от простейших, состоящих из двух-трех атомов (азот, кислород, озон, углекислый газ) - до молекул, состоящих из многих атомов (такие молекулы встречаются в живых организмах). Это означает, что веществ, как и видов молекул, может быть бесконечное множество.
Никто не может назвать точное число веществ, известных людям сегодня. Можно
лишь ориентировочно сказать, что таких веществ - более семи миллионов. Это означает,
что человечеству известно устройство примерно семи миллионов молекул. Устройство
и состав молекул можно описывать разными способами, например так, как это сделано
на рис.1 где атомы имеют вид шариков.Рис.1
Атомы в молекулах разных веществ связаны друг с другом в строго определенном порядке, установление которого - одно из самых интересных занятий в работе химика. Размеры шариков имеют физический смысл и примерно соответствуют относительным размерам атомов. Те же самые вещества могут быть изображены иначе - с помощью химических символов. Издавна за каждым видом атомов в химии закреплен символ из латинских букв.
Рис. 1. Модели молекул и названия веществ, входящих в состав лесного воздуха: 1 - азот, 2 - кислород, 3 - аргон, 4 - углекислый газ, 5 - вода, 6 - озон (образуется из кислорода при грозовых разрядах), 7 - терпинеол (выделяется хвойными деревьями).
Ниже приведены символические записи веществ, изображенных на рис. 1.
Такие символические записи называются химическими формулами.
Цифра ниже символа показывает, сколько атомов данного вида содержится в молекуле. Эта цифра называется индексом. По традиции индекс "1" никогда не пишут.
Например, вместо С1О2 пишут просто: СО2.
Азот N2
Вода H2O
Кислород O2
Озон O3
Аргон Ar
Углекислый газ CO2
Существует условное деление веществ на простые и сложные.
Молекулы простых веществ состоят из атомов одного вида. Примеры: азот, кислород, аргон, озон.
Молекулы сложных веществ составлены из атомов двух и более видов: углекислый газ, вода, терпинеол.
Часто физическое тело состоит из молекул нескольких разных веществ. Такое физическое тело называется смесью. Например, воздух - смесь нескольких простых и сложных веществ.
Не нужно путать сложное вещество со смесью. Сложное вещество, если оно не содержит молекул других веществ, смесью не является.
Простое вещество состоит из атомов только одного вида или из молекул, построенных из атомов одного вида.
Сложное вещество состоит из молекул, построенных из атомов разных видов.
Смесью называется вещество, состоящее из молекул (или атомов) двух или нескольких веществ. Вещества, составляющие смесь, могут быть простыми и сложными.
На Земле пока никто не смог написать такой книги, в которой были бы описаны абсолютно все известные человечеству вещества - от "а" до "я". Впрочем, в этом нет особой необходимости. Чтобы знать химию, не нужно заучивать названия или сведения об огромном количестве веществ - достаточно знать законы, по которым они образуются и взаимодействуют с другими веществами.
Как же выделяют чистые вещества из смесей? Для этого существует много способов. Опишем некоторые из них. Чтобы задача выглядела полезной с практической точки зрения, рассмотрим очистку воды. Допустим, в нашем рапоряжении есть около полулитра загрязненной воды. В любом населенном пункте найти такую воду - не проблема (можно взять воду из лужи или пруда). Приступим к ее очистке сначала простыми, а потом все более сложными методами.
ОТСТАИВАНИЕ.
Нальем грязную воду в химический стакан и дадим спокойно постоять. Через некоторое время наиболее крупные частицы примесей осядут на дно. Жидкость в верхней части стакана станет светлее. Если на поверхности имеется тонкая радужная пленка - значит, вода загрязнена не только частичками почвы, ила, но и нефтепродуктами.
--------------------------------------------------------------------------------
ФИЛЬТРОВАНИЕ.
Осторожно сольем жидкость с осадка в воронку, в которую вставлен фильтр из пористой бумаги. Воронка находится в другом сосуде, в котором скапливается уже гораздо более чистая вода. На фильтре оcтаются мелкие частицы примесей. Полученная вода еще не пригодна для питья, так как в ней содержатся бактерии, а также растворенные органические вещества и соли. Но полученная нами вода уже вполне пригодна для того, чтобы помыть доску или полить цветок.
--------------------------------------------------------------------------------
ПЕРЕГОНКА
или ДИСТИЛЛЯЦИЯ.
Соберем стеклянный прибор, показанный на рисунке, перельем полученную воду в перегонную колбу, поместим туда же кипелки (мелкие кусочки фарфора или кирпича, которые нужны для спокойного кипения жидкости), включим специальный холодильник и нагреем воду до кипения.
Вода превращается в пар, который попадает в холодильник, конденсируется и стекает в чистую посуду. Термометр в верхней части колбы должен показывать 100 градусов - температуру кипения воды. Первые 1-2 мл дистиллята следует отбросить, потому что в воде после фильтрования могли сохраниться незаметные глазу следы легких нефтепродуктов (бензина).
Когда перегонка подходит к концу, следует быть внимательным и оставить немного жидкости в колбе, чтобы не перегонялись другие, более высококипящие примеси (следы тяжелых нефтепродуктов).
Остаток в колбе содержит все ранее растворенные в воде соли, остатки механических загрязнений и выглядит не очень привлекательно.
Зато воду, собранную на выходе из прибора, можно безбоязненно пить. Таким образом, не только неоднородные смеси (вода с частицами почвы), но и однородные смеси (растворы) могут быть разделены с помощью перегонки. Отстаиванием и фильтрованием однородные смеси (растворы) разделить невозможно. Есть и другие способы очистки веществ (кристаллизация, возгонка, выпаривание), о которых мы поговорим, когда приступим к изучению солей, для которых эти способы применяются чаще.
1 Представьте, что у вас в руках волшебная палочка и вы превращаете: а) камень в песок; б) кислород в озон; в) лед в пар. В каком случае вы проводите химические превращения?
2. Найдите простые вещества среди перечисленных веществ: воздух, вода, озон, мед, морская вода, кислород, азот.
3.Из перечисленных веществ два являются смесями. Найдите их: а) кислород, б) озон, в) вода в реке, г) вода в облаке, д) поваренная соль, е) воздух, ж) сахар.