Материалов на основе чистых веществ гораздо меньше, чем материалов из смесей. Из чистых веществ, например, изготавливают медные провода, кремниевые солнечные батареи и процессоры…

Материалов на основе чистых веществ гораздо меньше, чем материалов из смесей. Из чистых веществ, например, изготавливают медные провода, кремниевые солнечные батареи и процессоры компьютеров. Чистыми называют вещества, которые почти не содержат примесей. Смеси веществ (или композиции) в качестве материалов используются неизмеримо чаще. Индивидуальные вещества в них называют компонентами. По внешним, т. е. визуальным, признакам различают гомогенные и гетерогенные смеси. В гомогенных смесях границы раздела между частицами компонентов не видны не только невооружённым глазом, но даже под микроскопом. Например, нельзя различить молекулы газов, входящих в состав чистого воздуха, или молекулы компонентов спиртовой настойки иода. В гетерогенных смесях частицы компонентов можно заметить невооружённым глазом. К таким смесям, например, относятся горные породы, стиральные порошки, строительные смеси. Приведённые примеры позволят предложить классификацию смесей, основанную на их агрегатных состояниях. Различают твёрдые, жидкие и газообразные смеси. К твёрдым гетерогенным смесям можно отнести горные породы, компонентами которых являются минералы, например гранит (от лат. слова granum — зерно). Нетрудно сделать вывод о том, что в приготовленной смеси индивидуальные свойства железа (способность намагничиваться) и серы (способность флотировать - плавать на поверхности воды из-за несмачиваемости) сохраняются, поэтому их смесь можно разделить. К жидким смесям относится вода морей и океанов. Чистая морская вода является гомогенной смесью, а точнее, раствором солей в воде. Солёный вкус морской воде придаёт хлорид натрия, а горьковатый-соли магния. Если в морской воде содержится взвесь частиц почвы, то вода является гетероген-ной жидкой смесью. В медицине используется очищенная от примесей вода как растворитель для приготовления лекарственных форм и для инъекций. Одним из способов получения такой воды является дистилляция, или перегонка, а потому такую воду называют дистиллированной. Кроме медицины, она широко применяется в химических лабораториях для приготовления растворов определённого со-става. Дистиллированную воду рекомендуется заливать в систему охлаждения автомобиля (радиатор), так как она не образует накипи. Чтобы познакомиться с дистилляцией, обратимся к эксперименту. Уста- новка для лабораторного получения дистиллированной воды состоит из перегонной колбы (в неё наливают воду, которую необходимо очистить), со-единённой с холодильником. Так называют часть установки, в которой образу-ющиеся при кипении в перегонной колбе пары воды охлаждаются, конденсируются в капельки и стекают в приёмник (стакан или колбу). К жидким смесям относится нефть. Частицы твёрдых веществ в ней различить очень трудно, поэтому нефть можно считать гомогенной смесью веществ, из которых получают необходимые современному индустриальному обществу нефтепродукты. К газообразным смесям относится, например, воздух, состоящий из азота, кислорода, благородных газов и других компонентов. В основном такие смеси гомогенные. Кроме перегонки, существуют другие способы разделения смесей, основан-ные на индивидуальных физических свойствах их компонентов. Познакомимся с некоторыми способами. С помощью лупы вы можете различить кристаллы сахара и речного песка. Возможно, некоторые из вас предложат использовать для отделения таких кристаллов пинцет, но время, которое потре-буется для этого, будет значительно боль-ше, чем нужно было Золушке для того, чтобы выбрать из мешка и отделить тёмные бобы от светлых бобов. Да и от частиц глины таким способом не избавиться. Мелкие частицы глины из мутного раствора могут осесть, но для этого потре-буется значительное время. Чтобы ускорить процесс, используют метод фильт-рования. Лабораторные бумажные фильтры производят на основе специальной по-ристой бумаги, которую так и называют: фильтровальная бумага. Частицы почвы (песка и глины) не проходят через поры бумаги и остаются на ней. Прозрачный раствор сахара (фильтрат) свободно просачивается через фильтр. Сахар из него можно выделить методом выпаривания по-лученного раствора. С этой целью используют специальные фарфоровые чашки. Смесь воды и нефтепродуктов легко разделить отстаиванием с помощью особого прибора - делительной воронки (рис. 23). Вода, как более тяжёлая жид-кость, соберётся внизу, а нефтепродукт образует верхний слой. Открыв кран воронки, можно легко слить воду, а за- нефтепродукт. тем, закрыв и снова открыв его, слить Аналогично разделяют смесь воды и масла, если вода попала в систему смазки автомобиля. Рассмотренные выше способы разделения смесей на отдельные компоненты или группы сходных компонентов широко используются не только в лаборатории, в быту, на производстве. Выпаривание - основа соледобычи из концен- трированных растворов соляных озёр — рассолов (phc. 24). Берега этих озёр представляют собой природные чаши для выпаривания. В роли нагревателя такой природной установки для выпарива-ния выступает Солнце. За счёт солнечной энергии вода испаряется, а соль кристаллизуется. Фильтрование также распространено в приро- де, в промышленности и быту. Водопроводную воду фильтруют через слой чистого песка на водоочистных станциях. Дополни-тельно с этой целью дома часто используют бытовые фильтры. Биологическими фильтрами, «поры» которых пропускают необходимые для нормальной жизнедеятельности вещества и задерживают вред-ные, являются клеточные мембраны, стенки органов желудочно-кишечного тракта. Фильтровать можно не только жидкие гетерогенные смеси, но и воздух. Так, например, очищают с помощью бумажных или тканевых фильтров воздух в помещениях при использовании пылесоса. Очистка воздуха фильтрованием широко при- меняется и в медицине. Медицинские повязки часто используются в период эпидемий. Такие повязки обязательно надевают врачи, и в первую очередь хирурги во время операции (рис. 25). Строительные и дорожные рабочие защищают лёгкие от пыли с помощью специальных фильтрую-щих аппаратов — респираторов (рис. 26). Ещё один способ разделения смесей (в том числе газовых) на компоненты, а также их распознава-ния — хроматография (от греч. chromatos - цвет и grapho — пишу) — открыт русским биохимиком Михаилом Семёновичем Цветом. Этот способ основан на различии скорости перемещения компонентов растворённой смеси в слое некоторых веществ и материалов, например бумаги (бумажная хрома-тография). Проведём эксперимент. В стакан нальём слой спирта или раствора уксусной кислоты 0,5—1 см. На расстоянии 2 см от узкого края бумажной полоски шириной 1 см, вырезанной из фильтроваль-ной бумаги, нанесём точку чёрным фломастером. Опустим полоску бумаги в стакан со спиртом так, чтобы конец с нанесён-ной точкой касался дна стакана. Наблюдаем разделение красящих веществ фломастера.