О.С.ГАБРИЕЛЯН,
|
|
Рис. 63.
|
А если сера смешана не с железными опилками, а, например, с песком, который к магниту совершенно равнодушен? И в этом случае можно найти способ разделения смеси.
Демонстрационный эксперимент. Смесь тонко измельченной серы и песка высыпают в стакан с водой. Песок оседает на дно, а сера удерживается на поверхности. Порошок серы можно легко отделить ложкой.
Такое разделение также основано на особом свойстве вещества, на этот раз – серы. Порошок серы плохо смачивается водой и удерживается на ее поверхности, несмотря на то, что сера тяжелее воды и должна в ней тонуть. Таким же свойством обладают и некоторые содержащие серу руды, благодаря чему их отделяют от пустой породы, т. е. обогащают. Для этого руду измельчают, загружают в огромный резервуар с водой и снизу подают воздух. Частички руды прилипают к воздушным пузырькам и в виде пены всплывают на поверхность. Тяжелые частички песка и других примесей остаются на дне.
Подобное явление можно наблюдать и дома (задания 8 и 9 к этому параграфу).
Для выделения из жидкостей нерастворимых веществ используется отстаивание. Если частички твердого вещества достаточно крупные, они быстро оседают на дно, и жидкость становится прозрачной. Ее можно осторожно слить с осадка, и эта нехитрая операция тоже имеет свое название – декантация.
Чем меньше размер твердых частиц в жидкости, тем дольше будет отстаиваться смесь.
Можно отделить друг от друга и две жидкости, которые не смешиваются между собой.
Демонстрационный эксперимент. В плоскодонную колбу наливают равные объемы воды и растительного масла. При интенсивном взбалтывании вода и масло разбиваются на мелкие капельки и перемешиваются, образуется мутная смесь. Очень быстро эта смесь снова расслаивается на более тяжелый водный слой и масло, всплывающее наверх. Отделить полностью верхний слой достаточно сложно. А вот с помощью делительной воронки разделение такой смеси не представляет труда
(рис. 64).
 |
Рис. 64.
|
Если частички неоднородной смеси очень малы, ее невозможно разделить ни отстаиванием, ни фильтрованием. Примерами таких смесей могут служить молоко и взмученная в воде зубная паста. Такие смеси разделяют центрифугированием. Смеси, содержащие такую жидкость, помещают в пробирки и вращают с огромной скоростью в специальных аппаратах – центрифугах (рис. 65). В результате центрифугирования более тяжелые частички «придавливаются» ко дну сосуда, а легкие оказываются сверху.
 |
Рис. 65.
|
Молоко представляет собой мельчайшие частички жира, распределенные в водном растворе других веществ – сахаров, белков (рис. 66). Для разделения такой смеси применяют специальную центрифугу, называемую сепаратором. При сепарации молока жиры оказываются на поверхности, их легко отделить. Остается вода с растворенными в ней веществами – это обезжиренное молоко.
 |
Рис. 66.
|
Фильтрование
Очистить мутную жидкость или отделить нерастворимый осадок можно с помощью фильтрования. В лаборатории для этого используется специальная пористая бумага. Ее так и называют – фильтровальная. Частицы твердого вещества не проходят через поры бумаги и остаются на фильтре (рис. 67). Вода же с растворенными в ней веществами свободно просачивается через фильтр. Полученный раствор совершенно прозрачен. Его называют фильтратом.
 |
Рис. 67.
|
Фильтрование – очень распространенный процесс и в быту, и в технике, и в природе. Заварку многие процеживают через ситечко. Воздух от пыли, попавшей в пылесос, фильтруется через бумажный или тканевый фильтр. Воду для питья и приготовления пищи рекомендуют пропускать через специальные бытовые фильтры. Помимо того, что они задерживают твердые частицы, угольный порошок поглощает из воды некоторые растворенные в ней вредные вещества.
На очистных сооружениях загрязненную воду также фильтруют через слой чистого песка, на котором задерживается ил, примеси нефтепродуктов, частицы почвы и глины. Топливо и масло в двигателе автомобиля обязательно проходят через фильтрующие элементы. Клеточные мембраны, стенки кишечника или желудка – это тоже своеобразные биологические фильтры, поры которых одни вещества пропускают, а другие задерживают.
Фильтровать можно не только жидкие смеси. Не раз вы видели людей в марлевых повязках, да и самим, наверное, приходилось ею пользоваться (рис. 68). Несколько слоев марли с проложенной между ними ватой очищают вдыхаемый воздух от частиц пыли, смога, да и от болезнетворных микробов, которые «застревают» в хитросплетениях волокон. В промышленности для защиты от пыли используют специальные фильтрующие приспособления, называемые респираторами. Воздух, попадающий в двигатель автомобиля, тоже очищают от пыли тканевыми или бумажными фильтрами.
|
Рис. 68.
|
Адсорбция
В технике часто возникает задача очистки газов, например воздуха, от нежелательных или вредных компонентов. Многие вещества обладают одним интересным свойством – они могут «прицепиться» к поверхности пористых веществ, как железо к магниту.
Адсорбцией называется способность некоторых твердых веществ поглощать своей поверхностью газообразные или растворенные вещества.
Вещества, способные к адсорбции, называются адсорбентами.
 |
Рис. 69.Активированный уголь
|
Адсорбенты представляют собой твердые
вещества, в которых много внутренних каналов,
пустот, пор, т.е. они имеют очень большую общую
поглощающую поверхность. Такое строение
адсорбента можно рассмотреть с помощью
увеличительных приборов (рис. 69). Адсорбентами
являются активированный уголь (он наверняка есть
в вашей домашней аптечке), силикагель (в коробке с
новой обувью можно найти небольшой пакетик с
белыми горошинами – это и есть силикагель),
фильтровальная бумага. Различные вещества
«прицепляются» к поверхности адсорбентов
неодинаково: одни удерживаются на поверхности
прочно, другие – слабее. На свойстве
активированного угля поглощать вредные газы
основано действие фильтрующего противогаза
(рис. 70).
 |
Рис. 70.Внешний вид
|
Активированный уголь способен поглощать не только газообразные, но и растворенные в жидкостях вещества. При отравлениях его принимают для того, чтобы на нем адсорбировались ядовитые вещества.
Ученический эксперимент. В колбу с помощью пипетки накапайте 3–5 капель одеколона. Встряхните колбу, понюхайте ее содержимое. Затем добавьте в нее несколько кукурузных палочек, закройте пробкой и встряхните. Через 1–2 мин откройте пробку и понюхайте содержимое колбы. Что можно сказать об интенсивности запаха одеколона в первом и во втором случаях? Объясните результат.
С помощью активированного угля на сахарных заводах обесцвечивают сиропы, чтобы кристаллики сахара получились красивого, чистого белого цвета.
1. На каких свойствах веществ основано разделение смесей?
2. Приведите примеры разделения смесей с помощью просеивания, известные вам из повседневной жизни.
3. Для отделения золота от пустой породы «золото моют». Какие свойства золота и частиц горной породы используют при этом?
4. Что такое отстаивание и декантация? Приведите примеры.
6. Приведите примеры способов фильтрования воздуха, которые используются в быту и на производстве.
7. Что такое центрифугирование? На чем основан этот процесс? Где он применяется?
8. Смешайте столовую ложку сухого молока и речного песка. Пересыпьте смесь в стакан с водой. Для того чтобы песок полностью «утонул», постучите по внешней стенке стакана ложкой. Какой из компонентов смеси остался на поверхности воды? Почему?
10. Растолките пять таблеток активированного угля и смешайте их с четвертью стакана окрашенной газировки, например пепси-колой. Интенсивно перемешайте смесь ложечкой. Что наблюдается? Сравните окраску отстоявшегося раствора с окраской исходного напитка.