Однорідні суміші по агрегатному стані діляться на газоподібні, рідкі та тверді.
Суміш будь-яких газів завжди гомогенна. Наприклад, чисте повітря - це гомогенна суміш азоту, кисню, вуглекислого та благородних газів, водяної пари. А ось запорошене повітря - це вже гетерогенна суміш тих же газів, тільки що містить ще й частки пилу. Вам напевно доводилося не раз бачити, як рано вранці через нещільно запнуті штори в кімнату пробиваються сонячні промені. Шляхи їх нерідко бувають відзначені світяться доріжками: це зважені в повітрі частинки пилу розсіюють сонячне світло. Смог над містом або над промисловим підприємством - це теж гетерогенна суміш: повітря, в якому містяться не тільки частинки пилу, але також сажа з диму, крапельки різних рідин і ін. (Рис. 61).
Мал. 61. Смог над промисловим підприємством
До рідких природним сумішей відноситься нафту. До її складу входять сотні різних компонентів, головним чином сполуки вуглецю. Нафта називають «кров'ю Землі», «чорним золотом», і вам добре відомо, наскільки значну роль в економіці нашої держави та багатьох інших країн грають видобуток, переробка і експорт нафти і нафтопродуктів.
Безумовно, найпоширенішою рідкою сумішшю, а точніше розчином, є вода морів і океанів. Ви вже знаєте, що в одному літрі морської води в середньому міститься 35 г солей, основна частина з яких припадає на хлорид натрію. На відміну від чистої води морська має гірко-солоний смак, замерзає ні до 0 ° С, а при -1,9 ° С.
З рідкими сумішами в повсякденному житті ви стикаєтеся постійно. Шампуні і напої, мікстури і препарати побутової хімії - все це суміші речовин. Навіть воду з-під крана не можна вважати чистою речовиною: в ній містяться розчинені солі, дрібні нерозчинні домішки, її знезаражують хлоруванням. Таку воду можна пити некип'яченої, її не рекомендують використовувати для приготування їжі. Спеціальні побутові фільтри допоможуть очистити водопровідну воду не тільки від твердих частинок, але і від деяких розчинених домішок. Навіть розчини реактивів на водопровідній воді готувати не можна. Воду для цього очищають методом дистиляції, про що ви дізнаєтеся трохи пізніше.
Широко поширені і тверді суміші. Як ми вже говорили, гірські породи являють собою суміші декількох речовин. Грунт, глина, пісок - це теж суміші. До твердих сумішей можна віднести скло, кераміку, сплави. Кожному знайомі кулінарні суміші або суміші, що утворюють пральні порошки.
Скажіть, однаковий чи склад повітря, яке ми вдихаємо і видихаємо? Звичайно, ні. В останньому стає менше кисню, зате більше вуглекислого газу. Але «більше-менше» - поняття відносні. Склад сумішей можна виразити кількісно, тобто в цифрах. Як? Про це мова піде в наступному параграфі.
1. У чому відмінність матеріалу від хімічної речовини?
2. Чи може вода в різних агрегатних станах бути матеріалом? Наведіть приклади.
3. Що таке суміш? Наведіть приклади природних сумішей різного агрегатного стану. Назвіть компоненти цих сумішей.
4. Наведіть приклади побутових сумішей різного агрегатного стану. Назвіть компоненти цих сумішей.
5. Які суміші називають гетерогенними? Наведіть приклади таких природних і побутових сумішей і назвіть їх компоненти.
6. Які суміші називають гомогенними? Наведіть приклади таких природних і побутових сумішей і назвіть їх компоненти.
7. Який повітря можна розглядати як однорідну суміш, а який - як гетерогенну?
Глава 2. Математика в хімії
Об'ємна частка газів в суміші
Для того щоб висловити склад суміші газів в цифрах, тобто кількісно, використовують особливу величину, яку називають об'ємною часткою газів в суміші.
Об'ємну частку газу в суміші позначають грецькою буквою - «фе».
Об'ємною часткою газу в суміші називають відношення обсягу даного газу до загального обсягу суміші:
Що ж показує об'ємна частка газу в суміші або, як кажуть, який фізичний зміст цієї величини? Об'ємна частка газу показує, яку частину загального обсягу суміші займає даний газ.
Якби нам вдалося розділити 100 л повітря на окремі газоподібні компоненти, ми отримали б близько 78 л азоту, 21 л кисню, 30 мл вуглекислого газу, в останньому обсязі містилися б так звані благородні гази (головним чином аргон) і деякі інші (рис. 62).
Мал. 62. Склад атмосферного повітря
Розрахуємо об'ємні частки цих газів в повітрі:
Неважко помітити, що сума об'ємних часток всіх газів в суміші завжди дорівнює 1, або 100%:
(Азоту) + (кисл.) + (Кут. Газу) + (ін. Газів) = 78% + 21% + 0,03% + 0,97% = 100%.
У хімії на виробництві частіше доводиться стикатися зі зворотним завданням: визначати обсяг газу в суміші за відомою об'ємній частці.
Приклад. Обчисліть об'єм кисню, що міститься в 500 л повітря.
З визначення об'ємної частки газу в суміші висловимо обсяг кисню:
Підставами в рівняння числа і розрахуємо обсяг кисню:
V (кисл.) = 500 (л) • 0,21 = 105 л.
До речі, для наближених розрахунків об'ємну частку кисню в повітрі можна прийняти рівною 0,2, або 20%.
При розрахунку об'ємних часток газів в суміші можна скористатися маленькою хитрістю. Знаючи, що сума об'ємних часток дорівнює 100%, для «останнього» газу в суміші цю величину можна розрахувати по-іншому.
Задача.Аналіз атмосфери Венери показав, що в 50 мл венеріанського «повітря» міститься 48,5 мл вуглекислого газу і 1,5 мл азоту. Розрахуйте об'ємні частки газів в атмосфері планети.
V (кут. Газу) = 48,5 мл,
Розрахуємо об'ємну частку вуглекислого газу в суміші. За визначенням:
Обчислимо об'ємну частку азоту в суміші, знаючи, що сума об'ємних часток газів в суміші дорівнює 100%:
(Кут. Газу) + (азоту) = 100%,
(Азоту) = 100% - (кут. Газу) = 100% - 97% = 3%.
Відповідь. (Кут. Газу) = 97%, (азоту) = 3%.
1. Що таке об'ємна частка компонента в газовій суміші?
2. Об'ємна частка аргону в повітрі 0,9%. Який обсяг повітря необхідний для отримання 5 л аргону?
3. При розділенні повітря було отримано 224 л азоту. Які обсяги кисню і вуглекислого газу були отримані при цьому?
4. Об'ємна частка метану в природному газі становить 92%. Який обсяг цієї газової суміші буде містити 4,6 мл метану?
5. Змішали 6 л кисню і 2 л вуглекислого газу. Знайдіть об'ємну частку кожного газу в отриманої суміші.