Восьмой класс → Методы разделения ↓
Испарение и кристаллизация
В мире химии процесс разделения веществ важен как в лаборатории, так и в реальных приложениях. Два важных метода, используемых для разделения смесей, — это испарение и кристаллизация. Эти процессы часто используются для получения чистых веществ из смесей, используя преимущества различных свойств компонентов смеси.
Понимание испарения
Испарение — это процесс, в котором жидкость переходит в пар. Это происходит, когда молекулы жидкости получают достаточно энергии, чтобы вырваться из поверхности и стать газом. Испарение происходит быстрее, когда температура высокая или жидкость имеет большую площадь поверхности.
Например, если вы разольете воду на пол и оставите ее на солнце, вода в конце концов исчезнет из-за испарения. Солнце обеспечивает энергию, которая нагревает молекулы воды, заставляя их испаряться в воздух в виде водяного пара.
Применение испарения в техниках разделения
Испарение полезно для разделения растворимого твердого вещества от жидкости. Например, возьмите раствор соли в воде. Когда вы нагреваете раствор, вода испаряется, и по мере повышения температуры остается только соль.
Вот как вы можете использовать испарение для разделения соли от воды:
- Вылейте соляной раствор в неглубокую посуду.
- Аккуратно нагрейте кастрюлю с помощью горелки Бунзена или оставьте ее на солнце.
- По мере испарения воды вы начнете видеть формирование кристаллов соли на дне кастрюли.
- Когда вся вода испарится, соберите сухие кристаллы соли.
Химический аспект испарения
Химически, во время испарения, в химическом составе жидкости изменений не происходит. Начальная жидкость просто меняет своё состояние на газ. Например, H 2 O (жидкость) превращается в H 2 O (газ) после испарения.
Понимание кристаллизации
Кристаллизация — это еще одна техника, используемая для образования твердых кристаллов из раствора. В отличие от испарения, которое сосредоточено на удалении жидкости, кристаллизация подчеркивает формирование кристаллической структуры из раствора, содержащего растворенное вещество.
Представьте, что вы смешиваете сахар в воде. Вы заметите, что спустя некоторое время сахар перестанет растворяться, сколько бы вы ни мешали. Раствор стал насыщенным. Если вы охладите этот насыщенный раствор или позволите ему медленно испаряться, начнут образовываться кристаллы сахара.
Шаги простой кристаллизации
Простой метод кристаллизации с использованием сахарного раствора выглядит следующим образом:
- Сначала подготовьте раствор воды и сахара, в котором сахар перестанет растворяться.
- Медленно нагревайте раствор, пока он не начнет кипеть (остерегайтесь, чтобы не дать ему закипеть).
- Позвольте раствору медленно остывать, не помешивая его.
- По мере остывания на дне начнут образовываться кристаллы сахара.
- Когда все кристаллы будут видны, аккуратно слейте оставшийся раствор, чтобы остались только кристаллы.
Химия кристаллизации
Кристаллизация включает формирование кристаллической структуры. По существу, это упорядоченная геометрическая упаковка атомов, ионов или молекул. По мере охлаждения или испарения раствора частицы растворенного вещества приближаются друг к другу и притягиваются друг к другу, образуя связи, которые формируют кристаллическую решетку.
С точки зрения практической химии это можно представить как:
C 12 H 22 O 11 (aq) → C 12 H 22 O 11 (s)
Комбинация испарения и кристаллизации
Часто испарение и кристаллизация используются вместе в промышленности для получения чистых веществ из растворов. Например, в производстве соли морская вода закачивается в большие неглубокие открытые пруды, где солнце способствует испарению. По мере испарения воды раствор становится насыщенным, и соль осаждается в виде кристаллов, которые можно собирать и очищать.
Примеры испарения и кристаллизации в реальной жизни
- Производство соли - Как уже упоминалось, получение соли из морской воды — это соединение испарения, за которым следует кристаллизация.
- Производство сахара - Сахар извлекается из сока сахарного тростника или свеклы и кристаллизуется.
- Очистка твердых веществ - Она используется в химических лабораториях для получения твердых соединений высокой чистоты.
Заключение
Обе эти техники — испарение и кристаллизация — являются основными химическими методами, использующими различные физические свойства материалов для разделения смесей. Будь то извлечение соли из морской воды или очистка веществ в лаборатории, эти процессы являются важными инструментами для ученых и специалистов промышленности по всему миру.
Комментарии