§ 17. Повітря, його склад. Оксиген. Кисень, його фізичні властивості

Повітря — природна суміш газів. Це ви знаєте з курсу природознавства. Які гази й у якій кількості входять до складу повітря? Пригадати ці відомості вам допоможуть діаграми на рисунку 17.1.

Рис. 17.1. Середній склад сухого повітря: об’ємні (1) і масові (2) частки (у частках від одиниці й відсотках) газів у ньому

Окрім азоту, кисню, вуглекислого газу, у повітрі є водяна пара, озон, домішки пилу, інших газів тощо (докладніше про склад повітря – у таблиці 6 Додатка).

Відкриття кисню дотепер залишається предметом наукової дискусії істориків хімії.

Цікаво і пізнавально

У VIII столітті китайський алхімік Мао Хоа вважав: повітря складається з двох частин, одна з яких підтримує горіння й дихання, а інша – ні.

Є підстави вважати відкривачами кисню щонайменше трьох дослідників: шведського хіміка Карла Вільгельма Шеєле (рис. 17.2.1), англійського священика Джозефа Прістлі (рис. 17.2.2) і французького хіміка Антуана Лорана Лавуазьє (рис. 17.2.3).

Рис. 17.2.1. Шеєле Карл Вільгельм (1742-1786). Шведський хімік і фармацевт. Член Королівської шведської академії наук. Хімію вивчав самотужки. Уперше добув багато неорганічних і органічних речовин, зокрема кисень

Рис. 17.2.2. Прістлі Джозеф (1733-1804). Англійський хімік, філософ, член Лондонського королівського товариства. Відкрив кисень. Проводив експерименти з повітрям, забрудненим різними газами. Виявив, що «повітря, зіпсоване горінням або диханням», стає придатним для дихання внаслідок життєдіяльності зелених частин рослин, одним з продуктів якої є кисень

Рис. 17.2.3. Лавуазьє Антуан Лоран (1743-1794). Французький хімік. Член Паризької академії наук. Його праці сприяли перетворенню хімії на науку, яка ґрунтується на точних вимірюваннях. Експериментально обґрунтував основний закон хімії – закон збереження маси речовин; визначив склад повітря; уперше правильно пояснив явище горіння як процес взаємодії речовин із киснем; довів, що процес дихання подібний до процесу горіння

Перше повідомлення про одержання безбарвного газу, в якому свічка горить яскравіше, ніж у повітрі, а тліюча скіпка спалахує, було зроблено в 1775 році Дж. Прістлі на засіданні Лондонського королівського товариства. Кількома роками раніше кисень добув К. Шеєле і назвав його «вогненним повітрям». Однак він необачливо забарився з оприлюдненням свого відкриття: трактат «Про повітря й вогонь» побачив світ лише 1777 року.

Тим часом у 1775 році А. Лавуазьє повторив досліди Дж. Прістлі та вдосконалив їхню методику. У виступі на засіданні Паризької академії наук учений повідомив, що йому вдалося отримати та описати властивості «найчистішої частини повітря, яке нас оточує». А. Лавуазьє назвав цей складник повітря життєвою основою (спробуйте пояснити чому).

Цікаво і пізнавально

Термін «кисень» уперше запровадив Антуан Лавуазьє 1777 року.

Про кількісний склад повітря. Щоб перевірити правильність міркувань великих хіміків минулого, відтворимо історію досліду. Помістимо в посудину з водою чашку для випарювання, у якій закріпимо свічку (рис. 17.3.1). Запалимо її й хутко накриємо скляним дзвоном, попередньо розміченим на п’ять рівних частин.

З курсу природознавства ви знаєте: поки у дзвоні є кисень – свічка горітиме. Під час горіння кисень витрачатиметься, тож вода заповнюватиме простір, що вивільнився. Тому її рівень у дзвоні підвищиться. Свічка погасне, коли кисню у дзвоні не залишиться (рис. 17.3.2).

Результати експерименту засвідчили: рівень води в циліндрі підвищився на одну поділку. Це означає, що об’єм повітря зменшився приблизно на одну п’яту частину. Тобто об’ємна частка кисню в повітрі становить близько 20 % (порівняйте здобуті експериментальні дані з тими, що наведено на діаграмі, зображеній на рисунку 17.1.1). Однак зауважимо, що внаслідок згоряння парафіну свічки утворюється газувата речовина – вуглекислий газ CO₂ й водяна пара H₂O. Це ускладнює точність визначення частки кисню під час згаданого історичного досліду.

Рис. 17.3. Визначення об’ємної частки кисню в повітрі

Склад молекули кисню вперше правильно визначив італійський науковець Амедео Авогадро (рис. 17.4). Він експериментально встановив відносну молекулярну масу кисню й дійшов висновку, що його молекула складається з двох атомів Оксигену (рис. 11.1).

Пригадайте хімічний знак Оксигену. Зазначте валентність (за потреби скористайтеся таблицею 15.1) і запишіть значення відносної атомної маси цього хімічного елемента.

Запишіть і вимовте хімічну формулу кисню. Обчисліть його відносну молекулярну масу. Простою чи складною речовиною є кисень?

Рис. 17.4. Авогадро Амедео (1776-1856). Італійський фізик і хімік (юрист за освітою). Популярність його імені пов’язана з відкриттями в галузі фізики й хімії. У 1811 році заклав основи молекулярної теорії. Цього ж року відкрив закон, названий його ім’ям. Винайшов метод визначення молекулярних мас, першим правильно обчислив атомні маси низки хімічних елементів

Фізичні властивості кисню. За звичайних умов кисень – безбарвний газ, без смаку й запаху. Його густина трохи більша за густину повітря. Твердий кисень плавиться за температури -218 °С. Рідкий кисень кипить за температури -183 °С. Кисень у рідкому стані – блакитна рухлива рідина. Скраплений кисень зберігають у посудинах Дьюара.

Цікаво і пізнавально

У лабораторіях і в промисловості посудину Дьюара використовують для зберігання зрідженого кисню, азоту, гелію. Побутовий термос – різновид посудини Дьюара.

Кисень малорозчинний у воді: за нормальних умов (0 °С, 1 атм) у воді об’ємом 100 л розчиняється кисень об’ємом 5 л. За 20 °С і тиску 1 атм у воді такого самого об’єму розчиняється кисень об’ємом 3,1 л.

Чи не кожен акваріуміст використовує компресори для аерації води. Поясніть, чому в спеку потреба в аерації зростає.

Які фізичні властивості кисню використовують для його збирання в посудину, ви дізнаєтеся з § 20.

ПРО ГОЛОВНЕ

• Хімічний символ Оксигену – О, відносна атомна маса – 16, валентність – ІІ.
• Молекула кисню складається з двох атомів Оксигену. Відносна молекулярна маса кисню – 32.
• За звичайних умов кисень – безбарвний газ, без смаку й запаху, малорозчинний у воді.
• Густина кисню трохи більша за густину повітря.
• Кисень кипить за температури -183 °С.
• Рідкий кисень – блакитна рухлива рідина.
• Температура плавлення кисню -218 °С.

Перевірте себе

• 1. Який склад повітря?
• 2. Уміст якого газу в повітрі найбільший?
• 3. Хто відкрив кисень?
• 4. Як експериментально можна визначити приблизний уміст кисню в повітрі?
• 5. Який науковець уперше правильно визначив відносну молекулярну масу кисню і склад його молекули?
• 6. Яка відносна атомна маса Оксигену? Валентність?
• 7. Скільки атомів у молекулі кисню? Яка його хімічна формула?
• 8. Які фізичні властивості кисню?

Застосуйте свої знання й уміння

• 9. Чому кисень, випущений з балона, накопичується в нижній частині виробничого приміщення, заповнює всі приямки та траншеї і надовго там затримується?
• 10. Чому жива троянда, яку занурили в посудину з рідким киснем, стала крихкою (рис. 17.5)?

• 11*. Чому науковці тривалий час вважали повітря чистою речовиною, а не сумішшю?
• 12. Класифікуйте речовини, що є в повітрі (тут і далі див. таблицю 6 Додатка), на прості й складні.
• 13. Порівняйте якісний і кількісний склад: а) кисню О₂ й озону O₃; б) кисню O₂, азоту N₂ й водню H₂; в) вуглекислого газу CO₂ й нітроген(ІV) оксиду NO₂.
• 14. Визначте валентності хімічних елементів у складних речовинах, які є в повітрі.
• 15. Обчисліть відносні молекулярні маси складних речовин, які є в повітрі.
• 16*. Прокоментуйте висловлювання відомого вченого-хіміка А. Лавуазьє: «. Не робити жодного висновку, який не випливав би безпосередньо з досліду і спостереження, не пропонувати нічого понад те, що підтверджує дослід, і нічого не добавляти там, де факти мовчать».

Творча майстерня

• 17. Підготуйте презентацію «Історія відкриття кисню».
• 18. За матеріалами Інтернету підготуйте повідомлення про дивовижні властивості рідкого кисню.

Дізнайтеся більше про кисень (с. 179).

Урок: Кисень. Озон. Фізичні та хімічні властивості. Склад повітря.

Мета уроку повторити класифікацію простих речовин, властивості металів і неметалів; склад молекули кисню, якісний та кількісний склад повітря; ознайомити учнів з історією відкриття кисню; познайомити із речовиною озоном, як алотропною видозміною Оксигену; ознайомити зі шляхами утворення озону в побуті, проблемою чистого повітря, пояснити згубну дію різних домішок на життедіяльність живих організмів; ознайомити учнів з негативними наслідками забруднень повітря.

Тема. Оксиген. Поширеність Оксигену в природі. Кисень, склад його молекули, поширеність у природі. Фізичні властивості кисню. ( 7 клас)

Знаннєвий компонент

повторити класифікацію простих речовин, властивості металів і неметалів; склад молекули кисню, якісний та кількісний склад повітря; ознайомити учнів з історією відкриття кисню; познайомити із речовиною озоном, як алотропною видозміною Оксигену;

Діяльнісний компонент

розрізняти поняття про Оксиген як хімічний елемент і кисень як просту речовину

описувати поширеність Оксигену в природі; його фізичні властивості; характеризу вати фізичні властивості повітря ;

аналізу вати склад повітря, його значення ;

склада ти формули простих та складних речовин, що входять до складу повітря ;

використову вати знання про Періодичну систему;

визнача ти місце Оксигену в Періодичній системі та будову його атома ;

розвивати творчі здібності учнів, уміння узагальнювати та робити висновки, логічно мислити: виділяти головне, аналізувати, порівнювати; сприяти розвитку в учнів екологічної культури;

Ознайомити зі шляхами утворення озону в побуті, проблемою чистого повітря. ; пояснити згубну дію різних домішок на життедіяльність живих організмів; ознайомити уч нів з негативними наслідками забруднень повітря ;

Екологічна безпека і сталий розвиток

Розробити шляхи боротьби із забрудниками повітря. Розкрити біологічну роль кисню.

Підприємливість і фінансова грамотність

розкрити взаємозв’язок хімії, людини, природи, показати, що головною причин ою забруднення природи є людина .

Тип уроку: поглиблення і засвоєння знань.

Форми роботи: вправа «мікрофон», розповідь учителя , бесіда, робота з підручником, складання опорних схем, самостійна робота, вправа «Закінчити речення». написання хімічного диктанту,

Міжпредметні зв’язки: природознавство, біологія, фізика, географія.

Наочність та обладнання : таблиця «Класифікація речовин», діаграма «Поширення елементів у природі», опорна схема «Кисень», діаграма «склад повітря».

Девіз уроку: «Кисень – проста речовина, навколо якої обертається земна хімія».

Хід уроку

І. Організація класу.

Оголошення теми і цілей уроку.

1.Вправа «Мікрофон».

Учні по черзі відповідають на запитання, передаючи один одному мікрофон.

Запитання.

2. Які речовини називають простими?

3. Які речовини називають складними?

4. Наведіть приклади простих і складних речовин.

5. У природі хімічні елементи зустрічаються у вигляді простих речовин чи складних?

7. На які групи поділяють прості речовини?

(Звертаємося до періодичної системи хімічних елементів і згадуємо розташування металічних і неметалічних елементів у таблиці).

9. Яких простих речовин у природі більше: металів чи неметалів?

11. Наведіть приклади простих речовин металів, що зустрічаються у природі.

12. Які неметалічні елементи є нейбільш поширеними у природі?

13. Які прості речовини неметали входять до складу повітря?

14. Що таке атмо сфера і що входить до її складу .

15. Чи можна повітря записати формулою? Чому?

16.Які речовини входять до складу повітря?

17.Без якої складової повітря людина може прожити тільки кілька хвилин?

ІІІ. Вивчення нового матеріалу.

1 .Склад повітря

Розповідь з елементами бесіди.

— Що ж таке повітря? Незважаючи на те, що людина живе на дні “повітряного океану”, вона вивчила повітря значно пізніше, ніж інші речовини. Це пояснюється тим, що повітря невидиме, не має ні запаху, ні смаку. Лише наприкінці XVIII століття А.Лавуазьє визначив склад повітря. До його складу входять: азот – 78%, кисень – 21%, вуглекислий газ – 0,03%, аргон – 0,93%. Отже, повітря – складна суміш газів

У повітрі є ще пил, водяна пара і домішки різних газів: сульфуру (IV) оксиду SO ₂ , метану СН ₄ , амоніаку NНз, карбон (ІІ) оксиду СО тощо. Вони шкідливі для довкілля і здоров’я людини, забруднюють атмосферне повітря . Повітряний океан, що оточує нашу планету, утримується силами земного тяжіння. Якби Земля втратила свою повітряну оболонку – атмосферу, то перетворилася б на мляву, позбавлену рослинності, пустелю.

— Які властивості повітря? (Бесіда) ( Повітря невидиме і безбарвне. Чисте повітря запаху не має. Повітря не має смаку Повітря не має форми. Повітря пружне Повітря легше води, тобто менш щільне, ніж вода. Повітря – погано проводить тепло. При нагріванні повітря розширюється, а при охолодженні стискається. )

– А чому ж тоді небо блакитне? ( Бо товстий шар повітря, який оточує нашупланету, освітлений Сонцем набуває блакитного забарвлення. Коли космонавтидивляться на Землю із космічного корабля, вони бачать, як наша планета переливається всіма відтінками блакитних кольорів )

— Поміркуйте! Чому космонавти, які виходять у відкритий космос, і водолази,які спускаються в морські глибини, вимушені вдягати спеціальні скафандри?

— Чому кулька, заповнена повітрям, не тонуть (Повітря легше за воду.)

— Чому м’яч після удару відскакує? (Повітря пружне, воно має здатністьстискатися. При ударі м’яча об підлогу або землю повітря , яке в ньомуміститься , миттєво стискається . Оскільки воно пружне, то відразу розширюється,внаслідок чого м’яч відскакує після удару.)

— Чому в теплій кімнаті кулька більша? А в холодній та сама кулька стає меншою? (Від нагрівання повітря розширюється, від охолодження — стискається.)

— Чому птахи настовбурчують пір’я під час морозів?

— Чому вікна в будинках мають подвійне, а іноді — потрійне скло?

— Коли краще зберігається тепло в кімнаті: якщо вікно засклене товстимсклом чи коли воно з подвійними рамами?

2. Повітря необхідне для всіх живих істот. Киснем дихають не тільки люди, тварини, але й рослини, мікроорганізми. Відомо, що людина може існувати без їжі 40 днів, без води – 5 днів,а без повітря не витримає й 5 хвилин. Повітря має значення для рослин, бо є не тільки середовищем життя, джерелом кисню для дихання, але й постачає рослинам вуглекислий газ. Без якого не може відбуватися фотосинтез. Зміна вмісту вуглекислого газу в повітрі впливає на фотосинтез. А значить, і на живлення зелених р ослин. Про роль кисню в природі написані тисячі книг. Усі тварини дихають киснем і в безкисневій атмосфері просто не можуть існувати. Лише деякі мікроорганізми – анаеробні бактерії, живуть без кисню. Кисень під час дихання окиснює вуглеводи та інші речовини, і в цьому хімічному процесі виділяється та енергія, що витрачається на всі життєві процеси.

Весь кисень виник і зберігається на планеті завдяки процесу фотосинтезу.

3 . Поширеність Оксиґену у природі.

Оксиген входить до складу таких біологічно важливих речовин, як вода, білки, жири, вуглеводи, нуклеїнові кислоти, до 50–85 % ваги живих і рослинних тканин. Атоми Оксиґену містяться у багатьох мінералах: піску, глині, вапняку, залізних та інших рудах, багатьох солях. Оксиґен утворює просту речовину кисень, що є компонентом повітря.

Відомості про.

Розташування в ПС: порядковий номер – 8, 2 2 період, VІ група

Будова атома: Оксиген містить 8 протонів і 8 електронів

Невелика кількість кисню розчинена у природній воді

Учні дану таблицю переносять в робочий зошит.

4. Коли кисень був відкритий вперше?

Перші відомості про кисень як складову частину повітря прийшли до нас з глибини V ІІІ сторіччя. Китайський вчений Мао-Хоа встановив, що у повітрі є газ, який підтримує дихання і горіння.

Через 10 століть, незалежно один від одного, кисень відкрили К. Шеєле (шведський природодослідник) і Дж. Прістлі (англійський вчений). В історії хімії важливого значення набуло відкриття А. Лавуазьє. Вчений встановив, що кисень є складовою повітря, який підтримує горіння. На цій підставі він створив кисневу теорію горіння, яка до сьогодні залишається правильною та дає змогу пояснити багато хімічних процесів.

5. Фізичні властивості кисню. За звичайних умов кисень – безбарвний газ без смаку і запаху. Рідкий кисень – блакитна рідина, що притягується магнітом. Твердий кисень має високу густину, тому у рідкому тоне. Скраплений кисень зберігають у посудинах Дьюара. У домашніх умовах ми маємо ці посудини у складі термосів. Твердий кисень плавиться за температури – 218 0 С. Рідкий кисень кипить при – 183 0 С. Кисень малорозчинний у воді: за н.у. (0 0 С, 1 атм) у 100 л води розчиняється 5 л кисню, а при 20 0 С розчинність зростає до 3,1 л. кисень важчий за повітря.

6 . Оксиген утворює 2 алотропні форми – кисень О ₂ та озон О ₃ .

Озон – хімічна речовина, яка складається з трьох атомів Оксигену. На відміну від кисню,озон має запах, є отруйним,його температури плавлення та кипіння вищі. Він виявляє більшу хімічну активність. У природі утворюється з кисню під час грозових розрядів та під впливом ультрафіолетового випромінювання Сонця, або під час окиснення смоли хвойних дерев.

Тому під час грози або перебування у хвойному лісі ми відчуваємо свіжий запах. Це і є озон.

Якщо зобразити даний процес за допомогою хімічного рівняння, то воно матиме такий вигляд:

3О ₂ → 2О ₃

Тобто, з 3 молекул кисню утворюється 2 молекули озону.

А зараз я пропоную розглянути властивості озону у вигляді порівняльної таблиці

Робота з таблицею . Властивості кисню та озону . Порівняння учнями.

2. Відносна молекулярна маса

7. Здатність вступати в реакції

Наша Земля оточена повітряною оболонкою, яку називають атмосферою (грец. атмос – «пара» і сфера — «куля ». Вона захищає планету від перегрівання, надмірного охолодження, космічного випромінювання та метеоритів. Атмосфера складається з чотирьох шарів, кожний з яких має свою висоту, температуру та значення. Нижній шар атмосфери (висотою до 17 км ) називається тропосферою. Над нею знаходиться наступний шар – стратосфера, її товщина майже ЗО км. Озоновий шар розташований на висоті 20 – 25 км і виконує захисну роль. Найвищий шар атмосфери називається іоносферою. Вона досягає висоти 100 км над Землею. Озон (О ₃ ) у перекладі означає «той, що пахне». У невеликих кількостях утворюється в повітрі з кисню під час сильних грозових дощів. За малих концентрацій (менше 0,03 г/мл) має приємний запах післягрозового повітря й діє стимулююче на організм, підвищує його стійкість проти холоду, гіпоксії, дії токсичних речовин, поліпшує роботу легень, нормалізує артеріальний тиск, підвищує рівень гемоглобіну у крові, імунобіологічну стійкість організму. Однак, якщо його концентрація у повітрі підвищується, приємний запах перетворюється на неприємний, що нагадує запах хлору, а ще за більших концентрацій – на солодкувато – нудний запах оксидів Нітрогену (це є свідченням того, що концентрація смертельна). Озон за високих концентрацій спричиняє спазм легень, подразнює верхні дихальні шляхи. Збільшується ймовірність утворення злоякісних пухлин легень. Для захисту органів дихання використовують протигази з натронним вапном або ізолюючий протигаз та захисний костюм. Тимчасово може допомогти ватно-марлева пов’язка, змочена розчином соди і калій йодиду. У разі отруєння допомагають інгаляції киснем, тепло, ін’єкції глюкози й кальцій хлориду, серцеві препарати. Озон використовують для дезінфекції води, вибілювання олій, борошна, паперу, тканин.

П роблема озону в атмосфері має два пов’язаних з людською діяльністю чинника :

– руйнування озонового шару у верхніх шарах атмосфери;

– збільшення вмісту о зо н у в нижніх шарах атмосфери (навколоземні простори).

Вчитель . Вплив на людину руйнування озонового шару:

• Рак шкіри. Вплив ультрафіолетових променів створює підвищений ризик розвитку декількох типів раку шкіри, у тому числі злоякісної меланоми, базально-і плоскоклітинного раку клітин.
• Пошкодження очей. Прямий вплив УФ-випромінювання може призвести до фотокератиту (сніжної сліпоти) і катаракти.
• Пошкодження імунної системи. Збільшення впливу ультрафіолетових променів послаблює захисну реакцію імунної системи.
• Прискорює старіння шкіри. Постійний вплив УФ-випромінювання може призвести до фото алергії, що призводить до висипу у світлошкірих людей.
• Інші ефекти. Озонові хімічні речовини можуть викликати утруднення дихання, біль у грудях, подразнення в горлі і перешкоджають функціонуванню легенів.

Проблемне питання: Які заходи може вжити кожен з Вас,щоб сповільнити зміни клімату та руйнування озонового шару?

• купувати місцеві та сезонні продукти там, де це можливо. Купівля несезонних продуктів означає те, що вирощують їх у теплицях або імпортують, часто повітряним транспортом.
• Обирайте душ, а не ванну, та не використовуйте більше гарячої води,ніж вам потрібно.
• Використовуйте акумулятори, що заряджаються. Використані батарейки забруднюють навколишнє середовище, оскільки містять важкі метали.
• Перегляньте користування особистим автомобілем. Автомобілі є одним із найбільших джерел викидів С0₂ та інших парникових газів.
• Утеплюючи будинок, зменшуючи потужність обігрівача чи кондиціонера, ви заощаджуєте енергію та гроші.
• Вимикайте кондиціонер, коли залишаєте кімнату,це заощаджує електроенергію. Коли купуєте новий холодильник або кондиціонер, переконайтеся, що він не містить ХФМ.
• Уникай те упакованих виробів та пластикових пакетів.
• Висаджуйте дерева у своєму саду, шкільному дворі або землях громади. Дерева поглинають вуглекислий газ при зростанні, що значно уповільнює кліматичні зміни.

1. Закріплення знань

1. Гра «Вірю – не вірю» – письмово у зошитах.

1. Кисень добре розчиняється у воді (не вірю)
2. Він легший за повітря (не вірю)
3. Рідкий кисень притягується магнітом (вірю)
4. Молекула трьохатомна (не вірю)
5. Білий газ (не вірю)
6. Має різкий запах (не вірю)
7. У твердому стані – сині кристали (вірю)
8. Молекула двохатомна (вірю)
9. Трохи важчий за повітря ( вірю)
10. Солодкий на смак

2.Гра «Визнач елемент і речовину» – учні отримують картки на яких написана певна особливість чи характеристика, потрібно визначити про що йдеться у картці – про хімічний елемент Оксиген чи про речовину кисень. Карту прикріплюють на магнітній дошці у відповідну графу.

1. Входить до складу повітря.
2. Погано розчиняється у воді.
3. Утворює дві прості речовини.
4. Утворюється у результаті фотосинтезу рослин.
5. Проявляє валентність ІІ.
6. Має заряд ядра +8.
7. Підтримує дихання.
8. Підтримує горіння.
9. Входить до складу молекули води.
10. Входить до складу молекул багатьох органічних речовин.
11. Розташований у ІІ періоді.

6. Узагальнення знань

Наголошуємо учням, що Оксиген – типовий неметалічний елемент. Проста речовина його кисень – неметал. Виявляє всі фізичні властивості типових неметалів: безбарвний, не має запаху і смаку, важчий за повітря, має здатність зріджуватися і тверднути за низьких температур.

§ 15. Що таке чисті речовини та суміші

У природі немає чистих речовин, вони існують переважно у складі сумішей. Ти щодня готуєш суміші: цукруєш чай або каву, нарізаєш салат, годуєш рибок в акваріумі, розводиш акварельні фарби водою, готуєш фруктове смузі.

1. ЩО ТАКЕ ОДНОРІДНІ ТА НЕОДНОРІДНІ СУМІШІ

Суміші складаються з двох або більше речовин. Суміш речовин не є новою речовиною. Речовини, що входять до суміші, можна розділити. Суміші поділяють на природні та штучні, а також однорідні та неоднорідні.

Природні суміші — це повітря, морська вода, нафта, кров, молоко. Штучні суміші — озонований кисень або повітря для медичних цілей, суміш повітря з гелієм для наповнення повітряних кульок, залізобетон, сплави.

Неоднорідними називають такі суміші, в яких неозброєним оком або за допомогою лупи чи мікроскопа можна помітити частинки речовин, з яких складається суміш. Це, наприклад, суміш заліза й сірки, піску й кухонної солі, води й олії, мідних і залізних ошурок.

Мал. 69. Неоднорідні суміші: вода й олія; мушлі, пісок і каміння; деталі ©ЛЕГО; однорідні суміші: рідина для миття вікон; бронза; апельсиновий сік; дитяча суміш

• Які із сумішей на мал. 69 природні, а які — штучні?

Наукові суперечки

Однорідними називають такі суміші, у яких навіть за допомогою простих оптичних приладів не можна виявити окремі частинки речовин. Наприклад, повітря, морська вода, цукровий сироп, харчовий оцет, чавун, сталь, бронза та інші сплави.

Видатний український кардіохірург Микола Амосов відомий не тільки майстерно виконаними операціями на серці й новими методами хірургічного лікування. Своїм пацієнтам лікар надавав багато життєво важливих рекомендацій щодо фізичних вправ та харчування. Саме він створив пасту Амосова — вітамінну суміш із горіхів, сухофруктів, меду та лимонів, що зміцнює судини й підвищує імунітет.

Чи можна створити однорідну суміш двох (або більше) твердих речовин? Виявляється, так. Якщо два метали розігріти до температури, вищої за температуру плавлення, утворяться рідини, які можна змішати. Коли суміш охолоне, матимемо сплав. Прикладом сплаву є бронза — суміш міді й олова. Здавна із цього сплаву виготовляли дзвони, монети й медалі. До складу сплавів може входити і неметал. Сталь — сплав, головними складниками якого є залізо й незначна кількість вуглецю. Сплав може містити більше двох складників. Наприклад, нержавіючий посуд, столове приладдя виготовляють зі сплаву нікелю, хрому й заліза (мал. 70).

Мал. 70. Вироби з нержавіючої сталі

2. ЯК РОЗДІЛИТИ НЕОДНОРІДНІ СУМІШІ

Розділити речовини в суміші можна, використавши різні їхні властивості, наприклад магнітні, здатність плавати, розчинятися (мал. 71, 72). Якщо складники різні за розміром, суміш можна просіяти. Тверді тіла й рідини можна розділити фільтруванням. Суміш цукру і крохмалю можна розділити, використовуючи різну здатність цих речовин розчинятися у воді. Додайте до такої суміші воду, цукор розчиниться у воді, а крохмаль із часом осяде на дні посудини.

У деяких випадках суміш розділити легко, у деяких — важко, але це завжди можливо.

Дію магнітом застосовують, якщо речовина, що входить до складу суміші, має магнітні властивості. Суміш накривають фільтрувальним папером, а зверху підносять магніт. Фільтрувальний папір піднімають, складник, який притягнув магніт, переносять у чисту посудину або на чистий аркуш паперу, а магніт прибирають.

Мал. 71. Розділення порошку сірки й залізних ошурок

Розділення суміші за допомогою магніту (відео)

• Поясни, як розділили суміш, зображену на малюнку 71.

Фільтрування базується на розділенні розчинних у воді (або в іншому розчиннику) і нерозчинних речовин. Наприклад суміш води і крейди, спирту й піску.

Відстоювання — це спосіб, який використовують для розділення речовин, що не розчиняються одна в одній (не змішуються) і мають різну густину. Наприклад, вода й олія.

Мал. 72. Розділення суміші води й піску

Мал. 73. Вимивання золота з піску

• Розкажи, які властивості складників використали, щоб розділити суміш води й піску. Запропонуй спосіб розділити суміш води, піску й дерев’яної стружки.

Золотошукачі відділяють пісок і золото методом вимивання: суміш розкручують у посудині, вода захоплює пісок, а золото осідає на дні.

Розділення суміші піску та води (відео)

Розділення суміші олії та води (відео)

Розділення суміші кухонної солі та води (відео)

3. ЯК РОЗДІЛИТИ ОДНОРІДНІ СУМІШІ

В однорідних сумішах частинки однієї речовини проникають поміж частинками іншої речовини. Частинки речовини дуже маленькі, їх неможливо розділити за допомогою сита чи фільтрувального паперу. Такі суміші розділяють випарюванням. Якщо нагрівати суміш води й солі, вода випаровується, а сіль залишається, бо вона має вищу температуру кипіння.

Арабатська стрілка (Херсонська область) була частиною Чумацького шляху. На початку XIX століття методом випарювання тут видобували сіль, яка високо цінувалася у світі (мал. 74). Під дією Сонця вода випаровувалася, утворювався насичений розчин, з якого викристалізовувалася сіль.

Мал. 74. Соляний промисел (Лемурійське озеро)

Мал. 75. Вугільний фільтр для акваріума

Приготування і розділення неоднорідних сумішей (практична робота)

Як виготовити фільтр

• Людина широко використовує суміші в повсякденному житті: для ремонту приміщень готують суміш цементу й піску; у виробництві скла використовують суміш піску, соди та крейди; пігулки є сумішшю лікувальної речовини та речовини-наповнювача, здебільшого крохмалю.

• Розділення сумішей використовують у нафтохімічній промисловості. З нафти добувають бензин, природний газ, використовуючи продукти перегону нафти, виготовляють асфальт. Ці складники розділяють, використовуючи різну температуру кипіння.

• Основний спосіб очищення стічних вод, води в басейнах і акваріумах (мал. 76) — фільтрування.

Наукові суперечки

КОРОТКО ПРО ГОЛОВНЕ

• Змішуючи декілька різних речовин, отримуємо суміш. Якщо складники суміші можна побачити або розпізнати за допомогою простих оптичних приладів, суміш неоднорідна, якщо ні — однорідна.

• Складники суміші можна розділити. Неоднорідні суміші розділяють фільтруванням, просіюванням, за допомогою магніту, однорідні — випарюванням.

• Розчини і сплави — це однорідні суміші.

ЗАПИТАННЯ • ЗАВДАННЯ • ДОСЛІДЖЕННЯ

1. Наведи приклади сумішей: двох (або більше) рідин, рідини й газу, двох (або більше) газів.

2. Наведи приклади однорідних та неоднорідних сумішей, про які не згадувалося в підручнику. Запропонуй спосіб розділення цих сумішей.

3. З якого препарату, що є у твоїй домашній аптечці, можна виготовити саморобний фільтр для очищення води? Досліди його властивості.

4. Знайди в інтернеті рецепт суміші (пасти) Амосова. Приготуй з неї цукерки. Як видатний хірург радив дбати про здоров’я та зміцнювати імунітет?