Фізичні явища в хімії

Ви вже знаєте, що з тілами і речовинами відбуваються різні зміни, які називають явищами, і пам’ятайте, що їх ділять на фізичні та хімічні. При фізичних явищах склад чистих індивідуальних речовин залишається без зміни, а змінюється лише його агрегатний стан або форма і розміри тел.

Фізичні явища, що виражаються в змінах агрегатного стану речовини або форми і розмірів тіл, визначають найважливіші галузі застосування їх в народному господарстві. Так, пластичність алюмінію дозволяє витягати його в дріт або прокатувати в тонку фольгу; електропровідність і порівняльна легкість алюмінію дозволяють використовувати його в якості проводів ліній електропередачі, а сплави – в літакобудуванні; теплопровідність, пластичність і неотруйних – при виготовленні посуду і т. д.

Багато способи отримання чистих хімічних речовин, по суті, фізичні явища. До них відносять перегонку, кристалізацію, фільтрування, сублімацію та ін. Наприклад, на відмінності температур кипіння речовин заснований спосіб дистиляції (рис. 84), або перегонки.

Цим способом отримують воду, очищену від розчинених у ній речовин. Така вода називається дистильованою. Саме її використовують для приготування лікарських розчинів і для заливки в систему охолодження автомобілів.

Перегонку як спосіб розділення рідких сумішей застосовують для отримання з природної нафти окремих нафтопродуктів. Промислова установка для безперервної перегонки нафти складається з трубчастої печі (рис. 85, 1) для нагрівання нафти і розділової, або ректифікаційної, колони (рис. 85, 2), де нафта розділяється на фракції (дистиляти) – окремі нафтопродукти.

У трубчастої печі у вигляді змійовика розташований довгий трубопровід. Піч обігрівається палаючим мазутом або газом. По трубопроводу безперервно подається нафту, в ньому вона нагрівається до 320-350 ° С і у вигляді суміші рідини і парів надходить в ректіфіка- ционную колону.

Колона ректифікації – сталевий циліндричний апарат висотою близько 40 м. Вона має всередині кілька десятків горизонтальних перегородок з отворами, так званих тарілок. Пари нафти, вступаючи в колону, піднімаються вгору і проходять через отвори в тарілках. Поступово охолоджуючись при своєму русі вгору, вони сжижаются на тих чи інших тарілках залежно від температур кипіння і щільності. Вуглеводні менш леткі та скраплюється вже на перших тарілках, утворюючи газойлевий фракцію, більш леткі вуглеводні збираються вище і утворюють гасову фракцію, ще вище збирається Лигроиновая фракція, найбільш леткі вуглеводні виходять у вигляді пари з колони і утворюють бензин. Внизу збирається густа чорна рідина – мазут. Його використовують в якості палива, а також для отримання мастил шляхом додаткової перегонки.

Спосіб перегонки рідкого повітря лежить в основі отримання з нього окремих складових частин – азоту (він википає перший), кисню та ін.

Для очищення солей використовують спосіб кристалізації. При цьому, наприклад, природну сіль розчиняють у воді і потім фільтрують (рис. 86). У результаті одержують розчин кухонної солі, очищений від піску, глини та інших нерозчинних у воді домішок. Потім сіль виділяють з розчину виправними (рис. 87), вода випаровується, а у фарфоровій чашці залишаються кристали солі.

Спосіб фільтрування заснований на різної пропускної здатності пористого матеріалу – фільтра по відношенню до складових суміш часткам. Фільтром для очищення питної води на станціях водоочищення служить шар піску. У пилососі, який очищає повітря від зваженої в ньому пилу, застосовують паперові або тканинні фільтри; в медицині при догляді за хворими або під час хірургічної операції використовують як фільтр багатошарові марлеві пов’язки.

Для отримання чистих йоду і сірки використовують таке фізичне явище, як сублімація (сублімація), т. Е. Перехід речовини з твердого стану в газоподібний, минаючи рідку фазу (рис. 88). При сублімації в нагрівається частини приладу кристалічна речовина випаровується, а в охолоджуваній – знову конденсується з утворенням кристалів. Лід здатний до сублімації, недарма мокру білизну висихає і на морозі.

Сублімація визначила використання твердого вуглекислого газу СO2 (як ви знаєте, його називають сухим льодом) для зберігання продуктів, і в першу чергу морозива.

Різна щільність речовин лежить в основі такого способу розділення сумішей, як відстоювання. Наприклад, суміші нафти і води, рослинного масла і води швидко розшаровуються і тому їх легко відокремити один від одного за допомогою ділильної лійки (рис. 89, 90).

Щоб прискорити процес розділення сумішей, замість відстоювання в лабораторній практиці часто використовують центрифугування, яке отримало таку назву через особливого приладу – центрифуги. У центрифугу поміщають пробірки з сумішшю речовин.

Посилання на основну публікацію