فصل اول: مخلوط و جداسازی مواد

ماده مخلوط و ماده خالص

مواد مختلفی در اطراف ما وجود دارد. این مواد ممکن است از یک جزء ماده تشکیل شده باشند یا آمیخته‌ای از دو یا چند جزء (ماده‌) باشند. البته باید بگوییم که بیش‌تر مواد اطراف ما و موادی که از آن‌ها استفاده می‌کنیم آمیخته‌ای از دو یا چند جزء می‌باشند. بنابراین مواد از این لحاظ دو دسته‌اند:

الف- مواد خالص: موادی هستند. که تنها از یک جزء تشکیل شده باشند، مانند اکسیژن، آب‌مقطر و شکر

ب- مواد مخلوط: موادی هستند که از مخلوط دو یا چند جزء (ماده) تشکیل شده باشند، مانند آجیل و سالاد. در یک مخلوط هر جزء خواص خود را حفظ می‌نماید. مثل مخلوط آب و نمک که هم خاصیت آب حفظ مي­شود و هم شوری نمک و خاصیت آن. جدول 1 اجزای سازنده برخی مخلوط‌ها را نشان می‌دهد.

نام مخلوط	اجزای سازنده
هوا	نیتروژن- اکسیژن- کربن دی‌اکسید- گازهای دیگر
خاک	شن- رس- آب- هوا
یک نوع سالاد	گوجه‌فرنگی- کاهو- هویج- خیار- سس- روغن زیتون

جدول 1. اجزای سازنده برخی مخلوط‌ها

دسته‌بندی کلی مواد

حالت مخلوط‌ها

مواد مخلوط به سه حالت جامد، مایع و گاز وجود دارند. انواع مخلوط‌ها از لحاظ حالت با ذکر مثال در جدول 2 ذکر شده‌اند.

حالت فیزیکی	نوع ماده درمخلوط	مثال
جامد	جامد در جامد	آلیاژها
مایع	گاز در مایع	اکسیژن در آب
مایع	مایع در مایع	الکل در آب
مایع	جامد در مایع	نمک در آب
گاز	گاز در گاز	کربن دی‌اکسید در هوا
گاز	جامد در گاز	دوده در هوا

انواع مخلوط‌ها

مخلوط‌ها دو دسته‌اند:

1. مخلوط‌های ناهمگن یا غیر‌یکنواخت

2. مخلوط‌های همگن یا یکنواخت (محلول)

مخلوط‌های ناهمگن

مخلوط‌هایی هستند که اجزای سازنده­ي آن‌ها به صورت یکنواخت در هم پخش نشده‌اند، مثل آجیل. این مخلوط‌ها دارای دو ویژگی می‌باشند که عبارتند از:

1. اجزا به طور یکسان در هم پخش نشده‌اند.

2. اجزا از همدیگر قابل تشخیص هستند.

سوسپانسیون (تعلیق): نوعی از مخلوط‌های ناهمگن هستند که ذرات جامد به صورت معلق در آب (مایع) پراکنده هستند، مثل شربت خاکشیر و شربت معده.

مخلوط‌های همگن (محلول)

مخلوط‌هایی هستند که ذرات (اجزای آن‌ها) به صورت یکنواخت در هم پراکنده و پخش شده باشند، مثل آب نمک. این مخلوط‌ها دو ویژگی دارند که عبارتند از:  1. اجزای آن‌ها به طور یکنواخت در هم پخش شده‌اند. 2. اجزا از یکدیگر قابل تشخیص نمی‌باشند.

(شکل2)

اجزای یک محلول

هر محلول دارای دو جزء است. یکی حلال و دیگری حل شونده. مثلاً در آب نمک، آب حلال است و نمک حل‌شونده. از لحاظ تعریف:

حلال: ماده­اي ­است که حل شونده را در خود حل می‌کند و جزء بيش‌تري از محلول را شامل مي­شود.

حل شونده: ماده‌ای است که در حلال حل می‌شود.

انحلال‌پذیری

انحلال‌پذیری یعنی بیش‌ترین مقدار ماده‌ای که در 100 گرم آب در یک دمای معین حل می‌شود.

عوامل موثر بر انحلال‌پذیری: 1. دما 2. فشار 3. نوع ماده

دما: معمولاً وقتی یک جامد را در یک مایع حل می‌کنیم دما در انحلال‌پذیری مؤثر می‌باشد. یعنی اگر دمای حلال زیاد شود مقدار حل‌شدن بیش‌تر می‌شود و برعکس. مثلاً وقتی آب گرم شود شکر بیش‌تری را مي‌تواند در خود حل کند، اما اگر سرد باشد شکر کم‌تری را در خود حل می‌کند. اما باید توجه داشت که در مورد تمام مواد جامد این وضعیت وجود ندارد. به عنوان نمونه حل شدن نمک خوراکی در آب ارتباط چندانی به دما ندارد و با افزایش دما انحلال‌پذیری آن افزایش نمی‌یابد و تقریباً ثابت است. در مورد حل‌شدن گاز‌ها در یک حلال وضعیت کاملاً بر عکس می‌باشد. یعنی اگر دمای حلال زیاد شود حل‌شدن گاز‌ها کم می‌شود و بالعکس.

روش‌های جداسازی اجزای مخلوط‌ها

جداسازی مخلوط‌ها به روش‌های مختلفی صورت می‌گیرد، که در برخی مواقع آسان و در مواقعی هم پیچیده می‌باشد. معمول‌ترین راه‌های جداسازی مخلوط‌ها عبارتند از:

1. سرریز‌کردن

برای جداسازی مخلوط‌هایی می‌باشد که یکی در زیر و دیگری در رو قرار دارد (بر اساس سنگینی و سبکی). مثلاً مخلوط آب و ماسه از این طریق از هم جدا می‌شوند.

2. صاف کردن

برای جداسازی مخلوط‌هایی می‌باشد که یکی ریز و دیگری درشت باشد (بر اساس‌اندازه). مثلاً مخلوط آب و روغن و مخلوط برنج و آب از این طریق جدا می‌شوند.

3. تقطیر

برای جداسازی مخلوط‌های مایعی به‌کار می‌رود که نقطه جوش متفاوت دارند (تفاوت در نقطه جوش). مثلاً برای جداسازی الکل از آب از این روش استفاده می‌شود یا جداسازی اجزای نفت خام از هم.

4. تبلور

برای جداسازی یک جامد از یک محلول مایع به‌کار می‌رود (بر اساس تبخیر) مثل جداسازی نمک از آب.

وسیله‌های جداسازی اجزای مخلوط‌ها

وسایلی هم وجود دارد که به کمک آن‌ها می‌توان اجزای برخی مخلوط‌ها را از هم جدا کرد که عبارتند از:

آهن‌ربا: برای جداسازی ذرات آهنی در یک مخلوط، مثل مخلوط شن و براده آهن.

قیف جداکننده: برای جداکردن مخلوط مایع در مایعی است که یکی در زیر و دیگری در رو می‌باشد. مثل مخلوط نفت و چای.

کاغذ صافی: برای جداکردن دو ماده بر اساس‌اندازه ذرات به‌کار می‌رود، مثلاً برای جداکردن مخلوط آب و روغن به‌کار می‌رود.

کمباین: برای جداکردن دانه‌ها از کاه و قسمت‌های خشک گیاه.

دستگاه سانتریفیوژ (دستگاه گریزانه): برای جداسازی ذرات بر اساس سنگینی، مثل جداکردن چربی (کره) از ماست. یا جداکردن چربی از شیر و جداسازي اجزاي خون در آزمايشگاه.

دستگاه دیالیز: دستگاهي است كه نقشی شبیه کلیه در بدن انسان دارد و آب و مواد اضافی بدن را از خون می‌گیرد.

دستگاه تصفیه آب: برای جداسازی مواد معلق و اضافي در آب به کار می‌رود.

مواد اسیدی و بازی و کاغذ پی‌اچ (PH)

اسيد ماده­اي است كه پي­اچ آن کم‌تر از 7 باشد و باز ماده­اي است كه پي­اچ آن بيش‌تر از 7 باشد. براي شناسايي اسيدها و بازها از كاغذ پي­اچ استفاده مي­شود. همچنين كاغذ پي­اچ درجه اسيدي و بازي را هم مشخص مي­نمايد.

نکات تکمیلی فصل اوّل

• مواد در پیرامون ما به سه حالت جامد، مایع یا گاز می‌باشند.

• انحلال‌پذیری نمک خوراکی در دمای معمولی حدود 38 گرم در 100 میلی‌لیتر است. در دماهای بیش‌تر هم همین مقدار است و تغییری نمی‌کند، مگر اینکه نمک دارای ناخالصی باشد.

• انحلال‌پذیری نمک پتاسیم نیترات در آب با افزایش دما افزایش می‌یابد.

• مهم‌ترين حلال آب است.

• مواد مخلوط در زندگی ما دارای کاربردهای فراوانی هستند. از جمله:

1. خوراکی مانند روغن، دوغ، شیر، سیب و … .

2. دارویی مثل قرص‌ها، شربت‌ها

3. بهداشتی مثل، شامپو، صابون و … .

• مخلوط‌ها دو نوع‌اند 1. همگن (یکنواخت) 2. ناهمگن (غیریکنواخت).
• برای اینکه بدانیم در یک محلول کدام ماده حلال و کدام حل شونده است باید به مقدار آن‌ها توجه داشته باشیم. آن‌که بیش‌تر است حلال و آن‌که کم‌تر است حل‌شونده می‌باشد.
• هر محلول ممكن است دو يا چند جزء داشته باشد كه فقط يكي از آن‌ها كه بيش‌تر است حلال و مواد ديگر حل ‌شونده مي­باشند.
• اگر پی‌اچ ماده‌ای 7 باشد آن ماده خنثی می‌باشد.

سؤالات درسی فصل اوّل

1. ماده خالص را با ذکر مثال تعریف کنید؟

ماده‌ای است که فقط شامل یک جزء ماده می‌باشد، مانند آب مقطر

2. ماده مخلوط را با ذکر مثال تعریف کنید‌؟

موادی هستند که از مخلوط دو یا چند ماده تشکیل شده باشد مانند سالاد

3. مهم‌ترین ویژگی مخلوط‌ها را بنویسید؟

در هر مخلوط هر جزء ویژگی خود را حفظ می‌نماید یعنی خواص ماده قبل و بعد از مخلوط شدن تغییر نمی‌کند.

4. از مواد زیر کدام خالص و کدام مخلوط می‌باشد.؟

فولاد- آب مقطر- هوا- شیر- آبلیمو- جیوه

آب مقطر و جیوه خالص هستند و بقیه مخلوط می‌باشند.

5. انواع مخلوط را نام ببرید؟

1. مخلوط‌های ناهمگن یا غیریکنواخت

2. مخلوط‌های همگن یا یکنواخت (محلول)

6. مخلوط ناهمگن را توضیح دهید؟

نوعی مخلوط است که اجزای آن به طور یکنواخت در هم پخش نشده‌اند و ذرات در آن قابل تشخیص از هم باشند، مانند آجیل و سالاد.

7. دو ویژگی مخلوط‌های ناهمگن را بنویسید؟

1. اجزای آن به طور یکسان در هم پخش نیستند.

2. اجزای آن از همدیگر قابل تشخیص هستند.

8. مخلوط همگن راتوضیح دهید؟

نوعی مخلوط است که ذرات به طور یکنواخت در هم پراکنده‌اند و اجزا قابل تشخیص نیستند، مثل شکر در آب.

9. دوویژگی مخلوط‌های همگن را بنویسید؟

1. اجزای آن‌ها به طور یکنواخت پراکنده شده‌اند.

2. اجزای آن از یکدیگر قابل تشخیص نمی‌باشند.

10. سوسپانسیون یعنی چه‌؟

نوعی مخلوط ناهمگن است که ذرات یک جامد به صورت معلق در آب پراکنده‌اند، مثل دوغ، شربت معده، شربت خاکشیر.

11. کدامیک از مواد زیر مخلوط همگن و کدام ناهمگن می‌باشد؟

آب نمک- دوغ- هوا- نوشابه – آجیل

دوغ و آجیل مخلوط ناهمگن هستند و بقیه مخلوط همگن می‌باشند.

12. هر محلول (مخلوط همگن )شامل چند جزء می‌باشد‌؟

دو جز: 1. حلال         2. حل شونده

13. حلال چیست؟

حلال، ماده­اي است که حل شونده را در خود حل می‌کند و جزء بيش‌تري از محلول را تشكيل مي­دهد.

14. حل شونده چیست‌؟

حل شونده: ماده‌ای است که در حلال حل می‌شود

15. محلول‌ها به چه حالت‌هایی دیده می‌شوند‌؟

به سه حالت، جامد، مایع و گاز

16. عوامل موثر بر انحلال‌پذیری کدام‌اند‌؟

دما، فشار و نوع ماده

17. اثر دما بر انحلال‌پذیری را توضیح دهید؟

معمولاً هر چه دما افزایش یابد انحلال‌پذیری برخي جامدات در آب بیش‌تر می‌شود اما در حل شدن گازها وضعیت برعکس است، زیرا با افزایش دما انحلال‌پذیری کم می‌شود.

18. انحلال‌پذیری مواد به چه حالت‌هایی ممکن است. وجود داشته باشد؟

ماده­ حل شدنی: که در یک ماده قابل حل شدن است.

ماده حل نشدنی: که در یک ماده قابل حل شدن نمی‌باشد.

19. روش‌های جداسازی اجزای مخلوط‌ها را بنویسید؟

1. سرریز کردن: برای جداسازی مخلوط‌هایی می‌باشد که یکی در زیر و دیگری در رو قرار دارد (بر اساس سنگینی و سبکی). مثل جدا كردن مخلوط آب و ماسه از هم

2. صاف کردن: برای جداسازی مخلوط‌هایی می‌باشد که یکی ریز و دیگری درشت باشد (بر اساس ‌اندازه). مثل جداكردن مخلوط آب و روغن از هم.

3. تقطیر: برای جداسازی مخلوط‌های مایعی به‌کار می‌رود که نقطه جوش متفاوت دارند (تفاوت در نقطه جوش). مثل جداكردن الکل و آب از هم.

4. تبلور: برای جداسازی یک جامد از یک محلول مایع به‌کار می‌رود (بر اساس تبخیر). مثل جداسازی نمک و آب از هم.

20. اسید چیست؟

ماده‌ای که پی‌اچ آن کم‌تر از هفت باشد، اسید نام دارد. مثلاً آبليمو، اسید باتری، سرکه، شیر، نوشابه و اسید معده.

21. باز چیست؟

ماده‌ای است که پی‌اچ آن بیش‌تر از هفت باشد. مثل مایع ظرفشویی، مایع سفید‌کننده (وایتکس)، خون، صابون و آب دریا.

22. کاغذ پی‌اچ چیست‌؟

کاغذ پی‌اچ برای شناسایی اسیدها و بازها به‌کار می‌رود و درجه اسیدی یا بازی را هم مشخص می‌کند دامنه پی‌اچ مواد از 0 تا 14 می‌باشد.

سؤالات تستی فصل اوّل

1. کدام جمله در مورد مخلوط‌ها صحیح نمی‌باشد.؟

الف: آلیاژها در واقع یک مخلوط جامد در جامد هستند.

ب: در یک مخلوط همواره اجزا قابل تشخیص می‌باشند.

پ: در یک مخلوط هر جزء ویژگی خود را حفظ می‌کند.

ت: هوا یک نوع مخلوط گاز در گاز است.

2. در مورد مخلوط آب نمک کدام مورد صحیح است؟

الف: یک مخلوط همگن است.          

ب: شفاف است.

پ: شوری درهمه جای آن یکسان است.     

ت: همه موارد

3. کدام مورد مربوط به ویژگی مخلوط‌های ناهمگن می‌باشد.؟

الف: پخش غیر‌یکنواخت اجزاء         

ب: قابل تشخیص بودن هر جزء

پ: غیر‌شفاف بودن                 

ت: هر سه ­مورد

4. وقتی با حل‌کردن بیش‌تر کات کبود رنگ محلول غلیظ‌تر شود، علت چیست؟

الف: مقدار حل شونده              ‌

ب: مقدار حلال

پ: نوع حلال                  

ت: هیچ‌کدام

5. با افزایش دما میزان انحلال‌پذیری نمک خوراکی چه تغییری می‌کند؟

الف: افزایش می‌یابد              

ب: کاهش می‌یابد

پ: ثابت می‌ماند                 

ت: افزایش قابل ملاحظه خواهد داشت

6. در الکل 70 درصد، حلال و حل شونده به ترتیب کدامند؟

 الف: الکل- آب                                     ب: آب- الکل

پ: ناخالصی‌ها- الکل                               ت: الکل- ناخالصی‌ها

7. برای جداسازی مخلوط الكل و آب بهترین روش کدام است؟

الف: تقطیر                                          ب: تبلور

پ: سرریز کردن                                    ت: صاف کردن

8. از قیف جداکننده برای جداسازی اجزای کدام ماده زیر استفاده می‌گردد؟

الف: چاي در آب                                    ب: آب نمک

پ: خاک در آب                                     ت: نفت در آب

9. PH یک ماده 14 و PH ماده دیگر (0) است. این دو ماده به ترتیب:

الف: اسید قوی- باز قوی    

ب: باز قوی- اسید قوی

پ: باز قوی- اسید ضعیف   

ت: باز ضعیف- اسید قوی

10. آب لیمو، شیر، مایع ظرف‌شویی و آب پرتقال به ترتیب چه حالتی دارند؟

الف: باز- اسید- باز- اسید  

ب: اسید- باز- اسید- اسید

پ: اسید- اسید- باز- اسید   ت: باز- باز- اسید- اسید

برگرفته از کتاب “یادگیری و آموزش آسان علوم تجربی پایه هشتم”