Στην ενότητα αυτή θα μάθεις:
- να φτιάχνεις μίγματα αναμειγνύοντας διάφορες ουσίες
- να αναφέρεις τη φυσική κατάσταση των μειγμάτων που φτιάχνεις, καθώς και τη φυσική κατάσταση των συστατικών τους
- να διαπιστώνεις πειραματικά σε ποια από τα μίγματα που φτιάχνεις μπορείς να δεις τα συστατικά και σε ποια όχι.
- να διακρίνεις τα μίγματα σε ετερογενή και ομογενή
- να αναφέρεις ότι τα ομογενή μίγματα λέγονται αλλιώς και διαλύματα.
- να διαπιστώνεις πειραματικά τους παράγοντες από τους οποίους εξαρτάται η διαλυτότητα μιας στερεής ουσίας στο νερό.
Μελετάμε τα μίγματα
Λεξιλόγιο: μείγμα, συστατικά, φυσική κατάσταση, στερεή, υγρή, αέρια, ετερογενές μείγμα, διάλυμα, διαλύτης, διαλυμένη ουσία, ίζημα
Η διάκριση των Υλικών Σωμάτων
Τα υλικά σώματα διακρίνονται σε καθαρές ουσίες και μίγματα.
Οι καθαρές ουσίες έχουν καθορισμένη σύσταση, ανεξάρτητα από τον τρόπο παρασκευής τους.
Καθαρές ουσίες είναι τα χημικό στοιχεία και οι χημικές ενώσεις.
Όλα τα υπόλοιπα υλικά σώματα είναι μίγματα.
Μίγματα ονομάζονται τα υλικά σώματα τα οποία αποτελούνται από δύο ή περισσότερες καθαρές ουσίες.
Οι καθαρές ουσίες που αποτελούν ένα μίγμα ονομάζονται συστατικά του μίγματος.
Τα περισσότερα υλικά σώματα είναι μίγματα.
Πάρε μια συσκευασία χυμού, ένα μπουκάλι απορρυπαντικού και ένα δοχείο μαγιονέζας και διάβασε τα συστατικά τους. Κατόπιν κάνε μια λίστα συστατικών για το καθένα από αυτά.
Πώς διακρίνονται τα μίγματα
Τα μίγματα διακρίνονται σε ετερογενή και ομογενή. Τα ομογενή μίγματα ονομάζονται και διαλύματα.
Ετερογενή μίγματα
Ετερογενή μίγματα είναι αυτά στα οποία μπορούμε να διακρίνουμε τα συστατικά τους με το μάτι ή με το μικροσκόπιο. Τα ετερογενή μίγματα δεν έχουν την ίδια σύσταση, ούτε τις ίδιες ιδιότητες σε όλη τους τη μάζα.
Ομογενή μίγματα
Ομογενή μίγματα είναι αυτά στα οποία δεν μπορούμε να διακρίνουμε τα συστατικά τους ούτε με το μάτι, ούτε με το μικροσκόπιο.
Τα ομογενή μίγματα έχουν την ίδια σύσταση και τις ίδιες ιδιότητες σε όλη τους τη μάζα.
Παραδείγματα ομογενών και ετερογενών μιγμάτων
Το γιαούρτι, η μαγιονέζα, το αλατοπίπερο, ο γρανίτης, ο φυσικός χυμός πορτοκάλι, ο ελληνικός καφές και το μίγμα λάδι – νερό είναι ετερογενή μίγματα.
Το τσάι, ο γαλλικός καφές, το αλατόνερο και το ζαχαρόνερο είναι ομογενή μίγματα.
Οι ιδιότητες των μιγμάτων
Τα μίγματα δεν έχουν σταθερή σύσταση. Η σύστασή τους εξαρτάται από τον τρόπο παρασκευής τους.
Μπορούμε να δημιουργήσουμε ένα μίγμα από αλάτι και πιπέρι, ανακατεύοντας ένα κουταλάκι αλάτι με ένα κουταλάκι πιπέρι, ή δύο κουταλάκια αλάτι με ένα κουταλάκι πιπέρι.
Τα μίγματα διατηρούν τις ιδιότητες των συστατικών τους.
Αν ανακατέψουμε ζόχαρη με νερό, το ζαχαρό-νερο θα έχει τη γλυκιά γεύση της ζάχαρης, ενώ αν ανακατέψουμε αλάτι με νερό, το αλατόνερο θα έχει την αλμυρή γεύση του αλατιού.
Επίσης, αν ανακατέψουμε αλάτι και πιπέρι, το χρώμα του μίγματος θα είναι ασπρόμαυρο.
Τα μίγματα μπορούν να διαχωριστούν στα συστατικά τους, με διάφορες μεθόδους. Αν θερμάνουμε αλατόνερο για αρκετή ώρα, το νερό θα εξατμιστεί και το αλάτι θα κατακαθίσει στον πυθμένα.
μΕλετάμε τα διαλύματα
Λεξιλόγιο: διάλυμα, διαλύτης, διαλυμένη ουσία
Τα διαλύματα
Διάλυμα ονομάζεται κάθε ομογενές μίγμα δύο ή περισσότερων ουσιών
Το συστατικό του μίγματος που βρίσκεται σε μεγαλύτερη ποσότητα ονομάζεται διαλύτης.
- Αν ένα συστατικό του διαλύματος είναι το νερό, θα θεωρείται πάντα διαλύτης, ανεξάρτητα από το αν είναι σε μεγαλύτερη ή μικρότερη ποσότητα.
Το συστατικό του μίγματος που βρίσκεται σε μικρότερη ποσότητα λέγεται διαλυμένη ουσία.
- Ένα διάλυμα μπορεί να περιέχει περισσότερες από μία διαλυμένες ουσίες.
Παρ’ ότι στο μυαλό μας όταν αναφερόμαστε σε διαλύματα έχουμε τα υγρά μίγματα, τα διαλύματα μπορούν να είναι στερεά, υγρό ή αέρια.
- Το τσάι με ζάχαρη και ο γαλλικός καφές είναι υγρά διαλύματα.
- Ο ατμοσφαιρικός αέρας, όταν είναι καθαρός, είναι αέριο διάλυμα.
- Ο χρυσός 14 ή 18 καρατίων είναι στην πραγματικότητα ένα στερεό διάλυμα χρυσού και άλλων μετάλλων. Ομοίως και το ασήμι είναι ένα στερεό διάλυμα αργύρου με κασσίτερο συνήθως. Τα στερεά διαλύματα που περιέχουν τουλάχιστον ένα μέταλλο ονομάζονται κράματα.
Μπορεί να διαλυθεί απεριόριστη ποσότητα μιας ουσίας σε κάποιο διαλύτη;
Καμία ουσία δεν διαλύεται απεριόριστα σε κάποιο διαλύτη. Ένα διάλυμα που περιέχει τη μεγαλύτερη δυνατή ποσότητα μιας ουσίας σε ορισμένη ποσότητα διαλύτη ονομάζεται κορεσμένο διάλυμα. Αν σε ένα κορεσμένο διάλυμα προστεθεί και άλλη ποσότητα διαλυμένης ουσίας, αυτή δεν θα διαλυθεί, αλλά θα κατακαθίσει στον πυθμένα του δοχείου αδιάλυτη. Η αδιάλυτη ουσία που κατακάθεται στον πυθμένα ενός δοχείου που περιέχει ένα κορεσμένο διάλυμα ονομάζεται ίζημα.
Τι είναι τα κράματα;
Κράμα είναι το ομογενές μίγμα δύο ή περισσότερων σωμάτων, από τα οποία τουλάχιστον ένα είναι μέταλλο.
- Τα περισσότερα μεταλλικά αντικείμενα που χρησιμοποιούμε είναι κατασκευασμένα από κράματα και όχι από καθαρές ουσίες. Η ανάμιξη διαφορετικών μετάλλων δημιουργεί κράματα με βελτιωμένες ιδιότητες.
Για παράδειγμα, ένα σιδερένιο κουταλάκι θα σκούριαζε πολύ γρήγορα αν το αφήναμε σε εξωτερικό χώρο, ενώ ένα ατσαλένιο δεν θα πάθαινε τίποτε. - Μερικά πολύ συνηθισμένα κράματα είναι:
Ο μπρούντζος: μίγμα χαλκού και κασσίτερου Ο χάλυβας: μίγμα σιδήρου και άνθρακα Ο ορείχαλκος: μίγμα χαλκού και ψευδαργύρου.
Τα κράματα ήταν γνωστά στην αρχαιότητα και η ανακάλυψή τους συνέβαλε στην ανάπτυξη της τέχνης και του πολιτισμού. Ένα από τα επτά θαύματα της αρχαιότητας, ο Κολοσσός της Ρόδου, ήταν ένα τεράστιο άγαλμα ύψους 33 μέτρων κατασκευασμένο από ορείχαλκο και αφιερωμένο στο θεό Ήλιο.
Τα μόρια και η θερμοκρασία του διαλύματος.
Παράθυρ
ο στο μικρόκοσμο
Όταν αυξάνεται η θερμοκρασία, τα μόρια των ουσιών κινούνται πιο γρήγορα και έτσι τα μόρια διαλύτη και διαλυμένης ουσίας αναμιγνύονται πιο εύκολα.
Δοκίμασε τις γνώσεις σου:
Ο διαχωρισμός των συστατικών των μιγμάτων
Λεξιλόγιο: Διαλογή, διήθηση, απόσταξη, εξάτμιση, φυγοκέντριση, χρωματογραφία, μαγνητικός διαχωρισμός
Τα μίγματα μπορούν να διαχωριστούν στα συστατικά τους με διάφορες μεθόδους. Ορισμένες από αυτές είναι:
Ο διαχωρισμός των συστατικών με το χέρι ή με μηχανή, με βάση το μέγεθος.
Για παράδειγμα: Η απομάκρυνση των πετρών από το χώμα που χρησιμοποιείται για τα φυτά.
Ο διαχωρισμός στερεού υπολείμματος από υγρό μίγμα.
Για παράδειγμα: Η προετοιμασία του καφέ φίλτρου ή το σούρωμα του χαμομηλιού με σουρωτήρι.
Ο διαχωρισμός δύο ουσιών με θέρμανση, έτσι ώστε να εξατμιστεί το ένα από τα δύο και να συγκεντρωθεί σε άλλο δοχείο.
Για παράδειγμα: Η παραγωγή της βενζίνης από το πετρέλαιο γίνεται με μια μέθοδο που ονομάζεται κλασματική απόσταξη.
Δες την παρουσίαση ενός πειράματος:
Για παράδειγμα: Το αλάτι παραλαμβάνεται από το θαλασσινό νερό σε αβαθείς λίμνες που λέγονται αλυκές, όταν τους ζεστούς καλοκαιρινούς μήνες το νερό εξατμίζεται.
Για παράδειγμα: Τα παλιά χρόνια για να διαχωρίσουν το βούτυρο από το γάλα, το έβαζαν σε ξύλινα δοχεία και το τάραζαν με κυκλικές κινήσεις. Σιγά-σιγά το βούτυρο που είχε μεγαλύτερη πυκνότητα κολλούσε στα τοιχώματα του δοχείου και διαχωριζόταν από το μίγμα. Σήμερα αυτό γίνεται σε κάδους που περιστρέφονται με μεγάλη ταχύτητα και λέγονται φυγόκεντροι.
Για παράδειγμα: Αν βρέξουμε μια χαρτοπετσέτα και βάλουμε μια κουκκίδα από το στιλό ή το μαρκαδόρο μας, θα δούμε να διαχωρίζεται σε χρώματα, που το καθένα απλώνεται σε διαφορετική απόσταση.
Για να δεις τι είναι η Χρωματογραφία, κάνε αυτό το Πείραμα
Για παράδειγμα: Μπορούμε να ξεχωρίσουμε τις βελόνες και τις καρφίτσες από ένα μίγμα που έχει και κλωστές και κουρελάκια, αν πλησιάσουμε ένα μαγνήτη. Οι βελόνες και οι καρφίτσες έλκονται από το μαγνήτη και διαχωρίζονται από το μίγμα.
Σκουπίδια: Ένα μίγμα που το παράγουμε καθημερινά.
Τα σκουπίδια είναι ένα ετερογενές μίγμα από υπολείμματα τροφίμων, μπαταρίες, υλικά συσκευασίας όπως γυάλινα μπουκάλια, πλαστικά χαρτιά, μεταλλικά αντικείμενα και πολλά άλλα. Η διαχείριση των απορριμμάτων αποτελεί ένα από τα μεγαλύτερα περιβαλλοντικά προβλήματα. Στις μεγάλες πόλεις τόνοι σκουπιδιών συγκεντρώνονται σε καθημερικνή βάση και η απόθεσή τους στις χωματερές αποτελεί πηγή ρύπανσης για τα υπόγεια νερά και την ατμόσφαιρα και απειλή για την υγεία μας.
...και που μπορεί να είναι χρήσιμο,
Το κλειδί για να γίνουν τα σκουπίδια χρήσιμα είναι ο διαχωρισμός των διαφορετικών υλικών με διαλογή που θα κάνει ο ίδιος ο πολίτης.
Τα διαφορετικά αυτά υλικά μπορούμε:
- Να τα επεξεργαστούμε και να τα επαναχρησιμοποιήσουμε κάνοντας οικονομία τόσο στην κατανάλωση ενέργειας όσο και στην κατανάλωση των πρώτων υλών. Η διαδικασία αυτή λέγεται ανακύκλωση και είναι πολύ σημαντική για το αλουμίνιο των κουτιών των αναψυκτικών, το γυαλί και το χαρτί.
- Να τα χρησιμοποιήσουμε σε άλλες χρήσεις. Τα υπολείμματα τροφών μπορούν να χρησιμοποιηθούν είτε σαν ζωοτροφές είτε για την παραγωγή ενέργειας (βιομάζας).
...ή λιγότερο επικίνδυνο για το περιβάλλον!
Πολλά από τα απορρίμματα, όπως οι χρησιμοποιημένες μπαταρίες, τα υπολείμματα φαρμάκων, οι καταλύτες των αυτοκινήτων και τα εξαρτήματα των υπολογιστών είναι εξαιρετικά επικίνδυνα για το περιβάλλον. Η διαλογή και η αποθήκευσή τους σε ειδικούς χώρους θα ελάττωναν τις αρνητικές επιδράσεις στο περιβάλλον.
Ο διαχωρισμός των συστατικών των διαλυμάτων
Λεξιλόγιο: διάλυμα, βρασμός, υγροποίηση, συστατικό, θερμοκρασία, εξάτμιση, κλασματική απόσταξη
Κλασματική απόσταξη
Η κλασματική απόσταξη είναι ένας τρόπος να χωρίσουμε ένα μείγμα σε τα συστατικά του. Κάθε συστατικό του μείγματος έχει ένα σημείο βρασμού, που είναι η θερμοκρασία στην οποία αρχίζει να εξατμίζεται. Όταν θερμαίνουμε το μείγμα σε μια θερμοκρασία που είναι υψηλότερη από το σημείο βρασμού του ενός ή περισσότερων συστατικών, αυτά εξατμίζονται και χωρίζονται από τα υπόλοιπα συστατικά. Αυτή η μέθοδος αποκαλείται κλασματική απόσταξη.
Η κλασματική απόσταξη χρησιμοποιείται σε πολλές εφαρμογές. Για παράδειγμα, χρησιμοποιείται για να διαχωρίσει τα συστατικά του πετρελαίου. Επίσης χρησιμοποιείται για να φτιάξει τσίπουρο, μπύρα και άλλα αλκοολούχα ποτά. Ακόμα, χρησιμοποιείται για να καθαρίσει και να ανακτήσει διαλύτες.
Η απόσταξη μπορεί να γίνει και με άλλους τρόπους. Για παράδειγμα, μπορούμε να αποστάξουμε ένα υγρό μίγμα με διαφορετικές θερμοκρασίες βρασμού. Πρώτα αποστάζεται το συστατικό με τη μικρότερη θερμοκρασία βρασμού και μετά το άλλο. Αυτή η απόσταξη λέγεται κλασματική απόσταξη. Η κλασματική απόσταξη χρησιμοποιείται σε πολλές εφαρμογές όπως η διύλιση του πετρελαίου.
Δοκίμασε τις γνώσεις σου!
1. Πώς μπορεί η κλασματική απόσταξη να χρησιμοποιηθεί στην καθημερινή ζωή μας;
2. Ποια είναι μια εφαρμογή της κλασματικής απόσταξης που θα ήθελες να δοκιμάσεις και γιατί;
3. Πώς μπορεί η απόσταξη να βοηθήσει στον καθαρισμό και την ανάκτηση διαλυτών στο σπίτι μας;
Οι διαλύτες και οι διαλυμένες ουσίες
Λεξιλόγιο: διαλύτης, διαλυμένη ουσία, ακόρεστο διάλυμα, κορεσμένο διάλυμα
Από τι εξαρτάται η ποσότητα μιας ουσίας που μπορεί να διαλυθεί σε κάποιο διαλύτη;
Η ποσότητα μιας ουσίας που μπορεί να διαλυθεί σε κάποιο διαλύτη εξαρτάται από:
α. την ποσότητα του διαλύτη
Όσο μεγαλύτερη είναι η ποσότητα του διαλύτη, τόσο μεγαλύτερη είναι και η ποσότητα της διαλυμένης ουσίας που μπορεί να διαλυθεί.
Παράδειγμα: Αν σε μισό ποτήρι νερό μπορούμε να διαλύσουμε 10 κουταλιές αλάτι, σε ένα ποτήρι νερό μπορούμε να διαλύσουμε 20 κουταλιές αλάτι.
β. τη θερμοκρασία
Για τις περισσότερες στερεές ουσίες, όταν αυξάνεται η θερμοκρασία, αυξάνεται και η ποσότητα της ουσίας που μπορεί να διαλυθεί.
Παράδειγμα: Στο ζεστό τσάι ή τον καφέ μπορεί να διαλυθεί μεγαλύτερη ποσότητα ζάχαρης απ’ ό,τι στο κρύο.
• Οι αέριες ουσίες διαλύονται λιγότερο όταν αυξάνεται η θερμοκρασία.
γ. το διαλύτη και τη διαλυμένη ουσία
Δεν διαλύονται όλες οι ουσίες σε όλους τους διαλύτες.
Παράδειγμα: Το αλάτι διαλύεται στο νερό, αλλά δεν διαλύεται στη βενζίνη.
Οι λαδομπογιές δεν διαλύονται στο νερό, αλλά διαλύονται στο νέφτι.
Επίσης, όλες οι ουσίες δεν διαλύονται το ίδιο σε ένα διαλύτη.
Παράδειγμα: Σε 100 g νερό μπορούν να διαλυθούν σε θερμοκρασία περιβάλλοντος το πολύ 36 g αλάτι ή 210 g ζάχαρη, αλλά μόνο 0,17 g διοξείδιο του άνθρακα.
Πατήστε την παρακάτω εικόνα για να αντιστοιχίσετε τις ποσότητες που αναφέρονται (σε γραμμάρια) με τις ποσότητες νερού στις οποίες αυτές μπορούν να διαλυθούν.
Κουίζ
Το νερό: Ένας παγκόσμιος διαλύτης
Το νερό είναι ο πιο σημαντικός διαλύτης, γιατί διαλύει πολλές ουσίες υπάρχει σε αφθονία στη φύση και είναι φθηνό, γι’ αυτό ονομάζεται παγκόσμιος διαλύτης.
Τα περισσότερα διαλύματα που χρησιμοποιούμε είναι υδατικά.
Τα αναψυκτικά, τα φαγητά, τα απορρυπαντικά και τα υγρά φάρμακα είναι μερικά μόνο από τα συνηθισμένα υδατικά διαλύματα.
Η θάλασσα περιέχει πολλά διαλυμένα άλατα, όπως το μαγειρικό αλάτι, που της δίνει τη χαρακτηριστική αλμυρή της γεύση. Περιέχει όμως και διαλυμένο οξυγόνο, που είναι απαραίτητο για την επιβίωση των φυτών και των ψαριών που ζουν στη θάλασσα, και διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο απορροφά από την ατμόσφαιρα.
Το νερό δεν είναι μια συνηθισμένη χημική ουσία.
Η ασυνήθιστη διαλυτική 
ικανότητα του νερού οφείλεται στην κατασκευή του μορίου του. Τα μόρια του νερού αποτελούνται από δύο άτομα υδρογόνου και ένα άτομο οξυγόνου, τα οποία συνδέονται με τέτοιον τρόπο, ώστε να μπορούν να αναμιγνύονται εύκολα με τα μόρια πολ-
λών άλλων ουσιών και να τα διαλύουν.