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化学基礎【物質の構成】 純物質と混合物の性質 物質の分離・精製

 

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純物質と混合物の性質

 

性質

純物質:1種類の物質だけからできおり、純物質のことを物質という場合もある

・水

・ダイヤモンド

・一円硬貨

・水晶

 

混合物:2種類以上の物質が混ざり合ったもの

・海水(水+塩化ナトリウム+塩化マグネシウム

・空気(窒素+酸素)

・牛乳(水+脂肪+タンパク質+糖)

百円硬貨(銅+ニッケル)

 

 

特徴 

純物質はそれぞれ固有の性質を持つ

沸点:液体が沸騰して気体になる温度

融点:個体が溶けて液体になる温度

密度:単位当たりの質量

以上の3つなどが決まっている。

 

混合物は混ざり合う純物質の割合によって性質が変化する

純粋な水の沸点は100℃であるが、水と塩化ナトリウム水溶液の沸点は100℃より高くなり、水が蒸発するため塩化ナトリウムの割合が高くなり、沸点もさらに高くなる。

 

 

練習問題

Q:次の物質を純物質と混合物に分類してください

 

水素 食塩水 エタノール 二酸化炭素
土砂 石油 酸化マグネシウム 塩酸

 

 

 

A:  

純物質 水素 エタノール 酸化マグネシウム 二酸化炭素
混合物 石油 土砂 食塩水 塩酸

 

 

 

物質の分離・精製

 

分離:物質の違いを利用して混合物から目的の物質を分ける操作

精製:不純物を取り除き、より純度の高い物質を得る操作

 

 

語句説明

溶液 :混合物であり、液体

溶質 :溶液中にとけ込んでいる物質

溶媒 :物質をとかして溶液を作るのに使う液体

溶解度:ある溶質が一定の量の溶媒に溶ける限界量

 

操作一覧 

 

ろ過:液体と液体に溶けない個体をろ紙などを用いて分離する操作

砂が混ざった塩化ナトリウムに水を加えてかき混ぜ、溶かしてからろ過すると、砂はろ紙の上に残り塩化ナトリウム水溶液はろ紙を通過する。この時通過した液体をろ液という。

 

 

蒸留:溶液を加熱し、発生した蒸気を冷却して再び液体とすることにより、目的の物質を得る操作

先ほどのろ過で得られた液は塩化ナトリウムと水の混合物である。塩化ナトリウム水溶液を沸騰させると水蒸気が発生してくるが、塩化ナトリウムは気体にならないため、水蒸気を冷却すれば純粋な水を得ることができる。

沸点の差を利用して液体の混合物を適当な温度範囲に区切って蒸留し、複数の留出物(蒸留によって得られる物質)に分離する操作を分留(分別蒸留)という。

 

 

昇華法:昇華(個体が液体にならずに直接気体になる現象)し易さの違いを利用して、昇華性物質とそうでない物質を分離する操作

混合物を加熱して昇華性の物質を気体にすれば分離できる

 

 

再結晶:温度による溶解度の変化や溶媒を蒸発させることにより、不純物を除いて純粋な結晶を得る操作

硝酸カリウム硫酸銅の混合物を熱水に溶かす。冷却すると先に硝酸カリウムが個体となるため、液体の硫酸銅を除くと硝酸カリウムを得ることができる。

 

 

抽出:溶媒に対する溶解度の差を利用して混合物から目的の成分を分離する操作

 

 

クロマトグラフィ:ろ紙やシリカゲルのような吸着剤に物質が吸着される強さの違いを利用して混合物から各成分を分離する操作

紙に液体をつけると液体が上昇する。この上昇するときの力の違いを利用して分離する

主にろ紙への吸着のしやすさの違いにより分離される操作をペーパークロマトグラフィという

 

 

まとめ
ろ過   液体とそれに溶けない個体の混合物からろ紙などを用いて個体を分離する操作
 蒸留

溶液を加熱して発生する蒸気を冷却し、再び液体として分離する操作 

例:塩化ナトリウム水溶液から純粋な水を分離する

昇華(法) 個体が昇華(直接気体になる性質)を利用して物質を分離する操作 
 再結晶

少量の不純物を含んだ結晶を適当な溶媒に溶かし、温度による溶解度の変化や溶媒を蒸発させることなどにより、不純物を除いて純粋な結晶を得る操作 

抽出  目的の物質が含まれる混合物に、その物質をよく溶かす溶媒を加えて溶かし出し、分離する操作 

クロマトラフィー 

混合物の成分を、ろ紙や吸着剤への吸着のしやすさの違いなどによって分離する操作

例:ペーパークロマトグラフィー 

 

 

 

 記事を読んでいただきありがとうございます。

化学基礎と、完全に自分の勉強用の投稿です。

もし、間違いなどがあれば教えていただけると嬉しいです。