Чисте речовина і суміші [1970 Кірюшкін Д.М., Полосин В.С.

Чисте речовина і суміші

Після короткого повторення про те, що дізналися про фізичні властивості речовин, учитель звертає особливу увагу на властивості, які можна визначити кількісно. За цим властивостям можна відрізнити яку-небудь речовину від інших речовин, але тільки в тому випадку, якщо воно чисте. А як дізнатися, чи чисте ця речовина або суміш? Для цього вивчають ті його властивості, які можна визначити кількісно, ​​наприклад щільність, температуру кипіння, температуру плавлення. Для ознайомлення з тим, як змінюється щільність будь-якої рідини при її змішуванні з іншою рідиною, можна показати досвід (рис. 1). У циліндр наливають води стільки, щоб обидва поплавка не торкалися дна, а стрілка знаходилась проти нульового розподілу. Потім доливають міцний сироп цукру, щоб стрілка помітно відійшла від нульового розподілу.

На основі цих спостережень учні переконуються в тому, що чиста вода має постійну щільність, прийняту за одиницю, а щільність розчинів змінюється в залежності від того, що розчинено і яка концентрація розчину.

Потім слід повідомити, що для чистих речовин характерна постійна, строго певна температура кипіння при одному і тому ж атмосферному тиску, а температура кипіння суміші змінюється в залежності від того, які рідини змішані, в яких кількісних відносинах перебувають компоненти суміші. З цією метою можна продемонструвати підвищення температури кипіння водного розчину спирту. При цьому потрібно зазначити початкову температуру кипіння і її підвищення в міру віддалення з суміші спирту. Так як показання термометра погано видно учням, то рекомендується замінити термометр термоскопом (рис. 13). Для цього в колбу ємністю 100-150 мл наливають близько 50 мл чистого спирту і стільки ж води, закривають її корком з двома отворами. Через один отвір пропускають вигнуту газовідвідну трубку, через друге - трубку термоскопа. Колбу з розчином спирту нагрівають до кипіння і відзначають рівень рідини в термоскопе гумовим колечком, потім кип'ятять деякий час і звертають увагу на те, що температура кипіння розчину весь час підвищується. Потім потрібно нагадати учням, що чиста вода теж має постійну температуру кипіння (100 ° С) при нормальному атмосферному тиску, а температура кипіння будь-якого розчину змінюється в залежності від концентрації. Таким чином учні знайомляться з другою ознакою, за яким розрізняються чисті речовини і суміші, - постійна точка кипіння чистого речовини і відсутність її у суміші.

Говорячи про температуру плавлення суміші, можна навести такий приклад: вершкове масло при нагріванні спочатку плавиться лише частково. Щоб розтопити весь взятий шматок масла, потрібно нагріти його до більш високої температури. Вершкове масло, як і всякий жир, є сумішшю і не має постійної, визначеної точки плавлення. Плавлення взятого зразка починається при одній температурі, а закінчується при іншій - більш високою. Те ж можна сказати і про парафіні, температура плавлення якого знаходиться в межах 50-60 ° С.

На цих прикладах учні не тільки засвоюють поняття про чистому речовині і суміші, а й знайомляться з тим, як можна практично дізнатися, чи є дана рідина (або тверда речовина) чистої або це суміш.

Як пояснити відмінність властивостей чистого речовини і суміші

Щоб відповісти на це питання, учням необхідно згадати те невелике, що вони дізналися про молекулярної теорії на уроках фізики (VI клас) в першому півріччі. Щоб оживити в пам'яті учнів ці знання, рекомендується запропонувати їм пояснити, користуючись молекулярної теорією, чому при кип'ятінні чистої води температура кипіння не підвищується, якщо атмосферний тиск не змінюється, чому температура плавлення льоду залишається постійною, як би не нагрівали його. Досвід показує, що учні VII класу на початку навчання хімії важко відповісти на це питання. Тому у них з'являється потреба подивитися, що з цього питання написано в підручнику. Цим варто скористатися і організувати самостійні роботи на уроці з підручником фізики або хімії.

У завданні для самостійної роботи можна написати наступні питання:

1. Як молекулярна теорія пояснює будову твердих тіл, рідин і газів?

2. Як змінюється швидкість і характер руху молекул при нагріванні твердих речовин і рідин?

3. Як пояснити перехід речовин з одного фізичного стану в інший?

4. Чим відрізняється будова чистих речовин і суміші?

5. Чому чисті речовини мають точки кипіння і плавлення, а суміші не мають?

Застосування самостійної роботи на уроці замість бесіди рекомендується тому, що при самій хорошій організації навчальної роботи на уроці-бесіді все ж беруть активну участь у навчальній роботі далеко не всі. Якщо ж самостійну роботу з підручником учні проводять правильно, то кожен повинен прочитати в підручнику те, що потрібно, і підготувати відповідь на кожне питання завдання. Досвід такої роботи на початку навчання хімії показує, що учні ще недостатньо навчені самостійної навчальної роботи з книгою. Тому слід організувати цю першу роботу з підручником хімії так: кожен учень знаходить в підручнику відповідь на перше питання завдання і, записавши його коротко в своєму зошиті, заявляє про це вчителеві (підняттям руки). Коли більшість виконає цю частину завдання, тоді вчитель проводить вибіркову перевірку (два-три учні читають, що вони записали в зошитах). Учитель робить зауваження, формулює разом з учнями правильну відповідь. Потім вони переходять до вирішення другого питання завдання. Після закінчення самостійної роботи слід заслухати повні звіти трьох-чотирьох учнів. Під час обговорення цих звітів вчитель може виправити помилкові або неточні відповіді і внести необхідні доповнення.

Досвід взаємного проникнення газоподібних речовин можна показати на прикладі дифузії в повітрі брому або двоокису азоту. При підготовці цього досвіду потрібно врахувати, що звернення з рідким бромом небезпечно внаслідок легкої його випаровування і отруйності парів. Тому рекомендується переливання брому виробляти в витяжній шафі і користуватися особливою піпеткою з гумовим балоном (рис. 14). У невеликій тигельок або порцелянову чашечку потрібно влити кілька крапель брому, помістити тигельок або чашечку на скляну пластинку, густо змащену вазеліном, і накрити циліндром або скляною банкою, як зазначено на малюнку 15.

Виділяються бурі бари брому досить швидко поширюються по всьому об'єму банки. Якщо немає рідкого брому, можна помістити в тигельок трохи броміду натрію, змішаного з подвійною кількістю подрібненої двоокису марганцю, долити туди ж концентрованої сірчаної кислоти і накрити тигельок з реагує сумішшю скляною банкою або циліндром. Замість цього досвіду можна показати дифузію двоокису азоту. Для цього слід в тигельок під циліндр покласти мідні стружки або тирсу і долити до них кілька крапель концентрованої азотної кислоти.

У всіх демонстрованих дослідах дифузії брому потрібно випускати пари брому з-під скляного дзвони (або з-під банки) на повітря у витяжній шафі. Як приклади дифузії газів можна показати речовини, що мають різкий запах: аміак, діетиловий ефір, грушевий есенцію, нітробензол і т. П.

Найважче показати переконливі досліди для доказу дифузії в рідинах. Можна продемонструвати досвід дифузії розчину марганцевокислого калію у воді (рис. 16). Для цього беруть широку скляну трубку, нижній кінець її закривають пробкою, через яку проходить скляна трубка з краном. Можна замість крана використовувати скляну трубку, на яку надягають гумову трубку з затискачем. Труднощі підготовки цього досвіду полягає в наповненні широкої трубки чистою водою і розчином перманганату калію так, щоб між цими рідинами була добре видна межа. На початку досвіду не спостерігається зміни цієї межі. Але до кінця уроку учні можуть побачити її між безбарвної рідиною (водою) і кольоровим розчином перманганату калію. Трубку з двома рідинами слід залишити для спостережень на наступних уроках. Але при всіх умовах не слід затушовувати основне завдання уроку - пояснення відмінностей у властивостях чистих речовин і сумішей на основі молекулярної теорії. Результатом всього уроку і заключної бесіди має бути освіта поняття про чистому речовині як сукупності однакових молекул, на відміну від суміші, що складається з різних молекул. Таким чином, в понятті про речовину відбувається перша диференціація: утворюються два поняття - чисте речовина і суміш.

У змісті поняття "молекула" теж відбуваються зміни: ці частинки отримали різну якісну характеристику, що обумовлює відмінність властивостей різних чистих речовин.