Chủ đề V. Chất quanh ta và tách hỗn hợp

Vật liệu là những chất hoặc hỗn hợp được dùng để làm ra đồ vật, công trình, chẳng hạn gỗ, kim loại, thủy tinh, nhựa và cao su. Lựa chọn vật liệu cần dựa vào tính chất và mục đích: độ bền, độ cứng, khả năng dẫn nhiệt, dẫn điện, chịu nhiệt hoặc cho ánh sáng truyền qua. Không có một vật liệu tốt nhất cho mọi đồ vật.

Thân nồi thường dùng vật liệu truyền nhiệt tốt như một số kim loại; tay cầm cần hạn chế truyền nhiệt và chịu được điều kiện sử dụng. Kính cửa cần cho ánh sáng truyền qua, còn lốp xe cần tính đàn hồi và độ bám phù hợp. Tính chất phải xét cùng thiết kế, độ dày và hướng dẫn dùng. Không thử vật liệu bằng lửa hoặc điện lưới tại nhà.

Nguyên liệu là chất hoặc nguồn vật chất đầu vào dùng để tạo sản phẩm. Gỗ dùng để sản xuất giấy là nguyên liệu; gỗ dùng làm bàn còn được gọi là vật liệu trong bối cảnh đó. Các tên gọi không phải những hộp luôn tách biệt. Muốn phân loại đúng, cần đọc câu hỏi đang xét vật chất được dùng vào việc gì.

Nhiên liệu là những chất có thể cháy và cung cấp năng lượng khi được sử dụng thích hợp, như than, khí đốt và xăng. Điện là dạng năng lượng được cung cấp cho thiết bị, không phải nhiên liệu theo cách phân loại này. Dùng nhiên liệu cần tuân thủ an toàn và hạn chế ô nhiễm; học sinh không tự đốt, trộn hoặc thử nhiên liệu để nhận biết.

Lương thực như gạo, ngô, khoai cung cấp nhiều chất bột đường. Thực phẩm còn có các nguồn chất đạm, chất béo, vitamin và chất khoáng; nước cũng thiết yếu cho cơ thể. Một thực phẩm thường chứa nhiều thành phần, không chỉ duy nhất một chất dinh dưỡng. Ăn đa dạng và bảo quản phù hợp giúp sử dụng thực phẩm hợp lí, không lãng phí.

Sử dụng tài nguyên hợp lí gồm giảm dùng không cần thiết, tái sử dụng đúng mục đích và phân loại chất thải để xử lí phù hợp. Không dùng lại bao bì không phù hợp để đựng thức ăn nóng hoặc uống nước. Khi đề xuất giải pháp, nên gắn với tính chất, mức an toàn và khả năng thu gom thực tế. Giá rẻ hoặc màu đẹp chưa đủ để quyết định vật liệu phù hợp.

Chất tinh khiết chỉ gồm một chất, có những tính chất xác định trong điều kiện xét. Hỗn hợp gồm từ hai chất trở lên trộn lẫn. Nước cất được dùng làm ví dụ chất tinh khiết ở mức bài học; nước khoáng chứa nước và các chất hòa tan nên là hỗn hợp. Một chất lỏng nhìn trong không nhất thiết là chất tinh khiết.

Hỗn hợp có thể đồng nhất hoặc không đồng nhất. Trong hỗn hợp đồng nhất, các phần có thành phần và tính chất tương tự ở mức quan sát đang xét; với hỗn hợp không đồng nhất, có thể thấy những phần khác nhau hoặc các lớp riêng. Không phải cứ có nhiều chất là phải nhìn thấy từng chất bằng mắt; đường tan trong nước là ví dụ quen thuộc.

Dung dịch là hỗn hợp đồng nhất của chất tan và dung môi. Với nước đường, đường là chất tan và nước là dung môi. Chất tan có thể ở những trạng thái khác nhau trước khi hòa tan; không chỉ chất rắn mới tan được. Trong phạm vi bài này chủ yếu xét các dung dịch dùng nước làm dung môi. Chất tan vẫn tồn tại trong dung dịch dù không thấy hạt riêng.

Huyền phù là hỗn hợp có các hạt chất rắn nhỏ phân tán trong chất lỏng, như nước có bùn mịn; nhiều hạt có thể lắng khi để yên. Nhũ tương gồm các giọt chất lỏng phân tán trong chất lỏng khác không trộn lẫn hoàn toàn, như dầu ăn phân tán tạm thời trong nước sau khi lắc. Hai loại khác nhau ở trạng thái của phần phân tán.

Khả năng hòa tan phụ thuộc chất, dung môi và điều kiện như nhiệt độ. Cùng một lượng nước ở nhiệt độ xác định không hòa tan vô hạn mọi chất rắn. Khuấy có thể giúp một số quá trình hòa tan diễn ra nhanh hơn nhưng không làm mọi chất không tan trở thành tan. Cát lẫn nước không biến thành dung dịch muối chỉ vì được khuấy rất lâu.

Khi trộn mà không làm mất chất hoặc trao đổi chất với bên ngoài, tổng khối lượng được tính bằng tổng khối lượng các phần ban đầu. Không áp dụng cách cộng đó một cách máy móc cho thể tích, vì thể tích hỗn hợp có thể thay đổi khi trộn. Học sinh không nếm hóa chất để nhận biết dung dịch; dùng mô tả, nhãn hoặc thí nghiệm an toàn đã được hướng dẫn.

Tách chất khỏi hỗn hợp dựa trên sự khác nhau về tính chất của các thành phần, như kích thước hạt, khả năng hòa tan, khả năng bay hơi hoặc sự phân lớp. Trước khi chọn phương pháp, cần xác định muốn thu thành phần nào và nó đang tồn tại ở dạng nào. Không có một cách duy nhất tách được mọi hỗn hợp.

Lắng cho phép một số hạt rắn nặng hơn lắng xuống khi hỗn hợp để yên, sau đó có thể gạn phần chất lỏng phía trên. Lọc dùng vật liệu lọc giữ các hạt rắn không tan có kích thước phù hợp, cho chất lỏng đi qua. Ví dụ, cát và nước có thể được tách bằng lắng kết hợp lọc. Những hạt quá nhỏ hoặc chất đã hòa tan có thể vẫn đi qua.

Cô cạn làm dung môi bay hơi để thu chất rắn không bay hơi còn lại trong điều kiện phù hợp. Với dung dịch muối ăn, nước bay hơi còn muối được thu ở dụng cụ chứa. Cách này không thu lại phần nước nếu hơi nước không được gom, ngưng tụ. Đun nóng có nguy cơ bỏng, bắn mẫu; học sinh chỉ quan sát giáo viên hoặc làm theo quy trình được giám sát.

Chiết có thể dùng để tách hai chất lỏng không trộn lẫn đã phân lớp, như dầu ăn và nước. Cách thực hiện dựa vào vị trí các lớp và dụng cụ phù hợp, thường dùng phễu chiết trong phòng học. Không gọi mọi chất lỏng có màu khác nhau là hai lớp có thể chiết; nếu chúng tạo dung dịch đồng nhất thì cách này không phù hợp.

Một hỗn hợp có nhiều thành phần có thể cần nhiều bước. Với cát, muối và nước, lọc trước để giữ cát, phần nước lọc vẫn chứa muối hòa tan; sau đó cô cạn nước lọc để thu muối. Nếu bỏ bước lọc rồi cô cạn toàn bộ, chất rắn còn lại vẫn lẫn cát và muối. Trình tự phải phù hợp với mục tiêu thu từng thành phần.

Nước trông trong sau lắng hoặc lọc thông thường chưa chắc an toàn để uống, vì còn có thể chứa chất hòa tan hoặc vi sinh vật. Không nếm nước lọc trong hoạt động học tập. Khi báo cáo, nêu chất giữ lại, chất đi qua, điều kiện và phần có thể thất thoát. Thí nghiệm lớp học dùng lượng nhỏ, dụng cụ đúng hướng dẫn và xử lí mẫu theo yêu cầu của giáo viên.