Алмазы - самые дорогие драгоценные камни. Наличие у человека такого минерала говорит о богатстве владельца. Поэтому камни представляют огромный интерес не только для любителей украшений и дорогих аксессуаров, но и для ученых. Из чего состоит алмаз и свойства вещества продолжают изучаться и сегодня - это необходимо для синтеза искусственного материала и использования алмазов в полном объёме.

Необработанные алмазы

Алмаз добывается в природе. Источником камня являются кимберлитовые и лампроитовые трубки. Большая часть из них находится на территории таких стран, как:

1. Австралия.
2. Россия.
3. Бразилия.

Добыча производится промышленным путем. Вместе с породами из трубок достаются камни, которые проходят дальнейшую классификацию и обработку геммологами и ювелирами.

Состав камня

Химики и физики, в свою очередь, исследовали состав вещества. В начале XVIII века было выяснено, что алмаз состоит исключительно из углерода. То есть как таковой химической формулы у камня нет.

В периодической таблице Менделеева элемент обозначается как «С». Так и записывается формула камня, одной буквой. Атомная масса вещества равняется 16. Углерод в алмазе сохраняет свои свойства и имеет интересную конфигурацию.

Аллотропные модификации

Алмаз представляет собой огромную молекулу углерода. Кроме алмаза, из углерода состоят и другие вещества, такие как:

• графит;
• лонсдейлит;
• сажа, уголь;
• углеродные нанотрубки;
• фуллерены.

Но все эти материалы имеют разный внешний вид и разные свойства. Все это объясняется существованием аллотропных модификаций. Это означает, что атомы углерода располагаются в пространстве и связываются между собой по-разному. Конфигурация атомов вместе с их связями называется кристаллической решеткой. Она у всех веществ разная, а у алмаза заслуживает отдельного внимания.

Начать нужно с того, что в алмазе атомы углерода связаны между собой ковалентными сигма-связями. Это самый прочный вид химической связи. Кроме него, есть еще ионная, металлическая, дисульфидная и водородная связь. Они гораздо слабее ковалентной связи и не присутствуют в .

Элементарная ячейка алмаза, то есть единица структуры, имеет форму куба. По-научному это называется кубической сингонией.

Пространственное расположение атомов и их соединение называются кристаллической решеткой. Именно ее строение и обусловливает такие характеристики, как твердость вещества. Элементарная ячейка структуры алмаза выглядит как куб. То есть алмаз, если пользоваться научной терминологией, кристаллизуется в кубической сингонии.

Вершинами куба выступают атомы углерода. В центре каждой грани также располагается по одному атому, и еще четыре элемента находятся в центре самого куба. Те атомы углерода, которые находятся в центре грани, являются общими для двух ячеек, а те, что расположены на вершинах куба - общие для восьми ячеек. Расстояния между атомами симметричные, одинаковые между собой по длине. Связи между элементами - ковалентные-сигма.

Поскольку каждый атом соединен как минимум с четырьмя соседними, то свободных элементов в не остается и камень является отличным диэлектриком.

И объясняется такой плотной упаковкой вещества. А вот аллотропные модификации углерода имеют другую пространственную структуру при одинаковом составе.

Кристаллическая решетка алмаза и графита

Например, графит имеет конфигурацию с более слабыми связями в пространстве, ковалентными пи-соединениями. А фуллерены вообще являются молекулами, а не атомами углерода. Их состав и само вещество было открыто относительно недавно - в XIX веке.

Благодаря структуре, алмаз является самым твердым веществом. Это обусловлено именно строением, а не составом камня.

Но не только алмаз имеет такую «упаковку» атомов, хотя только этот минерал обладает большой твердостью. Все вещества из 4 группы имеют похожее с алмазом строение. Но поскольку атомная масса этих элементов больше, чем у алмазов, то расстояние между атомами также больше и связи, соответственно, слабее.

Но не все в природе идеально. Даже алмаз имеет свои изъяны. В составе камня могут встречаться посторонние элементы, которые попали в решетку во время формирования камня. Среди них встречаются такие вещества, как:

• алюминий;
• кальций;
• магний;
• гранит;
• вода;
• газы и углекислота.

Эти вещества нарушают и в идеале их быть в составе не должно. Они встраиваются в кристаллическую решетку и также влияют на твердость камня и его оттенок. Идеальный по характеристикам камень называется алмазом или бриллиантом чистой воды. Но если такие примеси есть, они могут повлиять на количество и размер дефектов камня или же образовать самостоятельные включения.

Дефекты структуры могут располагаться как с краю алмаза, так и находиться в центре. Иногда от них можно избавиться с помощью огранки профессионалом-ювелиром. Эта процедура превращает алмаз в бриллиант и раскрывает все его достоинства. В качества дефектов чаще всего выступают микротрещинки, мутные облака или вкрапления других веществ.

Алмазы с большим количеством дефектов отправляются на потребности промышленности, где из них изготавливают алмазную крошку. Идеальная структура и состав могут присутствовать только у искусственных алмазов.

Производство синтетических минералов началось в пятидесятых годах прошлого века. До этого ученые знали о составе бриллианта, но не было необходимой аппаратуры для синтеза минерала. Поскольку условия лабораторного жесткие, требуется не только специальная температура и давление, но еще и затравка в виде камня и графит. Процедура дорогостоящая, поэтому массового производства пока не существует. Алмазы имеют технические характеристики и изготавливаются таким образом для потребностей промышленности.

В природе минерал добывают из трубок. Иногда извлекают не весь камень, а только его скол. О том, что в почве осталась еще часть алмаза можно сказать только после изучения структуры под микроскопом. О происхождении алмаза точно неизвестно, существует несколько гипотез о том, почему углерод приобрел такую форму. Одна из теорий говорит о химических реакциях, произошедших в земле после резких перепадов температур и поднятия магмы на поверхность. Вторая гипотеза гласит о том, что камень попал на землю после массового падения метеоритов в составе небесных тел.

Характеристики минерала

Камень имеет такие свойства, которые обусловлены составом минерала:

• Твердость - 10 из 10 по шкале Мооса, и это благодаря кристаллической решетке из углеродов.
• Плотность вещества - 3,5 г/см3. При этом камень очень хрупкий. Он может расколоться при ударе по параллельным граням, что называется спайностью.
• Минерал должен быть прозрачным. Ювелирный камень будет стоить дороже, если в нем меньшее количество примесей. После играет на свету.
• Если воздействовать на минерал рентген-облучением, то структура алмаза нарушится. Решетка расшатается и станет рыхлой, а сам камень будет излучать свет синего или зеленого оттенка.
• может быть от прозрачного до черного оттенка. Дорогими считаются фантазийные камни, имеющие насыщенно-желтый или розоватый окрас.

Алмаз используется не только в ювелирном деле. Камень активно применяется в промышленности из-за своих характеристик. В основном все абразивы и режущие поверхности покрываются твердым веществом - алмазной крошкой. Таким образом качество работ улучшается и затрачивается меньше времени на их выполнение.

Алмазы - минералы, которые имеют простой состав, но сложное строение, поэтому изучение камней и их свойств продолжается по сей день. Алмазы ценятся в ювелирной отрасли, а также в строительстве и медицине.

 

Чистый алмаз - прозрачный бесцветный кристаллический минерал, превосходящий по твердости все известные природные вещества. Алмаз отличается высоким показателем преломления световых лучей и свойством сильно рассеивать световые лучи. Этим объясняется его сильный блеск.  

Цена чистых алмазов возрастает, в отличие от всех прочих веществ, пропорционально не весу, а примерно квадрату их веса, и наиболее крупные алмазы в капиталистическом мире продаются за чудовищную цену.  

Цена чистых алмазов возрастает, в отличие от всех прочих веществ, пропорционально не весу, а примерно квадрату их веса; наиболее крупные алмазы в капиталистическом мире продаются за чудовищную цену. Наикрупнейший из найденных алмазов - оптически почти безупречный Кул-линан весил более 600 г. Из него ювелиры могли бы изготовить полноценный бриллиант, но он стоил бы так дорого, что ни один миллиардер не решился бы купить его, и алмаз пришлось расколоть на несколько кусков.  

Если в очень чистом алмазе инородные атомы слегка на-рушают кристаллическую решетку, то они, тем не менее, не разрушают ее, хотя свойства кристаллов при этом изменяются. Прежде всего, примеси меняют окраску кристалла. Сейчас эта теория получает все большее распространение.  

Менее распространенный тип II объединяет чистые алмазы, почти не содержащие азота. К нему относятся наиболее крупные камни, такие, как Куллинан. Наиболее часто встречающиеся алмазы этого типа классифицируются как тип Па, а очень редкие, содержащие небольшие концентрации примесного алюминия, как тип Пб.  

Чтобы определить величины подвижности электронов и дырок в относительно чистом алмазе, необходимо, облучив кристалл ультрафиолетовым светом, создать в нем некоторую концентрацию световых носителей тока.  

Известно, что алмаз - это полупроводник с шириной запрещенной зоны 5 5 эВ, поэтому получить автоэмиссионный ток с чистого алмаза практически невозможно. Автоэмиссионные свойства наблюдаются из углеродных алмазоподобных поликристаллических пленок, полученных, например, методом химического осаждения из газовой фазы.  

Кристаллы алмазов, независимо от размера, имеют округленную форму с 48 гранями, образуемыми самой природой. Чистый алмаз прозрачен и имеет так называемый цвет чистой воды. Иногда алмазы бывают окрашены различными примесями в синий, зеленый, красный, серо-бурый и черный цвета. По твердости алмазы делятся на мягкие и твердые, что зависит от их кристаллического строения. Структура алмазов также неодинакова. Так, поверхность алмаза покрыта тончайшей и весьма твердой пленкой, за которой находится менее твердая масса алмаза, которая по мере приближения к ядру становится еще более слабой. Самыми твердыми алмазами считаются карбонадо (черные), а также борты и витрие-ры, которые в основном и применяют для резки стекла. Алмазы оценивают не по размеру, а по весу; единицей их веса считается карат, равный примерно 0 2 г или 200 мг.  

Энергия образования электронно-дырочной пары в кристаллах элементов четвертой группы убывает по мере роста атомного номера соответствующего элемента. В алмазе она равна около 5 6 эв, и чистый алмаз при обычных температурах является типичным изолятором, так как запрещенная зона его слишком широка и число электронов, попадающих в зону проводимости, вследствие теплового возбуждения ничтожно мало.  

Подводя итоги изложенному, надо отметить, что про - цессы образования алмаза в природе до сих пор неясный Если известны хотя бы приблизительно температура и давление, при которых происходит превращение графита в алмаз в естественных условиях, то еще не удалось удержать углерод в течение долгого времени в области стабильности алмаза и отыскать условия, при которых катализаторы способны ускорить его образование. Если такие катализаторы существуют, то весьма вероятно, что они содержатся в примесях, всегда имеющихся в самых чистых алмазах. Поэтому необходимо тщательно изучить эти примеси, а также окраску, твердость и другие физические свойства алмазов.  

Алмаз — самый твёрдый минерал, кубическая полиморфная (аллотропная) модификация углерода(C), устойчивая при высоком давлении. При атмосферном давлении и комнатной температуре метастабилен, но может существовать неограниченно долго, не превращаясь в стабильный в этих условиях графит. В вакууме или в инертном газе при повышенных температурах постепенно переходит в графит.

Смотрите так же:

СТРУКТУРА

Сингония алмаза кубическая, пространственная группа Fd3m. Элементарная ячейка кристаллической решетки алмаза представляет собой гранецентрированный куб, в котором в четырех секторах расположенных в шахматном порядке, находятся атомы углерода. Иначе алмазную структуру можно представить как две кубических гранецентрированных решетки, смещенных друг относительно друга по главной диагонали куба на четверть её длины. Структура аналогичная алмазной установлена у кремния, низкотемпературной модификации олова и некоторых других простых веществ.

Кристаллы алмаза всегда содержат различные дефекты кристаллической структуры (точечные, линейные дефекты, включения, границы субзерен и тп.). Такие дефекты в значительной степени определяют физические свойства кристаллов.

СВОЙСТВА

Алмаз может быть бесцветными водянопрозрачным или окрашенным в различные оттенки желтого, коричневого, красного, голубого, зеленого, черного, серого цветов.
Распределение окраски часто неравномерное, пятнистое или зональное. Под действием рентгеновских, катодных и ультрафиолетовых лучей большинство алмазов начинает светиться (люминесцировать) голубым, зелёным, розовым и др. цветами. Характеризуется исключительно высоким светопреломлением. Показатель преломления (от 2,417 до 2,421) и сильная дисперсия (0,0574) обуславливают яркий блеск и разноцветную «игру» огранённых ювелирных алмазов, называемых бриллиантами. Блеск сильный, от алмазного до жирного.Плотность 3,5 г/см 3 . По шкале Мооса относительная твердость алмаза равна 10, а абсолютная — в 1000 раз превышает твёрдость кварца и в 150 раз — корунда. Она самая высокая как среди всех природных, так и искусственных материалов. Вместе с тем довольно хрупок, легко раскалывается. Излом раковистый. С кислотами и щелочами в отсутствие окислителей не взаимодействует.
На воздухе алмаз сгорает при 850° С с образованием СО 2 ; в вакууме при температуре свыше 1.500° С переходит в графит.

МОРФОЛОГИЯ

Морфология алмаза очень разнообразна. Он встречается как в виде монокристаллов, так и в виде поликристаллических срастаний («борт», «баллас», «карбонадо»). Алмазы из кимберлитовых месторождений имеют только одну распространенную плоскогранную форму — октаэдр. При этом во всех месторождениях распространены алмазы с характерными кривогранными формами — ромбододекаэдроиды (кристаллы похожие на ромбододекаэдр, но с округлыми гранями), и кубоиды (кристаллы с криволинейной формой). Как показали экспериментальные исследования и изучение природных образцов в большинстве случаев кристаллы в форме додекаэдроида возникают в результате растворения алмазов кимберлитовым расплавом. Кубоиды образуются в результате специфического волокнистого роста алмазов по нормальному механизму роста.

Синтетические кристаллы, выращенные при высоких давлениях и температурах, часто имеют грани куба и это является одни их характерных отличий от природных кристаллов. При выращивании в метастабильных условиях алмаз легко кристаллизуется в виде пленок и шестоватых агрегатов.

Размеры кристаллов варьируют от микроскопических до очень крупных, масса самого крупного алмаза «Куллинан», найденного в 1905г. в Южной Африке 3106 карат (0,621кг).
На изучение огромного алмаза было потрачено несколько месяцев и в 1908 году он был расколот на 9 крупных частей.
Алмазы массой более 15 карат — редкость, а массой от сотни карат — уникальны и считаются раритетами. Такие камни очень редки и часто получают собственные имена, мировую известность и своё особое место в истории.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Хотя при нормальных условиях алмаз метастабилен, он в силу устойчивости своей кристаллической структуры может существовать неопределенно долго, не превращаясь в устойчивую модификацию углерода — графит. Алмазы, которые вынесены на поверхность кимберилитами или лампроитами кристаллизуется в мантии на глубине 200 км. и более при давлении более 4 Гпа и температуре 1000 — 1300 ° С. В некоторых меторождениях встречаются и более глубинные алмазы, вынесенные из переходной зоны или из нижней мантии. Наряду с этим, они выносятся к поверхности Земли в результате взрывных процессов, сопровождающих формирование кимберлитовых трубок, 15-20% которых содержит алмаз.

Алмазы встречаются также в метаморфических комплексах сверхвысоких давлений. Они ассоциируют с эклогитами и глубокометаморфизованными гранатовыми гнейсами. Мелкие алмазы в значительных количествах обнаружены в метеоритах. Они имеют очень древнее, досолнечное происхождение. Также они образуются в крупных астроблемах — гигантских метеоритных кратерах, где переплавленные породы содержат значительные количества мелкокристаллического алмаза. Известным месторождением такого типа является Попигайская астроблема на севере Сибири.

Алмазы редкий, но вместе с тем довольно широко распространённый минерал. Промышленные месторождения алмазов известны всех континентах, кроме Антарктиды. Известно несколько видов месторождений алмазов. Уже несколько тысяч лет алмазы добывались из россыпных месторождений. Только к концу XIX века, когда впервые были открыты алмазоносные кимберлитовая трубка, стало ясно, что алмазы не образуются в речных отложениях. Кроме этого алмазы были найдены в коровых породах в ассоциациях метаморфизма сверхвысоких давлений, например в Кокчетавском массиве в Казахстане.

И импактные, и метаморфические алмазы иногда образуют весьма масштабные месторождения, с большими запасами и высокой концентрацией. Но в этих типах месторождений алмазы настолько мелкие, что не имеют промышленной ценности. Промышленные месторождения алмазов связаны с кимберлитовыми и лампроитовыми трубками, приуроченными к древним кратонам. Основные месторождения этого типа известны в Африке, России, Австралии и Канаде.

ПРИМЕНЕНИЕ

Хорошие кристаллы подвергаются огранке и используются в ювелирном деле. Ювелирными считаются около 15% добываемых алмазов, еще 45% считаются околоювелирными, то есть уступают ювелирным по размеру, цвету или чистоте. В настоящее время общемировой объем добычи алмазов составляет порядка 130 миллионов карат в год.
Бриллиант (от франц. brillant — блестящий), — алмаз, которому посредством механической обработки (огранки) придана специальная форма, бриллиантовая огранка, максимально раскрывающая такие оптические свойства камня, как блеск и цветовая дисперсия.
Совсем мелкие алмазы и осколки, непригодные для огранки, идут в качестве абразива для изготовления алмазного инструмента, необходимого для обработки твёрдых материалов и огранки самих алмазов. Скрытокристаллическая разновидность алмаза чёрного или тёмно-серого цвета, образующая плотные или пористые агрегаты, носит название Карбонадо , обладает более высоким сопротивлением истиранию, чем у кристаллов алмаза и благодаря этому особенно ценится в промышленности.

Мелкие кристаллы также в больших количествах выращиваются искусственным путём. Синтетические алмазы получают из различных углеродсодержащих веществ, главным образом из графита, в спец. аппаратах при 1200-1600°С и давлениях 4,5-8,0 ГПа в присутствии Fe, Co, Сr, Мn или их сплавов. Они пригодны для использования только в технических целях.

Алмаз (англ. Diamond) — C

КЛАССИФИКАЦИЯ

Strunz (8-ое издание)	1/B.02-40
Dana (7-ое издание)	1.3.5.1
Dana (8-ое издание)	1.3.6.1
Hey’s CIM Ref.	1.24

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Цвет минерала	бесцветный, желтовато-коричневый переходящий в жёлтый, коричневый, чёрный, синий, зелёный или красный, розовый, коньячно-коричневый, голубой, сиреневый (очень редко)
Цвет черты	никакой
Прозрачность	прозрачный, полупрозрачный, непрозрачный
Блеск	алмазный, жирный
Спайность	совершенная по октаэдру
Твердость (шкала Мооса)	10
Излом	неровный
Прочность	хрупкий
Плотность (измеренная)	3.5 — 3.53 g/cm3
Радиоактивность (GRapi)	0
Термические свойства	Высокая теплопроводность. На ощупь холодный, поэтому алмаз называют на сленге «лед»

Основным промышленным способом получения кислорода является низкотемпературная перегонка жидкого воздуха. Учитывая, что атмосферный воздух преимущественно состоит из
Азота (М(N2) = 28 г/моль; tкип = –195,8 °С)
И кислорода (М(О2) = 32 г/моль; tкип = –183,0 °С),
укажите:
а) какой из этих двух газов кипит при более высокой температуре и почему;
б) как это можно использовать для выделения из жидкого воздуха методом низкотемпературной перегонки жидкий кислород.
№2.
Верны ли сле¬ду¬ю¬щие суждения о чи¬стых веществах и сме¬сях и спо¬со¬бах их разделения?

А. Чи¬стые вещества имеют по¬сто¬ян¬ный состав.
Б. Смесь по¬ва¬рен¬ной соли с реч¬ным песком можно раз¬де¬лить с по¬мо¬щью добавления воды и по¬сле¬ду¬ю¬ще¬го фильтрования и выпаривания.

1) верно толь¬ко А
2) верно толь¬ко Б
3) верны оба суждения
4) оба суж¬де¬ния неверны
№3.
Верны ли следующие суждения о способах разделения смесей?

А. Для разделения смеси речного песка и железных опилок можно использовать магнит.
Б. Для отделения осадка от раствора можно использовать фильтровальную бумагу.

1) верно только А
2) верно только Б
3) верны оба суждения
4) оба суждения неверны

№4
Верны ли суждения о способах разделения смесей?

А. Выпаривание относят к физическим способам разделения смесей.
Б. Разделение смеси воды и этанола возможно способом фильтрования.

1) верно только А
2) верно только Б
3) верны оба суждения
4) оба суждения неверны

№5
Верны ли суж¬де¬ния о спо¬со¬бах разделения смесей?

А. Очи¬стить морскую воду от растворённых в ней солей можно с по¬мо¬щью фильтрования.
Б. Пе¬ре¬гон¬ка является хи¬ми¬че¬ским способом раз¬де¬ле¬ния смесей.

1) верно толь¬ко А
2) верно толь¬ко Б
3) верны оба суждения
4) оба суж¬де¬ния неверны

А. Природный газ является чистым веществом.
Б. Алмаз является смесью веществ.

1) верно только А
2) верно только Б
3) верны оба утверждения
4) оба утверждения неверны

№7
Верны ли следующие утверждения о чистых веществах и смесях?

А. Столовый уксус является чистым веществом.
Б. Раствор йода, используемый для обработки ран, является смесью веществ.

1) верно только А
2) верно только Б
3) верны оба утверждения
4) оба утверждения неверны
№8
Хлорид на¬трия можно вы¬де¬лить из его вод¬но¬го рас¬тво¬ра с помощью

1) фильтрования
2) выпаривания
3) магнита
4) отстаивания
№9
Какую смесь можно раз¬де¬лить фильтрованием?

1) сахара и воды
2) песка и воды
3) воды и бензина
4) песка и сахара
№10
Верны ли суж¬де¬ния о спо¬со¬бах раз¬де¬ле¬ния смесей?
А. Смесь эта¬но¬ла и воды можно раз¬де¬лить с по¬мо¬щью де¬ли¬тель¬ной воронки.
Б. Дей¬ствие маг¬ни¬том на смесь же¬лез¬ных и алю¬ми¬ни¬е¬вых опи¬лок яв¬ля¬ет¬ся фи¬зи¬че¬ским спо¬со-бом раз¬де¬ле¬ния веществ.

1) верно толь¬ко А
2) верно толь¬ко Б
3) верны оба утверждения
4) оба утвер¬жде¬ния неверны
№11
Верны ли сле¬ду¬ю¬щие суж¬де¬ния о про¬цес¬се филь¬тро¬ва¬ния и об ис¬поль¬зо¬ва¬нии хи¬ми¬че¬ских ре-ак¬ций человеком?
А. Для уско¬ре¬ния про¬цес¬са филь¬тро¬ва¬ния ско¬шен¬ный конец во¬рон¬ки сле¬ду¬ет при¬жать к стен¬ке хи¬ми¬че¬ско¬го стакана.
Б. В ос¬но¬ве вы¬плав¬ки чу¬гу¬на и стали лежат окислительно-восстановительные реакции.
1) верно толь¬ко А
2) верно толь¬ко Б
3) верны оба утверждения
4) оба утвер¬жде¬ния неверны

Вся наша жизнь в буквальном смысле построена на работе различных химических веществ. Мы дышим воздухом, который содержит в себе множество различных газов. На выходе получается углекислый газ, который затем перерабатывается растениями. Мы пьем воду или молоко, которое представляет собой смесь воды с другими компонентами (жиром, минеральными солями, белком и так далее).

Банальное яблоко - это целый комплекс которые взаимодействуют друг с другом и нашим организмом. Как только что-то попадает в наш желудок, вещества, входящие в продукт, поглощенный нами, начинают взаимодействие с желудочным соком. Абсолютно каждый объект: человек, овощ, животное - это набор частиц и веществ. Последние делятся на два разных типа: чистые вещества и смеси. В данном материале разберемся, какие вещества чистые, а какие из них относятся к категории смесей. Рассмотрим А также взглянем на типичные примеры чистых веществ.

Чистые вещества

Итак, в химии чистые вещества - это те вещества, что всегда состоят только из одного-единственного вида частиц. И это первое важное свойство. Чистым веществом является вода, например, которая состоит исключительно из молекул воды (то есть своих собственных). Также чистое вещество всегда имеет постоянный состав. Таким образом, каждая молекула воды состоит из двух атомов водорода и из одного атома кислорода.

Свойства чистых веществ, в отличие от смесей имеют постоянный характер и изменяются при появлении примесей. Только дистиллированная вода имеет температуру кипения, а морская кипит при более высокой температуре. При этом стоит учитывать, что любое чистое вещество не является абсолютно чистым, так как даже чистый алюминий имеет примесь в составе, хоть она и имеет долю в 0.001 %. Возникает вопрос, как выяснить массу чистого вещества? Формула для вычисления выглядит следующим образом - m (масса) чистого вещества = W (концентрация) чистого вещества * смесь / 100 %.

Также существует такой тип чистых веществ, как особо (ультрачистые, высокочистые). Такие вещества используются в производстве полупроводников в различных измерительных и вычислительных устройствах, атомной энергетике и во многих других профессиональных областях.

Примеры чистых веществ

Мы уже выяснили, что чистым веществом является то, что содержит в себе элементы одного вида. Хорошим примером чистого вещества может послужить снег. По сути это та же вода, но в отличие от той воды, с которой мы сталкиваемся ежедневно, эта вода гораздо чище и не содержит примесей. Алмаз тоже является чистым веществом, поскольку он содержит в себе только углерод без примесей. Это же относится и к горному хрусталю. На ежедневной основе мы сталкиваемся с еще одним примером чистого вещества - рафинированным сахаром, который содержит в себе одну лишь сахарозу.

Смеси

Мы уже рассмотрели чистые вещества и примеры чистых веществ, теперь перейдем к другой категории веществ - смесям. Смесь - это когда несколько веществ смешиваются друг с другом. Мы сталкиваемся со смесями на постоянной основе даже в быту. Тот же чай или мыльный раствор представляют собой смеси, которые мы применяем ежедневно. Смеси могут быть созданы человеком, а могут быть природными. Они находятся в твердом, жидком и газообразном состоянии. Как уже было сказано выше, тот же чай является смесью воды, сахара и чая. Это пример смеси, созданной человеком. Молоко является природной смесью, так как оно появляется без участия человека в процессе выработки и содержит в себе множество разных компонентов.

Смеси созданные человеком почти всегда долговечны, а природные под воздействием тепла начинают распадаться на отдельные частицы (молоко, к примеру, прокисает через несколько дней). Смеси также делятся на гетерогенные и гомогенные. Гетерогенные смеси являются неоднородными, а их компоненты видны невооруженным взглядом и под микроскопом. Такие смеси именуют взвесями, которые в свою очередь делят на суспензии (вещество в твердом состоянии и вещество в жидком состоянии) и эмульсии (два вещества в жидком состоянии). а их отдельные компоненты невозможно рассмотреть. Их также именуют растворами (могут быть веществами в газообразном, жидком или твердом состоянии).

Характеристики смеси и чистых веществ

Для удобства восприятия информация представлена в виде таблицы.

Сравнительный признак	Чистые вещества	Смеси
Состав веществ	Сохраняют постоянный состав	Имеют непостоянный состав
Виды веществ		Включают в себя различные вещества
Физические свойства	Сохраняют постоянные физические свойства	Имеют непостоянные физические свойства
Изменение энергии вещества	Изменяется при образовании энергии	Не изменяется

Способы получения чистых веществ

В природе многие вещества существуют в Они применяются в фармакологии, промышленном производстве.

Для получения чистых веществ применяются различные методы разделения. Гетерогенные смеси делят с помощью отстаивания и фильтрования. Гомогенные смеси делят с помощью выпаривания и дистилляции. Рассмотрим каждый способ отдельно.

Отстаивание

Этот метод используется для разделения суспензий, таких как смесь речного песка с водой. Главным принципом, на котором основывается процесс отстаивания, является разница в плотностях тех веществ, которые будут разделены. Например, одно тяжелое вещество и вода. Какие чистые вещества тяжелее воды? Это песок, например, который в силу своей массы начнет оседать на дно. Таким же образом разделяют различные эмульсии. Например, от воды можно отделить растительное масло или нефть. Эти вещества в процессе разделения образуют небольшую пленку на поверхности воды. В лабораторных условиях этот же процесс проводят с использованием делительной воронки. Этот способ разделения смесей работает и в природе (без участия человека). Например, осаждение сажи из дыма и отстаивание сливок в молоке.

Фильтрование

Этот метод подходит для получения чистых веществ из гетерогенных смесей, например, из смеси воды с поваренной солью. Итак, каким образом работает фильтрация в процессе разделения частиц смеси? Суть заключается в том, что у веществ различные уровни растворимости и размеры частиц.

Фильтр конструируется таким образом, чтобы через него могли пройти только частицы с той же растворимостью или тем же размером, что он может пропустить. Более крупные и другие неподходящие частицы не смогут пройти через фильтр и будут отсеяны. Роль фильтров могут играть не только специализированные устройства и растворы в пределах лаборатории, но и знакомые всем вещи, такие как вата, уголь, обожженная глина, спрессованное стекло и другие пористые объекты. Фильтры используются в реальной жизни гораздо чаще, чем может показаться.

По такому принципу работает всем нам знакомый пылесос, который отделяет крупные частицы мусора и ловко всасывает мелкие, неспособные повредить механизм. Когда вы болеете, то надеваете марлевую повязку, которая может отсеять бактерии. Рабочие, чья профессия связана с распространением опасных газов и пыли, носят защищающие их от отравления.

Воздействие магнита и воды

Таким способом можно разделить смесь порошка железа и серы. Принцип разделения основан на воздействии магнита на железо. Частицы железа притягиваются к магниту, в то время как сера останется на месте. Этот же метод можно использовать для отделения других металлических деталей из общей массы разных материалов.

Если порошок серы, смешанный с порошком железа высыпать в воду, то несмачиваемые частицы серы всплывут на поверхность воды, в то время как тяжелое железо сразу же ляжет на дно.

Выпаривание и кристаллизация

Этот способ работает с гомогенными смесями, такими как раствор соли в воде. Это работает в естественных природных процессах и лабораторных условиях. Например, некоторые озера при нагревание испаряют воду, а на ее месте остается поваренная соль. С точки зрения химии, этот процесс основывается на том, что разница между температурой кипения двух веществ, не позволяет им испариться единовременно. Уничтоженная вода обратится в пар, а оставшаяся соль останется в своем обычном состоянии.

Если вещество, которое нужно извлечь (сахар, например) плавится при нагревании, то воду не испаряют полностью. Смесь сначала прогревают, а затем получившуюся модифицированную смесь настаивают, чтобы частицы сахара осели на дне. Иногда стоит более сложная задача - отделение вещества с более высокой температурой кипения. Например, отделение воды от соли. В таком случае, испаренное вещество необходимо собрать, охладить и сконденсировать. Этот метод разделения гомогенных смесей называют дистилляцией (или просто перегонкой). Существуют специальные устройства, которые дистиллируют воду. Такая вода (дистиллированная) активно используется в фармакологии или в автомобильных системах охлаждения. Естественно, этим же методом люди перегоняют спирт.

Хроматография

Последний метод отделения - хроматография. Он основан на том, что некоторые вещества имеют свойство поглощать другие компоненты веществ. Это работает следующим образом. Если вы возьмете кусочек бумаги или ткани, на которой что-то написано чернилами и погрузите ее часть в воду, то заметите следующее: вода начнет впитываться бумагой или тканью и будет ползти вверх, а вот красящее вещество будет немного отставать. Используя данную методику ученый М. С. Цвет смог отделить хлорофилл (вещество, дающее зеленый окрас растениям) от зеленых частей растения.