Grynosios medžiagos ir mišiniai
Gamtoje labai retai susiduriame su grynosiomis medžiagomis. Galima manyti, kad buityje naudojamas cukrus, druska ar soda yra gana grynos medžiagos. Tačiau ir jose galima rasti priemaišų, t. y. kitų medžiagų, tik mažesniais kiekiais. Tad, tiriant medžiagų savybes, būtina turėti kuo grynesnę medžiagą.
Jau anksčiau susipažinome su tirpalais – tai tirpiklyje, pavyzdžiui, vandenyje, ištirpintos medžiagos. Kitaip tariant, tir̃palas yra ištirpusios medžiagos ir tirpiklio mišinys.
Tarkime, jei vandenyje ištirpo druska, toks tirpalas yra sūrus. Sūrumas – druskos savybė. Bet kartu druskos tirpalas yra skystas, o tai – vandens savybė. Jūros vandenyje yra ištirpę visokių druskų, ne tik mums žinoma valgomoji druska. Todėl jūros vanduo yra sūrus. Drùskininkuose rasime mineralinio vandens šaltinį, kurio vanduo yra ypač sūrus. Labai dažnai mineralinio vandens sudėtis nurodoma etiketėje (5.3.1 pav.). Kartu su druskomis gazuotame mineraliniame vandenyje yra ir ištirpusių dujų – jau mums pažįstamo anglies dioksido.
Tiriamasis darbas
„Mineralinio vandens tyrimas“
Jums reikės: švaraus stiklo, pipetės ir kelių lašų jūros arba mineralinio vandens.
Darbo eiga:
- Ant švaraus stiklo užlašinkite kelis lašus mineralinio arba jūros vandens.
- Palikite stiklą džiūti saulėje arba ant radiatoriaus. Išgaravus vandeniui, ant stiklo liks baltų druskos apnašų.
- Tokį pat bandymą galite atlikti su cukraus tirpalu.
Jei taip bandytume tirti valgomąjį actą, ant stiklo apnašų nesusidarys. Kodėl? Grynoji acto rūgštis yra skystis (žr. 5.1.3 lentelę), todėl išgaruoja kartu su vandeniu.
Mišinį sudarančių medžiagų savybės išlieka nepakitusios, tačiau mišinio savybės skiriasi nuo grynųjų medžiagų savybių.
Mišiniai skiriasi jį sudarančių dalelių dydžiu. Žinome, kad vanduo sudarytas iš mažyčių molekulių. Jei ištirpusių medžiagų dalelės yra panašaus dydžio kaip ir vandens molekulės, gaunamas skaidrus tirpalas. Cukraus vandeninį tirpalą galima išskirstyti tik išgarinus vandenį.
Jei skiriasi mišinį sudarančios dalelės, jį nesunku išskirstyti. Pavyzdžiui, jei sumaišysime vandenį su smėliu ir paliksime šį mišinį nusistoti, smėlis greitai nusės (5.3.2 pav.).
Molio dalelės yra daug mažesnės, todėl, sumaišius molį su vandeniu, mišinys negreitai išsiskirsto. Kuo smulkesnės dalelės, tuo sunkiau išsiskirsto mišiniai. Molio ir vandens mišinį galima išskirstyti filtruojant (5.3.3 pav.). Tam naudojamas piltuvėlis ir filtruojamasis popierius. Šis popierius turi nematomas ertmes, pro jas lengvai prateka vanduo, tačiau stambesnės dalelės lieka ant filtruojamojo popieriaus.
Pienas taip pat yra mišinys, sudarytas iš daug medžiagų, iš jų svarbiausios yra baltymai, riebalai, pieno cukrus ir, aišku, vanduo. Kaip žinome, riebalai vandenyje netirpsta. Piene jie pasklidę mažyčiais lašeliais. Štai kodėl po kurio laiko riebalai atsiskiria nuo vandens ir, būdami lengvesni už vandenį, pakyla. Kad tai vyktų greičiau, pienas separuojamas. Taip iš pradžių atskiriama riebi grietinėlė, galiausiai ji gali būti paverčiama sviestu (5.3.4 pav.).
Tai įdomu! Jau tūkstančius metų Ãfrikoje ožkų sviestas buvo gaminamas iš ožkų pieno, jį teliūskuojant maišuose, pagamintuose iš ožkų odos. Sviestas visais laikais buvo ypač vertinamas. Pavyzdžiui, vikingai jo dėdavo net į mirusiųjų kapus. Vienas norvegų karalius rinko sviestą į valstybės iždą vietoj mokesčių. Norėdamas išmaitinti savo kariuomenę, Napoleonas liepė maišyti jautienos taukus su aliejumi. Taip ilgainiui atsirado sviesto pakaitalas – margarinas.
Taigi, yra daug įvairių mišinių išskirstymo būdų – jie gali būti paremti arba skirtingu mišinį sudarančių dalelių dydžiu, arba skirtingomis tą mišinį sudarančių medžiagų savybėmis (žr. 5.3.1 lentelę).
Lydinys | Sudėtis | Savybės | Tankis, | Kam naudojamas? |
Ketus | Geležis, anglis (iki 4,7 proc.) ir silicis | Trapus, išlydytas yra takus, tinkamas lieti | 3,33–3,57 | Žaliava plieno gamybai, liejiniai naudojami įvairiais tikslais: automobilių varikliams, buities gaminiams, skulptūroms. |
Plienas | Geležis, anglis (iki 2,1 proc.) ir įvairūs metalai | Kalus, lankstus, pridėjus daugiau nei 10 proc. chromo, tampa nerūdijančiuoju | 7,75–8,05 | Vamzdžiams, laivų, automobilių korpusams, įvairiems buities gaminiams (šaldytuvams, skalbyklėms ir pan.), statyboms ir daugelyje kitų sričių. Žinoma daugiau nei 3 500 plieno rūšių. |
Žalvaris | Varis ir cinkas, lydinio sudėtis labai skiriasi, bet paprastai vario yra daugiau | Gelsvos spalvos, kalus, blizgus, atsparus rūdijimui, geras šilumos laidininkas | 8,4–8,7 | Žinomas nuo senovės, naudotas papuošalams, indams, iš jo gaminami santechnikos gaminiai, elektros jungtys, monetos ir kt. |
Bronza | Varis ir alavas (apie 12–12,5 proc.), kiti metalai | Rausvos spalvos, ore kinta, per ilgą laiką gali net pažaliuoti | 7,4–8,9 | Žinoma jau nuo 4000 m. pr. Kr., šis periodas vadinamas bronzos amžiumi, po 3000 m. bronzą pakeitė geležis. Iš bronzos buvo gaminami ginklai, liejamos skulptūros, kalamos monetos ir t. t. Bronza iki šiol naudojama įvairiose srityse. |
Vienas plačiausiai paplitusių mišinių – skirtingų metalų lydiniai. Lydiniai pakeičia grynuosius metalus, nes turi tokių savybių, kurios nebūdingos gryniesiems metalams. Pavyzdžiui, grynoji geležis yra kalus metalas, o geležies ir anglies lydinys – ketus – trapus. Jei lydant geležį pridedama kitų metalų, ji gaunama daug tvirtesnė. Toks yra plienas. Pridėjus kito metalo, pavyzdžiui, chromo, gaunamas nerūdijantysis plienas.
Tai įdomu! Kalbama, kad Viduramžiais karių kardai dažnai sulinkdavo, todėl kariams tekdavo juos čia pat mūšyje taisyti. Nuo seno tvirtumu garsėjo Damãsko plienas. Iš jo pagaminti durklai, kardai ir kalavijai būdavo tvirti, nelūždavo.
Nuo seno lietuviai papuošalams naudojo vario lydinius – žalvarį ir bronzą (5.3.5 pav.). Kartais dėl blizgesio ir gelsvos spalvos žalvaris būdavo lyginamas su auksu. Tačiau ilgainiui žalvaris nustoja blizgėti.
Tai įdomu! Prisiminkime Archimedo atradimą, kuriuo remdamasis jis išmatavo karūnos tūrį, apie tai kalbėjome vadovėlio pradžioje. Sirakūzų karalius paprašė Archimedo nustatyti, ar jo karūna pagaminta iš aukso, ar iš aukso ir sidabro lydinio. Archimedas galėjo tai pasakyti palyginęs karūnos tankį su aukso tankiu. Gryno aukso tankis kur kas didesnis. Kaip žinome, tankis yra masės ir tūrio santykis (žr. 2 skyriaus temą „Vandens tankis“). Tada Archimedas karūnos tūrį nustatė pagal išstumto vandens tūrį. Pasvėręs karūną suprato, kad auksakalys norėjo apgauti karalių, nes sulydė brangų auksą su pigesniu sidabru.
Klausimai ir užduotys
- Kodėl žmonija daugiausia naudoja ne grynus metalus, o įvairius metalų lydinius?
- Kodėl vienų medžiagų mišiniai su vandeniu yra skaidrūs tirpalai, o kitų – drumzlini mišiniai, bet jie, bėgant laikui, tampa skaidrūs?
- Kaip įrodytumėte, kad Báltijos jūros vanduo yra druskos ir vandens mišinys?
- Kaip atskirtumėte druską nuo joje esančio molio priemaišų? Pateikite darbo seką.
- Tarkime, turime sumaišytą druską, smėlį ir geležies drožles. Pasiūlykite būdą, kaip būtų galima išskirstyti šį mišinį į jį sudarančias medžiagas.
- Į du sklidinus vandens cilindrus atskirai įmesti du gaminiai, sudaryti iš skirtingų lydinių ir sveriantys po 10 g, – į vieną ketaus, į kitą – plieno. Iš kurio cilindro bus išstumta daugiau vandens? Atsakymą argumentuokite.
Ko išmokome?
- Medžiagos gali sudaryti mišinius, jų savybės skiriasi nuo juos sudarančių grynųjų medžiagų savybių.
- Mišiniai skiriasi juos sudarančių dalelių dydžiu.
- Tirpalai yra tirpiklio (pavyzdžiui, vandens) ir juose ištirpusios medžiagos mišiniai.
- Mišinių išskirstymo būdai paremti mišinį sudarančių medžiagų dalelių dydžiu, pavyzdžiui, tirpalai yra garinami, o stambios dalelės – filtruojamos arba nusodinamos.
- Sukant riebalų lašelių ir vandens mišinį, greičiau atsiskiria riebalai.
- Lydiniai yra kelių kartu sulydytų metalų mišiniai.
- Paslaugą teikia UAB "Biznio mašinų kompanija" ir "Star Cloud OÜ"