✔, страница 42 - гдз по химии 7 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава III. Смеси веществ, их состав. §9. Массовая доля примесей. Задания внутри параграфа - страница 42.

Условие.

Абсолютно «чистых» веществ почти нет. Как можно охарактеризовать «чистоту» веществ?

Решение 2.

Решение

Действительно, абсолютно чистых веществ в природе не существует, и даже в лабораторных условиях получение 100% чистого вещества является практически недостижимой задачей. Поэтому «чистота» вещества — это относительное понятие, которое характеризует степень его освобождения от посторонних примесей. Охарактеризовать чистоту можно несколькими способами.

1. Количественные характеристики

Чистоту вещества чаще всего выражают через содержание основного компонента или концентрацию примесей.

• Массовая доля основного вещества ($w$): Это отношение массы основного вещества ($m_{вещ}$) к общей массе образца ($m_{обр}$). Обычно выражается в процентах (%). Для веществ высокой чистоты используют более мелкие единицы: ppm (parts per million, миллионная доля), ppb (parts per billion, миллиардная доля).
  $w = \frac{m_{вещ}}{m_{обр}} \cdot 100\%$
• Мольная доля ($\chi$): Отношение количества вещества (числа моль) основного компонента ($n_{вещ}$) к общему количеству вещества всех компонентов в смеси ($n_{общ}$).
  $\chi = \frac{n_{вещ}}{n_{общ}}$
• Содержание примесей: Чистоту можно также охарактеризовать, указав предельное содержание конкретных примесей. Например, "содержание железа не более 0.001%".

2. Качественные характеристики (по физическим константам)

Индивидуальные чистые вещества обладают строго определёнными физическими свойствами (константами). Наличие примесей изменяет эти свойства, что позволяет судить о чистоте.

• Температура плавления и кипения: Чистые кристаллические вещества имеют строго определённую и постоянную температуру плавления (например, лёд плавится ровно при 0 °C при нормальном давлении). Примеси, как правило, понижают температуру плавления и "размывают" её, то есть плавление происходит в некотором интервале температур. Аналогично, примеси влияют и на температуру кипения (обычно повышая её).
• Плотность: Каждое чистое вещество при данных условиях (температура, давление) имеет характерную плотность. Отклонение от справочного значения свидетельствует о наличии примесей.
• Показатель преломления (рефракции): Для жидкостей это очень чувствительный параметр, который сильно зависит от чистоты.
• Спектральные характеристики: Спектры поглощения или испускания (например, в УФ, видимой, ИК-областях) являются уникальными для каждого вещества. Появление в спектре посторонних линий или полос говорит о наличии примесей.

3. Классификация по степени чистоты (квалификация)

В химии и промышленности принята система квалификаций реактивов, которая напрямую характеризует их чистоту:

• Технический (тех.) – самая низкая степень очистки.
• Чистый (ч.) – содержание основного вещества 98% и выше.
• Чистый для анализа (ч.д.а.) – более высокая степень чистоты, подходит для большинства лабораторных аналитических работ.
• Химически чистый (х.ч.) – содержание основного вещества близко к 100% (например, 99.9%), примеси не влияют на результат точных анализов.
• Особо чистый (ос.ч.) – содержит незначительное количество примесей (порядка $10^{-3} - 10^{-5}$ % и менее), которые определяются специальными методами. Используются в микроэлектронике, оптике, ядерной технике. Чистоту таких веществ часто обозначают "девятками", например, 99.999% - "пять девяток".

Ответ: «Чистоту» вещества можно охарактеризовать как количественно, так и качественно. Количественно чистота выражается через массовую или мольную долю основного компонента (например, в процентах, ppm, ppb) или через предельно допустимое содержание примесей. Качественно чистоту можно оценить по соответствию физических констант вещества (температуры плавления и кипения, плотности, показателя преломления) эталонным значениям, так как примеси изменяют эти константы. Также существует система квалификаций (технический, чистый, химически чистый, особо чистый), которая стандартизирует степень чистоты химических реактивов.