Очистка растворов от механических включений. Способы очистки растворов Очистка поваренной соли практическая работа вывод

Практическая работа №2 «Очистка загрязненной поваренной соли»

Цель работы: изучить простейшие способы очистки веществ: растворение в воде, фильтрование, выпаривание.

Реактивы и оборудование : лабораторный штатив с лапкой и кольцом, спиртовка, спички, смесь поваренной соли с песком, воронка для фильтрования, два химических стакана, вода, фильтровальная бумага, фарфоровая чашка для выпаривания, стеклянная палочка.

Оформление работы

Результаты выполнения работы записывают в таблицу:

Ход работы

Опыт 1. Растворение в воде

В стакан со смесью поваренной соли и песка добавьте воды до половины стакана. Содержимое стакана перемешайте стеклянной палочкой.

Отметьте изменения, произошедшие в стакане. Сделайте вывод, для разделения каких веществ можно применять операцию растворения в воде.

Опыт 2. Фильтрование

Сложите бумажный фильтр и поместите в воронку для фильтрования, предварительно смочив несколькими каплями воды. В кольцо штатива опустите воронку для фильтрования, так, чтобы конец воронки касался внутренней стенки фарфоровой чашки, в которую будет собираться очищенный раствор (фильтрат). Затем налейте на фильтр немного мутного раствора, полученного в опыте 1. Дождитесь, пока в фарфоровой чашке соберется фильтрат.

Отметьте изменения, происходящие на фильтре. Сделайте вывод, для каких целей можно применять операцию фильтрования.

Опыт 3. Выпаривание

Зажгите спиртовку, поставьте ее на основание штатива. Установите фарфоровую чашку с фильтратом на кольцо штатива так, чтобы пламя спиртовки касалось дна чашки. Продолжайте нагревание до полного испарения жидкости в фарфоровой чашке.

Отметьте изменения, происходящие в фарфоровой чашке. Сделайте вывод, для каких целей можно применять операцию выпаривания.

СПОСОБЫ ОЧИСТКИ РАСТВОРОВ. ФИЛЬТРОВАНИЕ,

ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССА. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ

ФИЛЬТРОВАНИЯ. НОМЕНКЛАТУРА, НАПРАВЛЕНИЯ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ

План :

Общая характеристика процесса.

Теоретические основы процесса:

Факторы, влияющие на скорость фильтрования. Механизм фильтрования.

Методы фильтрования.

Характеристика фильтровальных перегородок:

Требования. Классификация.

5. Аппараты для фильтрования:

Классификация.

Устройство и принцип работы.

1. Общая характеристика процесса Фильтрование - процесс разделения гетерогенных систем с твердой

дисперсной фазой при помощи пористой перегородки, которая пропускает жидкость (фильтрат) и задерживает взвешенные твердые частицы (осадок).

Процесс этот осуществляется не только за счет задерживания частиц, крупнее диаметра капилляров перегородки, но и за счет адсорбции частиц пористой перегородкой, и за счет слоя образовавшегося осадка (шламовый тип фильтрования).

2. Теоретические основы процесса

Движение жидкости через пористую фильтрующую перегородку имеет, в основном, ламинарный характер. Если допустить, что капилляры перегородки имеюткруглое сечение и одинаковую длину, то зависимость объема фильтрата от различных факторов подчиняется закону Пуазейля:

Q=F·z·π·r·ΔP·τ/8·η·l·α,

F- поверхность фильтра, м 2 ;

z- число капилляров на 1 м 2 ;

r- средний радиус капилляров, м;

ΔP - разность давлений по обе стороны фильтрующей перегородки (или иггепад давлений на концах капилляров), н/м 2 ;

τ- длительность фильтрования, сек;

η - абсолютная вязкость жидкой фазы в н/с-м 2 ;

1-средняя длина капилляров, м 2 ;

α - поправочный коэффициент на кривизну капилляров;

Q- объем фильтрата, м 3 .

Иначе, объем профильтрованной жидкости прямо пропорционален поверхности фильтра (F), пористости (r,z), перепаду давлений (ΔР), длительности фильтрования (τ) и обратно пропорционален вязкости жидкости, толщине фильтрующей перегородки и кривизны капилляров. Из уравнения Пуазейля выводится уравнение скорости фильтрования (V), которая определяется количеством жидкости, прошедшей через единицу поверхности за единицу времени.

После преобразования уравнения Пуазейля оно приобретает вид:

V = ΔР/R осадка + R nepeгородки

где R - сопротивление движению жидкости. Из этого уравнения следует ряд практических рекомендаций для рационального проведения процесса фильтрования. А именно, для увеличения разности давлений над и под перегородкой создают либо повышенное давление над фильтрующей перегородкой, либо разрежение под ней.

2.1.Механизм фильтрования

Отделение твердых частиц от жидкости при помощи фильтровальной перегородки является сложным процессом. Для такого отделения нет необходимости применять перегородку с порами, средний размер которых меньше среднего размера твердых частиц.

Установлено, что твердые частицы успешно задерживаются порами большего размера, чем средний размер задерживаемых частиц. Твердые частицы, увлекаемые потоком жидкости к фильтровальной перегородке, попадают в различные условия.

Наиболее простой случай, когда частица задерживается на поверхности. перегородки, имея размер больше, чем начальное сечение пор. Если размер частицы меньше размера капилляра в самом узком сечении, то:

частица может пройти через перегородку вместе с фильтратом;

частица может задержаться внутри перегородки в результате адсорбции на стенках поры;

частица может задержаться за счет механического торможения на месте извилины поры.

Мутность фильтрата в начале фильтрования объясняется прониканием твердых частиц через поры фильтровальной перегородки. Фильтрат становится прозрачным, когда перегородка приобретает достаточную задерживающую способность.

Таким образом, фильтрование происходит по двум механизмам:

за счет образования осадка, так как твердые частицы почти не проникают внутрь пор и остаются на поверхности перегородки (шламовый тип фильтрования);

за счет закупоривания пор (закупорочный тип фильтрования); при этом

осадок почти не образуется, так как частицы задерживаются внутри пор.

На практике эти два типа фильтрования сочетаются (смешанный тип фильтрования).

Факторы, влияющие на объем фильтрата и, следовательно, на скорость фильтрования.разделяются на:

гидродинамические;

физико-химические.

Гидродинамические факторы - это пористость фильтрующей перегородки, площадь её поверхности, разность давлений по обе стороны перегородки и другие факторы, учитывающиеся в уравнении Пуазейяя.

Физико-химические факторы - это степень коагуляции или пептизации взвешенных частиц; содержание в твердой фазе смолистых, коллоидных примесей; влияние двойного электрического слоя, возникающего на границе твердой и жидкой фаз; наличие сольватной оболочки вокруг твердых частиц и т.д. Влияние физико-химических факторов, тесно связанных с поверхностными явлениями на границе раздела фаз, становится заметно при небольших размерах твердых частиц, что как раз и наблюдается в фармацевтических растворах, подлежащих фильтрованию.

3. Методы фильтрования

В зависимости от размера удаляемых частиц и цели фильтрования различают следующие методы фильтрования:

Грубая фильтрация - для отделения частиц размером 50 мкм и более;

Тонкая фильтрация - обеспечивает удаление частиц размером - 1-50мкм.

Стерильная фильтрация (микрофильтрация) применяется для удаления частиц и микробов размеров 5-0,05 мкм. В этой разновидности иногда выделяют ультрафильтрацию для удаления пирогенов и других частиц размером 0,1-0,001мкм. Речь о стерильной фильтрации пойдет в теме: «Инъекционные лекарственные формы».

Все аппараты для фильтрования в промышленности называются фильтрами; основная рабочая часть их- фильтровальные перегородки.

4. Характеристика фильтровальных перегородок

Требования:

Должны хорошо задерживать твердые частицы;

иметь небольшое гидравлическое сопротивление потоку фильтрата;

легко регенерироваться;

обладать устойчивостью к химическому воздействию разделяемых фаз;

не набухать в жидкой среде;

иметь достаточную механическую прочность;

обладать теплостойкостью при температуре фильтрования;

быть доступными и дешевыми.

Классифицируют фильтровальные перегородки по разным признакам.

1. По материалам, из которых они изготовлены:

хлопчатобумажные;

шерстяные;

синтетические;

стеклянные;

керамические;

металлические;

металлокерамическае.

Такая классификация удобна при выборе перегородки с определенной способностью противостоять действию химически агрессивных сред.

2. По структуре:

• негибкие.

Гибкие перегородки могут быть металлическими и неметаллическими, а также состоять из смешанных материалов. Негибкие перегородки могут быть жесткими и нежесткими.

3. По физическим свойствам:

сжимаемые;

несжимаемые;

зернистые.

Сжимаемые перегородки изготавливаются из х/б тканей, синтетических волокон и другого рыхлого материала, способного уплотняться под давлением.

Несжимаемые перегородки выпускаются в виде дисков, патронов, изготавливаемых из стекла, керамики, металлокерамики и т.д. Они не уплотняются под давлением, обладают большой плотностью, высокой производительностью.

Зернистые перегородки - это слой свободно насыпанного песка, кварцевого песка, угля, силикагеля и др. в специальных приспособлениях.

4. По принципу работы делят на фильтры, работающие:

при атмосферном давлении;

при разрежении (вакууме);

при избыточном давлении.

Фильтры, работающие при атмосферном давлении (или под давлением столба жидкости) могут работать в двух режимах:

а) Давление создается жидкостью, которая находится непосредственно на фильтрующей перегородке. Это фильтрующие воронки, стеклянные фильтры, фильтры-мешки, фильтры - отстойники. Последние представляют собой цилиндрическую емкость с решетчатым ложным дном, на которое укладывают фильтровальный материал. Фильтрат выводится через придонный патрубок.

б) Давление создается фильтруемой жидкостью, которая подается из напорного бака в регулятор уровня, поддерживаемой на постоянной высоте

5. Аппараты для фильтрования

Фильтры, работающие под разрежением - нутч-фильтры.

Нутч - фильтры удобны в тех случаях, когда необходимо получить чистые промытые осадки. Нецелесообразно применять эти фильтры для жидкостей со слизистыми осадками, эфирные и спиртовые извлечения и растворы, так как эфир и этанол при разрежении быстрее испаряются, отсасываются в вакуумную линию и попадают в атмосферу.

Фильтры, работающие под избыточным давлением - друк - фильтры. Перепад давлений значительно больше, чем в нутч-фильтрах и может составлять от 2 до 12 атм. Эти фильтры простые по устройству, высоко производительны, позволяют фильтровать вязкие, легколетучие и с большим удельным сопротивлением осадка жидкости. Однако, для выгрузки осадка необходимо снимать верхнюю часть фильтра и собирать его вручную.

Рамный фильтр - пресс состоит из ряда чередующихся пустотелых рам и плит, имеющих с обеих сторон рифления и желоба. Каждые рама и плита разделены фильтровальной тканью. Число рам и плит подбирают, исходя из производительности, количества и назначения осадка, в пределах 10-60 шт. Фильтрование проводят под давлением 12 атм. Фильтр - прессы обладают высокой производительностью, в них получают хорошо промытые осадки и осветленный фильтрат, имеют все преимущества друк-фильтров. Однако, для фильтрования следует применять очень прочные материалы,

Фильтр "Грибок" может работать и под вакуумом и при избыточном давлении. Фильтровальная установка состоит: из емкости для фильтруемой жидкости; фильтра "Грибок" в виде воронки, на которую закрепляется фильтрующая ткань (вата, марля, бумага, бельтинг и др.); ресивера, сборника фильтрата, вакуумного насоса.

Таким образом, фильтрование является важным в технологическом смысле процессом. Оно используется или самостоятельно, или может быть неотъемлемой частью схемы производства такой фармацевтической продукции как растворы, экстракционные препараты, очищенные осадки и др. Качество указанной продукции зависит от правильно подобранных аппаратов для фильтрования, фильтровальных материалов, скорости фильтрования, соотношения твердой и жидкой фаз, структуры твердой фазы и ее поверхностных свойств.

МБОУ Гришинская школа

Учитель – Диденко К. В.

Предмет – Химия

Класс – 8

Урок №5

Дата – 19.09.2017

Раздел 1. Основные понятия химии(уровень атомно-молекулярных учений).

ТБ!

Тема урока: Практическая работа №2 «Очистка загрязненной поваренной соли».

Цель урока: познакомиться со способами разделения и очистки смесей, практически провести очистку загрязненной поваренной соли.

Задачи:

Образовательные: закрепить знания о чистых веществах и смесях; п ознакомить и освоить простейшие способы разделения веществ: растворение, фильтрование, выпаривание. Закрепить знания правил техники безопасности в химической лаборатории.

Развивающие:

развивать практические навыки в проведении лабораторных опытов. приучать к аккуратной работе в тетради, работе с реактивами с соблюдением ТБ, развивать коммуникативные способности,

Воспитательные: учить работать самостоятельно, уметь сравнивать, делать выводы, воспитывать взаимовыручку, научить работать в группах.

Оборудование и реактивы: компьютер, проектор, презентация, инструкции, тестовые задания, стакан, воронка, стакан с водой, ножницы, бумага фильтровальная, спиртовка, спички, держатель, предметное стекло. смесь соли с песком.

Тип урока : урок- практикум

План урока

1. Вступительное слово учителя.(5 мин)

2. Представление лабораторий (3 мин)

3. Тесты на знание правил техники безопасности. (5 мин)

4. Видеоопыт (1 мин)

5. Эксперимент.(15 мин)

6. Оформление отчёта о проделанной работе. (10 мин)

7. Итоги лаборатории «СЭС» (1 мин)

8. Закрепление материала. (3 мин)

9. Рефлексия.(1 мин)

10. Домашнее задание. (1 мин)

Ход урока:

1.Вступительное слово учителя:

Здравствуйте ребята! Сегодня на уроке мы с вами познакомимся со способами очистки веществ. А с каким веществом мы будем работать угадайте. Разгадайте ребус. (Ребята угадывают)

Учитель. Правильно. Это вещество - соль. Сегодня мы проведем практическую работу №2. Откройте тетради для практических работ и запишите тему практической работы. Сообщаю цели урока. Где же содержится много соли на Земле? (Сообщение ученика.)

Сообщение ученика. Большая часть (71%) поверхности планеты Земля покрыта океанами и морями. Океан - это не просто вода, это достаточно солёная вода, содержащая 35г соли на 1 литр воды. Если выпарить весь океан и полученную соль равномерно рассыпать по Земле, она покроется стопятидесятиметровым слоем соли.

Поваренная соль - минерал, который люди употребляют в пищу в естественном виде. В Казахстане много солевых озер и залежей каменной соли (галита). Они служат источником добычи поваренной соли. Наибольшие запасы в Прикаспийской низменности, Приаралье, по течению реки Иртыш. Не менее двух тысяч лет назад добыча поваренной соли стала вестись выпариванием морской воды. Этот способ вначале появился в странах с сухим и жарким климатом, где испарение воды происходило естественным путём; по мере его распространения воду стали подогревать искусственно.

(Показывая пачку соли) Рекомендуемое суточное потребление соли для взрослого человека – 6 г. Многие люди превышают эту норму (в 20 раз) и тем самым наносят вред здоровью. «Белая смерть» вызывает нарушение деятельности почек, обмена веществ, сердечно-сосудистые заболевания.

Учитель. Мы употребляем соль чистую, а природная соль содержит много примесей.

2. Представление лабораторий:

Я предлагаю выступить вам представителями лабораторий разных химических комбинатов. (На столах стоят таблички с названиями лабораторий):

«Булочка» - лаборатория пекарни «Иртыш»;

«Рипус» - лаборатория «Рыбпрома»;

«Пампушка» - лаборатория маслозавода;

«Крепыш» - лаборатория молочного комбината.

Задача каждой лаборатории: провести очистку соли от примесей и оформить отчёт о проделанной работе.

Контролировать качество выполнения работы будет лаборатория «СЭС», в которую входят учащиеся из класса, уже проделавшие эту работу. У консультантов имеются листы оценивания групп.

За урок получите две оценки. Первую – за правильность выполнения эксперимента и технику безопасности, вторую – за оформление отчёта.

Дома вы познакомились с работой на стр. 205 учебник 8 класс Н.Нурахметов, К. Сарманова, К. Жексембина.

Сейчас, вы в группах изучите инструкции по выполнению работы, а эксперты (по одному в каждой группе) проверят вашу подготовку.

Ребята с лаборатории «СЭС» (консультанты из разных лабораторий) докладывают о готовности к эксперименту.

3. Тесты: Перед экспериментом повторим технику безопасности в химической лаборатории. Сейчас выполним тесты на знание правил техники безопасности. (на столах у каждого учащегося находятся тесты). (3 мин)

Учитель: Проверим выполнение тестов в парах, сверьтесь с ответами на доске и поставьте оценку. Сейчас мы посмотрим видеоопыт по проведению работы.

4. Видеоопыт.

5.Эксперимент: Проводится в каждой лаборатории, консультанты следят за работой, заполняют листы оценивания.

6.Оформление отчёта о проделанной работе:

Образец оформления работы:

Все ребята выполняют отчёты в тетрадях для практических работ.

В конце урока сдают тетради учителю.

7. Итоги лаборатории:

Представители лаборатории, которые контролировали работу ребят из других лабораторий, показывают чистую соль на предметном стекле и сдают листы оценивания.

8. Закрепление материала.

Учитель: закончите фразы:

1.Однородную смесь можно разделить …

2. При выполнении практической работы были использованы следующие способы очистки…

3. Метод разделения песка и соли основан...

8.Вывод . Учащиеся самостоятельно под руководством учителя делают вывод. Мы практически осуществили очистку поваренной соли, познакомились с простейшими способами разделения неоднородных и однородных смесей.

9. Рефлексия. (Учащиеся поднимают смайлики).

10. Домашнее задание. Знать правила техники безопасности; способы разделения однородных и неоднородных смесей; Составить план разделения смеси по вариантам: а) речной песок, бензин, соль; б) железные, древесные опилки, сахарный песок.

И в завершении нашего урока я бы хотела поблагодарить всех за работу.

Урок окончен. До свидания.

Приложение 1.

Инструкция по выполнению практической работы №2.

«Очистка загрязненной поваренной соли»

Цель работы: закрепить знания о чистых веществах и смесях; практически провести очистку загрязненной поваренной соли.

Оборудование и реактивы: штатив лабораторный, стакан, воронка, стакан с водой, ножницы, бумага фильтровальная, спиртовка, спички, держатель, предметное стекло,смесь соли с песком.

Ход работы:

Растворите смесь песка и соли в воде;

Соберите прибор для фильтрования, из фильтровальной бумаги вырежьте фильтр и подгоните его под размер воронки;

Отфильтруйте смесь;

Налейте небольшое количество фильтрата в фарфоровую чашку, проведите выпаривание;

Ответьте на вопросы: а) каков характер разделяемых смесей?

б) на чем основаны методы разделения?

По итогам проведенных опытов заполните таблицу, сделайте вывод.

Образец оформления работы:

Вывод .

Приложение 2.

Тест на знание правил техники безопасности.

1. Как положено вести себя в школьной химической лаборатории?

А) можно перекусить

Б) можно смешивать реактивы, не пользуясь инструкцией

В) можно бегать и шуметь

Г) следует соблюдать на рабочем месте чистоту и порядок

2. Чего нельзя делать при работе со спиртовкой?

А) тушить огонь колпачком

Б) зажигать спичками

В) зажигать от другой спиртовки

Г) заполнять этиловым спиртом

3. Фарфоровую чашечку нагревают в пламени спиртовки, держа:

А) руками

Б) держателем

В) щипцами

4. Полученную очищенную соль:

А) можно попробовать на вкус

Б) нельзя пробовать на вкус

5. Что нужно делать, если разлил раствор вещества:

А) сообщить учителю или лаборанту

Б) самостоятельно убрать разлитое вещество

В) сделать вид, что ничего не случилось.

Приложение 3.

Лист оценивания.

Практическая работа №3

Тема: Очистка поваренной соли.

Цель: повторить правила техники безопасности при работе с лабораторным оборудованием и нагревательными приборами; повторить методы очистки веществ; овладеть практическими навыками применения методов очистки веществ; очистить поваренную соль от загрязнений.

Оборудование: смесь поваренной соли и речного песка, штатив, спиртовка, стакан с водой, фильтровальная бумага, стеклянная палочка, спиртовка, фарфоровая чашка.

Правила техники безопасности при работе с лабораторным оборудованием.

При закреплении в штативе пробирка должна быть зажата в лапке так, чтобы она не выпадала и вместе с тем чтобы ее можно было передвигать. Крепко зажатая пробирка может лопнуть. Пробирку зажимают не на середине, а около отверстия. Для того чтобы вынуть пробирку из штатива, нужно ослабить винт.

При закреплении на штативе стакана его ставят на специальную сетку, помещенную на кольцо штатива.

Фарфоровую чашку помещают на кольцо без сетки.

Правила техники безопасности при работе со спиртовкой.

Пользуясь спиртовкой, нельзя ее зажигать то другой спиртовки, ибо может пролиться спирт и возникнет пожар.

Чтобы погасить пламя спиртовки, ее следует закрыть колпачком.

Вспомните!

1) Какие методы используют для очистки веществ?

2) Как вы думаете, какие из этих методов мы будем применять для очистки поваренной соли от песка?

Инструкция по проведению практической работы № 3 « Очистка поваренной соли.»

Растворение загрязненной поваренной соли. (Смесь соли с песком)

В стакан с загрязненной солью налейте примерно 20 мл. воды. Чтобы ускорить растворение, размешайте содержимое стеклянной палочкой осторожно, не касаясь стенок стакана.

Очистка полученного раствора при помощи фильтрования.

Рис. 1 Рис. 2

Для изготовления фильтра фильтровальный диск дважды сложите пополам (Рис.1).

Раскрытый фильтр поместите в воронку и смочите водой, расправьте его, чтобы он плотно примыкал к воронке. Воронку вставьте в кольцо штатива. Конец ее должен касаться внутренней стенки стакана, в котором собирается отфильтрованный раствор. Мутный раствор налейте в фильтр по стеклянной палочке (Рис 2).

Полученный фильтрат вылейте в фарфоровую чашку и поставьте ее на кольцо штатива. Нагревайте в пламени, периодически перемешивая фильтрат до полного испарения воды. Полученную соль сравните с исходной. (Рис.3)

4. Составьте отчет о проделанной работе по плану:

1. Что делал?

2. Что наблюдал?

Практическая работа №2

«Очистка загрязнённой поваренной соли »

Цель работы : очистить поваренную соль от песка.

Освоить приемы: приготовления раствора, фильтрования, выпаривания, уметь готовить фильтр из фильтровальной бумаги.

Оборудование: спиртовка, воронка, стеклянная палочка, химический стакан

чашка для выпаривания, тигельные щипцы, фильтровальная бумага

Вещества: загрязнённая поваренная соль, вода.

Ход работы:

прежде чем приступить к работе, вспомните безопасные методы работы с химикатами.