Table of Contents
Chất tinh khiết tồn tại xung quanh chúng ta và được sử dụng phổ biến
1. Chất tinh khiết là gì?
Chất tinh khiết có thể hiểu đơn giản là những chất không trộn lẫn với chất khác mà chỉ có một nguyên tố hoặc một hợp chất. Tuy nhiên, sẽ không có nguyên tố hoặc thành phần nào khác của hợp chất và có những tính chất nhất định, không thay đổi.
Các chất tinh khiết thường được tạo thành từ một loại nguyên tử hoặc phân tử. Và khi hai chất nguyên chất trộn với nhau sẽ tạo ra một hỗn hợp đồng nhất hoặc không đồng nhất như nước mưa hay nước khoáng.
Trong trường hợp muốn tách một hỗn hợp, các nhà khoa học sẽ sử dụng các phương pháp như bay hơi, chưng cất, từ tính, lọc,… tùy theo tính chất của các chất trong từng hỗn hợp.
2.Khám phá tính chất đặc trưng của chất tinh khiết
Về tính chất, các chất nguyên chất có thành phần hóa học đồng nhất. Ở cấp độ nano, điều này chỉ áp dụng cho một chất được tạo thành từ một loại nguyên tử, phân tử hoặc hợp chất. Một số ví dụ về các chất tinh khiết là: thép, nước, sắt, không khí,…
Đặc biệt, một chất nguyên chất có thể là bất kỳ hỗn hợp hoặc vật chất đồng nhất nào, miễn là nó đồng nhất về hình dạng, thành phần và kích thước.
3. Chất tinh khiết tồn tại ở dạng nào?
Thành phần của một chất tinh khiết thường là các nguyên tử, phân tử hoặc ion có cùng thành phần hóa học, không có tạp chất khác. Dưới đây là một vài ví dụ điển hình của các chất tinh khiết.
Kim cương:
Đây là chất tinh khiết có tính chất vật lý hoàn hảo và độ cứng cao. Chúng tồn tại ở dạng chung, có đặc tính khúc xạ tốt và được sử dụng rộng rãi trong đồ trang sức và công nghiệp. Ngoài ra, tất cả các hạt kim cương đều giống hệt nhau và hoàn toàn giống nhau.
Kim cương là một chất tinh khiết có tính chất vật lý hoàn hảo và độ cứng cao
Màu vàng:
Một chất nguyên chất ít phản ứng nhất với hóa chất và tồn tại ở dạng rắn trong điều kiện tiêu chuẩn. Với hình dạng kim loại sáng, màu vàng hoặc đỏ, nó dẻo, dày đặc và dễ uốn cong.
Vàng là vàng nguyên chất tồn tại ở dạng rắn
Nước cất:
Để tách nước cất người ta thường chưng cất ở điều kiện nhiệt độ nước lý tưởng, không lẫn tạp chất. Từ đó, chúng ta có được nước tinh khiết dùng trong y học như rửa dụng cụ y tế, rửa vết thương,…
Muối ăn:
Loại muối này được tạo ra khi nước biển bốc hơi và cũng là nguyên nhân chính gây ra hiện tượng nhiễm mặn ở các đại dương và dịch ngoại bào của sinh vật đa bào. Sau khi lọc sạch các tạp chất còn sót lại, chúng ta thu được muối ăn nguyên chất.
Baking soda:
Với ứng dụng rộng rãi trong ngành dược phẩm, thực phẩm và hóa chất. Tồn tại ở dạng tinh thể đơn nghiêng, hút ẩm, hơi mặn và ít tan trong nước.
Baking soda tồn tại ở dạng đơn tà
4.Phương pháp giúp tách các chất tinh khiết hiệu quả
Để tách các chất tinh khiết một cách hiệu quả, người ta thường áp dụng nhiều phương pháp khác nhau, tùy thuộc vào tính chất vật lý của các chất. Dưới đây là một số phương pháp hiệu quả mà bạn có thể tham khảo:
4.1. Phương pháp lọc phễu
Đây được cho là một trong những phương pháp lâu đời và cổ xưa nhất. Phương pháp này được sử dụng để tách và giữ lại các chất rắn không hòa tan. Mọi chất bẩn hòa tan trong dung môi hoặc nước sẽ bị cuốn trôi xuống.
Phương pháp lọc phễu được sử dụng để tách và giữ lại các chất rắn không hòa tan
4.2.Phương pháp chưng cất
Đối với các chất được hòa tan và trộn lẫn với nhau tạo thành dung dịch, người ta thường sử dụng phương pháp chưng cất để tách chất nguyên chất. Dựa vào nhiệt độ sôi để tách từng loại chất lỏng.
4.3. Phương pháp chiết phễu
Thông thường, các dung dịch không hòa tan vào nhau sẽ sử dụng phương pháp chiết. Khi chất lỏng không hòa tan vào nhau sẽ tạo thành hai lớp khác nhau nên chúng ta cần tách phần trên ra.
Ví dụ, tách dung dịch dầu ăn và nước, dầu sẽ ở trên và phễu tách sẽ giữ lại dầu, nước sẽ được thải ra bên ngoài.
4.4. Phương pháp bay hơi
Với phương pháp này, chúng ta có thể tách chất rắn ra khỏi dung dịch hỗn hợp của nhiều chất. Chất rắn được sử dụng trong phương pháp này thường là muối. Sau khi ngưng tụ ta sẽ thu được muối khan. Nếu chúng ta tinh chế muối, chúng ta sẽ có được muối nguyên chất.
Phương pháp bay hơi được sử dụng để tách chất rắn ra khỏi dung dịch hỗn hợp
4.5.Phương pháp hóa học
Ngoài các phương pháp trên, chúng ta có thể tách các chất ra khỏi hỗn hợp bằng phương pháp hóa học. Ví dụ, chúng ta có thể tách khí oxy ra khỏi hỗn hợp carbon dioxide và oxy vì carbon dioxide phản ứng với nước vôi trong, làm cho nước vôi đục.
5. Hướng dẫn cách xác định độ tinh khiết
Để xác định độ tinh khiết, người ta thường dựa vào các phương pháp và thông số được sử dụng bao gồm điểm sôi, độ dẫn điện, độ phản ứng hóa học, điểm nóng chảy và áp suất hơi.
Điểm nóng chảy biểu thị nhiệt độ tại đó một chất nguyên chất chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng. Điểm sôi là nhiệt độ tại đó một chất nguyên chất chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái khí. Các chất tinh khiết có độ tinh khiết cao thường có nhiệt độ sôi riêng và nhiệt độ nóng chảy đặc trưng.
Độ dẫn điện của một chất nguyên chất thường biểu thị mức độ dẫn điện của chất đó. Ví dụ, nước tinh khiết có độ dẫn điện kém vì nó không chứa chất điện giải. Ngược lại, các nguyên tố như nhôm, đồng, vàng có tính dẫn điện tốt và thường được sử dụng trong hệ thống dây điện.
Phản ứng hóa học: Thông qua phản ứng hóa học, người ta có thể quan sát sản phẩm tạo thành để xác định độ tinh khiết của chất. Trong trường hợp phản ứng tạo ra sản phẩm không chứa chất khác hoặc chất không mong muốn thì chất ban đầu không nguyên chất.
Áp suất hơi: Khi tiếp xúc với môi trường có áp suất và nhiệt độ cụ thể, một chất nguyên chất có thể trải qua những thay đổi nhất định. Dựa trên các phép đo áp suất hơi và các thông số liên quan, có thể xác định độ tinh khiết và kiểm tra khả năng tương thích của chất với các điều kiện cụ thể.
Vì vậy, để đánh giá và xác định độ tinh khiết của một chất nguyên chất, chúng ta sẽ dựa vào các thông số và phương pháp trên. Tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể và mục đích sử dụng mà các phương pháp này có thể đảm bảo chất nguyên chất đáp ứng các tiêu chuẩn và yêu cầu mong muốn.
6. Ảnh hưởng của tạp chất đến chất tinh khiết
Trong trường hợp một chất nguyên chất trộn lẫn tạp chất, chất nguyên chất sẽ hạ thấp điểm đóng băng, tăng điểm sôi, giảm áp suất hơi hoặc làm cho chất lỏng tạo ra áp suất thẩm thấu cao hơn.
Ví dụ, khi trộn các chất khác với nước thì điểm đóng sẽ giảm. Từ đặc điểm này, người ta thường sử dụng nó để làm mát các chất khác nhau ở nhiệt độ thấp hơn điểm đóng băng của nước và làm tan băng bằng muối vào mùa đông. Dựa vào đó, chúng ta có thể giải thích hiện tượng nước biển không đóng băng ngay cả khi thời tiết lạnh, vì nước biển chứa nhiều muối và không phải là chất tinh khiết.
Tóm lại, chất tinh khiết có vai trò quan trọng trong đời sống và được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp. Hy vọng những kiến thức mà Đông Á chia sẻ ở trên sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về chất tinh khiết là gì? Đồng thời còn đưa ra các phương pháp tách các chất tinh khiết một cách hiệu quả.
Giáo sư Nguyễn Lân Dũng là nhà khoa học hàng đầu Việt Nam trong lĩnh vực vi sinh vật học (wiki), với hơn nửa thế kỷ cống hiến cho giáo dục và nghiên cứu. Ông là con trai Nhà giáo Nhân dân Nguyễn Lân, thuộc gia đình nổi tiếng hiếu học. Giáo sư giữ nhiều vai trò quan trọng như Chủ tịch Hội các ngành Sinh học Việt Nam, Đại biểu Quốc hội và đã được phong tặng danh hiệu Nhà giáo Nhân dân năm 2010.
