Абсолютно чистое вещество, не содержащее примесей других молекул, получить чрезвычайно трудно. Поэтому на практике чистым называют вещество, состоящее из молекул одного вида, в котором других молекул настолько мало, что они не влияют на его свойства.** Например, воду из родника мы считаем вполне чистой и пригодной для питья, потому что мельчайшие примеси в ней для нас просто неощутимы. Но для некоторых научных и технических целей такая вода совершенно непригодна. Например, в замкнутых контурах атомных электростанций нужна еще более чистая вода, иначе трубы, по которым она циркулирует, быстро выйдут из строя. Но иногда бывает нужна еще более чистая вода! Для получения и хранения такой сверхчистой воды даже стеклянная посуда уже не подходит, потому что из стекла в воду попадают другие молекулы. Годится только кварцевая посуда, а над поверхностью воды не должно быть воздуха, потому что многие газообразные вещества (углекислый газ, азот, кислород) растворимы в воде и "загрязняют" ее.Реальные вещества всегда содержат какие-то примеси. Даже лекарственные вещества (например, аспирин - рис. 1-2), к чистоте которых предъявляются особые требования, всегда содержат незначительные примеси других веществ. Но этих примесей так мало, что наш организм их просто не замечает. В то же время лекарство с истекшим сроком годности может стать неактивным или даже оказать побочное действие, поскольку количество примесей в нем накопилось выше определенного предела.Рис. 1-2. Модель молекулы аспирина (ацетилсалициловой кислоты) C9H8O4. Серые шары - атомы углерода, белые - водорода, красные - кислорода.
Не нужно думать, что чистые вещества абсолютно во всех случаях лучше смесей. Например, нельзя дышать чистым кислородом. Если бы из атмосферы вдруг по каким-то причинам исчез азот, “разбавляющий” кислород до безопасного уровня, все живые организмы на суше погибли бы в течение нескольких часов, а растительность на всех континентах была бы полностью уничтожена чудовищным пожаром.Многие лекарства являются смесями. Провизоры в аптеках приготовляют из чистых лекарственных веществ микстуры, что в переводе с латинского означает именно смеси.Особым случаям смесей являются растворы. Если смесь глины с песком можно на глаз отличить от песка и глины, то растворив поваренную соль в воде, мы получим прозрачную жидкость, по внешнему виду неотличимую от воды. Однако в этой смеси частицы, составлявшие ранее кристаллы соли, равномерно распределены в толще молекул растворителя (воды). Если позволить воде испаряться, то соль выпадет на дно сосуда в виде тех же кристаллов. Химического превращения не происходит - соль и вода остаются самими собой.** Если даже лекарства не бывают абсолютно чистыми, то что же тогда можно называть (в широком смысле) чистым веществом, а что - смесью? К счастью, есть такие физические свойства вещества, которые перестают изменяться после того, как количество примесей уменьшается до определенного предела. Для очень многих целей вещество с такими неизменными свойствами можно считать чистым. Эти физические свойства - точка плавления и точка кипения. Если плавление образца какого-нибудь вещества не растягивается на несколько градусов, а происходит в пределах одного градуса - то такое вещество химик обычно называет чистым. Если вещество кипит при одной температуре, которая не изменяется по мере испарения образца - то это тоже, скорее всего, чистое вещество. Конечно, из этих правил бывают исключения, поэтому окончательный вывод о чистоте вещества можно сделать только на основании анализа. Что такое химический анализ - об этом мы поговорим позже.Как же выделяют чистые вещества из смесей? Для этого существует несколько способов. Опишем некоторые из них.Чтобы задача выглядела полезной с практической точки зрения, рассмотрим очистку воды. Допустим, в нашем рапоряжении есть около полулитра загрязненной воды. В любом населенном пункте найти такую воду - не проблема (можно взять воду из лужи или пруда). Приступим к ее очистке сначала простыми, а потом все более сложными методами.