Chất tinh khiết tồn tại xung quanh chúng ta và được ứng dụng phổ biến

1.Chất tinh khiết là gì?

Chất tinh khiết, có thể giải thích đơn giản là chất không lẫn chất khác, chúng chỉ có một nguyên tố hoặc là một hợp chất. Tuy nhiên, sẽ không có nguyên tố hay thành phần của hợp chất nào khác và có tính chất nhất định, không thay đổi.

Các chất tinh khiết thường được cấu tạo từ một loại nguyên tử hoặc phân tử. Và khi trộn hai chất tinh khiết với nhau sẽ tạo ra một hỗn hợp đồng nhất hoặc không, chẳng hạn như nước mưa, nước khoáng.

Trong trường hợp muốn tách hỗn hợp ra, các nhà khoa học sẽ sử dụng các phương pháp như bay hơi chưng cất, từ tính, lọc chiết,... tùy vào tính chất của các chất trong từng hỗn hợp.

2.Khám phá tính chất đặc trưng của chất tinh khiết

Về tính chất, chất tinh khiết có thành phần hóa học đồng nhất. Trong quy mô nano, điều này chỉ được áp dụng cho 1 chất được tạo thành từ một loại nguyên tử, phân tử hoặc hợp chất. Một số ví dụ về chất tinh khiết như: thép, nước, sắt, không khí,...

Đặc biệt, chất tinh khiết có thể là bất kỳ hỗn hợp đồng nhất nào hay vật chất nào, chỉ cần có sự đồng nhất về hình dáng, thành phần và kích thước.

3.Chất tinh khiết tồn tại dưới hình dạng như thế nào?

Thành phần của chất tinh khiết thường là các nguyên tử, phân tử hoặc ion có cùng thành phần hóa học mà không bị lẫn các tạp chất khác. Dưới đây là một vài ví dụ điển hình của chất tinh khiết. 

Kim cương: 

Đây là chất tinh khiết có tính chất vật lý hoàn hảo và độ cứng cao. Chúng tồn tại dưới dạng một dạng hình thù phổ biến, sở hữu khả năng khúc xạ tốt, được sử dụng rộng rãi trong kim hoàn và công nghiệp. Ngoài ra, tất cả các hạt kim cương đều đồng nhất và giống nhau hoàn toàn.

Kim cương là chất tinh khiết có tính chất vật lý hoàn hảo và độ cứng cao

Vàng: 

Một chất tinh khiết ít xảy ra phản ứng với hóa học nhất và tồn tại ở thể rắn trong điều kiện tiêu chuẩn. Với hình dạng kim loại sáng, màu vàng hoặc hơi đỏ, mềm dẻo, đậm đặc và dễ uốn cong. 

Vàng là chát tinh khiết tồn tại ở thể rắn

Nước cất: 

Để tách lấy nước cất, người ta thường chưng cất ở điều kiện nhiệt độ lý tưởng của nước, không chứa các tạp chất. Từ đó, ta thu được nước tinh khiết, được sử dụng trong y tế như rửa các dụng cụ y tế, rửa vết thương,...

Muối ăn: 

Đây là loại muối được tạo ra khi nước biển bay hơi, và cũng là nguyên nhân chính gây ra độ mặn cho các đại dương và chất lỏng ngoại bào của cơ thể đa bào. Sau khi tinh chế các chất bẩn còn sót, ta có thể thu được muối ăn tinh khiết. 

Baking soda: 

Với những ứng dụng rộng rãi trong các ngành dược phẩm, thực phẩm và công nghiệp hóa chất. Tồn tại dạng tinh thể đơn tà, khả năng hút ẩm, hơi mặn và ít tan trong nước. 

Baking soda tồn tại dưới dạng đơn tà

4.Phương pháp giúp tách chất tinh khiết hiệu quả

Để tách chất tinh khiết hiệu quả, người ta thường áp dụng nhiều phương pháp khác nhau, tùy thuộc vào các tính chất vật lý của các chất. Dưới đây là một vài phương pháp hữu hiệu mà bạn có thể tham khảo:

4.1.Phương pháp lọc phễu 

Đây được cho là một trong những phương pháp cổ xưa và lâu đời nhất. Phương pháp này được dùng để tách và giữ lại phần chất rắn không tan. Còn những chất bẩn hòa tan vào dung môi hoặc nước sẽ bị cuốn xuống phía dưới. 

Phương pháp lọc phễu dùng để tách và giữ lại phần chất rắn không tan

4.2.Phương pháp chưng cất 

Đối với các chất bị hòa tan và trộn lẫn vào nhau tạo thành một dung dịch, người ta thường sử dụng phương pháp chưng cất để tách chất tinh khiết. Dựa vào nhiệt độ sôi để tách riêng từng loại chất lỏng. 

4.3.Phương pháp chiết phễu 

Thông thường, những loại dung dịch không hòa tan vào nhau sẽ sử dụng phương pháp chiết. Khi chất lỏng không tan vào nhau sẽ tạo ra hai lớp khác biệt nhau, vì vậy, ta cần tách chiết lấy phần trên. 

Ví dụ tách chiết dung dịch dầu ăn và nước, phần dầu sẽ nằm trên và phễu chiết sẽ giữ lại dầu, nước sẽ được thải ra bên ngoài.

4.4.Phương pháp cô cạn 

Với phương pháp này, ta có thể tách chất rắn ra khỏi một dung dịch hỗn hợp nhiều chất. Chất rắn được sử dụng trong phương pháp này thường là muối. Sau khi cô cạn, ta sẽ thu được phần muối khan, đem muối đi tinh chế sẽ nhận được muối tinh khiết. 

Phương pháp cô cạn dùng để tách chất rắn ra khỏi một dung dịch hỗn hợp

4.5.Phương pháp hóa học

Ngoài những phương pháp trên, ta có thể tách chất ra khỏi hỗn hợp bằng phương pháp hóa học. Chẳng hạn như, ta có thể tách riêng khí oxi ra khỏi hỗn hợp khí cacbonic và khí oxi do khí cacbonic tác dụng với nước vôi trong làm nước vôi trong bị đục. 

5.Hướng dẫn cách xác định tính 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, phản ứng hóa học, điểm nóng chảy và áp suất hơi. 

• Điểm nóng chảy thể hiện nhiệt độ mà chất tinh khiết chuyển từ trạng thái rắn sang lỏng. Điểm sôi là nhiệt độ mà chất tinh khiết chuyển từ trạng thái lỏng sang khí. Những chất tinh khiết có thành phần nguyên chất cao thường có điểm sôi cụ thể và điểm nóng chảy đặc trưng.

• Độ dẫn điện của chất tinh khiết thường cho biết mức độ dẫn điện của chất. Ví dụ, nước tinh khiết có khả năng dẫn điện kém do không chứa chất điện giải. Ngược lại, các nguyên tố như nhôm, đồng, vàng lại có khả năng dẫn điện tốt và thường được sử dụng trong hệ thống dây điện. 

• Phản ứng hoá học: Thông qua các 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, các phản ứng tạo ra những sản phẩm không có mặt các chất khác hoặc không mong muốn, có nghĩa là chất ban đầu không phải chất tinh khiết. 

• Áp suất hơi: Khi tiếp xúc với môi trường với áp suất và nhiệt độ cụ thể, chất tinh khiết có thể trải qua những thay đổi nhất định. Dựa vào các phép đo áp suất hơi và các thông số liên quan có thể xác định tính tinh khiết và kiểm tra sự tương thích của chất với các điều kiện cụ thể.

Chính vì vậy, để đánh giá và xác định độ tinh khiết của một chất tinh khiết, ta sẽ dựa vào các thông số và phương pháp trên. Tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể và mục đích sử dụng, các phương pháp này có thể để đảm bảo chất tinh khiết đáp ứng các tiêu chuẩn và yêu cầu mong muốn.

6. Ảnh hưởng của tạp chất đối với chất tinh khiết 

Trong trường hợp chất tinh khiết bị lẫn các tạp chất, chất tinh khiết sẽ bị hạ thấp điểm đóng băng, tăng điểm nhiệt độ sôi, giảm áp suất hơi hoặc khiến chất lỏng tạo áp suất thẩm thấu nhiều hơn. 

Chẳng hạn như khi trộn các chất khác vào nước thì điểm đóng bằng sẽ giảm xuống. Từ đặc điểm này, người ta thường ứng dụng để làm mát các chất khác nhau ở nhiệt độ thấp hơn điểm đóng băng của nước, làm tan băng bằng muối vào mùa đông. Dựa vào điều đó, ta có thể lý giải được hiện tượng nước biển không đóng băng ngay cả trong thời tiết lạnh giá, bởi nước biển có chứa nhiều muối và không phải là chất tinh khiết.

Tóm lại, chất tinh khiết đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống và ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp. Hi vọng với những kiến thức mà Đông Á đã chia sẻ phía trên, sẽ giúp bạn hiểu hơn về chất tinh khiết là gì? Đồng thời cũng cung cấp những phương pháp để tách chất tinh khiết một cách hiệu quả.