Что такое гетерогенная система в химии

Что такое гетерогенная система в химии

19.1. Фазы

При описании многих физических и химических систем используется понятие фаза.

Фаза – часть системы, однородная по составу и строению и отделенная от других частей системы (других фаз) границей раздела (межфазной границей).

Фазой системы может быть газ или смесь газов, жидкость (или жидкий раствор), твердое вещество (или твердый раствор). В любом случае, чтобы представлять собой отдельную фазу, такая составная часть системы должна быть однородной. Каждое из твердых веществ и каждая из несмешивающихся жидкостей представляют собой отдельную фазу.

Система, образованная водой и таящим льдом, состоит из двух фаз, так как, хоть по составу вода и лед одинаковы, у них разное строение, кроме того, между ними есть граница раздела. Воздух, соляная кислота, подкисленный серной кислотой водный раствор перманганата калия – системы, состоящие из одной фазы; здесь нет границ раздела, и в любой части такой системы состав и строение одинаковы.

По числу фаз системы делят на гомогенные и гетерогенные.

Фаза может быть сплошной или дисперсной (раздробленной на множество отдельных частиц). Сплошной фазой принято считать фазу, из любой точки которой можно попасть в любую другую точку, не пересекая межфазную границу.
Гомогенная система может быть образована лишь сплошной фазой.
Гетерогенная система может быть образована, как сплошными, так и дисперсными фазами.

Вода с помещенной в нее цинковой пластиной представляет собой гетерогенную систему, состоящую из двух сплошных фаз; если же в ту же воду насыпать цинковую пыль, или просто поместить отдельные гранулы цинка, то в такой системе одна из фаз будет дисперсной.

19.2. Дисперсные системы

Гетерогенные системы, содержащие дисперсные фазы называют дисперсными системами. При этом сплошная фаза дисперсной системы называется дисперсионной средой.

Туманы и дымы носят общее название – аэрозоли. Именно они (в данном случае туманы) образуются при выпускании в воздух содержимого аэрозольных баллончиков. Дымы образуются не только при горении топлива, но и в результате многих других химических реакций, например, при взаимодействии хлороводорода с аммиаком.

К эмульсиям относится обычное молоко и множество технических эмульсий, например, применяемых для смазки и охлаждения режущего инструмента (эмульсии машинного масла в воде).

Примером грубодисперсной суспензии служит строительный » раствор» (суспензия песка и цемента в воде), а мелкодисперсной – масляная краска (суспензия пигмента в олифе). При затвердевании строительного раствора и » высыхании» масляной краски они превращаются в дисперсные системы с твердой дисперсионной средой. К этой же группе дисперсных систем относятся некоторые сплавы и многие горные породы.

Примеры жидких пен – мыльная, пивная, квасная и другие пены. Твердыми пенами являются пенопласт, пенополиэтилен, пенополиуретан, некоторые строительные материалы-утеплители. В отличие от них, обычная банная губка является дисперсной системой с двумя взаимопроникающими дисперсионными средами. В виде дисперсных систем с жидкой дисперсной фазой и твердой дисперсионной средой выпускаются некоторые лекарственные средства.

Пользуясь терминологией, приведенной в этом параграфе, следует помнить о том, что она не всегда правильно используется, особенно в технике. Так строительный » раствор» – отнюдь не раствор, а грубодисперсная суспензия. Фотографическая » эмульсия» – отнюдь не эмульсия, а дисперсная система с твердой дисперсной фазой (в черно-белой фотографии – бромидом серебра) и твердой дисперсионной средой, основным компонентом которой является животный белок коллаген. Водоэмульсионная краска (правильное название – водно-дисперсионная) не является эмульсией, а представляет собой дисперсию в воде твердых частичек пигмента и связующего.

19.3. Коллоидные растворы

Истинные растворы – гомогенные системы. Частицы, из которых они состоят, перемешаны на атомно-молекулярном уровне. Кроме таких растворов существуют внешне однородные системы, содержащие очень мелкие частицы другой фазы, тем не менее не являющиеся отдельными молекулами или ионами. Такие гетерогенные системы носят название коллоидных растворов (более новое название – лиозоли).

Частицы в коллоидных растворах невозможно отделить фильтрованием. Если они и отстаиваются, то очень медленно (иногда для этого требуется несколько лет). Обычные центрифуги также, как правило, не позволяют разделить коллоидный раствор. Иногда это удается с использованием так называемых » ультрацентрифуг» – центрифуг с очень большой скоростью вращения. Такая устойчивость коллоидных растворов связана не только с незначительными размерами твердых частиц (примерно от 10 до 1000 Е), но и с довольно сложными электрофизическими явлениями на их поверхности, приводящими к взаимному отталкиванию коллоидных частиц.

Фаза, гомогенная система, гетерогенная система, сплошная фаза, дисперсная фаза, дисперсная система, дисперсионная среда, аэрозоль, эмульсия, суспензия, жидкая пена, твердая пена, коллоидный раствор (лиозоль).

Сервер создается при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
Не разрешается копирование материалов и размещение на других Web-сайтах
Вебдизайн: Copyright (C) И. Миняйлова и В. Миняйлов
Copyright (C) Химический факультет МГУ
Написать письмо редактору

Источник

Гетерогенная система

Смотреть что такое «Гетерогенная система» в других словарях:

ГЕТЕРОГЕННАЯ СИСТЕМА — макроскопически неоднородная физико химическая система, состоит из различных по своим свойствам частей, разграниченных поверхностями раздела … Большой Энциклопедический словарь

ГЕТЕРОГЕННАЯ СИСТЕМА — (от греч. heterogenes разнородный), неоднородная термодинамич. система, состоящая из различных по физ. св вам или хим. составу частей (фаз). Смежные фазы Г. с. отделены друг от друга физ. поверхностями раздела, на к рых скачком изменяется одно… … Физическая энциклопедия

ГЕТЕРОГЕННАЯ СИСТЕМА — неоднородная физ. хим. система, состоящая из различных по физ. свойствам или хим. составу частей (различных фаз) в разных состояниях и разделённая поверхностью раздела фаз, на которой скачком изменяется одно или несколько свойств (состав,… … Большая политехническая энциклопедия

гетерогенная система — макроскопически неоднородная физико химическая система; состоит из различных по своим свойствам частей, разграниченных поверхностями раздела. * * * ГЕТЕРОГЕННАЯ СИСТЕМА ГЕТЕРОГЕННАЯ СИСТЕМА, макроскопически неоднородная физико химическая система … Энциклопедический словарь

Гетерогенная система — (от греч. ἕτερος разный; γένω рождать) неоднородная система, состоящая из однородных частей (фаз), разделенных поверхностью раздела. Однородные части (фазы) могут отличаться друг от друга по составу и свойствам. Число веществ… … Википедия

гетерогенная система — heterogeninė sistema statusas T sritis chemija apibrėžtis Sistema, susidedanti daugiau negu iš vienos fazės. atitikmenys: angl. heterogeneous system rus. гетерогенная система … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

гетерогенная система — įvairialytė sistema statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. heterogeneous system vok. heterogenes System, n rus. гетерогенная система, f pranc. système hétérogène, m … Fizikos terminų žodynas

Гетерогенная система — система, состоящая из реагирующих веществ, разделенных поверхностями раздела (например, твердое тело, раствор или раствор газ и т. д.). Примером гетерогенной системы может быть вода и находящийся над ней водяной пар (различие в агрегатном… … Начала современного естествознания

гетерогенная система — Система, состоящая из различных по своим свойствам частей, разграниченных поверхностями раздела … Политехнический терминологический толковый словарь

гетерогенная система — [heterogeneous system] макроскопическая неоднородная система, состоящая из разных фаз, разграниченных поверхностями раздела; Смотри также: Система универсальная система калибровки система скольжения система … Энциклопедический словарь по металлургии

Источник

Гетерогенная система

Гетероге́нная систе́ма (от греч. ἕτερος — разный; γένω — рождать) — неоднородная система, состоящая из однородных частей (фаз), разделенных поверхностью раздела. Однородные части (фазы) могут отличаться друг от друга по составу и свойствам. Число веществ (компонентов), термодинамических фаз и степеней свободы связаны правилом фаз. Примерами гетерогенных систем могут служить: жидкость — насыщенный пар; насыщенный раствор с осадком; многие сплавы. Твердый катализатор в токе газа или жидкости тоже гетерогенная система (гетерогенный катализ). В технике гетерогенной системой является кирпичная и каменная кладка, состоящая из кладочных элементов (кирпича, природных или искусственных камней, бетонных блоков и др.) и строительного раствора.

См. также

Смотреть что такое «Гетерогенная система» в других словарях:

ГЕТЕРОГЕННАЯ СИСТЕМА — макроскопически неоднородная физико химическая система, состоит из различных по своим свойствам частей, разграниченных поверхностями раздела … Большой Энциклопедический словарь

ГЕТЕРОГЕННАЯ СИСТЕМА — (от греч. heterogenes разнородный), неоднородная термодинамич. система, состоящая из различных по физ. св вам или хим. составу частей (фаз). Смежные фазы Г. с. отделены друг от друга физ. поверхностями раздела, на к рых скачком изменяется одно… … Физическая энциклопедия

ГЕТЕРОГЕННАЯ СИСТЕМА — неоднородная физ. хим. система, состоящая из различных по физ. свойствам или хим. составу частей (различных фаз) в разных состояниях и разделённая поверхностью раздела фаз, на которой скачком изменяется одно или несколько свойств (состав,… … Большая политехническая энциклопедия

гетерогенная система — макроскопически неоднородная физико химическая система; состоит из различных по своим свойствам частей, разграниченных поверхностями раздела. * * * ГЕТЕРОГЕННАЯ СИСТЕМА ГЕТЕРОГЕННАЯ СИСТЕМА, макроскопически неоднородная физико химическая система … Энциклопедический словарь

гетерогенная система — heterogeninė sistema statusas T sritis chemija apibrėžtis Sistema, susidedanti daugiau negu iš vienos fazės. atitikmenys: angl. heterogeneous system rus. гетерогенная система … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

гетерогенная система — įvairialytė sistema statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. heterogeneous system vok. heterogenes System, n rus. гетерогенная система, f pranc. système hétérogène, m … Fizikos terminų žodynas

Гетерогенная система — система, состоящая из реагирующих веществ, разделенных поверхностями раздела (например, твердое тело, раствор или раствор газ и т. д.). Примером гетерогенной системы может быть вода и находящийся над ней водяной пар (различие в агрегатном… … Начала современного естествознания

гетерогенная система — Система, состоящая из различных по своим свойствам частей, разграниченных поверхностями раздела … Политехнический терминологический толковый словарь

гетерогенная система — [heterogeneous system] макроскопическая неоднородная система, состоящая из разных фаз, разграниченных поверхностями раздела; Смотри также: Система универсальная система калибровки система скольжения система … Энциклопедический словарь по металлургии

Гетерогенная система — (от греч. heterogenes разнородный) неоднородная физико химическая система, состоящая из различных по физическим свойствам или химическому составу частей (различных фаз (См. Фаза)). Одна фаза Г. с. отделена от смежной с ней фазы физической … Большая советская энциклопедия

Источник

Характеристика гетерогенной системы, классификация, методы фракционирования

Гетерогенность системы варьируется от ее определения в одной области знаний к другой. Тем не менее, эта концепция имеет много общего в кулинарии и химии.

Например, пицца с ее поверхностью, заполненной ингредиентами, как та, что на изображении выше, представляет собой гетерогенную систему. Точно так же салат, смесь орехов и хлопьев, или газированный напиток также считаются гетерогенными системами..

Обратите внимание, что его элементы отличаются простым зрением и могут быть разделены вручную. Как насчет майонеза? Или молоко? На первый взгляд они однородны, но микроскопически они являются гетерогенными системами; точнее, они являются эмульсиями.

В химии ингредиенты состоят из реагентов, частиц или исследуемого вещества. Фазы являются только физическими агрегатами этих частиц, которые обеспечивают все качества, которые характеризуют фазы. Таким образом, жидкая фаза спирта «ведет себя» иначе, чем у воды, и даже больше, у жидкой ртути..

В некоторых системах фазы распознаются так же, как насыщенный раствор сахара, с кристаллами на заднем плане. Каждый из них сам по себе может быть классифицирован как гомогенный: вверху фаза, образованная водой, а внизу твердая фаза, состоящая из кристаллов сахара..

В случае системы вода-сахар речь не идет о реакции, но о насыщении. В других системах трансформация материи присутствует. Простым примером является смешивание щелочного металла, такого как натрий, и воды; Это взрывоопасно, но вначале кусок металлического натрия окружен водой.

Как и в случае с майонезом, в химии существуют гетерогенные системы, которые макроскопически проходят сквозь гомогенные, но в свете мощного микроскопа они показывают свои истинные гетерогенные фазы..

Характеристики гетерогенной системы

Каковы характеристики гетерогенной химической системы? В общих чертах они могут быть перечислены следующим образом:

-Они состоят из двух или более фаз; другими словами, это не однородно.

-Как правило, он может состоять из любой из следующих пар фаз: твердое-твердое, твердое-жидкость, твердый газ, жидкость-жидкость, жидкость-газ; и, кроме того, все три могут присутствовать в одной и той же системе твердое-жидкость-газ.

-Его компоненты и фазы различимы, в первую очередь, с первого взгляда. Поэтому достаточно наблюдать за системой, чтобы сделать выводы из ее характеристик; такие как цвет, вязкость, размер и форма кристаллов, запах и т. д..

-Обычно это включает термодинамическое равновесие или высокое или низкое сродство между частицами в фазе или между двумя различными фазами..

-Физико-химические свойства варьируются в зависимости от региона или направления системы. Таким образом, значения, например, температуры плавления, могут колебаться от одной области неоднородного твердого тела к другой. Кроме того, (наиболее распространенный случай) цвета или тона меняются по всему телу (жидкости или газа) при сравнении.

-Они представляют собой смеси веществ; то есть это не относится к чистым веществам.

Степень наблюдения

Любая однородная система может считаться неоднородной, если масштаб или степень наблюдения изменены. Например, графин, наполненный чистой водой, представляет собой однородную систему, но, поскольку наблюдаются его молекулы, их миллионы со своими собственными скоростями..

С молекулярной точки зрения система продолжает оставаться гомогенной, потому что это только молекулы H.₂О. Но при дальнейшем уменьшении масштаба наблюдения до атомных уровней вода становится неоднородной, поскольку она состоит не из одного типа атомов, а из водорода и кислорода..

Поэтому характеристики гетерогенных химических систем зависят от степени наблюдения. Если вы рассмотрите микроскопическую шкалу, вы можете найти многогранные системы.

Кроме того, одни и те же атомы являются гетерогенными системами, поскольку они состоят из вакуума, электронов, протонов, нейтронов и других субатомных частиц (например, кварков)..

классификация

Принимая во внимание степень макроскопического наблюдения, которая определяет видимые характеристики или измеримое свойство, химические гетерогенные системы можно классифицировать следующими способами:

Насыщенные растворы (жидкость-жидкость, жидкость-твердое вещество, жидкость-газ)

Насыщенные растворы представляют собой тип гетерогенной химической системы, в которой растворенное вещество не может продолжать растворяться и образует фазу, отдельную от фазы растворителя. Пример кристаллов воды и сахара попадает в эту классификацию.

Молекулы растворителя достигают точки, в которой они не могут принимать или растворять растворенное вещество. Затем дополнительный раствор, будь то твердый или газообразный, быстро перегруппируется с образованием твердого вещества или пузырьков; то есть система жидкость-твердое тело или газообразная жидкость.

Раствор также может быть жидкостью, которая смешивается с растворителем до определенной концентрации; в противном случае они будут смешиваться во всех концентрациях и не будут образовывать насыщенный раствор. Под смешиванием понимается, что смесь двух жидкостей образует единую однородную фазу.

Если, с другой стороны, жидкий раствор не смешивается с растворителем, как в случае со смесью масла и воды, раствор насыщается при добавлении наименьшего количества. В результате образуются две фазы: одна водная, а другая маслянистая..

Растворы с осажденными солями

Некоторые соли устанавливают баланс растворимости, потому что взаимодействия между их ионами очень сильны и перегруппируются в кристаллы, что вода не может диссоциировать.

Этот тип гетерогенной системы также состоит из жидкой и твердой фаз; но, в отличие от насыщенных растворов, растворенное вещество представляет собой соль, которая не требует больших количеств для осаждения.

Например, при смешивании двух водных растворов ненасыщенных солей, одного из NaCl и другого из AgNO₃, нерастворимая соль AgCl выпадает в осадок. Хлорид серебра устанавливает баланс растворимости в растворителе, наблюдая беловатое твердое вещество в водном контейнере.

Таким образом, характеристики этих растворов зависят от типа образовавшегося осадка. В целом, соли хрома очень цветные, а также марганец, железо или какой-либо комплекс металлов. Этот осадок может быть кристаллическим, аморфным или желатиновым твердым веществом.

Фазовые переходы

Глыба льда может образовывать однородную систему, но при таянии образует дополнительную фазу жидкой воды. Следовательно, фазовые переходы вещества также являются гетерогенными системами..

Кроме того, некоторые молекулы могут выходить с поверхности льда в паровую фазу. Это потому, что не только жидкая вода представляет давление пара, но и лед, хотя в меньшей степени.

Гетерогенные системы фазовых переходов относятся к любому веществу (чистому или нечистому). Таким образом, все твердые вещества, которые тают, или жидкость, которая испаряется, принадлежат к этому типу системы.

Твердые вещества и газы

Очень распространенным классом гетерогенных систем в химии являются твердые вещества или газы с несколькими компонентами. Например, пицца на изображении попадает в эту классификацию. И если бы вместо сыра, паприки, анчоусов, ветчины, лука и т. Д. Он содержал бы серу, уголь, фосфор и медь, то у него было бы другое гетерогенное твердое вещество..

Сера выделяется из-за своего желтого цвета; уголь для того, чтобы быть черным телом; фосфор красный; и блестящая и металлическая медь. Все они прочные, поэтому система состоит из фазы, но состоит из нескольких компонентов. В повседневной жизни примеры систем такого типа неисчислимы.

Кроме того, газы могут образовывать гетерогенные смеси, особенно если они имеют разные цвета или плотности. Они могут тянуть очень маленькие частицы, как это происходит с частицами воды внутри облаков. Когда они увеличиваются в размерах, они поглощают видимый свет, и в результате облака становятся сероватыми.

Примером гетерогенной системы твердого газа является дым, который состоит из очень маленьких частиц углерода. По этой причине дым неполного сгорания черноватый.

Методы фракционирования

Фазы или компоненты гетерогенной системы могут быть разделены с использованием различий в их физических или химических свойствах. Таким образом, исходная система фракционируется до тех пор, пока не останутся только гомогенные фазы. Некоторые из наиболее распространенных методов являются те, которые следуют.

фильтрация

Фильтрация используется для отделения твердого вещества или осадка от жидкости. Таким образом, две фазы удается разделить, хотя и с определенным уровнем загрязненности. По этой причине твердое вещество обычно подвергают промывке, а затем сушат в печи. Эту процедуру можно выполнить с помощью вакуума или просто под действием силы тяжести..

декантирование

Этот метод также полезен для отделения твердого вещества от жидкости. Он немного отличается от предыдущего тем, что твердое вещество обычно имеет твердую консистенцию и полностью оседает на дне контейнера. Для этого просто наклоните горловину емкости под соответствующим углом, чтобы из нее вытекла жидкость..

Аналогично, декантация позволяет разделить две жидкости, то есть систему жидкость-жидкость. В этом случае мы используем разделительную воронку.

Двухфазная смесь (две несмешивающиеся жидкости) переносится в воронку, а жидкость с более низкой плотностью будет располагаться сверху; в то время как более высокая плотность, в нижней части, в контакте с выходным отверстием.

Верхнее изображение представляет разделительную или декантирующую воронку. Этот стеклянный материал также используется для экстракции жидкость-жидкость; то есть извлекать растворенное вещество из исходной жидкости, добавляя другую жидкость, в которой она еще более растворима.

просеивание

Скрининг используется для разделения твердых компонентов разных размеров. Очень часто можно найти на кухне сито или сито для очистки зерна, очистки пшеничной муки или удаления твердых остатков густых соков. В химии, он может быть использован для отделения небольших кристаллов от других более крупных величин.

намагничивание

Этот метод используется для твердотельных систем, где один или несколько компонентов притягиваются магнитом. Таким образом, исходная гетерогенная фаза очищается, когда магнит удаляет ферромагнитные элементы. Например, намагниченность используется для отделения белой жести от мусора.

центрифугирование

Центрифугирование отделяет взвешенное твердое вещество от жидкости. Он не может быть отфильтрован, потому что частицы плавают равномерно, занимая весь объем жидкости. Чтобы разделить обе фазы, некоторое количество гетерогенной смеси подвергается центробежной силе, которая осаждает твердое вещество в нижней части центрифужной пробирки..

сублимация

Метод сублимационного разделения применяется только для летучих твердых веществ; то есть для людей с высоким давлением пара при низких температурах.

При нагревании гетерогенной смеси летучее твердое вещество уходит в газовую фазу. Примером его применения является очистка образца, загрязненного йодом или хлоридом аммония.

примеров

До сих пор было упомянуто несколько примеров гетерогенных химических систем. В дополнение к ним, дополнительные и другие, не входящие в химический контекст, перечислены ниже:

-Гранит, камни реки, горы или любая скала с прожилками многочисленных цветов.

-Минералы также считаются гетерогенными системами, поскольку они образованы несколькими типами твердых структур, состоящих из ионов. Его качества являются продуктом взаимодействия между ионами кристаллической структуры и примесями..

-Безалкогольные напитки. В них существует равновесие жидкость-газ, которое, когда внешнее давление уменьшается, растворимость растворенного газа уменьшается; по этой причине наблюдается много пузырьков (газообразный раствор), поднимающихся к поверхности жидкости, когда они не покрыты.

-Любая реакционная среда, которая включает реагенты в разных фазах и которая также нуждается в магнитной мешалке, чтобы гарантировать более высокую скорость реакции.

-Гетерогенные катализаторы. Эти твердые вещества обеспечивают участки на их поверхности или поры, где ускоряется контакт между реагентами, и они не вмешиваются и не подвергаются необратимому превращению в реакции..

-Стена фризада, мозаика или архитектурное решение здания.

Источник