Химические системы
Информация - Химия
Другие материалы по предмету Химия
?изико-химическая система, содержащая одну фазу.
В гомогенной системе, включающей два и более химических компонента, каждый из компонентов распределяется в объеме другого соединения в виде молекул, атомов или ионов. Компоненты гомогенной системы имеют определенные значения по системе или непрерывно меняющиеся от одной к другой точке системы. Известны следующие гомогенные системы: лед, жидкие или твердые растворы, смеси газов. При этом различают жидкие, кристаллические и аморфные вещества.
Гетерогенная система - система, включающая несколько гомогенных частей (фаз), разделенных границами.
Фазы могут отличаться одна от другой составом и свойствами.
Фаза - гомогенная часть гетерогенной системы, имеющая одинаковые свойства во всех точках и отделяющаяся от других частей границами.
Дисперсная система - система мельчайших частиц (твердых, жидких или газообразных), суспендированных в жидкой, газообразной или твердой среде (дисперсная среда).
Примерами дисперсных систем являются: молоко, в котором частицы жира суспендированы в воде, а также различные эмульсии, суспензии, туманы, пены и дымы.
Дисперсные системы изучаются в химии коллоидов. Известны жидкие, гелеподобные и твердые коллоиды.
В термодинамике существуют такие понятия, как изолированная, открытая и стабильная системы, а также моновариантная, бивариантная и поливариантная системы.
Изолированная система - система, которая не может обмениваться энергией и веществом с окружающей средой.
Открытая система обменивается энергией и веществом со средой.
В стабильной химической системе между веществами, образующими систему, существует равновесие.
Моновариантная система - химическая система, в которой две фазы находятся в равновесии.
Нонвариантная химическая система - система, в которой три компонента (или фазы) находятся в равновесии.
Бивариантная (поливариантная) система - система, представляющая собой одну фазу и сумму трех или более независимых компонентов и внешних факторов (температура и давление).
Среди агрегированных состояний известны конденсированные состояния при стандартных условиях ( Т =291,15 К; Р=101,325 кПа).
Конденсированные вещества могут находиться в твердом или жидком состояниях; твердые вещества могут быть кристаллическими или аморфными.
Стабильность химических систем достигается присутствием химических связей и взаимодействий, которые различаются по энергии и природе. В дисперсных системах имеют место наиболее разнообразные системы связей и взаимодействий.
Дисперсионная среда - вещество, которое присутствует протяженной фазой в дисперсной системе.
Дисперсная фаза - вещество, распределенное в среде.
В зависимости от линейных размеров дисперсионной фазы образуются гомогенные и гетерогенные дисперсные системы. Гомогенные дисперсные системы обычно называются растворами. Они могут быть твердыми, жидкими или газовыми. В растворах линейные размеры дисперсной фазы не превышают 1 нм. Гетерогенные дисперсные системы разделяются на коллоидные системы (линейный размер частиц более 100 нм). В зависимости от агрегатного состояния дисперсной среды различают твердые (сплавы); жидкие (пены, эмульсии, суспензии); газовые (туманы, дымы, аэрозоли, газовые смеси) дисперсные системы. В этих системах возможны два или более видов фазовых границ, а также два или более видов химических связей. В сплавах между фазами образуются граничные слои с переменной электронной плотностью. При образовании сплавов в основном принимают участие металлические связи, вместе с тем образование ионных и ковалентных связей также возможно.
Когда возникают пены, во взаимодействии участвуют газы и жидкие компоненты. В граничном слое обычно присутствует растворенный газ в соответствующей жидкости. Здесь главные химические связи ковалентные. Эмульсии содержат две или более жидких фаз, а суспензии имеют твердые и жидкие фазы (в суспензиях твердая фаза распределяется в жидкой среде).
Дымы являются дисперсными системами, в которых твердые частицы распределяются в газовой среде. В то же время в туманах частицы жидкой фазы распределяются в газовых смесях.
Во всех этих случаях присутствуют различные химические связи и взаимодействия, а также для соответствующих дисперсных систем наблюдается особенное распределение электронной плотности.
Известно, что молекулы химических веществ могут быть представлены в виде карт электронной плотности. При сложении такого описания целесообразно представлять химические системы в виде карт изменений плотности (или других свойств) для реальных фаз с учетом данных для межфазных слоев. Например, для суспензии, в которой распределены частицы практически одного размера и одной формы, имеющие на поверхности активные центры, взаимодействующие с дисперсионной средой, можно представить изменения плотности в одном направлении в виде диаграммы.
Поверхностный слой, образующийся на границе суспензия - воздушная среда, обычно имеет большую, чем дисперсионная среда, плотность, поскольку химические частицы поверхностного слоя находятся под влиянием поля частиц во внутренних слоях дисперсионной среды и дисперсионной фазы. При этом не учитываются флуктуации плотности в дисперсионной среде и дисперсионной фазе. Для представления образования и свойств дисперсных систем являются важными такие понятия, как адсорбция, хемосорбция, адгезия, когезия, коагуляция, золь, гель, лиофобность, лиофильность.
Адсо