Что такое гетерогенная среда

Что такое гетерогенная среда

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: характеристики, классификация и методы

Содержание:

А гетерогенная система Это та часть Вселенной, которая занята атомами, молекулами или ионами таким образом, что они образуют две или более различных фаз. Под «частью вселенной» понимается капля, шар, реактор, камни; и по фазе, в состояние или способ агрегирования, будь то твердое, жидкое или газообразное.

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

Например, пицца, поверхность которой забита ингредиентами, как на изображении выше, представляет собой неоднородную систему. Точно так же салат, смесь орехов и злаков или газированный напиток также считаются гетерогенными системами.

Обратите внимание, что его элементы видны с первого взгляда и могут быть разделены вручную. А майонез? Или молоко? На первый взгляд они однородны, но на микроскопическом уровне представляют собой неоднородные системы; более конкретно, они представляют собой эмульсии.

В химии ингредиенты состоят из реагентов, частиц или исследуемого вещества. Фазы представляют собой не что иное, как физические агрегаты указанных частиц, которые обеспечивают все качества, характеризующие фазы. Таким образом, жидкая фаза спирта «ведет себя» иначе, чем вода, а тем более жидкая ртуть.

В случае системы вода-сахар мы говорим не о реакции, а о насыщении. В других системах присутствует трансформация материи. Простым примером является смесь щелочного металла, такого как натрий, и воды; Он взрывоопасен, но сначала кусок металлического натрия окружен водой.

Как и в случае с майонезом, в химии есть гетерогенные системы, которые макроскопически сойдутся за гомогенные, но под светом мощного микроскопа проявляются их истинные гетерогенные фазы.

Характеристики гетерогенной системы

Каковы характеристики гетерогенной химической системы? В общих чертах их можно перечислить следующим образом:

-Они состоят из двух и более фаз; другими словами, он не однороден.

-Он может состоять, как правило, из любой из следующих пар фаз: твердое-твердое, твердое-жидкое, твердое-газовое, жидкость-жидкость, жидкость-газ; Кроме того, все три могут присутствовать в одной системе твердое тело-жидкость-газ.

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

-Обычно он включает термодинамическое равновесие или высокое или низкое сродство между частицами в пределах одной фазы или между двумя разными фазами.

-Физико-химические свойства меняются в зависимости от региона или направления системы. Таким образом, значения, например, температуры плавления могут варьироваться от одной области неоднородного твердого тела до другой. Также (наиболее распространенный случай) цвета или оттенки меняются по всему твердому телу (жидкости или газу) при сравнении.

-Это смеси веществ; то есть это не относится к чистым веществам.

Степень наблюдения

Любая однородная система может считаться неоднородной, если изменены масштабы или степени наблюдения. Например, графин, наполненный чистой водой, представляет собой однородную систему, но, как видно из его молекул, миллионы из них обладают собственными скоростями.

С молекулярной точки зрения система продолжает оставаться гомогенной, потому что это только молекулы H.₂О. Но, сокращая масштаб наблюдения еще дальше до атомных уровней, вода становится гетерогенной, поскольку она состоит не из одного типа атомов, а из водорода и кислорода.

Следовательно, характеристики гетерогенных химических систем зависят от степени наблюдения. Если рассматривать микроскопический масштаб, можно встретить многогранные системы.

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

Классификация

Рассматривая затем макроскопическую степень наблюдения, которая определяет видимые характеристики или измеримое свойство, гетерогенные химические системы можно классифицировать следующим образом:

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

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

Молекулы растворителя достигают точки, где они не могут принять или сольватировать растворенное вещество. Затем дополнительное растворенное вещество, твердое или газообразное, быстро перегруппируется с образованием твердого вещества или пузырьков; то есть система жидкость-твердое тело или жидкость-газ.

Растворенное вещество также может быть жидкостью, которая смешивается с растворителем до определенной концентрации; в противном случае они могли бы смешиваться при всех концентрациях и не образовывали бы насыщенный раствор. Под смешивающимся понимается, что смесь двух жидкостей образует единую однородную фазу.

Если, с другой стороны, жидкое растворенное вещество не смешивается с растворителем, как в случае со смесью масла и воды, при добавлении меньшего количества раствор становится насыщенным. В результате образуются две фазы: водная и масляная.

Растворы с осажденными солями

Некоторые соли устанавливают баланс растворимости из-за того, что взаимодействия между их ионами очень сильны, и они перегруппировываются в кристаллы, которые 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, для осаждения которой не требуется больших количеств.

Например, при смешивании двух водных растворов ненасыщенных солей, один NaCl, а другой AgNO₃нерастворимая соль AgCl выпадает в осадок. Хлорид серебра устанавливает равновесие растворимости в растворителе, при этом в водном контейнере наблюдается не совсем белое твердое вещество.

Таким образом, характеристики этих растворов зависят от типа образующегося осадка. В общем, соли хрома очень красочные, как и соли марганца, железа или какого-либо металлического комплекса. Этот осадок может быть кристаллическим, аморфным или гелеобразным твердым веществом.

Фазовые переходы

Глыба льда может составлять однородную систему, но когда она тает, она образует дополнительную фазу жидкой воды. Следовательно, фазовые переходы вещества также являются гетерогенными системами.

Кроме того, некоторые молекулы могут уходить с поверхности льда в паровую фазу. Это связано с тем, что не только жидкая вода имеет давление пара, но и лед, хотя и в меньшей степени.

Гетерогенные системы фазовых переходов применимы 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

Сера выделяется своим желтым цветом; уголь за то, что он черный твердый; люминофор красный; и блестящая металлическая медь. Все они твердые, поэтому система состоит из фазы, но из нескольких компонентов. Примеры такого типа систем неисчислимы в повседневной жизни.

Также газы могут образовывать гетерогенные смеси, особенно если они имеют разный цвет или плотность. Они могут нести очень мелкие частицы, как это происходит с водой внутри облаков. По мере увеличения размера они поглощают видимый свет, в результате чего облака становятся сероватыми.

Примером гетерогенной системы твердое тело-газ является дым, состоящий из очень мелких частиц углерода. По этой причине дым от неполного сгорания имеет черноватый цвет.

Методы фракционирования

Фазы или компоненты гетерогенной системы могут быть разделены с учетом различий в их физических или химических свойствах. Таким образом, исходная система фракционируется до тех пор, пока не останутся только однородные фазы. Вот некоторые из наиболее распространенных методов.

Фильтрация

Фильтрация используется для отделения твердого вещества или осадка от жидкости. Таким образом, двум фазам удается разделиться, хотя и с определенной степенью примеси. По этой причине твердое вещество обычно промывают и затем сушат в печи. Эту процедуру можно выполнить либо с помощью вакуума, либо просто под действием силы тяжести.

Декантация

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

Точно так же декантация позволяет разделить две жидкости, то есть систему жидкость-жидкость. В этом случае используется делительная воронка.

Двухфазная смесь (две несмешивающиеся жидкости) переносится в воронку, а жидкость с меньшей плотностью будет располагаться вверху; а тот, который имеет наибольшую плотность, в нижней части контактирует с выходным отверстием.

Верхнее изображение представляет делительную или делительную воронку.Эта посуда также используется для жидкостно-жидкостной экстракции; то есть извлечение растворенного вещества из исходной жидкости путем добавления другой жидкости, в которой он еще более растворим.

Просеивание

Просеивание используется для разделения твердых компонентов разного размера. Очень часто на кухне можно найти сито или сито для очистки зерен, очистки пшеничной муки или удаления твердых остатков из густых соков. В химии его можно использовать для отделения мелких кристаллов от более крупных.

Намагничивание

Этот метод используется для систем твердое тело-твердое тело, в которых один или несколько компонентов притягиваются магнитом. Таким образом, исходная гетерогенная фаза очищается по мере удаления магнитом ферромагнитных элементов. Например, намагничивание используется для отделения белой жести от мусора.

Центрифугирование

Центрифугирование отделяет взвешенное твердое вещество от жидкости. Его нельзя фильтровать, потому что частицы плавают равномерно, занимая весь объем жидкости. Чтобы разделить две фазы, некоторое количество гетерогенной смеси подвергается воздействию центробежной силы, которая осаждает твердое вещество на дне центрифужной пробирки.

Сублимация

Метод сублимационного разделения применяется только для летучих твердых веществ; то есть для тех, у кого высокое давление 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.

Примеры

До сих пор было упомянуто несколько примеров гетерогенных химических систем. В дополнение к ним ниже перечислены дополнительные, а также другие, не относящиеся к химическому контексту:

-Гранит, камни реки, горы или любой камень с прожилками многих цветов.

-Минералы также считаются гетерогенными системами, так как они образованы различными типами твердых структур, состоящих из ионов. Его качества являются результатом взаимодействия ионов кристаллической структуры с примесями.

-Безалкогольные напитки. В них существует равновесие жидкость-газ, которое, уменьшая внешнее давление, снижает растворимость растворенного газа; по этой причине многие пузырьки (газообразные растворенные вещества) поднимаются к поверхности жидкости при открытии.

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

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

-Фризовая стена, мозаичная стена или архитектурный дизайн здания.

-Многослойные желатины с множеством вкусов.

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 среда

Смотреть что такое «гетерогенная среда» в других словарях:

гетерогенная среда — įvairialytė terpė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. heterogeneous medium vok. heterogenes Medium, n rus. гетерогенная среда, f pranc. milieu hétérogène, m … Fizikos terminų žodynas

гетерогенная вычислительная среда — Термин, используемый для описания вычислительной среды, состоящей из компьютеров, выполненных различными фирмами продавцами, обычно с разными операционными системами. [http://www.morepc.ru/dict/] Тематики информационные технологии в целом EN… … Справочник технического переводчика

Коэффициент размножения на быстрых нейтронах — μ показатель, учитывающий влияние деления ядер 238U быстрыми нейтронами на ход цепной реакции в реакторе на тепловых нейтронах. Содержание 1 Размножение на быстрых нейтронах 1.1 Гомогенная среда … Википедия

heterogeneous medium — įvairialytė terpė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. heterogeneous medium vok. heterogenes Medium, n rus. гетерогенная среда, f pranc. milieu hétérogène, m … Fizikos terminų žodynas

heterogenes Medium — įvairialytė terpė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. heterogeneous medium vok. heterogenes Medium, n rus. гетерогенная среда, f pranc. milieu hétérogène, m … Fizikos terminų žodynas

milieu hétérogène — įvairialytė terpė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. heterogeneous medium vok. heterogenes Medium, n rus. гетерогенная среда, f pranc. milieu hétérogène, m … Fizikos terminų žodynas

įvairialytė terpė — statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. heterogeneous medium vok. heterogenes Medium, n rus. гетерогенная среда, f pranc. milieu hétérogène, m … Fizikos terminų žodynas

Общие термины, бетон — Термины рубрики: Общие термины, бетон Активация Активность поверхностная Активность пуццолановая Активность термодинамическая … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ — (от лат. disper gere рассеивать), системы, состоящие из двух (или нескольких) фаз, при чем одна из них рассеяна или распылена в другой в виде мельчайших (микроскопич. или ультрами кроскопич.) частиц. Основные понятия. Каждая на всем своем… … Большая медицинская энциклопедия

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