Что такое гомогенные и гетерогенные смеси в химии

Что такое гомогенные и гетерогенные смеси 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

Понятие о смеси веществ.

Чистое вещество имеет определенный постоянный состав или структуру (соль, сахар).

Примером смеси может служить обыкновенный чай (напиток), который многие самостоятельно готовят и пьют по утрам.

Кто-то любит крепкий чай (большое кол-во заварки), кто-то любит сладкий чай (большое кол-во сахара)… Как видим, смесь под названием «чай» всегда получается немного разной, хотя и состоит из одних и тех же компонентов. Однако, следует отметить, что каждый компонент смеси сохраняет набор своих характеристик, поэтому, разные вещества можно выделить из смеси.

Гомогенные и гетерогенные смеси.

Гетерогенные смесиполностью не смешаны, так как чистые вещества существуют в ясно отграниченных фазах, то есть это многофазные материалы.

Гомогенные смеси — это на молекулярном уровне смешанные чистые вещества, то есть однофазные материалы.

Гомогенные смеси делятся по агрегатному состоянию на три группы:

Гетерогенные смеси двух веществ можно разделить по агрегатным состояниям на следующие группы:

Основные способы разделения смеси

Существуют различные методы разделения смесей. Для газов эти методы основаны на разнице в скоростях либо массах молекул веществ, входящих в смесь.

1. Основные способы выделения веществ из неоднородной (гетерогенной) смеси:

— Отстаивание, фильтрование, действие магнитом

2. Основные способы выделения веществ из однородной (гомогенной) смеси:

— выпаривание, кристаллизация, дистилляция, хроматография

Состав смесей: объемная и массовая доли компонентов смеси, массовая доля примесей.

Мерой, указывающей доли веществ в смеси, является концентрация.

1.Для жидких и твёрдых смесей массовая доля компонента (w) рассчитывается по формуле:

2. Объёмная доля компонента газообразной смеси (φ) рассчитывается по формуле:

3. Используя материал пунктов 1 и 2, выведите формулы для расчётов:

m (раствора)=V*ρ

1. В 40 г дистиллированной воды растворили 2 г хлорида натрия. Рассчитайте массовую долю соли в полученном растворе.

2. Сколько воды и соли нужно взять, чтобы приготовить 250 г 10%-го раствора нитрата натрия?

3. К 1 кг 60%-го раствора соли добавили 50 г этой соли. Какова массовая доля соли в полученном растворе? Ответ округлить до десятых.

4. Смешали 120 г 40%-го и 280 г 10%-го раствора азотной кислоты. Определите массовую долю азотной кислоты в полученном растворе.

В 2 л раствора серной кислоты содержится 456 г H2SO4. Рассчитайте массовую долю растворённого вещества, учитывая, что плотность раствора равна 1,14 г/мл.

Вопросы для самоконтроля

1) Что такое чистое вещество?

3) Сравните чистое вещество и смесь.

4) Классификация смесей по агрегатному состоянию.

5) Перечислите способы разделения смесей.

6) Для борьбы с болезнями растений, особенно плодовых деревьев и виноградников применяют раствор сульфата меди (II). Обычно растворяют 100 г соли на ведро воды (8 л). Какова массовая доля соли в полученном растворе? Сколько воды и соли содержится в 500 г этого раствора?

ПЛАН ЗАНЯТИЯ № 10

Дисциплина: Химия.

Тема:Дисперсные системы.

Цель занятия: Расширить представление о дисперсной системе, дисперсной фазе и дисперсионной среде, классифицировать дисперсные системы, ввести понятие о коллоидных системах.

Предметные: владение основополагающими химическими понятиями, теориями, законами и закономерностями; уверенное пользование химической терминологией и символикой; владение основными методами научного познания, используемыми в химии: наблюдением, описанием, измерением, экспериментом; умение обрабатывать, объяснять результаты проведенных опытов и делать выводы; готовность и способность применять методы познания при решении практических задач;

Метапредметные: использование абстрактного мышления, умение классифицировать и делать выводы, продолжить развитие химической речи, обогащать ее словарный запас при устных ответах и грамотное выполнение при самостоятельных заданиях.

Личностные: умение использовать достижения современной химической науки и химиче­ских технологий для повышения собственного интеллектуального развития в выбранной профессиональной деятельности;

Норма времени:2 часа

Вид занятия:Лекция.

План занятия:

1-Понятие о дисперсной системе.

2-Дисперсная фаза и дисперсионная среда.

3-Классификация дисперсных систем.

4-Понятие о коллоидных системах.

Оснащение: периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева, образцы различных дисперсных систем.

Литература:

Преподаватель: Тубальцева Ю.Н.

Источник

Конспект лекции по теме «Чистые вещества и смеси» дисциплины ОУД.10 Химия, специальности 33.02.01 Фармация, СПО

Тема: Чистые вещества и смеси

1. Понятие о смеси веществ.

2. Гомогенные и гетерогенные смеси.

3. Состав смесей: объемная и массовая доли компонентов смеси, массовая доля примесей.

4. Дисперсные системы.

1. Чистые вещества и смеси веществ. Одна из задач химии – изучение свойств веществ. Для этого вещества должны быть чистыми, не содержать примесей других веществ.

Физические свойства чистых веществ определяются опытным путем и приводятся в справочниках. Если свойства вещества (например, температура плавления и кипения, плотность) известны, то можно установить является ли чистым какой-либо образец вещества. Для этого нужно определить температуру плавления, плотность или другое свойство изучаемого образца и сравнить его с известным свойством чистого вещества. Если измеренное значение совпадает со справочным, то вещество чистое.

2. Различают смеси однородные и неоднородные.

Однородными называют смеси двух или нескольких веществ, в которых даже под микроскопом нельзя обнаружить частицы этих веществ.

Например: растворы сахара или поваренной соли в воде, чистый воздух и др.

Неоднородными называют смеси, в которых невооруженным глазом или при помощи микроскопа можно обнаружить частицы двух или нескольких веществ. Например: пыльный воздух, мутная вода, кровь, молоко и др.

Дисперсные системы состоят из одной или нескольких фаз. Каждая фаза отделена от другой поверхностью раздела. Частицы дисперсной фазы состоят из множества молекул, атомов или ионов. В зависимости от размера частиц дисперсные системы подразделяют на высокодисперсные, или коллоидные (их также называют коллоидными растворами, размер частиц от 1 до 100 нм), и грубодисперсные, или взвеси (размеры частиц более 100 нм).

В отличие от истинных растворов для золей характерно рассеяние света коллоидными частицами – эффект Тиндаля: при пропускании через золь луча света в затемненном помещении виден светящийся конус. Так можно распознать, является данный раствор истинным или коллоидным.

Эффект Тиндаля аналогичен известному всем явлению, когда в комнате в пучке солнечного света хорошо видны сверкающие частички пыли. Подобное явление вы наблюдаете в кинотеатре в луче прожектора, а также при освещении туманного воздуха фарами автомобилей.

При нагревании или под действием других факторов коллоидные частицы укрупняются (слипаются) в боле крупные агрегаты. Соединение частиц в более крупные агрегаты называют коагуляцией. При коагуляции частиц коллоидной системы золи превращаются в студенистую массу, которую называют гелем. В этом случае вся совокупность коллоидных частиц, связывая растворитель, переходит в своеобразное полужидкое-полутвердое состояние; система в целом теряет текучесть.

Например, 3%-ный раствор желатина в теплой воде превращается в гель. Это обусловлено тем, что коллоидные частицы связывают множество молекул воды, Многие гели известны из повседневной жизни: желе, мармелад, простокваша и др.

К грубодисперсным системам относят суспензии и эмульсии.

Суспензии – это дисперсные системы, в которых дисперсионной средой является жидкость, а дисперсной фазой – твердое вещество, растворимое в жидкости, например, глина в воде, строительные растворы, взвешенный в речной воде или морской ил и т.п.

Эмульсии – это дисперсные системы, в которых дисперсионная среда и дисперсная фаза являются несмешивающимися жидкостями, например молоко (мелкие шарики жира в жидкости), лимфа, смесь бензина с водой, водоэмульсионные краски и т.д.

Суспензии и эмульсии мутные, частицы или капельки видны невооруженным глазом. Суспензии легко осаждаются, взвешенные твердые частицы задерживаются обычными фильтрами.

Дисперсионная среда и дисперсная фаза могут быть в различных агрегатных состояниях, что приводит к большому разнообразию дисперсных систем. Например, различают дисперсные системы с газообразной дисперсной средой (туман, дым, пыль в атмосфере, где воздух является средой, а частицы воды или твердые вещества – фазой), жидкой дисперсионной средой (эмульсии, суспензии, пена), твердой средой (сплавы металлов).

Дисперсные системы распространены в природе (яичный белок, цитоплазма, кровь) и играют важную роль в физиологических процессах. Они применяются в быту (продукты питания, зубная паста, клей, лаки, духи), медицине, сельском хозяйстве, промышленности (производство сплавов, красок, обогащение руд методом флотации и т.д.)

Системы с размерами частиц, не превышающими размеров отдельных молекул или ионов (до 1 нм), относят к истинным растворам, или просто растворам.

Источник

13 лучших примеров гетерогенных смесей

Смеси образуются, когда два или более соединения, или элементов объединяются вместе, не участвуя в химическом изменении. Каждый компонент в смеси сохраняет свои химические свойства и состав.

Ученые различают два типа смесей: гомогенные и гетерогенные. Последняя представляет собой смесь с неоднородным составом. Отдельные вещества, составляющие гетерогенную смесь, можно обнаружить, потому что они не смешиваются равномерно.

Фактически, гетерогенную смесь можно разделить на отдельные компоненты физическим или химическим способом. Эти смеси всегда имеют более одной фазы, причем состав меняется от одной области к другой.

Гетерогенные смеси в дальнейшем можно разделить на категории:

В химии гетерогенные и гомогенные смеси не всегда постоянны: они могут меняться с течением времени. Например, человеческая кровь содержит много разных веществ, но невооруженным глазом кажется однородной. Однако, если вы посмотрите под микроскопом, вы можете наблюдать распределение различных твердых частиц, таких как тромбоциты, белые и красные кровяные тельца. В этом контексте кровь представляет собой неоднородную смесь.

Чтобы лучше объяснить эту тему, мы перечислили некоторые из наиболее распространенных примеров гетерогенных смесей.

13. Грязная вода

Тип: Суспензия

Если вы положите немного грязной воды в ведро и оставите его в покое на один или два дня, грязь осядет, оставив смесь с гораздо меньшим количеством грязи в верхней части ведра, чем в нижней. Жидкость проходит через фильтр, оставляя за собой твердые частицы грязи.

12. Золотая Золь

Тип: Коллоидный

Смесь либо сине-пурпурная (когда задействованы сферические частицы размером более 100 нанометров), либо ярко-красная (когда задействованы более мелкие наночастицы). Благодаря своим уникальным электронным и оптическим свойствам наночастицы коллоидного золота являются предметом значительных исследований с потенциальным применением в различных областях, от материаловедения до биомедицины.

11. Раствор гашеной извести

Тип: Суспензия

При смешивании с водой часть гашеной извести растворяется, образуя раствор, называемый известковой водой. Остальное остается в виде суспензии, известной как известковое молоко.

10. Бетон

Тип: Коллоидный

Он ведет себя как коллоид. Высокая вязкость и плотность смеси препятствуют осаждению цементных зерен и способствуют развитию коллоидного поведения.

9. Крем для бритья

Тип: Коллоидный

Большинство кремов для бритья состоят из 20-30% мыла и до 10% смягчающих веществ, эмульгаторов, глицерина и пенообразователей. Разбавленные кремы (аэрозоли) выпускаются из баллончиков под давлением с помощью углеводородных пропеллентов.

8. Шоколадное печенье

Тип: Суспензия

7. Лак для ногтей

Тип: Коллоидный

Лак для ногтей содержит несколько органических полимеров и других компонентов, диаметр которых составляет примерно от 1 до 1000 нанометров. Сочетание определенных компонентов придает лаку для ногтей его неповторимую текстуру и цвет.

Более конкретно, он изготовлен из пленкообразующего полимера, растворенного в летучем органическом растворителе. Обычно это раствор нитроцеллюлозы в этилацетате или бутилацетате. Загустители, такие как гекторит стеаралкония, также добавляются для удержания искрящихся частиц в суспензии во время нахождения в бутылке.

6. Открытая банка газировки

Тип: Коллоидный

Газировка в закрытой бутылке имеет однородный состав, но как только она открыта, в жидкости начинают появляться пузырьки. Хотя вода, сахар и ароматизаторы образуют химический раствор, пузырьки в напитке неравномерно распределяются по жидкости. Поэтому открытую бутылку с газировкой можно рассматривать как неоднородную смесь.

В большинстве случаев эти пузырьки образуются из-за карбонизации. Объем растворенного в жидкости углекислого газа зависит от давления. Когда бутылка открыта, давление внезапно падает, и из раствора быстро выходит газ, образуя пузырьки, которые поднимаются на поверхность.

Промышленная газированная вода обычно содержит небольшое количество бикарбоната натрия, хлорида натрия, цитрата натрия, сульфата калия, цитрата калия или бикарбоната калия, в зависимости от вкусового профиля продукта.

5. Молочко магнезии

Тип: Суспензия

Молоко магнезии представляет собой белую, вязкую, слабощелочную смесь гидроксида магния (8%) и воды. Гидроксид магния встречается в природе в виде минерала бруцита.

Эта неоднородная смесь обычно используется как слабительное для облегчения эпизодических запоров, кислотности желудка и несварения желудка. Она работает путем втягивания воды в кишечник, эффект, который вызывает движение кишечника.

4. Железная руда

Тип: Коллоидный

В природе железо в основном находится в форме магнетита (содержит 72,4% железа) и гематита (содержит 69,9% железа). Это сырье используется для производства чугуна, промежуточного продукта в производстве стали.

3. Гранит

Тип: Коллоидный

Гранит образуется из магмы и является наиболее распространенной магматической породой на поверхности Земли. Из него делают различные предметы, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни, например напольную плитку, ступени лестниц, брусчатку и строительный шпон.

2. Облака

Тип: Коллоидный

Поскольку облака содержат все виды дыма, пыли, сажи, льда, водяного пара, микроорганизмов и химикатов, они являются разнородными смесями. Они также являются примером аэрозолей, в которых небольшие капли жидкости рассеиваются в газе (воздухе).

1. Смесь воды и масла

Тип: Коллоидный

Однако масла и жиры неполярны. Они должны были бы разорвать водородные связи, чтобы раствориться в воде. Кроме того, неполярные молекулы хорошо смешиваются только с другими неполярными молекулами. Благодаря этим причинам молекулы воды притягиваются друг к другу, а молекулы масла слипаются, образуя в смеси отдельные слои.

Когда вода и масло смешиваются и встряхиваются, они образуют мутную суспензию. Когда она находится в состоянии покоя некоторое время, плотно упакованные молекулы воды опускаются на дно, а масло остается на поверхности воды.

Источник