Гомогенные и гетерогенные системы

Фазовая диаграмма

Фазовая диаграмма представляет собой графическое представление возникновения различных фаз. Она учитывает возникновение данных фаз в случае достижения определенных диапазонов температуры и давления, а также их взаимные изменения. Схематическая фазовая диаграмма для односоставляющей системы иллюстрирует наличие трех основных фаз в зависимости от условий выполнения процесса. Линии на ней обозначают состояния равновесия между соответствующими двумя фазами, т. е. между твердым телом и газом, между твердым телом и жидкостью, между газом и жидкостью. Зная один из критических параметров, можно определить условия, при которых будет происходить плавление, затвердевание, испарение, конденсация, сублимация и ресублимация описываемой составляющей. Кроме того, на графике есть тройная точка, где сходятся все фазовые линии, что означает возможность одновременного сосуществования трех фаз при определенных условиях. Диаграмма также содержит два очень важных момента — критическое давление и критическую температур. Критическое давление определяет точку, отражающую максимальное давление, при котором жидкость может превратиться в газ, или максимально возможное давление насыщенного пара над жидкостью. С другой стороны, понятие критической температуры определяет самую высокую температуру, при которой газ может конденсироваться при повышении давления. Следовательно, критическая точка, находящаяся в условиях критической температуры и критического давления, описывает состояние, в котором жидкую и газовую фазы невозможно различить.

Правило фаз Гиббса

Это специфическое отношение, применимое к каждой системе, находящейся в термодинамическом равновесии. Уравнение, определяющее это правило, включает число фаз (f), присутствующих в системе, с числом независимых составляющих (n) и числом степеней свободы (s). Число s соответствует количеству регулируемых интенсивных переменных, изменение которых не приведет к нарушению числа фаз в равновесии изолированной системы. Интенсивными переменными являются все физические величины, никак не зависящие от системы, например геометрические размеры и объем, а также число молекул в системе, ее масса, удельная теплоемкость и тому подобное. Уравнение принимает следующий вид:

Независимые составляющие системы, отмеченные буквой n, на практике означают наименьшее число составляющих рассматриваемой системы, которое необходимо для построения какой-либо ее фазы в любом количестве. Если рассматривать систему, составляющие которой могут вступать в реакцию друг с другом, то расчет числа n производится путем вычитания числа независимых уравнений реакции из общего числа составляющих, образующих данную систему. То есть, если для реакции, принимающей вид:

число независимых уравнений составляет 1, мы рассматриваем конкретную реакцию, протекающую в системе. Самостоятельным уравнением называется любая система химических уравнений, в которой невозможно получить ни одно из них, комбинируя остальные. Хотя число составляющих для этой системы равно 3, присутствуют CaCO₃, CaO и CO₂. Благодаря этой информации также можно рассчитать число независимых составляющих:

n = число составляющих — число независимых уравнений, поэтому:

n = 3 – 1 = 2

На том же примере также можно рассчитать количество степеней свободы, используя уравнение для правила фаз Гиббса:

s = n – f + 2 = 2 – 3 + 2 = 1

Это значение означает, что для поддержания стабильности количества числа фаз в равновесии системы можно оперировать только одной интенсивной переменной.

Значение гомогенных систем в научных и технологических областях

Гомогенные системы очень важны в научных и технологических областях, так как их возможности и свойства могут быть предсказаны и изучены гораздо легче, чем в случае гетерогенных систем.

Одним из важных примеров гомогенных систем являются растворы. Растворы играют ключевую роль во многих областях, таких как химия, фармакология и биология. Их гомогенность обеспечивает однородное распределение солей или молекул в растворе, что упрощает их изучение.

Другим важным примером гомогенных систем является металлический сплав. Сплавы используются в радиоэлектронике, энергетике, авиации и других областях. Они имеют ровную структуру и специальные свойства, которые могут быть изучены и контролированы с помощью специализированных методов и технологий.

Гомогенные системы широко используются в научных исследованиях, так как их поведение и свойства могут быть легко изучены, изменены и контролированы. Благодаря этому, они играют важную роль в разработке новых материалов, медицинских препаратов, энергетических технологий и других инновационных проектах.

Гомогенные смеси — Определение, состав, характеристики, примеры

Гомогенная смесь — это смесь с однородным составом. Эти смеси имеют однородный состав благодаря равномерному распределению частиц. Они состоят только из одной фазы. Они не разделяются на слои, а составляющие имеют молекулярный или атомный уровень. Гомогенные смеси часто называют растворами в непрофессиональном выражении. Один из самых простых примеров приведен ниже.

Растворить сахар в воде. Взять образцы из нескольких точек раствора. Вы поймете, что вкус один и тот же, независимо от точки отбора. Это указывает на то, что частицы сахара равномерно распределены по всей жидкой фазе; следовательно, раствор сахар + вода является однородным.

Однако, если вы продолжите добавлять сахар в раствор, вы можете увидеть, что наступает момент, когда сахар больше не растворяется. Это называется точка насыщения, За пределами точки насыщения сахар больше не растворяется в воде, и однородность будет потеряна. Но если добавить достаточно растворителя, нерастворенное количество сахара может раствориться

Это показывает, что количество веществ, которые принимают участие в приготовлении смеси, следует принимать во внимание, чтобы поддерживать однородность определенной смеси

Наиболее распространенное вещество в гомогенной смеси называется растворитель и вещество, которое растворяется в нем, называется растворенное вещество, В ранее рассмотренном примере вода является растворителем, а сахар — растворенным веществом.

Состав гомогенной смеси (раствора) можно обозначить термином концентрация. концентрация количество растворенного в растворителе растворенного вещества.

Типы и примеры гомогенных смесей

Жидкие смеси: Чистая вода, уксус, кокосовое масло,

Газовые смеси:Воздух в атмосфере

Твердые смеси: Минеральные руды, Сплавы, такие как сталь, бронза, латунь

Гомогенная система

В отличие от гетерогенной системы гомогенная система характеризуется содержанием только одной фазы — она является однородной. В этом случае не возможно отличить составляющие в системе невооруженным глазом. Кроме того, простые методы разделения неэффективны, и могут быть полезны только методы, основанные на физических свойствах. Примером такого метода является разделение путем перегонки, основанное на различных значениях температуры кипения данной системы. Другими методами, эффективными для разделения однородных смесей, являются кристаллизация и хроматография. Особый тип гомогенной системы представляет собой чистое вещество, единственная фаза которого содержит только одну составляющую. Другой случай — всевозможные однородные растворы и смеси — несмотря на одну фазу, система может содержать множество составляющих. В связи с тем, что фаза, присутствующая в системе, может быть как жидкостью, так и твердым телом или газом, такие формы могут принимать и растворы. Примерами таких систем являются жидкие смеси — уксус, вода, газовые смеси — атмосферный воздух, а также смеси твердых тел, в том числе минеральные руды и всевозможные сплавы, например бронза или латунь.

ссылки

1. Равновесие в гетерогенных системах. Получено из: science.uwaterloo.ca
2. Фернандес Г. (7 ноября 2010 г.). Гомогенные и гетерогенные системы. Восстановлено от: quimicafisica.com
3. Джилл. (7 июня 2006 г.) Гомогенные и гетерогенные системы. Получено от: chemforstudents.blogspot.com
4. Красота и стиль. (2018). Примеры гетерогенной смеси. Получено с: examples.yourdictionary.com
5. Дрожь и Аткинс. (2008). Неорганическая химия В Элементы группы 15. (четвертое издание). Mc Graw Hill.
6. Wikipedia. (2018). Однородность и неоднородность. Получено с: en.wikipedia.org
7. Ф. Холлеман, Эгон Виберг, Нильс Виберг. (2001). Неорганическая химия Получено с: books.google.com

Что такое Однородный?

Чтобы определить однородную смесь, очень важно знать несколько вещей, например, организованная структура должна быть гладкой и однородной. Любое вещество, добавленное к гомогенной смеси, должно легко растворяться

Количество этого вещества должно быть одинаковым

Любое вещество, добавленное к гомогенной смеси, должно легко растворяться. Количество этого вещества должно быть одинаковым.

Считается правильным определять гомогенные смеси как таковые. 

Есть много примеров этой смеси, например, раствор соли и воды, который представляет собой гомогенную смесь. А также раствор сахара и воды.

Таким образом, он показывает, что оба элемента не должны отличаться друг от друга, но должны быть похожи. 

Компоненты практически идентичны по внешнему виду и составу в однородной смеси. Все однородные смеси являются растворами.

В однородных смесях, если компоненты находятся в форме порошка, а другой компонент представляет собой жидкость, они хорошо смешиваются друг с другом, и эти разные компоненты нельзя увидеть по отдельности.

Мы можем видеть эту смесь только в жидком виде. К этой смеси относится и воздух, потому что невооруженным глазом не видны даже его частицы.

Воздух представляет собой смесь различных газов, присутствующих в нашей атмосфере.

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.

Гетерогенная система

Любая система, в которой имеется более одной фазы и, следовательно, неоднородная система, также является гетерогенной

Неважно, какие это фазы — гетерогенная система может содержать одновременно несколько твердых и жидких фаз, но только одну газовую фазу. Это происходит потому, что газы идеально смешиваются

Интересным примером гетерогенной системы является гранит — в нем много твердых фаз, в том числе кварц, калиевый полевой шпат, плагиоклаз и биотит. Многие продукты также можно назвать гетерогенными — идеальными примерами являются многосоставляющие мюсли или салатные заправки из жира, специй и других добавок.

Интересным типом неоднородных смесей являются коллоиды, т. е. растворы, в которых необходимо различать составляющие с помощью микроскопа. Однако в большинстве случаев их можно разделить простыми методами или с помощью простых инструментов. Например, чтобы разделить смесь, состоящую из воды и масла, можно использовать декантацию — составляющие видны невооруженным глазом. К другим методам, эффективным для разделения неоднородных смесей, относятся: фильтрация, механическое разделение и центрифугирование. То же самое касается смеси минералов, отличающихся по свойствам — кварц, слюду и полевой шпат можно разделить даже молотком.

Изменения в системах

В системах могут происходить два типа превращений — фазовые, реже называемые физическими, и химические. К первым относятся все изменения, которые не приводят к появлению новых химических веществ. Для них также не характерно исчезновение уже присутствующих составляющих. Однако, как следует из названия, они приводят к таким изменениям с точки зрения агрегатного состояния или структуры. Также возможно образование новой фазы с одновременным исчезновением исходной фазы. Примерами фазовых превращений являются ресублимационные и полиморфные превращения элементов. Химические превращения имеют совершенно иной механизм. Это реакции, в результате которых вместо них образуются исходные составляющие, новые вещества. Такие превращения могут происходить в двух вариантах — например, при гидролизе в одной или нескольких фазах и при горении.

Гомогенные и гетерогенные системы ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

В пробирку до краев налили некоторый раствор, например, поваренной соли или сахара, или медного купороса, или серной кислоты — все равно. Пробирку заткнули пробкой так, чтобы в ней не осталось пузырьков воздуха. В этом случае содержимое пробирки совершенно однородно: качественный и количественный состав одинаков во всех частях системы. Полностью однородная система называется однофазной. Открыли пробирку, вылили половину раствора, вновь закрыли. Теперь содержимое пробирки состоит из двух частей: одна часть — раствор, другая — воздух. Каждая из этих частей однородна по составу, но состав частей различен, и части разделены отчетливой границей раздела.

Однородная часть системы называется фазой. Фазы отделяются друг от друга поверхностями раздела.

Твердые вещества, как правило, образуют самостоятельные фазы. Жидкости могут смешиваться, например серная кислота и вода или бензин и керосин, а могут и не смешиваться, образуя две жидких фазы, например вода и бензин. Любая смесь Газов однофазна.

Однофазные системы чаще называют гомогенными. Система, образованная двумя или более фазами, называется гетерогенной.

Точно так же может изменяться состав газовой фазы над раствором. Количество водяного пара, растворимость кислорода и азота зависят от температуры. Раствор или газ над ним — это фазы переменного состава. Две другие фазы — твердые Si0₂ и AgCl имеют определенный и неизменный состав — это фазы постоянного состава. В системе может меняться только масса этих фаз, но их качественный и количественный составы остаются все время неизменными.

Разумеется, возможны случаи, когда и жидкая, и газовая фазы будут иметь постоянный состав. В системе ртуть — азотная кислота идет реакция.

и во времени меняется состав водной фазы — уменьшается количество кислоты, увеличивается количество нитрата ртути. Меняется и состав газовой фазы над раствором. Но состав ртутной фазы остается неизменным, так как все присутствующие в системе вещества в ртути практически нерастворимы.

Если прокаливать карбонат кальция, то он разлагается по реакции.

В системе СаСО, — воздух появление СО_а будет менять состав газовой фазы. Но если прокаливать СаСО_э в замкнутой системе, из которой предварительно выкачан воздух, то в газовой фазе присутствует только С0₂ и ее состав будет постоянным.

• Интегративная функция права реферат

    

• Реферат на тему гиповолемический шок

    

• Реферат на тему государственный лесной реестр

    

• Классификация методов обучения в педагогике реферат

    

• Возрастные рамки в системе общего образования реферат

Что такое гетерогенный?

Неоднородной смесью называют смесь, в которой растворенные компоненты не равны.

Например, овощной суп представляет собой неоднородную смесь, поскольку овощи и супы легко отделяются друг от друга, а все компоненты присутствуют в различных количествах.

Фаг – это небольшая часть образца со схожими свойствами состава. Однородная смесь имеет только одну фазу, если соблюдается ее определение.

Гетерогенная смесь состоит из двух или более фаз. Если смешать воду и масло, то они не смешаются. Они образуют разные слои.

Эти слои называются фазами.

Компоненты гетерогенной смеси легко разделить. Например, если мы смешаем песок и воду, чтобы сделать раствор, мы увидим, что частицы песка оседают сами по себе через некоторое время.

Таким образом, мы можем легко отделить частицу песка от воды и увидеть разницу. Иногда используют и гетерогенные катализаторы, но в других условиях.

Состояние реагентов также различается.

Гетерогенные смеси имеют переменный состав. Это означает, что соотношение частиц разное.

Примерами неоднородных смесей являются песок и вода, смесь соли и железо засыпка и т. д. Различают два вида гетерогенных смесей: суспензионные и коллоидные. 

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.

Твердое тело A, по-видимому, однородное и серебристого цвета, может состоять из нескольких слоев различных металлов (ABCDAB …) и, следовательно, быть гетерогенным. Следовательно, A является гомогенным макроскопически, но гетерогенным на микро (или нано) уровнях.

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

Способы разделения смесей

Как мы уже говорили, в природе в большинстве случаев нас окружают смеси. Для получения чистого вещества смесь разделяют на компоненты.

Разделение смеси — это выделение одного или всех компонентов смеси в чистом виде.

Все способы разделения смесей основаны на различиях в физических свойствах компонентов этой смеси.

Способы разделения гетерогенных смесей

1. Отстаивание — медленное расслоение гетерогенных смесей, которые состоят из твердых частиц и жидкости или двух жидкостей разной плотности.

   Например, смесь деревянных и железных опилок получится разделить, если пересыпать их в емкость с водой и перемешать. Спустя какое-то время железные опилки опустятся на дно емкости, а деревянные останутся на поверхности воды.

2. Фильтрование — способ разделения гетерогенной смеси, основанный на пропускании смеси через пористую поверхность.

   Таким способом можно разделить ту смесь, в которой один компонент растворим в воде, а другой — нет.

   В качестве пористой поверхности может быть использована марля, которую сложили в несколько слоев (часто используется в быту), или фильтровальная бумага.

   Например, таким способом мы можем разделить смесь сахара и песка. Смесь нужно высыпать в стакан с водой и перемешать. Сахар растворится в воде, песок — нет. Поэтому раствор сахара пройдет через фильтр, а песок останется на его поверхности.

   

   

   

   

   

   

   

   

   

3. Центрифугирование — это способ разделения гетерогенных смесей, основанный на вращении.

   Например, смесь, компоненты которой очень малы, помещают в пробирку и вращают с высокой скоростью в центрифугах. До вращения части равномерно распределены по пробирке. После вращения тяжелые частицы опустятся на дно пробирки, а легкие будут плавать на ее поверхности.

4. Разделение действием магнита — способ, основанный на способности одного из компонентов смеси к намагничиванию.

   Например, этим способом можно разделить смесь железных и деревянных опилок.

Способы разделения гомогенных смесей

1. Выпаривание — способ разделения растворов (жидких смесей), основанный на испарении одного компонента смеси.

   Скорость испарения можно контролировать с помощью таких параметров, как температура, давление и площадь поверхности испарения.

   Например, для получения поваренной соли из ее водного раствора последний нагревают в чаше. Вода испаряется, а на дне чаши остается поваренная соль.

2. Дистилляция (перегонка) — это способ разделения гомогенной системы, основанный на различии температуры кипения ее компонентов.

   Смесь нагревают. Первым испаряется то вещество, которое имеет самую низкую температуру кипения. Далее при охлаждении смеси пары конденсируются (в данном случае охлаждение происходит в стакане с холодной водой).

   Температура смеси остается неизменной до тех пор, пока все вещество не испарится, а затем поднимается до температуры кипения следующего вещества.

   Таким образом можно разделить все компоненты.

   Этот способ используют для получения дистиллированной воды и для разделения нефти на компоненты, такие как керосин, мазут, бензин и т. д.

Примеры гомогенных систем

Гомогенная система — это система, состоящая из однородных компонентов, которые можно рассматривать как одинаковые в любом месте и ориентации. Вот несколько примеров гомогенных систем:

• Высоко концентрированные растворы. Если взять раствор с высокой концентрацией, его можно рассматривать как однородный состав, потому что любая его часть будет иметь схожую концентрацию.
• Газовая смесь. Владея устойчивым атомным строением и при определенном давлении, газовые смеси могут быть классифицированы как гомогенные системы, потому что любая часть смеси будет иметь схожие свойства и состав.
• Химические реакции. В процессе химических реакций, все компоненты реакционной смеси взаимодействуют друг с другом, чтобы образовать новые вещества, его также можно рассматривать как гомогенную смесь, потому что все реагенты будут распределены равномерно.

Гомогенные системы возможны в разных сферах и играют важную роль в нашей жизни. Поэтому, понимание этой концепции может привести к более глубокому пониманию многих процессов в нашей окружающей среде.