Чистые вещества и смеси веществ.


Индивидуальное чистое вещество обладает определенным набором характеристических свойств. От чистых веществ следует отличать смеси веществ, которые могут состоять из двух или большего числа чистых веществ, сохраняющих присущие им свойства.
Смеси веществ делятся на гомогенные (однородные) и гетерогенные (неоднородные). В таблице приведены различные примеры возможных смесей веществ в разных агрегатных состояниях.

 

Агрегатное состояние составных частей (до образования смеси)
Гомогенная смесь (система)
Гетерогенная смесь (система)
Твердое-твердое
Твердые растворы, сплавы, например латунь, бронза
Горные породы, например гранит, минералосодержащие руды
Твердое-жидкое
Жидкие растворы, например водные растворы солей
А. Твердое в жидком: суспензии или взвеси, например частицы глины в воде, коллоидные растворы
Б. Жидкое в твердом: жидкость в пористых телах, например почвы грунты
Твердое-газообразное
Хемосорбированный водород в платине, палладии, сталях
А. Твердое в газообразном: порошки, аэрозоли, дым, пыль, смог
Б. Газообразное в твердом: пористые материалы, например пемза, пенопласт
Жидкое-жидкое
Жидкие растворы, например раствор уксусной кислоты в воде
Двух- и многослойные жидкие системы, эмульсии, например молоко — капли жидкого жира в воде
Жидкое-газообразное
Жидкие растворы, например раствор диоксида углерода в воде
А. Жидкое в газообразном: аэрозоли жидкости в газе, туманы
Б. Газообразное в жидком: пены, например мыльная пена
Газообразное-газообразное
Газовые растворы (смеси любых количеств и любого числа газов)
Гетерогенная система невозможна

В гомогенных смесях составные части нельзя обнаружить ни визуально, ни с помощью оптических приборов, поскольку вещества находятся в раздробленном состоянии на микроуровне. Гомогенными смесями являются смеси любых газов и истинные растворы, а также смеси некоторых жидкостей и твердых веществ, например сплавы.
В гетерогенных смесях либо визуально, либо с помощью оптических приборов можно различить области (агрегаты) разных веществ, разграниченные поверхностью раздела; каждая из этих областей внутри себя гомогенна. Такие области называются фазой.
Гомогенная смесь состоит из одной фазы, гетерогенная смесь состоит из двух или большего числа фаз.
Гетерогенные смеси, в которых одна фаза в виде отдельных частиц распределена в другой, называются дисперсными системами. В таких системах различают дисперсионную среду (распределяющую среду) и дисперсную фазу (раздробленное в дисперсионной среде вещество). Гетерогенные системы делят по размеру частиц дисперсной фазы на истинные растворы, высокодистперстные, среднедисперстные и грубодисперстные системы.
 

Класс дисперстности
Размер частиц дисперстной фазы (d), м
Дисперсность (1/d), шт./м
Примеры
Истинные растворы
… < 10-9
… > 109
Растворы хлорида натрия, сахарозы, уксусной кислоты, медного купороса, сплавы, газовые смеси и др.
Высокодисперстные (коллоидные растворы)
10-9 — 10-7
109 — 107
Коллоидные растворы золота, серебра, туман, аэрозоли, лиозоли, ксерозоли.
Среднедисперстные
10-7 — 10-5
107 — 105
Растворимый кофе, сахарная пудра, мука, соусы, цемент и др.
Грубодисперстные
10-5 < …
… < 105
Крупы, сахарный песок, щебень, и др.

Чистыми веществами называются вещества, которые при проведении физических методов не разделяются на два или более других веществ и не изменяют своих физических свойств.

В природе не существует абсолютно чистых веществ. Например, так называемый особо чистый алюминий все еще содержит 0,001 % примесей других веществ. Таким образом, абсолютно чистое вещество — это абстракция. Правда, когда речь идет о каком-либо веществе, то химия пользуется этой абстракцией, т. е. считает, что вещество истинно чистое, хотя практически берется вещество с некоторым содержанием примесей. Конечно, химик должен стремиться использовать в своей практике по возможности чистые вещества, содержащие минимальное количество примесей, следует учитывать, что даже незначительное содержание примесей может существенно изменить химические свойства вещества.

Химическая промышленность выпускает реактивы различной степени чистоты, так что у химика всегда имеется выбор, в зависимости от цели использования реактива. Так, для приготовления охлаждающих смесей целесообразно применять технический (невысокой степени очистки) хлорид натрия, тогда как для изучения химических свойств NaCl следует взять химически чистый реактив.

С помощью физических методов разделения можно провести разделение смесей на их составные части, т. е. на относительно чистые вещества.
 

Агрегатное состояние составных частей (до образования смеси)
Физическое свойство используемое для разделения
Метод разделения
Твердое-твердое
Плотность
Смачиваемость
Размер частиц
Растворимость
Магнетизм
Отстаивание, седиментация
Флотация, пенная флотация
Просеивание
Экстракция, выщелачивание
Магнитная сепарация
Твердое-жидкое
Температура кипения жидкости
Плотность
Размер частиц
Растворимость твердого вещества
Выпаривание, дистилляция, осушка
Седиментация, декантация (сливание жидкости с осадка)
Фильтрование
Кристаллизация
Твердое-газообразное
Плотность
Размер частиц
Электрический заряд твердых частиц
Седиментация, центробежная сепарация
Фильтрование
Электрофильтрование
Жидкое-жидкое
Плотность
Температура кипения
Растворимость
Отстаивание (в делительной воронке, в маслоотделителе), центрифугирование
Дистилляция
Экстракция
Жидкое-газообразное
Плотность
Растворимость газа
Седиментация, центробежная сепарация
Отгонка газа (путем повышения температуры), промывание с помощью другой жидкости
Газообразное-газообразное
Температура конценсации
Абсорбируемость
Адсорбируемость
Размер частиц
Масса
Конденсация
Абсорбция (поглощение объемом сорбента)
Адсорбция (поглощение поверхностью сорбента)
Диффузия
Центрифугирование

 


Комментарии запрещены.