ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Понятие о физико-химическом анализе из "Краткое введение в физико - химический анализ" Русские ученые вписали славные страницы в химическую науку. Широко известны имена Д. И. Менделеева, открывшего периодический закон, на котором построена вся современная химия, А. И. Бутлерова, положившего начало теории химического строения, и многих других русских ученых, к числу которых принадлежит и Н. С. Курнаков. Им и его школой были заложены основы физико-химического анализа, как особой дисциплины — раздела общей химии, ныне полу- 1ившего широкое развитие. Физико-химический анализ — крупный вклад русской науки, которым мы по справедливости можем гордиться. [c.3] Почти до конца XIX века химия интересовалась главным образом индивидуальными химическими соединениями, т. е. такими, которые можно выделить в более или менее чистом виде, чтобы проанализировать и изучить их свойства. [c.3] Однако как в природе, так и в технике такие вещества встречаются не часто. В подавляющем большинстве случаев ча практике встречаются трудно разделимые механические смеси, например некоторые металлические сплавы, а также растворы — жидкие или твердые в растворах никакой микроскоп не позволит различить составные части. Многие минералы, как, например, нефть, природные воды, представляют собой примеры наиболее распространенных в природе растворов. Техника широко использует металлические твердые растворы, так как многие из них обладают очень ценными для нее свойствами. [c.3] Физико-химический анализ имеет большое знйчениё при изучении природы его данные объясняют образование горных порид, соляных отложений и т. д. Не менее важен он для технологии, особенно для металлургии и технологии металлов, производства солей, силикатов и некоторых органических веществ. Однако сведения о физико-химическом анализе, сообщаемые в курсах общей и физической химии, слишком незначительны, чтобы понять его значение. [c.4] Цель настоящей книги — восполнить до некоторой степени этот пробел. Автор полагает, что читатель сможет уяснить в общих чертах сущность и метод физико-химического анализа. Небольшой размер книги не позволил рассмотреть хотя бы кратко применение физико-химического анализа. [c.4] Книга рассчитана главным образом на представителей естественных наук в широком смысле этого слова преподавателей физики, химии и естествознания, биологов, врачей, инженерно-технических работников и т. д. [c.4] Автор выражает благодарность Н. К. Воскресенской за помощь при написании этой книги. [c.4] В современных химических исследованиях используют два основных метода познания природы вещества. Предположим, нам надо решить такой вопрос могут ли вещества Л и 5 реагировать одно с другим, образуя соединение АВ Решая эту задачу более старым препаративным методом, химик смеши-, вает вещества Л и В и разнообразными способами старается вызвать реакцию нагревает их, растворяет в чем-либо, действует на них катализатором и т. д. После этого он пытается выделить из смеси вещество, образовавшееся в результате химической реакции. Для этого он применяет кристаллизацию, экстракцию, перегонку и т. д. Полученное таким образом соединение он подвергает исследопанию анализирует его, определяет его физические свойства и изучает реакции, в которые это вещество вступает. Таким путем он устанавливает его состав, а иногда и строение. Но можно решать эту задачу методом физико-химического анализа, возникшим во второй половине XIX столетия, хотя этот термин был введен значительно позже Н. С. Курнаковым. При этом исследование взаимодействия веществ А и В ведут совершенно иным путем. Работая по этому методу, химик, прежде всего, готовит смеси веществ Л и В в разнообразных отношениях и старается уже указанными выше способами (нагревание и т. д.) вызвать в этих смесях реакцию. Когда реакция закончится или, как говорят, система придет в состояние равновесия, он измеряет у всех смесей некоторое подходящее физическое свойство (плотность, вязкость, температуру плавления, давление пара и т. д.), после чего строит так называемую диаграмму состав — свойство. Для этого он по одной оси прямоугольной системы координат откладывает в определенном масштабе концентрацию одного из веществ Л нли В, а по другой — числовое значение измеренного свойства. По виду полученной таким образом кривой часто можно сказать, образуется ли в данной смеси химическое соединение (и даже определить его состав), осталось ли каждое вещество неизменным или, наконец, получился раствор (твердый или жидкий). [c.5] Не следует ставить вопрос о преимуществе того или иного метода каждый из них хорош в определенных условиях и оба они взаимно дополняют один другой. [c.6] В предлагаемой книге кратко изложены некоторые основные положения физико-химического анализа и дана характеристика его сущности, а также указано использование этой дисциплины в народном хозяйстве. Само собой разумеется, что в краткой книге невозможно изложить сколько-нибудь полно современное состояние физико-химического анализа но, полагаю, сказанного здесь будет достаточно, чтобы читатель создал себе представление о физико-химическом анализе и его применениях. [c.6] Познакомимся с некоторыми терминами, которые мы будем часто употреблять в дальнейшем. [c.6] Первый из них — это термин физико-химическая система или термодинамическая система. Мы часто вместо этого термина будем употреблять сокращенный термин — система. Физико-химическая система — это одно тело или совокупности нескольких тел, между которыми обеспечена возможность теплообмена, а также возможность обмена по крайней мере одной из составных частей. При этом не обязательно, чтобы все эти тела могли бы обмениваться одной и той же составной частью. Предположим, что нам дана совокупность тел Л, В, С, О, которая состоит из вещества а, в с, 1, е. Пусть между этими телами может происходить обмен теплотой н ватем тела Л и В могут обмениваться веществом а, 6 и С — веществом в н С О — веществом с. В таком случа наша совокупность тел образует систему. [c.6] Система называется изолированной или замкнутой, если она совершенно не может обмениваться с окружающей средой ни веществом, ни энергией. Если же такой обмен возможен (хотя бы частично), то система называется неизолированной или незамкнутой. Если в системе нет части, находящейся в газообразном состоянии, то система называется конденсированной. В приведенных выше двух примерах только первая система конденсированная. [c.7] Если в системе составные части находятся в определенном количественном соотношении, то она называется единичной. Совокупность всех единичных систем, образованных данными составными частями, называется полной системой. Примером единичной системы может служить смесь, содержащая 20% соли и 80% воды. Совокупность же всех смесей, которые могут быть образованы из воды и соли, является уже полной системой. [c.7] Система находится в равновесном состоянии или в состоянии термодинамического равновесия (или просто равновесия), если с течением времени состояние ее не изменяется, причем эта неизменность не вызывается каким-либо процессом, внешним по отношению к нашей системе. Если же неизменность системы поддерживается таким процессом, то говорят, что она находится в стационарном состоянии. Металлическая полоска, на одном конце которой поддерживается одна температура, а на противоположном конце — другая, представляет систему в стационарном состоянии, так как неизменность температуры в каждой ее точке — результат внешних по отношению к полоске процессов нагревания или охлаждения ее концов. Если же заключить нашу полоску в оболочку, не проводящую теплоту, то в конце концов температуры во всех местах полоски выравниваются и перестанут изменяться — теперь полоска будет находиться в равновесном (в тепловом отношении) состоянии. [c.7] Система, состоящая из насыщенного раствора соли и кристаллов этой соли на дне и находящаяся во всех точках при одинаковой температуре и давлении, представляет собой другой пример системы в равновесном состоянии. [c.7] Примерами гомогенуой системы могут быть 1) смесь газов 2) раствор 3) чистое вещество, а примерами гетерогенных систем I) смесь двух порошков 2) Ж1щкая вода со льдом и паром. [c.8] Познакомимся теперь с понятиями — компонент, фаза и вариантность системы. [c.8] Компонентами называются индивидуальные вещества, являющиеся независимыми составными частями системы. Эта значит, что компонентами являются составные части, выбранные таким образом, что наименьшее число их достаточно для образования как всей системы, так и любой ее части. [c.8] Вернуться к основной статье