Системы с образованием между компонентами химических соединений

Жидкие растворы по своей природе, свойствам, характеру взаимодействий между частицами очень разнообразны, в связи с чем трудно создать единую количественную теорию, описывающую поведение различных растворов в широкой области концентраций. Наука о растворах —одна из наиболее старых областей естествознания, в развитие которой сделан вклад многими исследователями. В ходе развития учения о растворах были высказаны две точки зрения на природу растворов —физическая и химическая. Физическая теория растворов, возникшая главным образом на основе трудов Вант-Гоффа, Аррениуса и Оствальда, опиралась на экспериментальное изучение коллигативных свойств разбавленных растворов (осмотическое давление, новышение температуры кипения, понижение температуры замерзания раствора и т. п.), зависящих главным образом от концентрации растворенного вещества, а не от его природы. Количественные законы (законы Вант-Гоффа, Рауля) были открыты в предположении, что в разбавленных растворах молекулы растворенного вещества подобны молекулам идеального газа. Отступления от этих законов, наблюдаемые для растворов электролитов, были объяснены на основе теории электролитической диссоциации Аррениуса. Простота представлений физической теории и успешное применение ее как для объяснения свойств растворов электролитов, так и для количественного изучения электрической проводимости растворов обеспечили быстрый успех этой теории. Химическая теория растворов, созданная преимущественно Менделеевым и его последователями, рассматривала процесс образования раствора как разновидность химического процесса, характеризующегося взаимодействием частиц смешивающихся компонентов. Менделеев рассматривал растворы как системы, образованные частицами растворителя, растворенного вещества и неустойчивых химических соединений, которые образуются между ними и находятся в состоянии частичной диссоциации. В классических трудах Менделеева четко сформулированы основные положения теории растворов. Менделеев указывал на необходимость использования всей суммы химических и физических сведений о свойствах частиц, [c.344]

Особое место в настоящей книге отводится теории метрики химических диаграмм, основы которой были заложены в работах Н. И. Степанова. При разработке теории метрики химических диаграмм автор следовал идеям Степанова, однако считал, что задачей этого раздела физико-химического анализа является выявление геометрических образов на диаграммах состав — свойство, отвечающих образованию компонентами химических соединений различного состава. Кроме того, установление функциональной зависимости между составом и свойством системы должно служить основным методом для расчета констант равновесия химических реакций. При развитии теории метрики химических диаграмм предполагалось, что закон действующих масс имеет физический смысл на молекулярном уровне только при выражении константы равновесия через концентрации, как это вытекает из уравнения изотермы реакции Вант-Гоффа. Несоблюдение закона действующих масс применительно к реальным системам объясняется неправомерностью выражения константы равновесия через общие концентрации реагирующих веществ без учета их ионно-молекулярного состояния. Попытка Льюиса и его последователей устранить несоответствие теории с опытом посредством введения новой переменной — активности, которая призвана заменить концентрацию, не приводит к решению проблемы, так как при этом утрачивается физический смысл закона действующих масс на молекулярном уровне. Константа равновесия имеет физический смысл только при выражении ее через равновесные концентрации тех ионно-молекулярных форм реагирующих веществ, для которых пишется уравнение химической реакции. [c.5]

Итак, если в системе образуется устойчивое недиссоциирующее химическое соединение АтВ , то, очевидно, растворы, образованные путем добавления компонента А к АтВ и В к АтВ , следует относить к различным фазам независимо от агрегатного состояния системы. В данном пункте мы приходим к важному выводу о том, что в результате взаимодействия между компонентами А и В образовалось химическое соединение АтВ , отличающееся собственной (как правило, совершенно иной в сравнении с А и В) кристаллической структурой, если речь идет [c.294]

Изучая диаграммы состав — свойство гомогенных систем, Н. С. Курнаков установил, что в случае образования между компонентами химического соединения на кривых вязкости, электропроводности и других свойств появляются заостренные максимумы или минимумы (экстремумы). Если химическое соединение диссоциировано в малой степени, то экстремумы на кривых свойства отвечают его составу. Типичная диаграмма состав — свойство при образовании в системе недиссоциированного (точнее мало диссоциированного) соединения приведена на рис. 12. Изотермы вязкости на этой диаграмме при температурах и д состоят [c.57]

Системы с образованием между компонентами химических соединений [c.388]

Д. Гиббс открыл основные законы равновесия в неоднородных системах, образованных двумя или несколькими веществами. Он впервые ввел новые понятия, имеющие большое значение для изучения химических равновесий фазы — физически и химически однородные тела, из которых получается неоднородная равновесная система, компоненты — независимые переменные составные части, при соединении которых образуются различные фазы данной системы. Характер равновесия между несколькими фазами данной системы был определен совершенно точно по соотношению между числом фаз и числом компонентов в системе. Соотношение между числом компонентов п и максимальным числом фаз т равновесных систем Д. Гиббс выразил в правиле фаз [c.331]

В тройных системах возможно образование и нескольких химических соединений между компонентами А и В, а также нескольких кристаллогидратов на их основе. Диаграммы растворимости таких систем являются комбинациями рассмотренных нами простых типов. [c.390]

Горощенко Я. Г. Исследование формы изотермы свойства двойной системы при образовании между компонентами одного химического соединения.— Журн. неорган. химии, 1972, 17, № 8, с. 2289—2293. [c.477]

На рис. 30 показана диаграмма плавкости при образовании химических соединений эквимолярного состава между компонентами А и В. Если соединение АВ вполне устойчиво в жидкой фазе, то диаграмма плавкости в рассмотренной системе окажется [c.127]

Иногда наблюдаются случаи, когда на кривой плавкости образуется максимум, свидетельствующий об образовании в системе химического соединения с другой стороны, положение этого максимума может смещаться, например, при изменении давления или добавке третьего компонента. Объясняется это тем, что образовавшееся химическое соединение имеет переменный состав. В сущности это соединение занимает промежуточное положение между твердым раствором и химическим соединением фиксированного состава. Такие соединения называются бертоллидами в отличие от дальтонидов — химических соединений фиксированного состава. [c.136]

Рассмотренные методы изучения гетерогенных систем, образованных двумя металлами, взятыми в различных соотношениях (состав), основаны на общих термодинамических законах (правило фаз) и могут быть распространены на любые системы из двух компонентов (оксиды, галиды, сульфиды, органические соединения). Так, например, хлориды калия и натрия образуют эвтектическую систему сплавов, сульфиды железа и марганца — твердые растворы, а оксид алюминия с оксидом кальция дают сложную диаграмму плавкости, содержащую несколько химических соединений между компонентами (алюминаты кальция). [c.252]

Другим примером стационарного состояния может служить система, где компонента А поступает из внешней среды и через ряд промежуточных соединений преобразуется в продукт Р, который снова возвращается во внешнюю среду. Стационарное состояние возникает, когда концентрации промежуточных соединений не изменяются во времени. В этом случае условия существования стационарного состояния выражаются соотношениями между скоростями реакций различных процессов, которые ответственны за образование или разложение промежуточных соединений. Мы еще не раз вернемся к изучению таких химических неравновесных стационарных состояний. [c.47]

Растворы — это однофазные системы переменного состава, образованные не менее чем двумя независимыми компонентами. По физико-химическим свойствам растворы занимают промежуточное положение между химическими соединениями и механическими взвесями. От химических соединений растворы отличаются переменностью состава, от механических смесей — однородностью. [c.143]

Сущность физико-химического анализа, созданного на основе трудов Д. И. Менделеева, Я. Г. Вант-Гоффа, Н. С. Курнакова и других ученых, заключается в изучении соотношений между составом и свойствами химических равновесных систем. Результаты подобных исследований выражаются в диаграммах состав—свойство . Исследование этих диаграмм дает возможность обнаружить образование новых стойких и нестойких химических соединений между исследуемыми компонентами, изучить влияния отдельных компонентов на свойства всей системы. Частным случаем физико-химического анализа является использование различных свойств сложных систем для определения их состава. Эту область физико-химического анализа, развиваемую аналитиками, мы и будем рассматривать в настоящем пособии. [c.7]

Наконец, теория Аррениуса не объясняла взаимодействия между кислотами. Между тем, в работах Ганча и других авторов на многочисленных примерах показано наличие химического взаимодействия между кислотами. При помощи различных методов физико-химического анализа системы азотная кислота — уксусная кислота установлено, что между компонентами этой системы происходит химическое взаимодействие с образованием нового химического соединения [c.8]

И в то же время, измеряя разные свойства растворов и получая диаграммы состав—свойство, мы почти всегда находим различия между ними. Например, в системе уксусный ангидрид—вода образование химического соединения (уксусной кислоты) сопровождается мало заметными аномалиями на кривой состав—показатель преломления и чрезвычайно резко выраженным максимумом иа диаграмме плавкости. Объясняется это тем, что различные свойства растворов по-разному чувствуют одни и те же особенности взаимодействия между компонентами. Поэтому каждая новая диаграмма состав—свойство уточняет, дополняет и обогащает понимание природы растворов. Характерной чертой физико-химического анализа является изучение и сопоставление различных диаграмм состав— свойство для одних и тех же объектов исследования. [c.191]

Следовательно, наличие сингулярной точки можно рассматривать как геометрическое выран<ение того, что компоненты системы образуют химическое соединение. Следуя Н. С. Курнакову, можно предположить, что характер максимума на кривых ликвидуса и солидуса определяется степенью устойчивости химического соединения между компонентами. Если химическое соединение устойчиво (т. е. не распадается) как в твердой, так и в жидкой фазе, то сингулярная точка образуется в максимуме на кривой солидуса и на кривой ликвидуса. Когда химическое соединение устойчиво только в твердой фазе, а в жидкой фазе распадается, то сингулярная точка сохраняется только на кривой солидуса. В максимуме на кривой ликвидуса сингулярность отсутствует. Наконец, в тех случаях, когда соединение неустойчиво не только в жидкой, но и в твердой фазе, сингулярная сочка исчезает и на кривой солидуса (рис. 52, д). Таким образом, максимум на диаграмме плавкости указывает на стремление компонентов системы к химическому взаимодействию. Если же в максимуме обнаруживается сингулярная точка, то это значит, что химическое взаимодействие приводит к образованию устойчивого химического соединения. [c.218]

Для выбора разделяющего агента может быть рекомендован следующий путь. Прежде всего нужно рассмотреть данные о свойствах компонентов смеси, подлежащей разделению, а также условия равновесия между жидкостью и паром, чтобы выяснить ограничения относительно химической совместимости разделяющих агентов, й определить основные требования к ним с учетом степени неидеальности заданной смеси. Затем следует проанализировать данные о равновесии между жидкостью и паром [31], об азеотропных смесях [45] и растворимости [42, 43] в системах, образованных компонентами заданной смеси или их гомологами и различными веществами. Такое рассмотрение часто позволяет выявить критерии сравнительной оценки степени неидеальности в системах, образованных рядом соединений, которые представляют интерес в каждом конкретном случае. Таким путем были установлены некоторые важные в практическом отношении закономерности, например, что полярные вещества в наибольшей степени увеличивают относительную летучесть углеводородов с наибольшим отношением атомов Н С в молекуле. Если соответствующие данные о свойствах растворов отсутствуют или их недостаточно, то, руководствуясь представлениями о полярности, о водородной связи или образовании я-комплексов, следует наметить классы соединений, которые интересно испытать в качестве предполагаемых разделяющих агентов. Это испытание заключается в определении одного или не- [c.100]

За последние годы в отечественной литературе появилось большое число работ, в которых разработаны методы расчета коэффициентов активности в многокомпонентных системах, подчиняющихся правилу Здановского . Это правило утверждает, что при смешении нескольких растворов, находящихся в изопиестическом равновесии друг с другом, активность воды в полученном смешанном растворе равна активности воды в исходных растворах. Очевидно, что правило выполняется, в частности, только в том случае, если при образовании смешанного раствора не возникает химического взаимодействия между компонентами смеси с образованием двойных солей или новых соединений, а также не происходит перераспределения связанной (гидратной) воды между компонентами раствора. Системы, подчиняющиеся правилу Здановского предложено называть простыми [53] или квазиидеальными 35]. [c.13]

В системах с сильным химическим взаимодействием между компонентами водной и органической фаз в зависимости от структуры и процесса образования экстрагируемого комплексного соединения, а также природы экстрагента может наблюдаться обратный порядок влияния высаливателей [111—113], [c.22]

Безусловно, такое деление растворов является чрезвычайно грубым. Внутри каждой группы наблюдается большое качественное разнообразие объектов. В особенности это относится к системам, содержащим полярные компоненты. Взаимодействия между полярными молекулами (для растворов второго типа это взаимодействие А—А, если А — полярная молекула для растворов третьего типа — взаимодействия А—А, В—В и А—В) могут быть чисто ван-дер-ваальсовыми, как, например, взаимодействия между молекулами хлороформа. Но очень часто наряду с ван-дер-ваальсовыми имеются слабые химические (специфические) взаимодействия типа водородной связи, особенности которой были кратко охарактеризованы в гл. XI, 6. Растворы, в которых имеют место специфические взаимодействия, получили- название ассоциированных растворов. По приведенной выше классификации эти растворы могут принадлежать либо ко второй группе (спирт—углеводород, например), либо к третьей (спирт—вода, ацетон—хлороформ). Свойства ассоциированных растворов представляют результат сложного наложения специфических и ван-дер-ваальсовых взаимодействий. В ряде случаев можно говорить об образовании в растворе химических соединений определенного состава, ассоциатов (соединений одинаковых молекул) и сольватов (соединений молекул разного рода). Особое место занимают водные растворы, свойства которых обнаруживают значительную специфику по сравнению с другими системами с водородными связями. Эта специфика, по-видимому, обусловлена тем, что молекулы воды, каждая из которых способна участвовать в четырех водородных связях, образуют подвижную пространственную сетку водородных связей. Представления об образовании молекулами воды ассоциатов определенного состава оказываются непригодными. Более оправданными являются идеи о наличии в воде зародышей квазикристаллических структур разного типа. [c.397]

Существенную роль играет не только возникновение между компонентами устойчивых соединений, отвечающих определенному стёхиометрическому соотношению, но также возникновение между частицами компонентов различных сравнительно неустойчивых образований. Подобные комплексы не всегда могут быть выделены в виде чистого вещества и часто обладают переменным составом, как, например, гидраты ионов в растворах. Такие соединения частиц растворенного вещества с молекулами растворителя называются сольватами (процесс сольватации), а в частном случае водных растворов — гидратами (процесс гидратации), Межмолекулярные взаимодействия вызываются обьк яо или различием химического характера компонентов (основной или кислотный, например, в системе из амина и кислоты), или образованием между молекулами компонентов водородной связи, а также междипольным взаимодействием в случае, когда они обладают полярной структурой. Интенсивность таких взаимодействий может быть самой различной—от ничтожно малой до весьма сильной. [c.301]

Диаграммы состояния двойных систем с курнаковскими фазами неограниченного состава (см. рис. 99, своим строением аналогичны диаграммам двойных систем с неограниченной растворимостью компонентов ниже солидуса без образования химических соединений, приведенным на рис. 79. При выводе диа-граыхм состояния двойных систем с неограниченными твердыми растворами без химического соединения мы исходили из предположения, что для всех этих систем характерно наличие одной твердой фазы. На том этапе рассуждений мы еще не располагали признаками, по которым могли судить о существовании в системе химических соединений, и поэтому вопрос о природе твердых фаз не рассматривался. Теперь нам известно, что наличие максимумов, минимумов и точек перегиба на солидусе служит признаком образования компонентами химического соединения, и можно уточнить природу твердых фаз неограниченного состава. Очевидно, системы, на диаграммах которых имеются курнаковские точки, при нзограниченной растворимости ниже солидуса нельзя относить к числу двойных без образования компонентами химических соединений. Их следует рассматривать как системы с курнаковскими фазами с неограниченной растворимостью в твердом состоянии. Существование неограниченных твердых растворов между компонентами А и В в двойной системе без химических соединений ниже солидуса возможно только в том случае, когда [c.267]

Допустим, что компонентом А является вода, а компонентом В — соль, и рассмотрим процесс изотермического испарения воды из рассола, состав которого характеризуется точкой Р. Процесс будет протекать следующим образом. В точке I начнется осаждение кристаллогидрата (состав и температура твердой фазы определяется точкой Sj). При дальнейшем испарении (перемещение точки системы от / к sj состав равновесных фаз остается неизменным (так как Р, Т = onst), а изменится лишь соотношение между ними. Когда состав системы совпадет с составом химического соединения (точка Sj), исчезнет последняя капелька насыщенного рассола состава I. Дальнейшее обезвоживание приведет к постепенному испарению кристаллизационной воды с образованием насыщенного раствора кристаллогидрата состава I,. При этом доля жидкой фазы будет увеличиваться, и в тот момент, когда состав системы будет соответствовать точке вся твердая фаза расплавится. Гомогенной система будет оставаться до тех, пор, пока ее состав не примет значения, отвечающего точке 1 . При этом составе раствор станет насыщенным и начнется кристаллизация безводной соли (при неизменном составе раствора). Количество ее по мере испарения будет увеличиваться и, наконец, вода будет полностью удалена (точка S). [c.276]

На практике часто пытаются совместить макродиаграмму с ее микроучастками. Так, на рис. 106 представлена диаграмма плавкости системы с образованием конгруэнтно плавящегося химического соединения, причем участки вблизи ординаты этого соединения и компонентов изображены крупномасштабно, т. е. содержание компонентов на оси концентраций откладывается через 10 ат. %. Так как вся диаграмма в таком масштабе построена быть не может (концентрационная ось при этом растянулась бы на чрезвычайно большую длину), то большая часть диаграммы вырезается, а между пунктирными линиями отмечается только характер диаграммы в этих [c.231]

После определения конструкции композита - выбора компонентов и распределения их функций, приступают к решению наиболее сложной задачи изготовлению композиционного материала, вк.тючающему выбор геометрии армирования (например, различного рода плетения) и наиболее эффективного технологического метода соединения компонентов композита друг с другом (например, золь-гель методы, методы порошковой металлургии, методы осаждения-напыления и другие). Однако основная сложность заключается не в сборке отдельных компонентов композита, а в образовании между ними прочного и специфического соединения. При этом большую роль играет предварительный анализ фаничных процессов, происходящих в системе. Межфазное взаимодействие оказывает влияние на прочность связи компонентов, возможность химических реакций на границе и образование новых фаз, формируя такие характеристики композита, как термостойкость, устойчивость к действию агрессивных сред, прочность и дру гие важные экс-штуатационные характеристики нового материала. Осуществление кон-тpOJ я не только за составом, но и за структурой требует развития теории, которая позволила бы предсказать, как будет влиять то или иное изменение на свойства композита. Когда стало расти число возможных комбинаций матрицы и армирующих волокон, а простое слоистое армирование начало усту пать место армированию сложными переплетениями, исследователи стали искать пути, позволяющие избежать чисто эмпирического подхода. Задача состоит в том, чтобы по характеристикам волокна (частиц и др.), матрицы и по их компоновке заранее предсказать поведение композита. [c.12]

Атомы разных металлов могут взаимодействовать между собой различным образом. В одном случае они могут химически не реагировать друг с другом ни в твердом, ни в жидком состояниях. Такая бинарная система будет представлять собой два не смешивающихся друг с другом жидких слоя. Другим крайним случаем будет образование определенного химического соединения между двумя взятыми металлами. Между этими предельными случаями будут располагаться системы, в которых два металла, смешиваясь в жидком состоянии, образуют эвтектику в твердом, и системы, в которых металлы образуют непрерывный ряд твердых растворов. Таким образом, если распределить системы в порядке увеличения химического взаимодействия компонентов, получится следующий ряд а) металлы не взаимодействуют друг с другом ни в твердом, ни в жидком состояниях б) металлы смешиваются в жидком сосюянии, а в твердом образуют эвтектику [c.284]

Этот случай представлен в правой части диаграммы (см. рис. 47) на частной системе АВ—В. Химическое соединение А1В1, образующееся в этой системе между соединениями АВ и В (на это указывает наличие вертикали состава этого соединения А1В1— 1), устойчиво ниже температуры /5, выше которой при нагревании оно разлагается на АВ и В. Наоборот, при охлаждении при этой же температуре /5 это соединение образуется из компонентов АВ и В. Точно так же другое соединение А2В2 (его вертикаль состава 2—й з) устойчиво только в температурном интервале 3—/4. Следует отметить, что при соответствующих температурах образования или разложения указанных соединений система инвариантна, т. е. эти процессы происходят при постоянной температуре. [c.230]

При смешении 100 мл воды с равным объемом этилового спирта вместо ожидаемых 200 мл раствора получается лишь около 180 мл, т.е. в результате растворения происходит уменьшение объема. Растворение безводного сульфата меди, не имеющего окраски, сопровождается появлением интенсивной голубой окраски. Все эти явления свидетельствуют об изменении химической природы компонентов раствора в процессе его образования. В связи с этим Д.И Менделеев, основоположник современной теории растворов, в 1887 г. выдвинул положение, отражающее химический аспект образования растворов "Растворы представляют жидкие диссоциационные системы, образованные частицами растворителя, растворенного вещества и тех определенных нестойких, но экзотермических соединений, которые между ними происходят, одного или нескольких, смотря по природе составляющих начал". Основное содержание современной химической теории растворов отражается в этом определении, хотя в свете новых данных нео одимо уточнить, что промежуточные соединения могут и не быть определенными, т.е. соединениями постоянного состава. [c.147]

Образование продуктов присоединения, или аддитационное взаимодействие, не сопряженное с глубокой перестройкой связей в молекулах реагирующих компонентов, хотя и относится к наиболее раснространенным типам химических реакций между компонентами раствора, не исчерпывает всех типов взаимодействия в двойных системах. Соединения, образующиеся в результате аддитационного взаимодействия, будем далее называть продуктами присоединения. [c.376]

Необходимо подчеркнуть те особенности процесса соосаждения сульфидов, которые выявляются при построении диаграмм. Мы имеем в виду образование микродисперсных систем, наличие которых обнаруживается на диаграммах. При определенных условиях соосаждение для сульфидов может протекать в чистом виде с образованием химических соединений или молекулярных твердых растворов без наложения второго процесса. Между тем в условиях большого избытка основного или второго компонента, слабой кислотности, малой растворимости второго компонента, при образовании химических соединений или молекулярных твердых растворов наблюдается коллоидо-дисперсное растворение одного сульфида в другом. Такие системы подчиняются закону распределения, и возникновение их тесным образом связано с переходом сульфидов из молекулярно-в коллоидо-дис-персное состояние. В первой стадии процесса при взаимодействии сульфида основного компонента с ионом второго компонента образуются химические соединения или молекулярные твердые растворы, которые в последующем превращении с избытком этого иона дают микродисперсные системы. [c.272]

Именно эти объекты привлекли внимание Усановича ввиду того, что названные веш,ества смешиваются с эфиром и поэтому может быть измерена электропроводность не только разбавленных растворов, но и систем с любыми соотношениями между компонентами. К таким системам применим метод физико-химического анализа, основы которого были заложены Д. И. Менделеевым. Вид кривых состав — свойство" позволяет сделать вывод относительно образования соединений между компонентами смеси и проверить, существует ли зависимость между электропроводностью раствора и возникновением соединений в нем. [c.246]