Гомогенные и гетерогенные системы. Фазы и компоненты

Системы могут быть гетерогенными или гомогенными. Гетерогенная система состоит из нескольких фаз. По Ван-дер-Ваальсу [3], фаза есть совокупность телесных компонентов, [c.10]

Система называется закрытой, если она может обмениваться с окружающей средой энергией и не может обмениваться веществом (жидкость и ее пар представляют собой открытую систему). Изолированная система не может обмениваться с окружающей средой ни веществом, ни энергией. Тело называется гомогенным, если внутри него в каждой точке соблюдается постоянство температуры, давления, концентрации и остальных макроскопических физических свойств (кристаллической структуры, показателя преломления и т. д.). Следует отметить, что такое определение имеет смысл только с макроскопической точки зрения. Если абстрагироваться от величины и формы тела, то говорят о фазе (пар, жидкость, кристалл). Гомогенная система содержит только одну фазу. Две фазы называются сосуществующими, если они, имея плоскую границу раздела, могут находиться в равновесии между собой, которое не обусловлено лишь торможениями (это имеет место, например, если два разных кристалла спрессованы при комнатной температуре). Гетерогенная система состоит из двух или более сосуществующих фаз. Число (независимых)-компонентов системы т в смысле термодинамики является одновременно числом видов веществ (или сортов частиц) в смысле химии с минус число уравнений реакций г, их [c.15]

Гетерогенными системами называются системы, в которых однородные части отделены друг от друга поверхностью раздела. Примерами таких систем служат жидкость — пар, вода — лед. Допустим, что рассматриваемые системы подвергаются действию только температуры и давления, а другие внешние факторы отсутствуют (электрическое или магнитное поле). Такие системы описываются числом фаз Ф, числом компонентов К и числом степеней свободы С. Фазой называется однородная во всех точках по химическому составу и физическим свойствам часть системы, отделенная от других гомогенных частей системы поверхностью раздела. Любая система, содержащая более одной фазы, является гетерогенной. Числом независимых компонентов в системе называется наименьшее число индивидуальных веществ, при помощи которых можно описать состав каждой фазы в отдельности. Числом степеней свободы системы называют число термодинамических параметров, определяющих ее состояние, которые можно произвольно менять в определенных пределах без изменения числа фаз. К этим параметрам относятся температура, давление и концентрация веществ. [c.58]

Гомогенные и гетерогенные системы. Фазы. Химические системы могут быть гомогенными — физически однородными, даже если они и неоднородны в химическом отношении. Смесь химических компонентов (азот, кислород и др.), составляющих воздух, или их раствор в воде образуют гомогенную — однофазную — химическую систему. [c.18]

При этом, однако, в случае гетерогенной системы необходимо учесть требование, согласно которому выбор закрепленных величин следует производить таким образом, чтобы рассматриваемая гетерогенная система была моновариантной. В соответствии с правилом фаз Гиббса это требование выполнимо при условии, что число фаз меньше числа компонентов гетерогенной системы. С учетом этого требования по аналогии с гомогенной системой можно представить принцип смещения равновесия гетерогенной системы с участием вторичных сил в виде следующей цепочки неравенств / к ) [c.227]

Решение. Определим сначала фазовые состояния систем в различных областях диаграммы. В области I все системы гомогенные. Одна жидкая фаза, расплав /у л == 2. В области II системы гетерогенные. В равновесии находятся кристаллы компонента А и расплав /уел = 1- В области III системы гетерогенные. В равновесии находятся расплав и кристаллы неустойчивого химического соединения А В /уел = 1. В области IV системы гетерогенные. В равновесии находятся кристаллы В и расплав = 1. В области V все системы гетерогенные. В равновесии находятся две твердые фазы, кристаллы компонента В и кристаллы химического соединения А Ву. При температурах ниже Ti химическое соединение становится устойчивым fy J = 1, В области VI все системы гетерогенные. В равновесии находятся кристаллы А и Aj-By /удл = 1. В точке э сосуществуют в равновесии три фазы. Две твердые, кристаллы А, кристаллы А Ву и расплав /усл=0-В точке р в равновесии три фазы, кристаллы В, кристаллы соединения Аа Ву, которое становится устойчивым при температуре плавления Ti, и расплав = 0. [c.243]

Система, химический состав и физические свойства которой во всех частях одинаковы или изменяются непрерывно от одной точки системы к другой, называется гомогенной. Система, состоящая из двух и более различных гомогенных систем называется гетерогенной. Гомогенные области в гетерогенной системе называются фазами. Гомогенная система, или каждая фаза гетерогенной системы, состоящая из нескольких компонентов, называется раствором или смесью. [c.9]

Химические процессы в производстве катализаторов весьма разнообразны. Они могут проходить гомогенно в жидкой или газовой фазе и в гетерогенных системах. Широко применяют гетерогенные процессы, в которых химические реакции сопровождаются диффузией и переходом компонентов нз одной фазы в другую. В системе газ — жидкость часто используют процессы хемосорбции газовых компонентов и обратные процессы десорбции с разложением молекул жидкой фазы. В системе газ — твердое вещество также применяют хемосорбцию и десорбцию в системах жидкость — твердое вещество и жидкость — жидкость — избирательную экстракцию с образованием новых веществ в экстрагенте. Сложные многофазные процессы с образованием новых веществ происходят при термообработке катализаторов. При этом, как правило, в общем твердофазном процессе принимают участие появляющаяся при нагревании эвтектическая жидкая фаза или компоненты газовой фазы. [c.96]

По Гиббсу, все компоненты делятся на так называемые действительные и возможные. Под действительными компонентами следует понимать такие вещества, которые присутствуют хотя бы в исчезающе малых количествах во всех -гомогенных частях или фазах гетерогенной системы. Под возможными компонентами подразумеваются вещества, которые входят в состав некоторых фаз, но в данной фазе отсутствуют. [c.193]

Часть системы с присущим ей химическим составом и макроскопическими свойствами называется фазой. Фазы отделяются друг от друга физическими поверхностями, при переходе через которые свойства резко меняются. Если система состоит из одной фазы, то она называется гомогенной. Многофазная система является гетерогенной. Вещества, входящие в состав фаз, называются компонентами, или составными частями системы. [c.67]

В зависимости от того, в одной или нескольких фазах находятся компоненты, реакции, различают кинетику гомогенных реакций и кинетику гетерогенных реакций. В гетерогенных системах процесс в целом состоит по меньшей мере из двух последовательных стадий диффузии реагирующих веществ к поверхности раздела фаз и химической реакции на поверхности. Разница между скоростями каждой стадии может быть очень большой. В этом случае скорость процесса в целом определяется скоростью наиболее медленной стадии, которая называется лимитирующей, или определяющей стадией. Если скорость процесса определяется химическим взаимодействием веществ на поверхности, то говорят, что реакция протекает в кинетической области. Если же определяющая стадия — подвод реагирующего вещества в зону реакции за счет диффузии, то считается, что реакция протекает в диффузионной области. Скорости реакции и диффузии могут быть соизмеримы. Тогда скорость всего процесса представляет собой сложную функцию кинетических и диффузионных явлений, и процесс протекает в переходной области. [c.228]

Возьмем систему (температура и содержание компонентов А 60%, В — 40% на диаграмме обозначены точкой Д ), являющуюся гетерогенной, и начнем нагревать ее (движение от точки Д вверх по пунктирной линии). До тех пор, пока температура не достигнет система остается гетерогенной (две фазы). При достижении температуры (точка Ц) происходит полное взаимное растворение система становится гомогенной. В любой точке выше Ц (например, Д") система будет гомогенной, но если ее охлаждать (движение от Д" по пунктиру вниз), то как только будет достигнута точка Д, сейчас же наступит расслоение, и система станет гетерогенной. Таким образом, точка Д одновременно показывает и температуру растворения и температуру расслоения. Так как кривая БМГ представляет собой геометрическое место точек, подобных Д, ее можно назвать кривой взаимного [c.100]

Прежде чем перейти к рассмотрению п-мерных систем (одно-, двух- и трехкомпонентных), остановимся на понятиях фаза , компонент , гетерогенные и гомогенные системы [c.266]

В гомогенных п роцессах усиление перемешивания содействует выравниванию концентраций исходных веществ во всем объеме и увеличению числа столкновений реагирующих молекул. В гетерогенных системах Г—Ж, Г—Т, Ж—Т, Ж—Ж при отсутствии перемешивания фаз массопередача полностью определяется скоростью молекулярной диффузии передаваемого компонента в неподвижном слое жидкости или газа, прилегающем к поверхности соприкосновения фаз. При перемешивании толщина неподвижных слоев или ламинарных слоев, в которых жидкость или газ текут спокойно параллельно поверхности соприкосновения, уменьшается происходит завихрение (турбулизация) спокойных параллельных струй медленная молекулярная диффузия заменяется быстрой турбулентной. В то же время перемешивание, как правило, увеличивает поверхность соприкосновения реагирующих фаз. [c.74]

Проведенные выше обсуждения относятся к гомогенным системам, все компоненты которых находятся в одной и той же фазе — жидкой или газообразной. Рассмотрим кратко равновесия в гетерогенной системе. [c.23]

Для пояснения сказанного рассмотрим в качестве модели сосуд из кварца, содержащий воду и помещенный в атмосферу водяного пара. Будем считать сосуд нерастворимым в воде. Естественно, что в описании такой системы сосуд фигурировать не должен и число степеней свободы / = 1 определяется формулой 1А (табл. У.1), хотя формально можно было считать кварц и как фазу, и как компонент [полагая Ог + Н2О (ж.) — гетерогенной системой] и получить тот же ответ (/=1 по 1Б). Никто, конечно, так не считает. Однако, если небольшую часть сосуда раздробить и поместить в воду (налитую в сосуд) в виде грубой суспензии, такая гетерогенная трактовка будет уже вполне естественной (ПБ), хотя свойства системы, по существу, не изменились. Вода осталась водой, и можно, не обращая внимания на частицы ЗтОг (не влияющие на свойства системы), применить прежнюю гомогенную трактовку, принятую для воды (ПА), и получить, естественно, прежний результат. [c.77]

Для интенсификации процессов хлопьеобразования и осаждения взвешенных частиц в современной технологии водоочистки в качестве флокулянтов обычно используют коллоидную кремнекислоту, а также природные и синтетические высокомолекулярные соединения с молекулярной массой от десятков тысяч до нескольких миллионов н длиной цепочки из повторяющихся звеньев в десятки тысяч нанометров. Процесс флокуляции следует рассматривать как образование хлопьев при взаимодействии компонентов двух разнородных систем макромолекул растворимых полимеров и частиц коллоидных растворов и суспензий с четкой поверхностью раздела фаз. Таким образом, при использовании флокулянтов происходит взаимодействие термодинамически обратимой молекулярно-гомогенной системы с агрегативно неустойчивыми микрогетерогенными и гетерогенными системами [36]. [c.30]

В зависимости от характера взаимодействия распыляемого вещества с эвакуирующей жидкостью и его агрегатного состояния, системы в аэрозольной упаковке будут состоять из различного числа фаз. В случае взаимной растворимости компонентов образуется гомогенный жидкий раствор, в других случаях — эмульсия или суспензия и, наконец, гетерогенная система, когда препарат и эвакуирующая жидкость образуют макроскопически неоднородную систему. Очевидно, что в первом случае в аэрозольной упаковке находится двухфазная система — жидкость и насыщенный пар. При выпуске й атмосферу эмульсии или суспензии происходит дробление только дисперсионной среды — получаемые части -цы в лучшем случае будут иметь размеры, которые онй имели в жидкой фазе. [c.300]

Основные научные работы посвящены изучению двойных систем. Предложил (1909) вывод уравнения всех типов диаграмм состояния двойных систем и разработал методику исследования металлических сплавов. Высказал (1911), предположение о существовании в высокоуглеродистых сплавах карбидов различного состава. Исходя из правила фаз Гиббса, вывел условия фазового равновесия в гомогенных и гетерогенных системах, состоящих из двух или нескольких компонентов. Построил диаграммы состояния для различных систем (около 100). [22, 97, 183] [c.110]

Вопрос о фазовом характере систем, содержащих высокомолекулярные и низкомолекулярные компоненты, широко обсуждается в современной литературе [21]. В работе Семенченко 22] указывается, что классическая термодинамика не располагает представлениями, позволяющими без дополнительных гипотез вывести основные свойства фаз, подобных жидким кристаллам и полимерам. Основной особенностью этих фаз является наличие областей со свойствами различных фаз, не ограниченных, однако, резко выраженными поверхностями раздела, на создание которых затрачивается работа поверхностного натяжения. Однако известны работы, показавшие применимость термодинамических представлений к системам полимер — растворитель. Растворами принято называть гомогенные (однородные) смеси различных веществ, раздробленных до отдельных молекул или ионов, размеры которых обычно не превышают нескольких ангстрем (10 сл ). Дисперсными системами называют гетерогенные системы, содержащие частицы явно надмолекулярного размера — не менее 10 см. Но как быть, если мы имеем дело с истинными растворами высокомолекулярных соединений Можно ли в этом случае установить принципиальные различия между гомогенными растворами и коллоидными дисперсиями Ведь массы макромолекул обычно не уступают массам типичных коллоидных частиц, а иногда даже превосходят и . [c.55]

Гомогенная термодинамическая система состоит из одной фазы, гетерогенная — из нескольких фаз. Системы, не обменивающиеся с окружающей средой массой или энергией (в форме теплоты или работы), называются изолированными, а не обменивающиеся только массой, —закрытыми. Компонентами называются вещества, изменения концентраций которых независимы. При отсутствии химических реакций понятие компонента совпадает с понятием вещества, и поэтому число компонентов в системе в этом случае равно числу содержащихся в ней веществ. [c.18]

В зависимости от характера взаимодействия распыляемого вещества (или его раствора) с эвакуирующей жидкостью и его агрегатного состояния, системы в аэрозольной упаковке будут состоять из различного числа фаз. В случае взаимной растворимости компонентов образуется гомогенная система, в иных случаях — микрогетерогенная система — эмульсия или суспензия и, наконец, гетерогенная система, когда химикат и эвакуирующая жидкость образуют макроскопически неоднородную систему, части которой разделены поверхностью раздела. [c.41]

Рассмотрим гетерогенную закрытую систему, состоящую из гомогенных открытых систем (фаз) а, 3,..., в. Каждая фаза и содержит молей компонента 1, и, молей компонента 2,...л молей компонента т. В соответствии с условием (1.49) критерий равновесия для этой закрытой системы можно записать в виде [c.70]

В гетерогенных системах для лучшего смешения компонентов необходимо производить перемешивание и взбалтывание. Если надо перемешать две несмешивающиеся жидкости, то мешалка должна проходить через границу их раздела. В гомогенной фазе перемешивание бывает часто тоже необходимым, например для того, чтобы быстро и равномерно распределить добавляемое вещество по всему объему раствора, с тем чтобы избежать местного перегрева или местных повышений концентрации. [c.19]

Углеводородные системы могут быть гомо- и гетерогенньпии. В гомогенной системе все ее части имеют одинаковые физические и химические свойства. Составляющие гомогенной системы (называемые компонентами) размазаны по всему пространству и взаимодействуют на молекулярном уровне. Для гетерогенной системы физические и химические свойства в разных точках различны. Гетерогенные системы состоят из фаз. Фаза-это часть системы, которая является гомогенной и отделена от других фаз отчетливыми границами. Смесь воды, нефти и газа в пласте-типичный пример гетерогенной среды. [c.252]

Проследим изменение фазового состояния системы при ее охлаждении. При охлаждении системы до температуры Ti система гомогенная, одна жидкая фаза. При температуре Тх начинается кристаллизация компонента А (точка 2). Так как из расплава в твердую фазу выделяется только компонент А, то соотношение концентраций компонентов В и С в жидком расплаве не меняется. На плоском треугольнике основания призмы такой процесс отражается линией ] —3. Состав расплава меняется по линии 2—3. В точке 3 Расплав становится насыщенным не только компонентом А, но и компонентом В. Точка 3 соответствует температуре Т . При этой температуре из расплава начинает кристаллизоваться совместно с компонентом А компонент В. Состав расплава меняется по линии d—g. На плоском треугольнике этот процесс отражается также линией 3 — g. Тройная эвтектика (точкам) находится при температуре Т . При температуре Т4 вся система кристаллизуется и будет гетерогенной, трехфазной. При дальнейшем охлаждении системы охлаждаются кристаллы компонентов А, В и С, что отражено на диаграмме стрелками на ребрах призмы. Весь процесс охлаждения системы на рис. 39 отражен стрелками. [c.254]

Дисперсными называют такие системы, составные части коти()ых более или менее равномерно распределены друг в друге, Растворы и газовые смеси, составными частями или комиоиеи-тами которых являются разные вещества, очевидно, являются дисперсными системами. Отличие растворов от других дисперсных систем — в их гомогенности — компоненты раствора или газовой смеси распределены друг в друге равномерно и составляют одну фазу. Гетерогенные системы, однако, также составляют обшир[1ую группу дисперсных систем. Гетерогенные системы содержат несколько фаз (по крайней мере две), равномерно раснределенных друг в друге из них различают непрерывную фазу, которую называют дисперсионной средой, и ра дробленную, дискретную, которую называют дисперсной фазой. В большинстве случаев по этм фазам распределены различные вещества, т. е. гетерогенные дисперсные системы обычно многокомпонентны. Однако встречаются и однокомпонентные гетерогенные дисперсные системы, например взвесь мелких льдинок в воде, капель воды в водяном паре и т.п. [c.154]

Энергетический баланс установившегося динамического режима распространения фронта реакции (3.436), представляющий собой взаимно однозначное соответствие между 0 и ю, характеризует отличие процесса распространения в гетерогенных и гомогенных газовых или конденсированных средах, в которых б(со)= 1 и, зна--чит, 0 = 00 + А бадЖ. В гетерогенных системах это условие выполняется только в случае стоячей волны, когда со = 0. Если же м > О, то 0 > 00 + АОадЗ , а если о)<0, то 0 < 0о + АбадЗ . Объясняется этот эффект тем, что вследствие большого различия теплоемкостей твердых и газовых фаз инерционность теплового поля гораздо больше инерционности концентрационного поля, что обусловливает возможность быстрой подачи непрореагировавшего компонента — теплового источника — в медленно перемещающееся тепловое поле. При движении фронта в направлении фильтрации газа максимальная температура выше адиабатической, так как в этом случае тепло, выносимое волной, складывается из адиабатического разогрева и тепла, отдаваемого слоем катализатора при его охлаждении. При движении фронта навстречу потоку газа, наоборот, часть тепла реакции расходуется на прогрев слоя катализатора, вследствие чего максимальная температура в зоне реакции ниже адиабатической. [c.84]

Гетерогенные системы отличаются от гомогенных тем, что в них существуют межфазные границы. Свойства вещества и распределение компонентов в тонком слое, примыкающем к межфазной границе, отличаются от их объемных значений. Эти особенности влияют на общие свойства какой-либо системы тем сильнее, чем больше ее межфазная поверхность. В недиспергированных гетерогенных системах их влияние очень слабое, так как толщина слоя, обладающего особыми свойствами, чрезвычайно лала. При диспергировании фаз оно возрастает вследствие сильного увеличения их поверхности, приобретая исключительное значение в коллоидных системах. [c.74]

Представления о гомогенных и гетерогенных системах и фазах, изложенных в предыдущей главе, следует дополнить понятиями о компонентах и степенях свободы. Компонентами называют индивидуальные вещестза системы, концентрации которых определяют состав всех ее фаз, т. е. веществ в системе может быть больше, чем требуется для описания состава всех ее фаз. Например, при установлении равновесия [СаСОз] = [СаО] + (СО,) [c.71]

ЖИДКИЕ СМЕСИ, могут содержать два и более компонента остаются стабильными в определ. диапазоне т-р. При неогранич. взаимной р-римости компонентов (напр., в системе спирт — вода) Ж, с. гомогенны при любых концентрациях компонентов. Если взаимная р-римость ограничена и зависит от т-ры, сушествует определ, интервал концентраций, в к-ром Ж. с. расслаиваются на две жидкие фазы, каждая нз к-рых — насыщенный р-р одного компонента в другом. Взаимная растворимость компонентов может расти с повышением или уменьшением т-ры в первом случае возможно появление верхней, во втором — нижней критич. точки равновесия жидкость — жидкость (перехода гетерогенной Ж. с. в гомогенную). Различие в составах жидких фаз в системах с расслаиванием иснольз, для разделения Ж, с. (см. Экстракция жидкостная). [c.203]

При огранич. Р. изменение условий (т-ра, давл., концентрация) приводит к превращению гомогенного р-ра в гетерогенную систему из двух или более фаз, каждая из к-рых представляет собой насыщ. р-р одного из компонентов первоначального р-ра в другом максимально возможное число таких фаз определяется фаз правилом. Переход от области существования гомогенной системы (р-ра) к области существования гетерогенной системы через критич. точку равновесия жидкость — жидкость возможен как при повышении, так и при понижении т-ры (см. Жидкие смеси). [c.493]

Изучение гетерогенных равновесий было особенно плодотворным для ХИМИИ. Оно было направлено на новый путь американским математиком Уилардом Гиббсом, разработавшим в 1878 г. правило фаз, которое по пш-роте области приложения можно рассматривать как теорию. С его помощью можно определить условия равновесия между числом компонентов и числом фаз данной системы. Гиббс назвал фазой физически гомогенную часть системы, которую можно отделить механическим путем смесь riasoB так же, как и гомогенный раствор, составляет одну фазу. Компоненты системы—-это те ее составные части, концентрация которых может в различных фазах испытывать независимые изменения. [c.405]