Гетерогенной называют систему, состоящую из двух и более гомогенных областей или состоящей из отдельных областей, разграниченных поверхностями раздела

Гомогенные области в гетерогенной системе наз. фазами. Каждая фаза отделена от соседней поверхностью раздела, при переходе через которую скачкообразно изменяются хим. состав или физ. свойства вещества. Примером гетерогенной системы может служить вода с плавающим в ней льдом.

Гомогенная система и каждая фаза гетерогенной системы, могут состоять из одного или нескольких чистых веществ.

Гомогенную систему или фазу гетерогенной системы, состоящую из нескольких чистых веществ, наз. раствором или смесью.

Все чистые вещества и растворы могут находиться в трех агрегатных состояниях: газообразном, жидком и твердом.

Компоненты Системы (в физ. химии) — хим. индивидуализированные вещества (гр. атомов, молекул), с помощью которых выражаются составы фаз системы. Иначе говоря, К. с. — те составные части, которые при ее изменениях могут по отдельности переходить из одной фазы в др. Содер. К. с. хотя бы в одной из фаз не зависит от содер. в этой фазе др. компонентов. Понятие о К. с. используется при анализе парагенезисов м-лов, где они рассматриваются как компоненты при минералообразовании.

Фазовые равновесия в гетерогенных системах. Правило фаз Гиббса. Гетерогенными фазовыми равновесиями называются равновесия, устанавливающиеся в физических процессах перехода веществ из одной фазы (простой или смешанной) в другие фазы (простые или смешанные). Такие равновесия наблюдаются при кипении жидкости под постоянным давлением (жидкость пар), плавлении кристаллов (твердое жидкость), при выделении кристаллов из насыщенного раствора соли (жидкость—твердое—пар) и т. д. Термодинамическое равновесие в гетерогенных системах характеризуется сколь угодно длительным сосуществованием нескольких фаз в условиях постоянства давления и температуры при этом концентрации веществ в каждой фазе и парциальные давления не изменяются, т.е. = О,

Компоненты (в термодинамике и химии) — независимые составляющие вещества системы, то есть индивидуальные химические вещества, которые необходимы и достаточны для составления данной термодинамической системы^[1], допускают выделение из системы и независимое существование вне её^[2][3][4][5]. Изменения масс компонентов выражают все возможные изменения в химическом составе системы, а масса (количество вещества, число частиц) каждого вещества, выбранного в качестве компонента, не зависит от масс (количеств вещества, числа частиц) других компонентов^[6][2].

Независимость компонентов означает, что если их массы или концентрации использовать в качестве независимых термодинамических переменных, то можно:

• не принимать во внимание химические реакции при термодинамическом рассмотрении систем и процессов;
• применять правило фаз при рассмотрении гетерогенных равновесий.

В частности, при рассмотрении фазовых равновесий и фазовых реакций в однокомпонентных системах игнорируют разницу в химических составах сосуществующих фаз^[7]. Это предполагает использование в качестве независимых переменных либо масс компонентов, либо применение для всех фаз одной и той же формульной единицы при вычислении числа молей компонента^[8].

Зависимость агрегатного состояния вещества от давления и температуры может быть наглядно представлена диаграммой состояния. Для ее построения, откладывая по оси ординат давление р, а по оси абсцисс температуру Т, отмечают точками такие сочетания давления p и температуры Т, при которых находятся в динамическом равновесии жидкость — газ, газ — твердое тело, жидкость — твердое тело.

Кривые, образуемые совокупностью этих точек (рис. 1), называются соответственно: АК — кривая испарения (кривая зависимости температуры кипения жидкости от давления), СА — кривая сублимации (кривая кристаллизации из пара), АВ — кривая плавления (кривая кристаллизации).

Кривая плавления идет почти вертикально, отклоняясь несколько вправо. Это связано с тем, что температура плавления слабо зависит от давления. Небольшое отклонение вправо говорит о повышении температуры плавления с увеличением давления, наблюдаемого у большинства веществ. Повышение давления как бы препятствует переходу от более плотной к менее плотной упаковке частиц. Для веществ, обладающих в твердом состоянии менее плотной упаковкой частиц, чем в жидком состоянии (лед, висмут, серый чугун), увеличение давления способствует плавлению. Для таких веществ кривая плавления отклонена влево от вертикали (кривая AD).

С уменьшением температуры вещества, находящегося в кристаллическом состоянии, уменьшается и давление его насыщенного пара. Это отражено в ходе кривой сублимации. Кривая АС не случайно не доведена до пересечения с осью абсцисс или ординат. Строго говоря, при сколь угодно низкой температуре, отличной от абсолютного нуля, любое вещество испаряется и с приближением давления к нулю должно перейти в газообразное состояние. Однако у большинства химических элементов и их соединений давление насыщенных паров при низких температурах очень мало, а скорость испарения настолько низка, что вещество находится в твердом или жидком состоянии практически неограниченно долго.

При значениях давления и температуры, соответствующих области, расположенной слева от кривой CAB, вещество находится в твердом состоянии, в области между кривыми ВА и АК вещество находится в жидком состоянии, а в области, расположенной справа от кривой САК, вещество находится в газообразном состоянии.

Особого внимания заслуживают точки А и К на диаграмме состояний. Точка А, которая соответствует таким значениям давления и температуры , при которых находятся в динамическом равновесии три фазы — жидкая, твердая и газообразная, — называется тройной точкой.

Значения и для некоторых веществ приведены в таблице. Существенным отличием для них является расположение тройной точки на диаграмме относительно нормального атмосферного давления. Если давление в тройной точке меньше атмосферного (например, для воды Па), то вещество относится к плавящимся. Оно при нагревании сначала плавится и превращается в жидкость, а потом уже переходит целиком в пар. Если давление в тройной точке больше атмосферного (например, Па), то вещество относится к летучим. При нагревании оно не плавится, а возгоняется (переходит в пар).

 Диаграммы состояния двухкомпонентных систем позволяют установить не только число равновесных фаз и их состав, но и количественные соотношения между массами фаз гетерогенной системы с помощью так называемого правила рычага

Для определения количественного соотношения между фазами в гетерогенной системе служит правило рычага точка, отвечающая суммарному составу системы, совпадает с точкой опоры рычага, равного по длине отрезку между точками, соответствующими составам фаз (соединительная прямая ), а действующие на него силы численно равны их массам поэтому последние обратно пропорциональны этим отрезкам. Правило рычага применяется для определения количественного соотношения фаз на диаграмме. Правило рычага, С помощью фазовой диаграммы можно определить не только составы равновесных фаз, но и количественное соотношение между ними

43 явление поверхностного натяжения . коэффциент поверхностного натяжения( стр 128 в книге)гидрофобные поверхности. Условие равновесия между фазами ( принцип наименьшей энергии) поверхностно активные вещества ( пав) и их применение.

Пове́рхностное натяже́ние — термодинамическая характеристика поверхности раздела двух находящихся в равновесии фаз, определяемая работой обратимого изотермокинетического образования единицы площади этой поверхности раздела при условии, что температура, объём системы и химические потенциалы всех компонентов в обеих фазах остаются постоянными.

Поверхностное натяжение имеет двойной физический смысл — энергетический (термодинамический) и силовой (механический). Энергетическое (термодинамическое) определение: поверхностное натяжение — это удельная работа увеличения поверхности при её растяжении при условии постоянства температуры. Силовое (механическое) определение: поверхностное натяжение — это сила, действующая на единицу длины линии, которая ограничивает поверхность жидкости^[1].

Сила поверхностного натяжения направлена по касательной к поверхности жидкости, перпендикулярно к участку контура, на который она действует и пропорциональна длине этого участка. Коэффициент пропорциональности — сила, приходящаяся на единицу длины контура — называется коэффициентом поверхностного натяжения. Он измеряется в ньютонах на метр. Но более правильно дать определение поверхностному натяжению, как энергии (Дж) на разрыв единицы поверхности (м²). В этом случае появляется ясный физический смысл понятия поверхностного натяжения.

Поверхностное натяжение может быть на границе газообразных, жидких и твёрдых тел. Обычно имеется в виду поверхностное натяжение жидких тел на границе «жидкость — газ». В случае жидкой поверхности раздела поверхностное натяжение правомерно также рассматривать как силу, действующую на единицу длины контура поверхности и стремящуюся сократить поверхность до минимума при заданных объёмах фаз.

В общем случае прибор для измерения поверхностного натяжения называется тензиометр.

Коэффициент поверхностного натяжения жидкости – это величина, которая достаточно точно характеризует способность жидкости к сокращению и которая измеряется силой поверхностного натяжения, оказывающая воздействие на единицу длины линии, расположенной на поверхности жидкости. В том случае, если размер длины границы поверхности жидкости будет обозначен как l, а сила поверхностного натяжения плёнки, которая действует на данной границе, – F, таким образом, значение коэффициента поверхностного натяжения составит:

σ = F/l

Наименование коэффициента поверхностного натяжения выражается в Н/м. Чем более высокой будет температура, тем меньшим будет значение σ для чистых жидкостей

ГИДРОФИЛЬНОСТЬ И ГИДРОФОБНОСТЬ - характеристики взаимодействия поверхностей в-в (твёрдых тел) с молекулами воды. Г. и г.- частный случай лиофильности и лиофобности - характеристик взаимодействия веществ с молекулами жидкостей разл. полярности, определяющих степень их смачиваемости этими жидкостями. Понятие Г. и г. применяют не только к телам, обладающим поверхностью, но и к отдельным молекулам и ионам.

Гидрофильность преимущественно определяется величиной энергии связи адсорбционного монослоя, т. к. последующие слои связаны с в-вом гораздо слабее. Гидрофильность может выражаться теплотой адсорбции водяного пара или теплотой смачивания, а также работой смачивания единицы поверхности в-ва.