Heterogene ravnoteže

Heterogeni sustav, za razliku od homogenog sustava, je fizikalno-kemijski sustav u kojem postoje faze koje se razlikuju po fizičkim svojstvima. To jest, u njoj postoje dijelovi koji imaju različita stanja agregata i sastav elemenata. Jedna faza takvog sustava odvojena je od strane granice, prijelaz kroz koji uzrokuje kvalitativni skok u promjeni fizikalno-kemijskih svojstava sustava (supstance). Takvi varijabilni parametri mogu biti oblik i struktura kristalne rešetke, gustoća materije, njegov sastav, elektromagnetno polje i drugi.

Dakle, barem mehaničko razdvajanje faza postoji u heterogenom sustavu. Primjeri takvih sustava su voda i para, koji imaju različita stanja agregata, ulja i voda, koji su u istoj posudi, imaju drugačiji sastav i druge. Često je nemoguće nacrtati jasnu granicu između homogena i heterogenih sustava, jer je teško uspostaviti samu granicu prijelaza između faza. Na primjer, u mehaničkim suspenzijama ova granica zauzima koloidi, a u njima postoje minute čestice otopljene tvari. S jedne strane, to je homogeni sustav, jer su veličine čestica toliko malene da se njihova veličina može zanemariti. S druge strane, iako je na atomskoj razini, ali tvar u njima još uvijek prisutna, u ovom slučaju takav se sustav može smatrati heterogenim.

Najvažniji parametar koji karakterizira načelo heterogenosti jest heterogena ravnoteža. Razmotrite značenje ovog fenomena pomoću vodenih otopina kao primjer. U njima heterogena ravnoteža ima takva svojstva koja se sastoje od prijenosa čestica kroz granicu fazne granice, barem u dvije susjedne faze. O ovom opisu ćemo dodirnuti samo mali krug tih fenomena, koji su najznačajniji s gledišta njihove praktične primjene. Svojim svojstvima, heterogene ravnoteže su prilično raznolike i stoga se odvijaju u kemijskim tehnološkim procesima, te su od interesa iz teorijske analize u fizikalnoj kemiji.

Na praktičnoj razini od interesa su prije svega takvi sustavi kao čvrsta tekuća faza (precipitati - zasićena otopina). Takav sustav je važan jer se u praksi mnoge kemijske tehnologije temelje na odvajanju jedne tvari od druge. Osim toga, važni su obrnuti procesi, gdje heterogena ravnoteža igra veliku ulogu. To uključuje reakcije prevođenja slabo topljivih spojeva u otopine.

Drugi sustav - čvrsta faza - tekuća otopina temelji se na fenomenu ionske izmjene. Taj je kemijski fenomen široko rasprostranjen u tehnologiji čišćenja vodenih otopina iz različitih vrsta nečistoća i koristi se kada je potrebno odvojiti tvari od drugih. U ovom slučaju postoje heterogene ravnoteže u elektrolitskim otopinama, one su važne jer su konvencionalne kemijske metode za odvajanje spojeva neučinkovite. Praktična realizacija takvih prijelaza omogućena je ionskom izmjenom koja nastaje na površini ionskih izmjenjivača tijekom elektrolitske reakcije.

Treći sustav koji je uobičajen među sustavima koji se razmatraju jest tekući-tekući sustav, riječ je o otapalima s različitim sastavima tvari. Ovaj se slučaj koristi kada dvije tvari sadrže tvari koje se ne mogu miješati s različitim indikatorima topljivosti, tj. Izolirane heterogene ravnoteže. Praktična upotreba ovog fenomena nazvana je ekstrakcijom. U industrijskoj proizvodnji iu kemijskim procesima ekstrakcija je najučinkovitiji način odvajanja tvari.