В химии , А смесь представляет собой материал , состоящий из двух или более различных веществ , которые не являются химически вместе взятыми. [1] Смесь - это физическая комбинация двух или более веществ, идентичность которых сохраняется и смешивается в форме растворов , суспензий и коллоидов . [2] [3]
Смеси - это один из продуктов механического смешивания или смешивания химических веществ, таких как элементы и соединения , без химического связывания или других химических изменений, так что каждое вещество-ингредиент сохраняет свои собственные химические свойства и состав. [4] Несмотря на то, что в его составных частях нет химических изменений, физические свойства смеси, такие как ее температура плавления , могут отличаться от свойств компонентов. Некоторые смеси можно разделить на компоненты с помощью физических (механических или термических) средств. Азеотропыявляются одним из видов смесей, которые обычно создают значительные трудности в отношении процессов разделения, необходимых для получения их компонентов (физические или химические процессы или даже их смесь). [5] [6] [7]
Характеристики смесей
Смеси могут быть разделены механическими средствами, например нагреванием , фильтрацией , гравитационной сортировкой, центрифугированием и т. Д. [8] Смеси могут быть гомогенными или гетерогенными » : смесь, в которой компоненты распределены равномерно, называется гомогенной, например, соль в воде. , иначе его называют неоднородным, например, песок в воде.
Один из примеров смеси - воздух. Воздух представляет собой однородную смесь газообразных веществ азота, кислорода и меньшего количества других веществ. Соль, сахар и многие другие вещества растворяются в воде, образуя однородные смеси. Гомогенная смесь, в которой присутствуют как растворенное вещество, так и растворитель, также является раствором. Смеси могут содержать любое количество ингредиентов.
Смеси не похожи на химические соединения, потому что:
- Вещества в смеси можно разделить с помощью физических методов, таких как фильтрация, замораживание и дистилляция.
- При образовании смеси изменение энергии незначительно или отсутствует (см. Энтальпия смешения ).
- Смеси имеют переменный состав, а соединения - фиксированную, определенную формулу.
- При смешивании отдельные вещества сохраняют свои свойства в смеси, а если они образуют соединение, их свойства могут измениться. [9]
В следующей таблице показаны основные свойства трех семейств смесей и примеры трех типов смесей.
Дисперсионная среда (фаза смеси) | Растворенная или дисперсная фаза | Решение | Коллоид | Подвеска (крупная дисперсия) |
---|---|---|---|---|
Газ | Газ | Газовая смесь: воздух ( кислород и другие газы в азоте ) | Никто | Никто |
Жидкость | Никто | Жидкий аэрозоль : [10] туман , туман , пар , лаки для волос. | Спрей | |
Твердый | Никто | Твердый аэрозоль: [10] дым , ледяное облако , частицы воздуха. | Пыль | |
Жидкость | Газ | Решение : кислород в воде | Жидкая пена : взбитые сливки , крем для бритья. | Морская пена , пивная голова |
Жидкость | Решение: алкогольные напитки. | Эмульсия : молоко , майонез , крем для рук. | Винегрет | |
Твердый | Раствор: сахар в воде | Жидкий золь : пигментные чернила , кровь | Суспензия : ил ( частицы почвы , глины или ила взвешены в воде), порошок мела взвешен в воде | |
Твердый | Газ | Решение: водород в металлах | Твердая пена: аэрогель , пенополистирол , пемза | Пена: сухая губка |
Жидкость | Раствор: амальгама ( ртуть в золоте ), гексан в парафиновом воске. | Гель : агар , желатин , силикагель , опал | Влажная губка | |
Твердый | Решение: сплавы , пластификаторы в пластмассах | Твердый золь: клюквенный стакан | Глина , ил , песок , гравий , гранит |
Однородные и неоднородные смеси
В химии , если объем гомогенной суспензии разделить пополам, в обеих половинах вещества будет суспендировано одинаковое количество материала. Пример однородной смеси - воздух .
В физической химии и материаловедении это относится к веществам и смесям, которые находятся в одной фазе . Это контрастирует с гетерогенным веществом . [11]
Решение
Раствор представляет собой особый тип гомогенной смеси , где отношение растворенного вещества к растворителя остается неизменным в течение всего раствора , и частицы не видны невооруженным глазом, даже если гомогенизируют с несколькими источниками. В растворах растворенные вещества не оседают через какое-то время, и их нельзя удалить физическими методами, такими как фильтр или центрифуга . [12] Как гомогенная смесь, раствор имеет одну фазу (твердая, жидкая или газовая), хотя фаза растворенного вещества и растворителя может изначально отличаться (например, соленая вода).
Газы
Более конкретно воздух можно описать как газообразный раствор (кислород и другие газы, растворенные в основном компоненте, азоте). Поскольку взаимодействия между молекулами почти не играют роли, разбавленные газы образуют тривиальные растворы. В части литературы они даже не классифицируются как растворы. В газе межмолекулярное пространство наибольшее, а сила межмолекулярного притяжения наименьшая. Некоторыми примерами могут быть кислород, водород или азот. Воздух можно более конкретно описать как газы.
Различение типов смесей
Различие между гомогенными и гетерогенными смесями зависит от масштаба отбора проб. В достаточно крупном масштабе любую смесь можно назвать однородной, если позволить считать все изделие "образцом". В достаточно мелком масштабе любую смесь можно назвать гетерогенной, потому что образец может быть размером с одну молекулу. С практической точки зрения, если интересующие свойства смеси одинаковы, независимо от того, какой образец взят для исследования, смесь является гомогенной.
Теория выборки Гая количественно определяет неоднородность частицы как: [13]
где , , , , а также соответственно: неоднородность -я частица населения, массовая концентрация интересующего свойства в -я частица популяции, массовая концентрация интересующего свойства в популяции, масса -я частица в популяции и средняя масса частицы в популяции.
Во время отбора проб из гетерогенных смесей частиц дисперсия ошибки отбора проб обычно не равна нулю.
Пьер Ги вывел из модели Пуассона выборки следующую формулу для дисперсии ошибки выборки в массовой концентрации в образце:
, в которой V представляет собой дисперсию ошибки выборки, N есть число частиц в популяции (до принятия образца), д я есть вероятность в том числе I - е частицу населения в образце (т.е. первого включение порядка вероятность в я - й частице), т я есть масса я - й частица населения и я это массовая концентрация собственности интереса в I - й частица населения.
Приведенное выше уравнение для дисперсии ошибки выборки является приближением, основанным на линеаризации массовой концентрации в образце.
В теории Gy правильный отбор проб определяется как сценарий отбора проб, в котором все частицы имеют одинаковую вероятность включения в пробу. Это означает, что q i больше не зависит от i и, следовательно, может быть заменено символом q . Уравнение Гая для дисперсии ошибки выборки принимает следующий вид:
где партии является то , что концентрация собственности интереса населения , из которого образец должен быть нарисованы и М партии масса населения , из которого образец должен быть нарисован.
Гомогенизация
Смотрите также
- Химическая субстанция
Рекомендации
- ^ Химия, Международный союз теоретических и прикладных наук. «Золотая книга ИЮПАК - смесь» . goldbook.iupac.org . Проверено 1 июля 2019 года .
- ^ Уиттен К.В., Гэйли К.Д. и Дэвис Р.Э. (1992). Общая химия, 4-е изд . Филадельфия: Издательство Saunders College. ISBN 978-0-03-072373-5.
- ^ Петруччи, Ральф Х .; Харвуд, Уильям S .; Селедка, Ф. География (2002). Общая химия: принципы и современные приложения (8-е изд.). Река Аппер Сэдл, штат Нью-Джерси: Prentice Hall. ISBN 978-0-13-014329-7. LCCN 2001032331 . OCLC 46872308 .
- ^ Де Паула, Хулио; Аткинс, PW (2002). Физическая химия Аткинса (7-е изд.). ISBN 978-0-19-879285-7.
- ^ Alberts B .; и другие. (2002). Молекулярная биология клетки, 4-е изд . Наука о гирляндах. ISBN 978-0-8153-4072-0.
- ^ Лайдлер К.Дж. (1978). Физическая химия с биологическими приложениями. Бенджамин / Каммингс . Менло-Парк. ISBN 978-0-8053-5680-9.
- ^ Weast RC, Ed. (1990). CRC Справочник по химии и физике . Бока-Ратон: Издательская компания «Химическая резина». ISBN 978-0-8493-0470-5.
- ^ Эшворт, Уильям; Littl1, Чарльз Э., ред. (2001). "Смесь". Энциклопедия экологических исследований . Интернет-издатель: Science Online. Факты о файле, Inc.
- ^ «Определение смеси - Химический словарь» . www.chemicool.com . Проверено 30 ноября 2018 года .
- ^ а б Эверетт, Д.Х. (23 июля 1971 г.). Руководство по символам и терминологии для физико-химических величин и единиц. Приложение II Определения, терминология и символы в коллоидной химии и химии поверхности. Часть I (PDF) (Отчет). Лондон: Международный союз чистой и прикладной химии: Отдел физической химии. Архивировано (PDF) из оригинала 28 октября 2016 года . Проверено 28 октября +2016 .
- ^ Лью, Кристи (2009). «Однородный». Кислоты и основания, основная химия. Нью-Йорк: Издательство Челси Хаус . Интернет-издатель: Science Online. Факты о File, Inc. ISBN 978-0-7910-9783-0. дата доступа: 01.01.2010
- ^ «Раствор (химия)» (авторы: Уильям Эшворт и Чарльз Э. Литтл)
|chapter-format=
требует|chapter-url=
( помощи ) . Энциклопедия экологических исследований, новое издание . Интернет-издатель: Science Online. Факты в файле, Inc. 2001. дата доступа: 01.01.2010 - ^ Гай, П. (1979). Отбор проб твердых частиц: теория и практика . Амстердам: Эльзевир.
- ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн исправленная версия: (2006–) « смесь ». DOI : 10,1351 / goldbook.M03949