Смесь

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 [ править ]

Смеси можно характеризовать тем, что они разделяются с помощью механических средств, например нагрева , фильтрации , гравитационной сортировки, центрифугирования 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.

Одним из примеров смеси является 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 иметь 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 практически отсутствует (см. Энтальпия перемешивания ).
• 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.

Однородные и неоднородные смеси [ править ]

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 [ править ]

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 [ править ]

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 решения. В газе межмолекулярное пространство наибольшее, а сила межмолекулярного притяжения наименьшая. Некоторыми примерами могут быть кислород, водород или азот.

Различия между типами смесей [ править ]

Различие между гомогенными и гетерогенными смесями зависит от масштаба отбора проб. В достаточно крупном масштабе любую смесь можно назвать однородной, если все изделие можно считать ее «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]

${\ displaystyle h_ {i} = {\ frac {(c_ {i} -c _ {\ text {batch}}) m_ {i}} {c _ {\ text {batch}} m _ {\ text {aver}}} },}$

где , , , , и соответственно: гетерогенность й частицы населения, массовая концентрация собственности интереса к - й частица населения, массовая концентрация собственности интереса населения, масса й частицы в популяции, а средняя масса частицы в популяции.${\ displaystyle h_ {i}}$${\ displaystyle c_ {i}}$${\ displaystyle c _ {\ text {batch}}}$${\ displaystyle m_ {i}}$${\ Displaystyle м _ {\ текст {авер}}}$${\ displaystyle i}$${\ displaystyle i}$${\ displaystyle i}$

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:

${\ displaystyle V = {\ frac {1} {(\ sum _ {i = 1} ^ {N} q_ {i} m_ {i}) ^ {2}}} \ sum _ {i = 1} ^ { N} q_ {i} (1-q_ {i}) m_ {i} ^ {2} \ left (a_ {i} - {\ frac {\ sum _ {j = 1} ^ {N} q_ {j} a_ {j} m_ {j}} {\ sum _ {j = 1} ^ {N} q_ {j} m_ {j}}} \ right) ^ {2},}$

, 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, при 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: 

${\displaystyle V={\frac {1-q}{qM_{\text{batch}}^{2}}}\sum _{i=1}^{N}m_{i}^{2}\left(a_{i}-a_{\text{batch}}\right)^{2},}$

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 [ править ]

См. Также [ править ]

• Химическая субстанция

Ссылки [ править ]

• ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн исправленная версия: (2006–) « смесь ». DOI : 10,1351 / goldbook.M03949