Гетерогенні рівноваги

Гетерогенна система, на відміну від гомогенної, являє собою таку фізико-хімічну систему, в якій існують розрізняються між собою за фізичними властивостями фази. Тобто, в ній є частини, у яких різні агрегатні стани і склад елементів. Одна фаза такої системи відокремлюється від іншої кордоном, перехід через яку викликає якісний стрибок у зміні фізико-хімічних властивостей системи (речовини). Такими мінливими параметрами можуть бути форма і структура кристалічної решітки, щільність речовини, його склад, електромагнітне поле та інші.

Таким чином, в гетерогенній системі існує, щонайменше, механічне відділення фаз. Прикладами таких систем виступають вода і пар, у яких різні агрегатні стани, масло і вода, які перебуваючи в одній посудині, мають різний склад та інші. Досить часто неможливо провести чіткої межі між гомогенною і гетерогенної системами, тому що важко встановити саму кордон переходу між фазами. Наприклад, в механічних взвесях цю межу займають колоїди, а в них є найдрібніші частинки розчиненої речовини. З одного боку - це гомогенна система, тому що розміри частинок настільки малі, що їх величиною можна знехтувати. А з іншого боку, хоч і на атомарному рівні, але речовина в них все-таки присутня, в цьому випадку, таку систему можна розглядати як гетерогенну.

Найважливішим параметром, що характеризує принцип гетерогенності, виступають гетерогенні рівноваги. Розглянемо зміст даного явища на прикладі водних розчинів. У них гетерогенні рівноваги мають такі властивості, які полягають у перенесенні частинок через кордон фазного межі, як мінімум, в двох сусідніх фазах. Ми торкнемося в цьому описі лише невеликого кола даних явищ, які найбільш значимі з точки зору свого практичного застосування. За своїми властивостями гетерогенні рівноваги досить різноманітні, а тому мають місце і в хімічних технологічних процесах, і становлять інтерес з точки зору теоретичного аналізу в фізичної хімії.

У практичній площині інтерес викликають, насамперед, такі системи, як тверда - рідка фаза (осад - насичений розчин). Така система важлива тому, що в практичній діяльності багато хімічні технології засновані на відділенні однієї речовини від іншого. Крім того, важливі і зворотні процеси, де гетерогенні рівноваги відіграють велику роль. До них можна віднести реакції перекладу слаборозчинних сполук у розчини.

Інша система - тверда фаза - розчин рідини заснована на явищі іонного обміну. Це хімічне явище поширене в технологіях очищення водних розчинів від різного роду домішок і використовується при необхідності відділення речовин один від одного. В даному випадку мають місце гетерогенні рівноваги в розчинах електролітів, вони важливі тому, що звичайні хімічні способи відділення з`єднань малоефективні. Практична реалізація таких переходів забезпечується іонним обміном, який протікає на поверхні іонітів в процесі електролітичної реакції.

Третя поширена з розглянутих систем - це система рідка - рідка фаза, мова йде про розчинниках з різними складами речовини. Даний випадок застосовується тоді, коли в двох розчинах містяться незмішувані один в одному речовини з різними показниками розчинності, тобто, мають місце ізольовані гетерогенні рівноваги. Практичне використання даного явища отримало назву екстракції. У промисловому виробництві і при хімічних процесах екстракція виступає як найбільш ефективного способу відділення речовин.