Різнорідні або гетерогенні системи

У хімії та фізики, а також ряді інших наук застосовуються різні терміни для позначення тієї чи іншої системи. Це необхідно для внесення в необхідну класифікацію та спрощення вивчення конкретних процесів. Гетерогенні системи в буквальному сенсі системи різнорідні, хоч і складаються вони з однорідних частин. У цьому питанні існує цілий ряд особливостей, які можуть ускладнювати розуміння цих процесів.

Як ми знаємо, матерія може існувати в різних станах. І між цими станами лежить вельми істотна відмінність, яке в кінцевому підсумку навіть впливає на властивості.

Найпоширеніші гетерогенні системи - це рідина, яка може переходити в насичений розчин або пар, багато сплавів і т.д. Виділяються два основних стани речовини - кристалічний і аморфний. Вони багато в чому визначають ті чи інші фізичні, термодинамічні та інші його властивості.

У різнорідних системах спостерігаються всілякі розриви в безперервності фізичних властивостей. Вчені називають їх поверхнями розділу, які, як правило, досить легко визначити. При зміні зовнішніх умов ці розділи також можуть зміщуватися в ту або іншу сторону, що в підсумку призводить до змін всіх властивостей. Рівновага в гетерогенних системах дуже важливо, якщо необхідно підтримувати один стан протягом всієї реакції або експерименту.

Гетерогенні реакції

Говорячи про подібних системах, не можна не згадати про тих напрямках роботи, де вони застосовуються. Гетерогенні реакції - це реакції, що відбуваються в різнорідних системах, тобто в ній беруть участь речовини, що знаходяться в різних фазах. Це і являє собою повноцінні гетерогенні системи.

Прикладами реакцій може стати розчинення металів в кислотах, розкладання солей з утворенням твердих і газоподібних продуктів і деякі інші. Також сюди відносяться деякі каталітичні реакції, які протікають на поверхні каталізатора. Головна особливість подібних гетерогенних каталітичних реакцій полягає в тому, що реагент і виділяються продукти можуть перебувати в різних станах.

Різниця фаз в цілому ускладнює роботу з даними реакціями, тому що ускладнюється транспорт речовин, перемішування і дифузія, а активація молекул може починатися ще на стадії потрапляння на поверхню розділу.

Для протікання реакції необхідно постійне поповнення реагентів і видалення із зони продуктів, що утворюються в результаті хімічного процесу. При цьому кінетика реакції або швидкість протікання визначається конкретними речовинами, швидкістю самого хімічного перетворення і тими властивостями, якими володіють гетерогенні системи. Якщо ніяких труднощів не виникає, а дифузія речовин підтримується в нормальному стані, то швидкість реакції пропорційна розмірам зони. Це так звана питома швидкість реакції. У даному випадку враховується концентрація, умови протікання реакції, парціальні тиску та інше. Співвідношення термодинамічних активностей, одержуваних продуктів і вихідних речовин визначає константа рівноваги гетерогенної системи.

Дана константа необхідна для розрахунку практично будь-яких реакцій в різнорідних системах. З її допомогою можна буде досить точно визначити кількість вихідних речовин, необхідних для повноцінного протікання хімічної реакції, а також можна буде розрахувати точний вихід продуктів. При оперуванні такими даними реакція легко контролюється, крім того, можна завжди тримати під контролем напрямок протікання реакції. У зв'язку з цим можна говорити, що константа рівноваги вкрай важлива для проведення реакцій в гетерогенних системах.