Чистые вещества и смеси веществ

Каждому веществу присущ набор специфических свойств – объективных характеристик, которые определяют индивидуальность конкретного вещества и тем самым позволяют отличить его от других веществ. К наиболее характерным физико-химическим свойствам относят константы – плотность, температура плавления, температура кипения, термодинамические характеристики, параметры кристаллической структуры. К основным характеристикам вещества принадлежат его химические свойства.

Все химические вещества в принципе могут существовать в трех агрегатных состояниях – твердом, жидком и газообразном. Так, лед, жидкая вода и водяной пар – это твердое, жидкое и газообразное состояние одного вещества – воды Н₂О. Твердая, жидкая и газообразная формы не являются индивидуальными характеристиками веществ, а соответствуют лишь различным, зависящим от внешних физических условий состояниям существования химических веществ. Поэтому нельзя приписывать воде только признак жидкости, кислороду – признак газа, а хлориду натрия – признак твердого вещества. Каждое из этих (и всех других) веществ при изменении условий может перейти в любое из трех агрегатных состояний.

При переходе от идеальных моделей твердого, жидкого и газообразного состояний к реальным состояниям вещества обнаруживается несколько промежуточных типов, общеизвестными из которых является аморфное (стеклообразное) состояние, состояние жидкого кристалла и высокоэластичное (полимерное) состояние.

Индивидуальное вещество обладает определенным набором характеристических свойств. От чистых веществ следует отличать смеси веществ. Смеси веществ делятся на гомогенные и гетерогенные. В таблице 1 приведены примеры смесей веществ в разных агрегатных состояниях.

В гетерогенных смесях составные части нельзя обнаружить ни визуально, ни с помощью оптических приборов, поскольку вещества находятся в раздробленном на микроуровне состоянии. Гомогенными системами являются смеси любых газов и истинные растворы, а так же смеси некоторых жидкостей и твердых веществ, например, сплавы.

В гетерогенных смесях либо визуально, либо с помощью оптических приборов можно различить области (агрегаты) разных веществ, рахграниченные поверхностью раздела; каждая из этих областей внутри себя гомогенна. Такие области называются фазой.

Таблица 1

Смеси веществ

Гомогенная смесь состоит из одной фазы, гетерогенная смесь состоит из двух и большего числа фаз.

Гетерогенные смеси, в которых одна фаза в виде отдельных частиц распределена в другой, называются дисперсными системами. В таких системах различают дисперсную среду (распределяющую среду) и дисперсную фазу (раздробленное в дисперсной среде вещество).

С помощью физических методов разделения можно провести разделение смесей на составные части, то есть на чистые вещества. В таблице 2 приведен обзор известных физических методов разделения смесей веществ, используемых в химии и химической технологии.

Чистыми называются вещества, которые при применении физических методов разделения не разделяются на два и более других веществ и не изменяют физических свойств.

Таблица 2

Важнейшие физические методы разделения смесей веществ