Смесь

Смесь состоящий – это материал, из двух или более различных химических веществ, которые можно разделить физическим методом. ^[1] Смесь — это физическое сочетание двух или более веществ, в которых сохраняются идентичности и которые смешиваются в виде растворов , суспензий и коллоидов . ^[2]^[3]

Смеси — это продукт механического смешивания или смешивания химических веществ, таких как элементы и соединения , без химических связей или других химических изменений, так что каждое ингредиентное вещество сохраняет свои собственные химические свойства и состав. ^[4] Несмотря на то, что в ее составных частях не происходит химических изменений, физические свойства смеси, такие как температура плавления , могут отличаться от свойств компонентов. Некоторые смеси можно разделить на компоненты физическими (механическими или термическими) способами. Азеотропы представляют собой один из видов смесей, который обычно создает значительные трудности в отношении процессов разделения, необходимых для получения их компонентов (физических или химических процессов или даже их смеси). ^[5]^[6]^[7]

Характеристики смесей

Все смеси можно охарактеризовать как разделяемые механическими средствами (например , очистка , перегонка , электролиз , хроматография , нагревание , фильтрация , гравитационная сортировка, центрифугирование ). ^[8]^[9] Смеси отличаются от химических соединений по следующим признакам:

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 ).
Вещества в смеси сохраняют отдельные свойства.

В примере с песком и водой ни одно из двух веществ никак не изменилось при их смешивании. Несмотря на то, что песок находится в воде, он сохраняет те же свойства, которые имел, когда находился вне воды.

смеси имеют переменный состав, а соединения имеют фиксированную, определенную формулу.
при смешивании отдельные вещества сохраняют свои свойства в смеси, а если они образуют соединение, то их свойства могут измениться. ^[10]

В следующей таблице показаны основные свойства и примеры всех возможных комбинаций фаз трех «семейств» смесей:

Таблица смесей
Дисперсионная среда (фаза смеси)	Растворенная или дисперсная фаза	Решение	Коллоид	Суспензия (грубая дисперсия)
Газ	Газ	Газовая смесь: воздух ( кислород и другие газы в азоте )	Никто	Никто
	Жидкость	Никто	Жидкий аэрозоль : ^[11] туман , дымка , пар , лаки для волос	Спрей
	Твердый	Никто	Твердый аэрозоль: ^[11] дым , ледяное облако воздуха , частицы	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	Решение: сахар в воде	раствор Жидкий : пигментные чернила , кровь	Приостановка : грязь ( частицы почвы , взвешенные в воде), меловой порошок, взвешенный в воде
Твердый	Газ	Решение: водород в металлах	Твердая пена: аэрогель , пенопласт , пемза	Мыло: сухая губка
	Жидкость	Решение: амальгама ( ртуть в золоте ), гексан в парафине	Гель : агар , желатин , силикагель , опал	Мокрая губка
	Твердый	Решение: сплавы , пластификаторы в пластмассах	Твердый золь: клюквенный стакан	Глина , ил , песок , гравий , гранит.

Гомогенные и гетерогенные смеси

Смеси могут быть как гомогенными, так и гетерогенными : смесь однородного состава, в которой все компоненты находятся в одной фазе, например соль в воде, называется гомогенной, тогда как смесь неоднородного состава, компоненты которой можно легко разделить. идентифицированный, как песок в воде, его называют гетерогенным.

Кроме того, « однородная смесь » — это еще один термин для обозначения гомогенной смеси , а « неоднородная смесь » — еще один термин для обозначения гетерогенной смеси . Эти термины вытекают из идеи, что гомогенная смесь имеет однородный вид или только одну видимую фазу , поскольку частицы распределены равномерно. Однако гетерогенная смесь имеет неоднородный состав , а входящие в нее вещества легко отличимы друг от друга (часто, но не всегда, в разных фазах).

Некоторые твердые вещества, такие как соль и сахар , растворяются в воде с образованием особого типа гомогенной смеси, называемой раствором , в которой присутствуют как растворенное вещество (растворенное вещество), так и растворитель (растворяющая среда). воздух Примером раствора также является : гомогенная смесь газообразного азота-растворителя, в которой растворены кислород и меньшие количества других газообразных растворенных веществ. Смеси не ограничены ни по количеству веществ, ни по количествам этих веществ, хотя в гомогенной смеси соотношение растворенного вещества к растворителю может достигать лишь определенной точки, прежде чем смесь разделится и станет гетерогенной.

Гомогенная смесь характеризуется равномерным распределением входящих в нее веществ по всему объему; вещества существуют в равных пропорциях повсюду в смеси. Другими словами, гомогенная смесь будет одинаковой независимо от того, из какой части смеси она взята. Например, если твердо-жидкий раствор разделить на две половины одинакового объема , половины будут содержать равные количества как жидкой среды, так и растворенного твердого вещества (растворителя и растворенного вещества).

В физической химии и материаловедении термин «гомогенный» более узко описывает вещества и смеси, находящиеся в одной фазе . ^[12]

Гомогенные смеси

Решения

Раствор — это особый тип гомогенной смеси, в которой соотношение растворенного вещества и растворителя остается одинаковым во всем растворе, а частицы не видны невооруженным глазом, даже если они гомогенизированы несколькими источниками. В растворах растворенные вещества не оседают по прошествии какого-либо периода времени, и их нельзя удалить физическими методами, такими как фильтр или центрифуга . ^[13] Как гомогенная смесь, раствор имеет одну фазу (твердую, жидкую или газообразную), хотя фазы растворенного вещества и растворителя изначально могут быть разными (например, соленая вода).

Газы

Газы обладают наибольшим пространством (и, следовательно, самыми слабыми межмолекулярными силами) между атомами или молекулами; поскольку межмолекулярные взаимодействия незначительны по сравнению с взаимодействиями в жидкостях и твердых телах, разбавленные газы очень легко образуют растворы друг с другом. Воздух является одним из таких примеров: более конкретно его можно описать как газообразный раствор кислорода и других газов, растворенных в азоте (его основном компоненте).

Общие свойства однородной смеси.

Основные свойства растворов приведены в разделе: ^{[ нужна ссылка ]}

Все решения являются примерами гомогенной смеси.
Частицы гомогенной смеси имеют размер менее одного нанометра.
Гомогенная смесь не проявляет эффекта Тиндаля.
Компоненты гомогенной смеси невозможно разделить центрифугированием или декантацией.

Гетерогенные смеси

Примерами гетерогенных смесей являются эмульсии и пены . В большинстве случаев смесь состоит из двух основных компонентов. Для эмульсии это несмешивающиеся жидкости, такие как вода и масло. Для пены это твердое тело и жидкость или жидкость и газ. В более крупных масштабах оба компонента присутствуют в любой области смеси, а также в хорошо перемешанной смеси в одинаковых или лишь слегка различающихся концентрациях. Однако в микроскопическом масштабе один из компонентов отсутствует практически в любой достаточно маленькой области. (Если такое отсутствие является обычным явлением в макроскопических масштабах, комбинация компонентов представляет собой дисперсную среду , а не смесь.) Различные характеристики гетерогенных смесей можно отличить по наличию или отсутствию непрерывной просачивания их компонентов. Что касается пены, различают сетчатую пену , в которой один компонент образует связанную сеть, через которую может свободно просачиваться другой, или пену с закрытыми порами, в которой один компонент присутствует в виде захваченного в маленьких ячейках, стенки которых образованы пенопластом. другие составляющие. Аналогичное различие возможно и для эмульсий. Во многих эмульсиях один компонент присутствует в виде изолированных областей обычно глобулярной формы, рассеянных по другому компоненту. Однако также возможно, что каждый компонент образует большую взаимосвязанную сеть. Такая смесь называется тогда двоякий непрерывный . ^[14]

Различие между типами смесей

Различие между гомогенными и гетерогенными смесями зависит от масштаба выборки. В достаточно грубом масштабе любую смесь можно назвать однородной, если считать ее «образцом» все изделие. В достаточно мелком масштабе любую смесь можно назвать гетерогенной, поскольку размер образца может составлять всего одну молекулу. С практической точки зрения, если интересующее свойство смеси одинаково, независимо от того, какой образец ее взят для исследования, смесь является гомогенной.

Теория выборки Гая количественно определяет неоднородность частицы как: ^[15]

h_{i}={\frac {(c_{i}-c_{\text{batch}})m_{i}}{c_{\text{batch}}m_{\text{aver}}}},

где $h_{i}$ , $c_{i}$ , $c_{\text{batch}}$ , $m_{i}$ , и $m_{\text{aver}}$ соответственно: неоднородность $i$ частица населения, массовая концентрация интересующей собственности в $i$ частица населения, массовая концентрация интересующего имущества среди населения, масса $i$ частица в популяции и средняя масса частицы в популяции.

При отборе проб гетерогенных смесей частиц дисперсия ошибки выборки , как правило, не равна нулю.

Пьер Ги вывел на основе модели выборки Пуассона следующую формулу для дисперсии ошибки выборки массовой концентрации в пробе:

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},

где V — дисперсия ошибки выборки, N — количество частиц в популяции (до взятия выборки), q _i — вероятность включения i -й частицы популяции в выборку (т. е. первой вероятность включения й частицы i- в порядок ), m _i - масса i -й частицы популяции, а a _i - массовая концентрация интересующего свойства в i -й частице популяции.

Приведенное выше уравнение для дисперсии ошибки выборки представляет собой приближение, основанное на линеаризации массовой концентрации в образце.

В теории Гр правильная выборка определяется как сценарий выборки, при котором все частицы имеют одинаковую вероятность попадания в выборку. Это означает, что q _i больше не зависит от i и поэтому может быть заменен символом q . Уравнение Гая для дисперсии ошибки выборки принимает вид:

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

где партия _партия — это концентрация интересующего свойства в популяции, из которой должна быть взята выборка, а — _M это масса популяции, из которой должна быть взята выборка.

Влияние на здоровье

загрязнения воздуха Исследования ^[16]^[17] показывают, что биологические последствия и последствия для здоровья после воздействия смесей являются более сильными, чем эффекты от воздействия отдельных компонентов. ^[18]

Гомогенизация

Свойства смеси

Ссылки

^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) « смесь ». два : 10.1351/goldbook.M03949
^ Уиттен К.В., Гейли К.Д. и Дэвис Р.Э. (1992). Общая химия (4-е изд.). Филадельфия: Издательство Saunders College. ISBN 978-0-03-072373-5 . ^{[ нужна страница ]}
^ Петруччи, Ральф Х.; Харвуд, Уильям С.; Херринг, Ф. География (2002). Общая химия: принципы и современные приложения (8-е изд.). Река Аппер-Седл, Нью-Джерси: Прентис-Холл. ISBN 978-0-13-014329-7 . LCCN 2001032331 . OCLC 46872308 . ^{[ нужна страница ]}
^ Де Паула, Хулио; Аткинс, PW (2002). Физическая химия Аткинса (7-е изд.). Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-879285-7 . ^{[ нужна страница ]}
^ Альбертс Б.; и др. (2002). Молекулярная биология клетки, 4-е изд . Гирляндная наука. ISBN 978-0-8153-4072-0 . ^{[ нужна страница ]}
^ Лейдлер К.Дж. (1978). Физическая химия с биологическими приложениями . Менло-Парк: Бенджамин/Каммингс. ISBN 978-0-8053-5680-9 . ^{[ нужна страница ]}
^ Вест RC, Ред. (1990). CRC Справочник по химии и физике . Бока-Ратон: Издательство Chemical Rubber. ISBN 978-0-8493-0470-5 . ^{[ нужна страница ]}
^ Плезантс, Джулиан М., изд. (2017). «Призыв к долгу: Закон о выборочной службе 1940 года». Тыловой фронт . дои : 10.5744/Флорида/9780813054254.003.0003 . ISBN 978-0-8130-5425-4 .
^ Эшворт, Уильям; Литтл, Чарльз Э., ред. (2001). "Смесь". Энциклопедия экологических исследований . Факты в файле.
^ «Определение смеси — Химический словарь» . www.chemicool.com . Проверено 30 ноября 2018 г.
^ Jump up to: ^а ^б Эверетт, Д.Х. (23 июля 1971 г.). Руководство по символам и терминологии физико-химических величин и единиц. Приложение II Определения, терминология и символы в коллоидной и поверхностной химии. Часть I (PDF) (Отчет). Лондон: Международный союз теоретической и прикладной химии: Отдел физической химии. Архивировано (PDF) из оригинала 28 октября 2016 г. Проверено 28 октября 2016 г.
^ Лью, Кристи (2009). «Однородный». Кислоты и основания, необходимая химия. Нью-Йорк: Издательство Chelsea House . Интернет-издатель: Science Online. Факты о File, Inc. ISBN 978-0-7910-9783-0 . дата доступа: 01.01.2010 г.
^ Эшворт, Уильям; Литтл, Чарльз Э. (2001). «Раствор (химия)». Энциклопедия исследований, новое издание . Интернет-издатель: Science Online. Факты о File, Inc.
^ Сахими, Мухаммед (26 мая 2006 г.). Гетерогенные материалы I: линейный транспорт и оптические свойства . Спрингер. п. 31. ISBN 978-0-387-21705-5 .
^ Гай, П (1979). Отбор проб твердых частиц: теория и практика . Амстердам: Эльзевир.
^ Агентство по охране окружающей среды США, ORD. «Воздействие и воздействие на здоровье смесей загрязнителей воздуха» . 19 января 2017 г., snapshot.epa.gov . Проверено 10 ноября 2022 г.
^ Институт, Влияние на здоровье (9 марта 2016 г.). «Смеси мультизагрязнителей» . Институт воздействия на здоровье . Проверено 10 ноября 2022 г.
^ Маджумдер, Наиррита; Кодали, Вамси; Велаютам, Муругесан; Голдсмит, Трэвис; Амедро, Джессика; Храмцов Валерий Владимирович; Эрдели, Аарон; Нуркевич, Тимоти Р.; Харкема, Джек Р.; Келли, Эрик Э; Хусейн, Салик (27 октября 2022 г.). «Аэрозольные физико-химические детерминанты легочной токсичности, вызванной сажей и озоном при совместном вдыхании» . Токсикологические науки . 191 (1): 61–78. дои : 10.1093/toxsci/kfac113 . ISSN 1096-6080 . ПМЦ 9887725 . ПМИД 36303316 .

ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) « смесь ». два : 10.1351/goldbook.M03949

[1] ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) « смесь ». два : 10.1351/goldbook.M03949

[2] Уиттен К.В., Гейли К.Д. и Дэвис Р.Э. (1992). Общая химия (4-е изд.). Филадельфия: Издательство Saunders College. ISBN 978-0-03-072373-5 . ^{[ нужна страница ]}

[3] Петруччи, Ральф Х.; Харвуд, Уильям С.; Херринг, Ф. География (2002). Общая химия: принципы и современные приложения (8-е изд.). Река Аппер-Седл, Нью-Джерси: Прентис-Холл. ISBN 978-0-13-014329-7 . LCCN 2001032331 . OCLC 46872308 . ^{[ нужна страница ]}

[4] Де Паула, Хулио; Аткинс, PW (2002). Физическая химия Аткинса (7-е изд.). Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-879285-7 . ^{[ нужна страница ]}

[Alberts-5] Альбертс Б.; и др. (2002). Молекулярная биология клетки, 4-е изд . Гирляндная наука. ISBN 978-0-8153-4072-0 . ^{[ нужна страница ]}

[Laider-6] Лейдлер К.Дж. (1978). Физическая химия с биологическими приложениями . Менло-Парк: Бенджамин/Каммингс. ISBN 978-0-8053-5680-9 . ^{[ нужна страница ]}

[Weast-7] Вест RC, Ред. (1990). CRC Справочник по химии и физике . Бока-Ратон: Издательство Chemical Rubber. ISBN 978-0-8493-0470-5 . ^{[ нужна страница ]}

[8] Плезантс, Джулиан М., изд. (2017). «Призыв к долгу: Закон о выборочной службе 1940 года». Тыловой фронт . дои : 10.5744/Флорида/9780813054254.003.0003 . ISBN 978-0-8130-5425-4 .

[mixture-9] Эшворт, Уильям; Литтл, Чарльз Э., ред. (2001). "Смесь". Энциклопедия экологических исследований . Факты в файле.

[10] «Определение смеси — Химический словарь» . www.chemicool.com . Проверено 30 ноября 2018 г.

[PDF1-11] Jump up to: ^а ^б Эверетт, Д.Х. (23 июля 1971 г.). Руководство по символам и терминологии физико-химических величин и единиц. Приложение II Определения, терминология и символы в коллоидной и поверхностной химии. Часть I (PDF) (Отчет). Лондон: Международный союз теоретической и прикладной химии: Отдел физической химии. Архивировано (PDF) из оригинала 28 октября 2016 г. Проверено 28 октября 2016 г.

[define-12] Лью, Кристи (2009). «Однородный». Кислоты и основания, необходимая химия. Нью-Йорк: Издательство Chelsea House . Интернет-издатель: Science Online. Факты о File, Inc. ISBN 978-0-7910-9783-0 . дата доступа: 01.01.2010 г.

[solution-13] Эшворт, Уильям; Литтл, Чарльз Э. (2001). «Раствор (химия)». Энциклопедия исследований, новое издание . Интернет-издатель: Science Online. Факты о File, Inc.

[14] Сахими, Мухаммед (26 мая 2006 г.). Гетерогенные материалы I: линейный транспорт и оптические свойства . Спрингер. п. 31. ISBN 978-0-387-21705-5 .

[15] Гай, П (1979). Отбор проб твердых частиц: теория и практика . Амстердам: Эльзевир.

[16] Агентство по охране окружающей среды США, ORD. «Воздействие и воздействие на здоровье смесей загрязнителей воздуха» . 19 января 2017 г., snapshot.epa.gov . Проверено 10 ноября 2022 г.

[17] Институт, Влияние на здоровье (9 марта 2016 г.). «Смеси мультизагрязнителей» . Институт воздействия на здоровье . Проверено 10 ноября 2022 г.

[18] Маджумдер, Наиррита; Кодали, Вамси; Велаютам, Муругесан; Голдсмит, Трэвис; Амедро, Джессика; Храмцов Валерий Владимирович; Эрдели, Аарон; Нуркевич, Тимоти Р.; Харкема, Джек Р.; Келли, Эрик Э; Хусейн, Салик (27 октября 2022 г.). «Аэрозольные физико-химические детерминанты легочной токсичности, вызванной сажей и озоном при совместном вдыхании» . Токсикологические науки . 191 (1): 61–78. дои : 10.1093/toxsci/kfac113 . ISSN 1096-6080 . ПМЦ 9887725 . ПМИД 36303316 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

v т и Химические растворы
Решение	Идеальное решение Водный раствор Твердый раствор Буферный раствор Флори-Хаггинс Смесь Приостановка Коллоид Фазовая диаграмма Разделение фаз Эвтектическая точка Сплав Насыщенность Пересыщение Серийное разбавление Разбавление (уравнение) Очевидные молярные свойства Разрыв смешиваемости
Концентрация и соответствующие количества	Молярная концентрация Массовая концентрация Числовая концентрация Объемная концентрация Нормальность Моляльность Мольная доля Массовая доля Изотопное изобилие Соотношение смешивания Тройной сюжет
Растворимость	Равновесие растворимости Общее количество растворенных твердых веществ сольватация Сольватная оболочка Энтальпия раствора Решетчатая энергия Закон Рауля Закон Генри Таблица растворимости (данные) Таблица растворимости Смешиваемость
Растворитель	( Категория ) Константа диссоциации кислоты Протонный растворитель Полярный апротонный растворитель Неорганический неводный растворитель сольватация Список информации о кипячении и замерзании растворителей Коэффициент распределения Полярность гидрофобный гидрофильный Липофильный Амфифил Лионий ион Лиат-ион