Химическая система - сочетание веществ, взаимодействующих друг с другом. Система отделяется от окружения мысленно или фактически. Химические системы делятся на следующие виды:

а) гомогенные

б) гетерогенные

в) дисперсионные

г) нонвариантные

д) моновариантные

е) бивариантные

ж) поливариантные.

Гомогенная система - физико-химическая система, содержащая одну фазу.

В гомогенной системе, включающей два и более химических компонента, каждый из компонентов распределяется в объеме другого соединения в виде молекул, атомов или ионов. Компоненты гомогенной системы имеют определенные значения по системе или непрерывно меняющиеся от одной к другой точке системы. Известны следующие гомогенные системы: лед, жидкие или твердые растворы, смеси газов. При этом различают жидкие, кристаллические и аморфные вещества.

Гетерогенная система - система, включающая несколько гомогенных частей (фаз), разделенных границами.

Фазы могут отличаться одна от другой составом и свойствами.

Фаза - гомогенная часть гетерогенной системы, имеющая одинаковые свойства во всех точках и отделяющаяся от других частей границами.

Дисперсная система - система мельчайших частиц (твердых, жидких или газообразных), суспендированных в жидкой, газообразной или твердой среде (дисперсная среда).

Примерами дисперсных систем являются: молоко, в котором частицы жира суспендированы в воде, а также различные эмульсии, суспензии, туманы, пены и дымы.

Дисперсные системы изучаются в химии коллоидов. Известны жидкие, гелеподобные и твердые коллоиды.

В термодинамике существуют такие понятия, как изолированная, открытая и стабильная системы, а также моновариантная, бивариантная и поливариантная системы.

Изолированная система - система, которая не может обмениваться энергией и веществом с окружающей средой.

Открытая система обменивается энергией и веществом со средой.

В стабильной химической системе между веществами, образующими систему, существует равновесие.

Моновариантная система - химическая система, в которой две фазы находятся в равновесии.

Нонвариантная химическая система - система, в которой три компонента (или фазы) находятся в равновесии.

Бивариантная (поливариантная) система - система, представляющая собой одну фазу и сумму трех или более независимых компонентов и внешних факторов (температура и давление).

Среди агрегированных состояний известны конденсированные состояния при стандартных условиях (Т =291,15 К; Р=101,325 кПа).

Конденсированные вещества могут находиться в твердом или жидком состояниях; твердые вещества могут быть кристаллическими или аморфными.

Стабильность химических систем достигается присутствием химических связей и взаимодействий, которые различаются по энергии и природе. В дисперсных системах имеют место наиболее разнообразные системы связей и взаимодействий.

Дисперсионная среда - вещество, которое присутствует протяженной фазой в дисперсной системе.

Дисперсная фаза - вещество, распределенное в среде.

В зависимости от линейных размеров дисперсионной фазы образуются гомогенные и гетерогенные дисперсные системы. Гомогенные дисперсные системы обычно называются растворами. Они могут быть твердыми, жидкими или газовыми. В растворах линейные размеры дисперсной фазы не превышают 1 нм. Гетерогенные дисперсные системы разделяются на коллоидные системы (линейный размер частиц более 100 нм). В зависимости от агрегатного состояния дисперсной среды различают твердые (сплавы); жидкие (пены, эмульсии, суспензии); газовые (туманы, дымы, аэрозоли, газовые смеси) дисперсные системы. В этих системах возможны два или более видов фазовых границ, а также два или более видов химических связей. В сплавах между фазами образуются граничные слои с переменной электронной плотностью. При образовании сплавов в основном принимают участие металлические связи, вместе с тем образование ионных и ковалентных связей также возможно.

Когда возникают пены, во взаимодействии участвуют газы и жидкие компоненты. В граничном слое обычно присутствует растворенный газ в соответствующей жидкости. Здесь главные химические связи ковалентные. Эмульсии содержат две или более жидких фаз, а суспензии имеют твердые и жидкие фазы (в суспензиях твердая фаза распределяется в жидкой среде).

Дымы являются дисперсными системами, в которых твердые частицы распределяются в газовой среде. В то же время в туманах частицы жидкой фазы распределяются в газовых смесях.

Во всех этих случаях присутствуют различные химические связи и взаимодействия, а также для соответствующих дисперсных систем наблюдается особенное распределение электронной плотности.

Известно, что молекулы химических веществ могут быть представлены в виде карт электронной плотности. При сложении такого описания целесообразно представлять химические системы в виде карт изменений плотности (или других свойств) для реальных фаз с учетом данных для межфазных слоев. Например, для суспензии, в которой распределены частицы практически одного размера и одной формы, имеющие на поверхности активные центры, взаимодействующие с дисперсионной средой, можно представить изменения плотности в одном направлении в виде диаграммы.

Поверхностный слой, образующийся на границе «суспензия - воздушная среда», обычно имеет большую, чем дисперсионная среда, плотность, поскольку химические частицы поверхностного слоя находятся под влиянием поля частиц во внутренних слоях дисперсионной среды и дисперсионной фазы. При этом не учитываются флуктуации плотности в дисперсионной среде и дисперсионной фазе. Для представления образования и свойств дисперсных систем являются важными такие понятия, как адсорбция, хемосорбция, адгезия, когезия, коагуляция, золь, гель, лиофобность, лиофильность.

Адсорбция - процесс увеличения концентрации химического соединения на межфазной поверхности по отношению к концентрации этого вещества в объеме.

Хемосорбция - адсорбция, сопровождающаяся химическими реакциями.

Процессы хемосорбции зачастую связываются (сопровождаются) процессами адгезии.

Адгезия - связывание различных жидких и твердых фаз на их границе.

Когезия - связывание (образование связей) между химическими частицами в гомогенной фазе.

Т.о., адгезия и когезия - противоположные процессы. Благодаря адгезии твердые тела могут быть изотропными и не разрушаться на отдельные фазы. Однако при определенных условиях возможны фазовые распределения или взаимодействия частиц дисперсной фазы между собой. Для коллоидных систем возможна коагуляция.

Коагуляция - слипание вместе частиц дисперсной фазы в коллоидных системах.

При коагуляции в жидкой дисперсной среде образуются гели.

Гели - желеподобные коллоидные системы с жидкой дисперсной средой.

Золи - обычно коллоидные растворы или коллоидные системы, включающие взаимодействующие между собой дисперсную фазу и дисперсную среду.

Для характеристики способности веществ к взаимодействию с жидкой средой применяют термины «лиофобность» и «лиофильность».

Играет огромную роль в хозяйстве страны. В ней четко выделяются полупродуктовые производства, базовые, перерабатывающие. По ассортименту продукции эта отрасль уступает только . Химия обеспечивает промышленность и строительство новыми эффективными материалами, снабжает минеральными удобрениями, средствами защиты растений, способствует его интенсификации.

Химическая промышленность имеет сложный отраслевой состав.

Она включает: горно-химическую (добыча сырья - апатитов, фосфоритов, серы, каменных солей и др.) и основную химию (производство солей, кислот, щелочей, удобрений). А так же химию органического синтеза (производство полимеров) и переработку полимерных материалов (производство шин, изделий из пластмассы).

Химия использует отходы многих производств, поэтому важным фактором её размещения является комбинирование производства, особенно с металлургией. Возможности комбинирования и использования разнообразного сырья так велики, что предприятия можно строить практически повсеместно. Но ограничивающим фактором являются большая энерго- и водоемкость и отрицательное влияния на окружающую среду большинства химических производств.

Главные базы : Центральная (вокруг Москвы), Северо-Европейская (вокруг ), Урало-Поволжская, и Сибирская.

Химическая промышленность оказывает существенное влияние на природу.

С одной стороны, химическая промышленность обладает широкой сырьевой базой, позволяющей утилизировать отходы и активно использовать вторичное сырьё, что способствует более экономному расходованию природных ресурсов. Кроме того, она создает вещества, которые применяют для химической очистки воды, воздуха, защиты растений, восстановлению .

С другой стороны, она сама относится к числу наиболее «грязных» , воздействующих на все компоненты природной среды, что требует проведения регулярных природоохранных мероприятий.
Экологический фактор не только определяет размещение химических предприятий, но и обладает уникальными возможностями использования и переработки любых, даже самых ядовитых отходов. Однако всё значимее становится вопрос об утилизации продукции химических предприятий, тек как новые вещества и материалы, создаваемые ею практически не разлагаются.

Главные проблемы, стоящие перед отраслью - развитие производств новейших видов продукции тонкой химии (чистые вещества, реактивы), микробиологической промышленности, создание небольших производств, не оказывающих особого влияния на окружающую среду.

С начала времен люди интересовались составом, строением и взаимодействием всего, что их окружает. Эти знания объединены в единую науку - химию. В статье рассмотрим, что это такое, разделы химии и необходимость ее изучения.

и зачем ее изучать?

Химия является одной из нескольких областей естествознания, наукой о веществах. Она занимается изучением:

• строения и состава веществ;
• свойств элементов окружающего мира;
• превращений веществ, которые зависят от их свойств;
• изменения состава вещества в ходе химической реакции;
• законов и закономерностей изменений веществ.

Химия рассматривает все элементы с точки зрения атомно-молекулярного состава. Она тесно связана с биологией и физикой. Также существует множество областей науки, которые являются пограничными, то есть изучаются, например, и химией, и физикой. К таковым относятся: биохимия, квантовая химия, химическая физика, геохимия, физическая химия и другие.

Основными разделами химии в литературе считаются:

1. Органическая химия.
2. Неорганическая химия.
3. Биохимия.
4. Физическая химия.
5. Аналитическая химия.

Органическая химия

Химию можно классифицировать по признаку изучаемых веществ на:

• неорганическую;
• органическую.

Первую область изучения рассмотрим в следующем пункте. Почему органическую химию выделили в отдельный раздел? Потому что она занимается исследованием соединений углерода и веществ, в состав которых он входит. На сегодня известно около 8 млн таких соединений.

Углерод может соединяться с большинством элементов, но чаще всего взаимодействует с:

• кислородом;
• углеродом;
• азотом;
• серой;
• марганцем;
• калием.

Также элемент отличается способностью образовывать длинные цепочки. Подобные связи обеспечивают многообразие органических соединений, которые важны для существования живого организма.

Цели и методы, которым следует предмет органической химии:

• выделение отдельных индивидуальных и особенных веществ их растительных и живых организмов, а также из ископаемого сырья.
• очистка и синтез ;
• определение структуры вещества в природе;
• изучение протекания химической реакции, ее механизмы, особенности, и результаты;
• определение взаимосвязей и зависимостей между структурой органического вещества и его свойствами.

Разделы органической химии включают:

Неорганическая химия

Раздел неорганической химии занимается изучением состава, структуры и взаимодействий всех веществ, не содержащих углерод. На сегодня насчитывается более 400 тысяч неорганических веществ. Благодаря именно этому разделу науки обеспечивается создание материалов для современной техники.

Исследования и изучение веществ неорганической химии основывается на периодическом законе, а также периодической системе Д. И. Менделеева. Наука изучает:

• простые вещества (металлы и неметаллы);
• сложные вещества (оксиды, соли, кислоты, нитриты, гидриды и другие).

Задачи науки:

Физическая химия

Физическая химия является самым обширным разделом химии. Она занимается изучением общих законов и превращений веществ с помощью методов физики. Для этого применяются теоретические и экспериментальные из них.

Физическая химия включает знания о:

• строении молекул;
• химической термодинамике;
• химической кинетике;
• катализе.

Разделы физической химии следующие:

Аналитическая химия

Аналитическая химия - раздел химии, который развивает теоретическую базу химического анализа. Наука занимается разработкой методов идентификации, разделения, обнаружения и определения химических соединений и установлением химического состава материалов.

Аналитическую химию можно классифицировать в зависимости от решаемых задач на:

• Качественный анализ - определяет, какие вещества находятся в образце, их форму и сущность.
• Количественный анализ - определяет содержание (концентрацию) компонентов в исследуемом образце.

Если требуется проанализировать неизвестную пробу, то сначала применяется качественный анализ, а потом количественный. Они проводятся химическими, инструментальными и биологическими методами.

Биохимия

Биохимия - раздел химии, который исследует химический состав живых клеток и организмов, а также базовые их жизнедеятельности. Наука является достаточно молодой и находится на стыке биологии и химии.

Биохимия занимается исследованием таких соединений:

• углеводы;
• липиды;
• белки;
• нуклеиновые кислоты.

Разделы биохимии:

Химическая технология

Является разделом химии, который изучает экономичные и экологически обоснованные методы переработки природных материалов для их потребления и использования в производстве.

Наука подразделяется на:

• Органическую химическую технологию, которая занимается переработкой горючих ископаемых, получением синтетических полимеров, лекарств и иных веществ.
• Неорганическую химическую технологию, которая занимается переработкой минерального сырья (кроме металлической руды), получением кислот, минеральных удобрений и щелочей.

В химической технологии происходит множество процессов (периодических или непрерывных). Они разделяются на основные группы:

Протекание некоторых химических процессов и свойства отдельных веществ вызывают необычный интерес людей.

Вот некоторые из них:

1. Галлий. Это интересный материал, который имеет свойство плавиться при комнатной температуре. По виду похож на алюминий. Если ложку из галлия опустить в жидкость по температуре выше 28 градусов по Цельсию, то она расплавится и потеряет форму.
2. Молибден. Этот материал был обнаружен во время Первой мировой войны. Исследования его свойств показали высокую прочность вещества. Позднее из него была изготовлена легендарная пушка «Большая Берта». Ее ствол не деформировался от перегрева при стрельбе, что упростило использование орудия.
3. Вода. Известно, что вода в чистом виде H 2 O не встречается в природе. Благодаря своим свойствам, она впитывает все, что встречается на пути. Поэтому истинно чистую жидкость можно получить только в лаборатории.
4. Также известно еще одно особенное свойство воды - ее реакция на изменение окружающего мира. Исследования показали, что вода из одного источника при разных воздействиях (магнитном, при включенной музыке, рядом с людьми), меняет свою структуру.
5. Меркаптан. Это соединение сладкого, горького и кислого вкусов, которое было обнаружено после исследования грейпфрута. Установлено, что человек замечает этот вкус при концентрации 0,02 нг/л. То есть достаточно на объем воды в 100 тыс. тонн добавить 2 мг меркаптана.

Можно сказать, что химия - неотъемлемая часть научного знания человечества. Она интересна и многогранна. Именно благодаря химии люди имеют возможность пользоваться множеством предметов современного окружающего мира.

Химическая промышленность - одна из важнейших отраслей мирового хозяйства, благодаря которой обеспечивается полноценная работа черной и цветной металлургии, строительства, сельского хозяйства, фармацевтики, пищевой промышленности. В современном мире значение химической промышленности очень велико, поскольку ее достижения существенно облегчают жизнь людей.

Общая характеристика

Химическая промышленность основана на переработке сырья химическими способами. Базовыми материалами, которые используются в этой отрасли, является нефть и различное минеральное сырье. Благодаря ей у людей появилась возможность использовать в своем быту пластиковые и пластмассовые изделия, удобрения для сельского хозяйства, лекарственные препараты, бытовую химию и косметику, и многое другое.

Рис. 1. Бытовая химия.

Многие отрасли промышленности нуждаются в химической продукции, благодаря которой происходит активное развитие индустрии. Особое значение химическая промышленность имеет для сельского хозяйства, автомобилестроения и строительства.

Началом развития химической отрасли принято считать начало 17 века, когда произошел промышленный переворот. До этого химия - «наука о веществах» – развивалась крайне медленно, и лишь когда люди научились применять свои знания на практике, все изменилось. Самым первым продуктом химической промышленности стала серная кислота, которая и сейчас остается важнейшим компонентом в химической индустрии.

Рис. 2. Серная кислота.

Для данной отрасли характерны следующие черты:

• Использование большого количества сырья для изготовления продукции. Это особенно касается каучука, пластмассы, соды, удобрений.
• Материалы химической промышленности отличаются большим разнообразием.
• Высокий уровень энергетических расходов.
• Невысокая трудоемкость в сочетании с потребностью в высококвалифицированных специалистах.
• Большие капиталовложения. Работа химических предприятий невозможна без сложных конструкций и механизмов.
• Сложная отраслевая структура.
• Проблемы экологического характера, связанные с изготовлением химической продукции.

Отрасли химической промышленности

В состав мировой химической промышленности входит множество различных сфер. В настоящее время существует более двухсот различных подотраслей и производств, а ассортимент ее продукции достигает одного миллиона видов.

ТОП-4 статьи которые читают вместе с этой

Основными отраслями химической промышленности являются:

• Горнохимическая - добыча, переработка и обогащение серы, фосфоритов и различных солей.
• Базовая - производство неорганических веществ (удобрения, кислоты, сода).
• Промышленность полимерных материалов - основана на органическом синтезе и включает в себя производства по изготовлению и переработке различных полимеров (пластмасса, смола, каучук).

В эпоху научно-технической революции наибольшее развитие в химической промышленности получило производство полимерных материалов. В качестве сырья для этой продукции используются полуфабрикаты нефтехимии. Полимеры являются важнейшей составляющей частью промышленности и строительства.

Рис. 3. Производство пластмассы.

Сохранение экологии

Активное развитие химической промышленности привело к строительству большого количества производств в крупных и средних населенных пунктах во всем мире.

Вместе с тем лишь малое количество предприятий оснащено малоотходными или полностью безотходными технологиями, современными очистительными сооружениями. Все это привело к возникновению сложной экологической обстановки, особенно в развивающихся странах, где уделяется мало внимания защите окружающей среды.

Для улучшения экологической обстановки в технологические процессы химической промышленности необходимо своевременно внедрять следующие методики :

• восстановление и окисление с использованием кислорода и азота;
• мембранная технология, благодаря которой происходит разделение газовых смесей и от жидкости;
• биотехнология;
• электрохимические методы.

Что мы узнали?

При изучении темы «Химическая промышленность» мы узнали, насколько большое влияние оказывается химическая индустрия на развитие многих важных отраслей промышленности. Мы выяснили, какие основные черты ей присущи, из каких отраслей она состоит.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.6 . Всего получено оценок: 160.

Основания (гидроксиды) – сложные вещества, молекулы которых в своём составе имеют одну или несколько гидрокси-групп OH. Чаще всего основания состоят из атома металла и группы OH. Например, NaOH – гидроксид натрия, Ca(OH) 2 – гидроксид кальция и др.

Существует основание – гидроксид аммония, в котором гидрокси-группа присоединена не к металлу, а к иону NH 4 + (катиону аммония). Гидроксид аммония образуется при растворении аммиака в воде (реакции присоединения воды к аммиаку):

NH 3 + H 2 O = NH 4 OH (гидроксид аммония).

Валентность гирокси-группы – 1. Число гидроксильных групп в молекуле основания зависит от валентности металла и равно ей. Например, NaOH, LiOH, Al (OH) 3 , Ca(OH) 2 , Fe(OH) 3 и т.д.

Все основания – твёрдые вещества, которые имеют различную окраску. Некоторые основания хорошо растворимы в воде (NaOH, KOH и др.). Однако большинство из них в воде не растворяются.

Растворимые в воде основания называются щелочами. Растворы щелочей «мыльные», скользкие на ощупь и довольно едкие. К щелочам относят гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов (KOH, LiOH, RbOH, NaOH, CsOH, Ca(OH) 2 , Sr(OH) 2 , Ba(OH) 2 и др.). Остальные являются нерастворимыми.

Нерастворимые основания – это амфотерные гидроксиды, которые при взаимодействии с кислотами выступают как основания, а со щёлочью ведут себя, как кислоты.

Разные основания отличаются разной способностью отщеплять гидрокси-группы, поэтому признаку они делятся на сильные и слабые основания.

Сильные основания в водных растворах легко отдают свои гидрокси-группы, а слабые – нет.

Химические свойства оснований

Химические свойства оснований характеризуются отношением их к кислотам, ангидридам кислот и солям.

1. Действуют на индикаторы . Индикаторы меняют свою окраску в зависимости от взаимодействия с разными химическими веществами. В нейтральных растворах – они имеют одну окраску, в растворах кислот – другую. При взаимодействии с основаниями они меняют свою окраску: индикатор метиловый оранжевый окрашивается в жёлтый цвет, индикатор лакмус – в синий цвет, а фенолфталеин становится цвета фуксии.

2. Взаимодействуют с кислотными оксидами с образованием соли и воды:

2NaOH + SiO 2 → Na 2 SiO 3 + H 2 O.

3. Вступают в реакцию с кислотами, образуя соль и воду. Реакция взаимодействия основания с кислотой называется реакцией нейтрализации, так как после её окончания среда становится нейтральной:

2KOH + H 2 SO 4 → K 2 SO 4 + 2H 2 O.

4. Реагируют с солями, образуя новые соль и основание:

2NaOH + CuSO 4 → Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4.

5. Способны при нагревании разлагаться на воду и основной оксид:

Cu(OH) 2 = CuO + H 2 O.

Остались вопросы? Хотите знать больше об основаниях?
Чтобы получить помощь репетитора – зарегистрируйтесь .
Первый урок – бесплатно!

сайт, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

Полезные инструменты