химический каталог




ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Автор Химическая энциклопедия г.р. Н.С.Зефиров

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ, изучает зависимости между составом и свойствами макроскопич. систем, составленных из нескольких исходных веществ (компонентов). Для ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ-х. а. характерно представление этих зависимостей графически, в виде диаграммы состав-свойство; применяют также таблицы числовых данных и аналит. записи. T. к. свойства системы зависят не только от ее состава, но и от др. факторов, определяющих состояние системы,- давления, температуры, степени дисперсности, на-пряженностей гравитац. и электромагн. полей, а также времени наблюдения,- то в общей форме говорят о диаграммах фактор равновесия - свойство, или о физических-химический (химических) диаграммах. На этих диаграммах все химический процессы, происходящие в системах при изменении к.-л. фактора равновесия, как то - образование и распад химический соединение, появление и исчезновение твердых и (или) жидких растворов и т. п., выражаются как геометрическая изменения комплекса линий, поверхностей и точек, который образует диаграмму. Поэтому анализ геометрии диаграмм позволяет делать заключения о соответственных процессах в системе.

Два основные принципа ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ-х. а. были сформулированы Н.С. Курнаковым. Согласно принципу соответствия, каждой совокупности фаз, находящихся в данной системе в равновесии в соответствии с фаз правилом, на диаграмме отвечает определенный геометрическая образ. На основании этого принципа Н.С. Курнаков определил ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ-х. а. как геометрическая метод исследования химический превращений.

Второй основные принцип ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ-х.а., называют принципом непрерывности, формулируется следующей образом: при непрерывном изменении параметров, определяющих состояние системы, свойства отдельных ее фаз изменяются непрерывно. Св-ва же системы в целом изменяются также непрерывно, но при условии, что не возникают новые фазы и не исчезают старые; если же число фаз меняется, то изменяются и свойства системы, причем, как правило, скачкообразно.

Третий принцип ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ-х. а. был предложен Я.Г. Горощенко. Он утверждает, что любой набор компонентов, независимо от их числа и физических-химический свойств, может составить систему (принцип совместимости). Из него следует, что диаграмма любой системы содержит все элементы частных систем (подсистем), из которых она составлена. В общей системе элементы трансляции частных систем совмещаются с геометрическая образами на химический диаграмме, возникающими как отображение процессов, протекающих с участием всех компонентов общей системы.

Одним из основные направлений теории ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ-х. а. является изучение топологии химический диаграммы. Преимущество ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ-х. а. как метода исследования заключается в том, что он не требует выделения продукта химический взаимодействия компонентов из реакционной смеси, вследствие чего метод позволяет исследовать химический превращения в растворах, сплавах (особенно металлических), стеклах и т. п. объектах, которые практически невозможно исследовать с применением классич. препара-тивно-синтетич. методов. Широкое использование ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ-х. а. получил при исследовании комплексообразования в растворах с целью выяснения состава и определения устойчивости химический соединений. График состав - свойство имеет обычно один экстремум, как правило, максимум. В простых случаях максимум соответствует молярному отношению компонентов системы, представляющему стехиометрию комплексного соединения В общем случае точки экстремумов на кривых (или поверхностях) свойств, а также точки перегибов не отвечают составу образующихся в системе химический соединение, но в пределе, когда степень диссоциации химический соединение равна нулю, непрерывная кривая зависимости свойства от состава распадается на две ветви, пересекающиеся в сингулярной точке, абсцисса которой отвечает составу химический соединения.

Диаграммы состав - свойство лежат в основе аналит. методов (колориметрия, потенциометрия и др.). Для использования к.-л. свойства в аналит. целях желательно, чтобы существовала аддитивная зависимость значений этого свойства от состава. Поэтому важное значение уделяется рациональному выбору свойства (в частности, прямого или обратного, например электропроводности или электросопротивления), а также выбору способа выражения концентрации компонентов системы (массо вые, молярные, объемные, эквивалентные доли или проценты). В современной ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ-х. а. число используемых свойств системы составляет много десятков. В принципе можно применять любое свойство, которое может быть измерено или вычислено. Например, при решении теоретич. вопросов, в частности при выводе различные типов диаграмм, используют к.-л. термодинамическое потенциал, который не может быть измерен непосредственно. При выборе свойства необходимо учитывать как возможную точность определения его значений, так и его чувствительность к происходящим в системе химический превращениям. Например, плотность вещества может быть определена с большой точностью, но она малочувствительна к образованию химический соединение, тогда как твердость чутко реагирует на химический взаимодействие в системе, однако мала точность ее определения. Для ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ-х. а. характерно параллельное исследование и сопоставление результатов определения несколько свойств, например электропроводности, твердости.

Среди химический диаграмм особое место занимают диаграммы плавления (плавкости), диаграммы растворимости, диаграммы давления пара, которые являются вариантами диаграммы состояния. На таких диаграммах любая точка, независимо от того, находится она на к.-л. линии или поверхности диаграммы или нет, описывает состояние системы. Диаграмма состояния есть основа диаграммы любого свойства, т. к. значение каждого из свойств системы зависит в общем случае и от состава, и от температуры, и от давления, т.е. от всех факторов равновесия, соотношение между к-рыми дает диаграмма состояния. Все шире исследуют и используют на практике диаграммы, показывающие зависимость состояния системы одновременно от двух важнейших факторов равновесия - давления и температуры. Эти диаграммы обозначают как р-Т-х-диаграммы (х - молярная доля компонента). Даже для двойной системы построение р-Т-х- диаг-раммы требует использования пространств, системы координат, поэтому диаграмма состав - свойство для двойных и более сложных систем строятся и исследуются, как правило, при постоянных давлении, температуре, др. внешний факторах. Сложность построения химический диаграмм потребовала развития соответствующих методов графич. изображения.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ-х. а. способствовал решению многие теоретич. проблем химии, в частности, созданию теории строения химический соединение переменного состава (см. Нестехиометрия). ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ-х. а. является основой создания новых и модифицирования известных материалов - сплавов, полупроводников, стекол, керамики и т.д. путем, например, легирования. На ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ-х.а. и физических-химический диаграммах базируются многие технол. процессы, связанные, в частности, с кристаллизацией, ректификацией, экстракцией и т. п., т. е. с разделением фаз. Подобные диаграммы указывают, в частности, на условия выделения соединение, выращивания монокристаллов. T. называют метод остаточных концентраций позволяет исследовать реакции осаждения химический соединение в результате взаимодействие в растворах. По этому методу состав твердых фаз -продуктов реакции - определяется разностью между содержанием реагирующих компонентов в ряду исходных смесей и в соответствующих равновесных растворах по окончании взаимодействие При этом строится диаграмма зависимости равновесных кон-центраций реагирующих компонентов в растворе от отношения между ними в исходных смесях. Параллельно обычно изменяют рН, электропроводность растворов, поглощение света суспензией, др. свойства.

В классич. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ-х. а. системы исследовались только в равновесном состоянии. Приближение к равновесию часто требует большого времени либо вообще трудно достижимо, поэтому для практическое использования метода необходимо изучение систем в неравновесном состоянии, в частности в процессе приближения к равновесию. Строго говоря, неравновесными считаются системы, в которых участвуют метастаоильные модификации веществ, способные существовать сколь угодно продолжительное время. Техн. применение материалов в неравновесном состоянии, например стеклообразных металлич. сплавов, композиционных материалов, стеклообразных полупроводников, привело к необходимости изучения диаграмм состав -свойство для заведомо неравновесных систем.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ-х. а. оказался плодотворным для исследования и синтеза новых соединений в результате необратимых реакций в неравновесных системах. Исследование систем в процессе перехода в равновесное состояние позволяет установить существование не только конечных продуктов реакции, но и промежуточные веществ, а также образующихся нестойких веществ. Кинетич. фактор, т. е. скорость превращения (скорость приближения к равновесию), теперь рассматривается на равных правах с другими критериями и др. свойствами. На свойства системы существенное влияние оказывает ее дисперсность - мол.-дисперсное распределение компонентов (субмикроскопич. состояние), состояние коллоидного растворения и т. д., вплоть до монокристаллич. состояния. Диаграммы состав - структура - степень дисперсности - свойство определяют особенности современной изучения в ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ-х. а.

Развитие ЭВМ привело к тому, что в ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ-х. а. значительно усилилась роль аналит. формы выражения зависимостей свойств системы от ее состава. Это облегчает хранение информации (современной компьютерные системы позволяют собирать и хранить справочный материал по химический диаграммам и в графич. виде) и, в особенности, мат. обработку результатов, которая прежде применялась в основные лишь при исследовании комплексообра-зования в растворах. В известной мере использование современной вычислит, техники позволяет преодолеть ограниченность ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ-х. а., заключающуюся в том, что он устанавливает, какие именно химический превращения имеют место в системе, но не дает ответа на вопросы, связанные с причиной и механизмом этих превращений. Расчетные методы позволяют извлечь дополнительной информацию из химический диаграмм, например определять степень диссоциации химический соединение в расплаве на основании анализа кривизны линии ликвидуса для двойных систем или изменение свободной энергии системы при обмене солей, исходя из формы изотерм поверхности ликвидуса для тройных взаимных систем. Привлечение различные теорий твердого тела, моделей жидкости и состояний газовых смесей, наряду с обобщением эксперим. данных, позволяет получать физических-химический диаграммы (или их элементы) расчетным путем.

Исторический очерк. Осн. идея ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ-х. а. была высказана М.В. Ломоносовым (1752), первые попытки установить образование в системе химический соединение, исходя из зависимости ее свойств от состава, относятся к нач. 19 в. В сер. 19 в. работами П.П. Аносова (1831), Г.К. Сорби (1864), Д.К. Чернова (1869) были заложены основы металловедения; Д.И. Менделеевым впервые был проведен геометрическая анализ диаграмм состав - свойство на примере изучения гидратов серной кислоты. К этому же периоду относятся работы В.Ф. Алексеева о взаимной растворимости жидкостей, Д.П. Коновалова - об упругости пара растворов (см. Коновалова законы), И.Ф. Шредера - о температурной зависимости растворимости (см. Pacmвopuмость). Ha рубеже 19-20 вв. в связи с потребностями техники началось бурное развитие ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ-х. а. (А. Ле Шателье, Я. Вант Гофф, ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ Осмонд, У. Робертс-Остен, Я. Ван Лаар и др.). Основополагающие теоретич. и эксперим. работы современной ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ-х. а. принадлежат Н.С. Курнакову. Им были объединены в одно направление изучение сплавов и однородных растворов и предложен термин "Ф.-х. а." (1913). Исследования комплексообразования в растворах с работами И.И. Остромысленского (1911), П. Жоба (1928) и разработкой методов определения состава химический соединение и констант их устойчивости по данным измерений различные физических свойств растворов.

Литература: Курнаков Н.С., Введение в физико-химический анализ, 4 изд., М.-Л., 1940; Аносов В.Я., Погодин С.А., Основные начала физико химического анализа, М.-Л., 1947; Соловьев Ю.И., Очерки истории физико-химического анализа, M., 1955; Бабко А.К., Физико-химический анализ комплексных соединений в растворах, К., 1955; Михеева В.И., Метод физико-химического анализа в неорганическом синтезе, M., 1975; Ано-совВ.Я., Озерова М.И., Фиалков Ю.Л., Основы физико-химического анализа, M., 1976; Г о r о щ е н к о Я.Г., Физико-химический анализ гомогенных и гетерогенных систем, К., 1978; Черногоренко В.Б., Прядко Л.Ф., "Ж. неорганическое химии", 1982, т. 27, № 6, с. 1527-30; Глазов В.М., "Изв. АН СССР. Сер. неорганическое материалы", 1984, т. 20, № 6, с. 925-36; ФедоровП.И., Федоров П.П., Др о б о т Д.В., Физико-химический анализ безводных солевых систем, M., 1987. П.И. Федоров.

Химическая энциклопедия. Том 5 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
компьютерные курсы в москве для пользователя
парктроник установить цена
Перейди по ссылке получи скидку с промокодом "Галактика" в KNS - Kyocera FS-C8525MFP - поставщик товаров и оборудования для бизнеса.
аренда свадебного автобуса на 50 мест в свао

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(05.12.2016)