Гетерогенные равновесия в аналитической химии

Большинство аналитических методов, используемых для количественного определения химических веществ, основываются на реакциях, протекающих в гомогенных растворах. Химические равновесия, устанавливающиеся при этом, локализованы в одной фазе и называются гомогенными равновесиями. В противоположность этому, в большинстве методов разделения используют реакции, в которых образуется вторая фаза (например, осадок) или химические вещества разделяются между двумя или более сосуществующими фазами. Устанавливающиеся равновесия называются гетерогенными равновесиями.

Гомогенные и гетерогенные системы могут быть образованны отдельным веществом, но могут состоять и из нескольких компонентов. Такие системы называются соответственно одно- и многокомпонентными. В системе, в которой большое число веществ взаимодействуют друг с другом, происходят химические изменения до тех пор, пока не достигается некоторое устойчивое состояние. Это конечное состояние называется состоянием равновесия системы. Любое состояние химического равновесия может быть описано константой равновесия К. Это очень полезный параметр, и он может быть использован для описания большого ряда аналитически важных химических процессов, таких, как кислотно-основные взаимодействия, комплексообразование, а также окислительно-восстановительные реакции.

Гетерогенные равновесия играют важную роль в современных аналитических методах разделения, таких, как экстракция и хроматография. Константа равновесия – это средство, с помощью которого могут быть представлены и подробно описаны химические равновесия всех типов. Введение этой характеристики системы позволяет объяснять и моделировать особенности химических процессов в сложных системах.

3 Системы газ – жидкость

Газы в определенной степени растворимы в жидкостях. Равновесный процесс перехода из одной фазы в другую осуществляется на границе раздела между растворителем (например, водным раствором) и атмосферой (паровой фазой). Переход вещества из жидкого в газообразное состояние называется – испарением, а обратный процесс – конденсаций. Сочетание испарения и последующей конденсации химического вещества называется перегонкой или дистилляцией, а продукт дистилляции – дистиллятом.

Процесс дистилляции особенно важен для разделения больших объемов жидких смесей. Чтобы повысить эффективность разделения этот процесс часто проводят в специальных аппаратах – дистилляторах, работающих в режиме многократного чередования процессов испарения и конденсации.

...

5 Системы твердое вещество – жидкость

Равновесие осаждения. Растворимость твердых веществ в воде и других растворителях – это видимое проявление конкуренции двух различных процессов. Первый, называемый кристаллизацией, - результат связывающих взаимодействий в твердом теле. В ходе кристаллизации происходит рост кристалла в среде, содержащей такие же ионы или молекулы, как и его собственные. Второй процесс, называемый растворением, является результатом взаимодействий молекул растворителя с молекулами или ионами на поверхности кристалла. Это приводит к разрушению кристаллической решетки и образованию все более и более концентрированного раствора до тех пор, пока либо не раствориться вся твердая фаза, либо не установиться равновесие между конкурентными процессами, твердая фаза – насыщенный раствор.

...

6 Растворимость и произведение растворимости

Растворимость s вещества в воде определяется как масса растворенного твердого вещества, находившегося в равновесии с избытком твердой фазы. Такой раствор является насыщенным. Если предположить, что растворенное вещество полностью диссоциировано (сильные электролиты, соли и т.д.), то двухфазная система может быть описана следующим равновесием, в котором хлорид натрия взят как за пример сильного электролита:

...