Физическое состояние веществ. Химические системы

Вещества могут находиться в трех физических состояниях: газообразном, жидком и твердом. При очень высоких температурах возникает разновидность газообразного состояния – плазма.

В газообразном состоянии молекулы находятся друг от друга на значительных расстояниях и соответственно занимают очень малую долю объема, поэтому при невысоких давлениях и температурах они практически не взаимодействуют друг с другом. Структура вещества в газообразном состоянии не упорядочена.

В жидком состоянии расстояния между частицами значительно меньше, чем в газообразном. Частицы занимают основную часть объема, постоянно соприкасаются друг с другом и притягиваются друг к другу. При этом наблюдается некоторая упорядоченность частиц (ближний порядок), они подвижны друг относительно друга.

В твердом состоянии частицы настолько сближены друг с другом, что между ними возникают прочные связи. Практически отсутствует движение частиц относительно друг друга, и существует высокая упорядоченность структуры.

Системой называется совокупность находящихся во взаимодействии веществ или частиц, обособленная от окружающей среды. Все, что находится вне системы, называется внешней средой. Различают гомогенные и гетерогенные системы. Гомогенные системы состоят из одной фазы, гетерогенные системы – из двух или более фаз. Фаза – это часть системы, однородная во всех ее точках по химическому составу и свойствам и отделенная от других фаз системы поверхностью раздела. Если в состав системы входят вещества или частицы, способные к химическому взаимодействию, то эти системы являются химическими системами.

Системы существуют при определенных условиях. К параметрам системы относятся температура, давление, объем, масса и концентрация.

Температура. Единицей измерения абсолютной шкалы служит градус Кельвина К. В этой шкале точка 0 К называется абсолютным нулем. Единицей измерения в шкале Цельсия является градус Цельсия °С. Нуль по Цельсию равен 273,15 К. Сравнение свойств различных веществ необходимо проводить при какой-то одной стандартной температуре. За стандартную принята температура, равная 273 К (0°С).

Давление. Единицей давления в системе СИ является Паскаль (Па), Н/м². В газовых смесях давления отдельных i-составляющих газа называются парциальными давлениями р_i. Общее давление смеси газов равно сумме парциальных давлений компонентов. В качестве стандартного принято давление 100 кПа (1 бар).

Таким образом, стандартными условиями являются температура 273 К (0°С) и давление 100 кПа, которые иногда называют также нормальными.

Концентрация – это отношение количества массы вещества, содержащегося в системе, к объему или массе этой системы.

Молярная концентрация вещества В с_В – отношение количества вещества в молях, содержащегося в системе, к объему в этой системе, моль/м³ (моль/л).

Молярная доля вещества В х_В – отношение количества вещества данного компонента (в молях), содержащегося в системе, к общему количеству вещества в молях. Выражается в долях единицы (в %).

Объемная доля вещества В j_В – это отношение объема компонента, содержащегося в системе, к общему объему системы. Выражается в долях единицы (в %).

Для оценки экологической вредности вещества используется предельно допустимая концентрация (ПДК) вещества в воздухе рабочей зоны или в водоеме, мг/м³ (мг/л).