Основные понятия и определения

Химической системой называется ограниченная часть пространства, включающая какие-либо вещества. Все, что не входит в систему, называется внешней средой.

Вот простой пример. Углекислый газ в небольших количествах получают в лаборатории в аппарате Киппа при взаимодействии мрамора (карбоната кальция) с соляной кислотой. На рис. 5.1 показано, как это делается. Зарядили аппарат (положили мрамор и налили кислоту), открыли Рис. 5.1. Аппарат Киппа для получения газов при реакциях твердых веществ с жидкостями

кран, кислота смочила мрамор, началась реакция. Закрыли кран. Возрастающее давление углекислого газа вытесняет кислоту в верхний шар, и реакция прекращается. Открыли кран — все началось сначала.

В аппарате Киппа находится химически реагирующая система, первоначально образованная СаСО_э (кр) и НС1 (р-р). Если кран открыт и С0₂ выходит из системы во внешнюю среду — мы имеем открытую систему, если кран закрыт — закрытую систему.

Стеклянные стенки аппарата Киппа ограничивают химическую систему. Стальной баллон ограничивает находящийся в нем газ. В этих случаях границы системы очевидны. Но часто систему ограничивают лишь мысленно: горящая свеча образует систему вместе с воздухом, в котором она горит, и система — пламя свечи — не имеет реальной границы, хотя мы видим пламя и можем говорить об его форме и размерах.

Система может обмениваться с внешней средой веществами (массой) и энергией. Такая система называется открытой. Если обмена веществами не происходит — система называется закрытой. Если же нет обмена ни массой, ни энергией, тогда система называется изолированной.

Например, разбавленный раствор серной кислоты в открытом стакане представляет собой открытую систему — в зависимости от температуры вода будет либо испаряться из раствора во внешнюю среду (за край стакана), если раствор нагревать, либо поглощаться серной кислотой из внешней среды (влажного воздуха за краем стакана), если раствор охлаждать. Тот же раствор в запаянной ампуле — пример закрытой системы, а налитый в хороший термос, плотно закрытый пробкой, образует изолированную систему.