Для характеристики достаточно большого количества как химических, так и физических процессов и систем, применяется категория «фаза».
В самом простейшем понимании категорией «фаза» называют самостоятельную, часть некой системы, которая характеризуется относительной однородностью структуры и состава. Фаза, как правило, достаточно автономна и отделяется от других фаз системы определенной границей – межфазным разделом.
С точки зрения химических систем, к которым относится и гомогенная система, фазой может выступать вещество в любом агрегатном состоянии: газ, твердое вещество, жидкость, а также их смеси и растворы. Общим свойством также выступает то, что любая не смешиваемая часть газа, жидкости или любое из твердых тел составляют отдельную фазу. Например, если рассмотреть в качестве образца систему, в которую входят лед, который тает и вода, то в этой системе можно выделить две фазы – воду и лед. Дело в том, что они хоть и имеют один состав, но по строению вещества различны, а потому представляют собой автономные фазы. Таким же образом можно привести примеры существования веществ, у которых мы можем зафиксировать наличие только одной фазы. К таким следует отнести воздух, водный раствор марганцовки, соляную кислоту. В этих соединениях нет видимых межфазных разделов, и в каждой точке системы ее состав однороден.
Вместе с тем, указанное в самом начале статьи определение понятия не является достаточным и исчерпывающим. Оно включает требования однородности и идентичности состава, но такой подход уместен только в отношении равновесных систем. В том же случае, когда система находится в состоянии протекания химической реакции, фаза может быть и неоднородной. Да и объемы однородной фазы будут несоизмеримы с с размерами элементов, составляющих данную фазу.
Категория «фаза» служит критерием и для классификации физико-химических систем. По количеству их все системы подразделяются на такие виды, как гомогенная система и гетерогенная система. Соответствующим образом можно и сформулировать и определение этим категориям. Гетерогенная система- это такая, в которой количество фаз не равно одной. И, соответственно, гомогенная система – это система, в которой выделяется только одна фаза.
Сами фазы также классифицируют на типы. Сплошная фаза – это такая, в которой попадание из одной точки в другую происходит без пересечения межфазного раздела. Именно наличием такой и только такой фазы характеризуется гомогенная система.
В противовес ей гетерогенная система создается как сплошной фазой, так и дисперсной, то есть раздробленной на некоторое количество отдельных составляющих.
Примером гомогенных систем могут служить истинные растворы, потому что частицы, которые их составляют, представляют смесь, существующую на атомарном уровне.
Наиболее показательно физический смысл этого понятия характеризует такая категория, как константа равновесия гомогенной системы. Эта константа, в свою очередь, характеризует другое важное свойство гомогенных систем – равновесие. Реакции, которые протекают в пределах одной фазы, именуются гомогенными, это значит, что все участвующие в ней элементы находятся в одном агрегатном состоянии. Равновесие в ходе таких реакций характеризует такое понятие, как равновесие в гомогенной системе. Это значит, что течение таких реакций происходит до такого установленного концентрационного уровня, при котором возможно еще как прямое, так и обратное течение реакции. Это состояние еще называют состоянием химического равновесия и оно, по большому счету, выступает в качестве показателя, при котором течение реакции прекращается как таковое.
Константа равновесия дает возможность определить способность полного протекания химической реакции при тех или иных условиях. Она является величиной универсальной и относится к любым системам.
