Характеристична однорідна система, класифікація, методи фракціонування



A однорідної системи саме ця частина Всесвіту складається з однієї фази матерії. Вона може бути повністю однорідною фазою або складатися з впорядкованої і симетричної суміші елементів, яка для випадку однорідних хімічних систем є частинками (молекулами, атомами, іонами тощо)..

Природа прагне, через невизначені або добре відомі механізми, гомогенізувати деяку властивість або всю саму систему. На Землі існує рівноважний оркестр між однорідними і гетерогенними системами, що розглядаються як такі за допомогою візуальних досліджень.

Тобто, в першу чергу, очі кваліфікуються, якщо система (будь-який об'єкт або простір) є однорідною чи ні. Якщо це поверхнево, то наступний крок - запитати, яким є його склад і як влаштовані його елементи. Враховуючи це, його можна підтвердити чи ні (з певною впевненістю), якщо система має однорідність у своїх властивостях.

Наприклад, на зображенні ви маєте зображення чашки кави, тарілки і цукрової плівки зі щасливим обличчям. Якщо ви розглядаєте ці три елементи для дослідження, то система буде гетерогенною, але якщо ви вивчите тільки чорну каву в чашці, ви б говорили в цьому випадку про однорідну систему.

Чому? Тому що, на перший погляд, чорна кава виглядає рівномірною поверхнею, і ви можете подумати, що вона також знаходиться всередині. Якщо б цукор додавали без перемішування, він осідав би на дно чашки і, початкова гомогенна система, ставала гетерогенною.

Однак, якщо каву перемішували до повного розчинення цукру, його однорідність повернулася б, хоча з новою органолептичною властивістю вона тепер солодша, ніж раніше. Щоб бути однорідною, кожна крапля кави, витягнута з будь-якого куточка чашки, повинна знати точно так само.

З іншого боку, можна порівняти чашку чорної кави з однією з бульбашкової поверхні. Другий буде менш однорідним, ніж перший, оскільки він не має рівномірного розподілу бульбашок. Але, якщо два кави мають однаковий смак, і їм не вистачає кристалів цукру (більш важливі змінні), то обидва вони однаково однорідні.

Кава зі збитими вершками, або з художніми малюнками на їх поверхні, можуть бути прийняті гетерогенними системами (хоча суміш однорідна по відношенню до кави).

Індекс

  • 1 Характеристики однорідної системи
    • 1.1 Шахівниця і суб'єктивність
  • 2 Класифікація
    • 2.1 Рішення
    • 2.2 Чисті речовини
    • 2.3 Гомогенні реакції
  • 3 Методи фракціонування
    • 3.1 Випаровування
    • 3.2 Перегонка
    • 3.3 Зрідження
  • 4 Приклади
    • 4.1 Щоденного життя
    • 4.2 Хімічні речовини
  • 5 Посилання

Характеристики однорідної системи

Які характеристики має мати гомогенна система?? 

-Має володіти однією фазою матеріалу (рідина, тверда речовина або газ).

-Коли мова йде про суміш, її компоненти повинні бути здатні утворювати єдину однорідну фазу. Це стосується кави та цукру. Якщо в нижній частині чашки або чашки є кристали цукру без розчинення, вони становлять другу фазу.

-Їх інтенсивні властивості (щільність, в'язкість, молярний об'єм, температура кипіння тощо) повинні бути однаковими у всіх точках системи. Це також стосується органолептичних властивостей (смак, колір, запах і т.д.). Таким чином, меренга єдиного аромату є однорідною системою, якщо вона не має іншого елемента (наприклад, нарізаних плодів).

-Компоненти їх сумішей упорядковуються в просторі однорідним і симетричним способом.

Шахівниця і суб'єктивність

Остання характеристика може викликати плутанини та точки зору.

Наприклад, шахова дошка (без шматочків) є точкою, де виникають різні думки з цього приводу. Чи є вона однорідною або неоднорідною? А якщо чорно-білі квадрати чергуються в рядках (один білий, один чорний і так далі), то яким буде відповідь у цьому сценарії??

Оскільки квадрати відрізняються один від одного кольором, це основна змінна. Існує помітна різниця між білим і чорним, які чергуються по всій дошці.

Кожен колір являє собою компонент, і суміш є однорідною, якщо її фізичне розташування орієнтоване таким чином, щоб мінімізувати відмінності його властивостей. Тому кольори повинні бути розташовані максимально однорідно і симетрично.

З цієї міркування шахова дошка однорідна, тому що, незважаючи на неоднорідність по відношенню до її кольорів, її відмінність чергується рівномірно. У той час як кольори відображаються в рядках, очевидні "чорно-білі фази", які будуть еквівалентними двома фазами і введенням визначення гетерогенної системи.

Класифікація

Однорідні системи можуть мати багато класифікацій, які залежать від того, до якої галузі знань вони належать. У хімії недостатньо поверхнево спостерігати за системою, але знайти, які частинки складають її і що вони роблять у ній.

Рішення

Ненасичені розчини є сумішами або гомогенними системами, присутні не тільки в хімії, але і в повсякденному житті. Море і океани - гігантські маси ненасиченої води. Молекули розчинників, зазвичай в рідкій фазі, оточують молекули розчинених речовин і запобігають їх додаванню для утворення твердої речовини або міхура.

Майже всі рішення потрапляють у цю класифікацію. Нечисті спирти, кислоти, основи, суміші органічних розчинників, індикаторні розчини або реагенти перехідних металів; всі вони містяться в об'ємних балонах або скляних або пластикових контейнерах, класифікованих як однорідні системи.

Враховуючи нижчу формування другої фази в одному з цих рішень, система вже не є однорідною.

Чисті речовини

Вище було написано фразу "нечисті спирти", що означає, що вони зазвичай змішуються з водою. Однак чисті спирти, як і будь-яка інша рідка сполука, є гомогенними системами. Це відноситься не тільки до рідин, але і до твердих тіл і газів.

Чому? Тому що, коли у вас є тільки один тип частинки в системі, ви говорите про високу однорідність. Всі рівні, і єдина варіація в тому, як вони вібрують або рухаються; але, по відношенню до його фізичних або хімічних властивостей, немає ніякої різниці в будь-якій частині системи.

Це означає, що чистий залізний куб є однорідною системою, оскільки він має лише атоми заліза. Якби фрагмент будь-якої з його вершин був видалений, а його властивості визначалися, то отримали б ті ж результати; тобто однорідність її властивостей досягається.

Якщо вона є нечистою, її властивості будуть коливатися в межах діапазону значень. Це вплив домішок на залізо і на будь-яку іншу речовину або з'єднання.

Якщо ж з іншого боку залізний куб має окислені частини (червоні) і металеві частини (сіруватий), то це гетерогенна система.

Гомогенні реакції

Гомогенні реакції є, мабуть, найбільш важливими однорідними хімічними системами. У них всі реагенти знаходяться в одній фазі, особливо рідини або газу. Вони характеризуються більшими контактними і молекулярними зіткненнями між реагентами.

Оскільки існує лише одна фаза, частинки рухаються з більшою свободою і швидкістю. З одного боку, це велика користь; але з іншого боку, можуть утворюватися небажані продукти або деякі реагенти рухаються так швидко, що вони не стикаються ефективно.

Реакція гарячих газів з киснем, щоб викликати вогонь, є емблематичним прикладом такого типу реакцій.

Будь-яка інша система, що включає реагенти з різними фазами, як це відбувається з окисленням металів, вважається гетерогенною реакцією.

Методи фракціонування

В принципі, з огляду на його однорідність, неможливо відокремити компоненти гомогенних систем механічними методами; набагато менше, якщо це чиста речовина або з'єднання, з якого фракціонують його елементарні атоми.

Наприклад, легше (або швидше) відокремити компоненти піци (гетерогенної системи), ніж компоненти кави (однорідна система). У першому досить використовувати руки для видалення інгредієнтів; у той час як з другого, потрібно більше, ніж руки, щоб відділити каву від води.

Методи варіюються залежно від складності системи та її матеріальних фаз.

Випаровування

Випарювання полягає в нагріванні розчину до повного випаровування розчинника, залишаючи розчинений розчинник. Тому цей метод застосовується до однорідних рідинно-твердих систем.

Наприклад, при розчиненні пігменту в ємності з водою спочатку система є гетерогенною, оскільки кристали пігменту ще не дифундують по всьому об'єму. Через деякий час вся вода стає того ж кольору, що свідчить про гомогенізацію.

Щоб відновити доданий пігмент, весь об'єм води необхідно нагріти до випаровування. Таким чином, молекули Н2Або вони збільшують свою середню кінетичну енергію завдяки енергії, що подається теплом. Це призводить до виходу в газову фазу, залишаючи в нижній (і на стінках контейнера) кристали пігменту.

Те ж саме відбувається і з морською водою, з якої її солі можна витягувати у вигляді білих каменів при нагріванні.

З іншого боку, випаровування також використовується для усунення летких розчинених речовин у вигляді газоподібних молекул (O2, CO2, N2, тощо). Коли нагрівається розчин, гази починають збиратися, щоб сформувати бульбашки, тиск яких, якщо він перевищує зовнішній, підніметься, щоб вийти з рідини.

Випаровування

Цей спосіб робить можливим відновлення органічних розчинників шляхом застосування вакууму. Це дуже корисно, особливо при видобутку олій або жирів з органічних речовин.

Таким чином, розчинник може бути повторно використаний для майбутніх екстракцій. Ці експерименти дуже поширені при дослідженні природних олій, отриманих з будь-якої органічної речовини (простого, насіння, квітів, плодових оболонок тощо)..

Дистиляція

Перегонка дозволяє відокремити компоненти гомогенної системи рідина-рідина. Вона ґрунтується на різниці температур кипіння кожного компонента (ΔT)eb); Чим більша різниця, тим легше буде відокремити їх.

Вона вимагає охолоджуючої колони, що сприяє конденсації найбільш нестабільної рідини, яка потім перейде в колекційний балон. Тип дистиляції змінюється в залежності від значень ΔТeb і речовини, що беруть участь.

Цей спосіб дуже часто використовується при очищенні однорідних сумішей; наприклад, відновлення газоподібного продукту з гомогенної реакції. Однак він також має застосування для гетерогенних сумішей, як це відбувається в процесах переробки сирої нафти для отримання викопного палива та інших продуктів.

Зрідження

А як щодо однорідних газових систем? Вони складаються з більш ніж одного типу молекул або газоподібних атомів, які відрізняються своїми молекулярними структурами, масами і атомними радіусами..

Тому вони мають свої власні фізичні властивості і поводяться по-різному в умовах збільшення тиску і падіння температури.

Коли і Т, і Р змінюються, деякі гази мають тенденцію взаємодіяти сильніше, ніж інші; з достатньою силою для конденсації в рідкій фазі. Якщо, з іншого боку, вся система конденсується, то до дистиляції компонентів конденсату вдаються.

Якщо А і В є газами, то шляхом зрідження вони конденсуються в гомогенній суміші, яку потім піддають перегонці. Таким чином, чисті А і В отримують в різних контейнерах (таких як окремий рідкий кисень і азот)..

Приклади

Інші додаткові приклади гомогенних систем наведені нижче.

Щоденного життя

-Білі зубні пасти.

-Оцет, а також комерційний спирт і рідкі миючі засоби.

-Плазма крові.

-Повітря Хмари також можна вважати однорідними системами, хоча вони дійсно містять мікрокраплі води.

-Алкогольні напої без льоду.

-Парфумерія.

-Желатин, молоко і мед. Однак мікроскопічно вони є гетерогенними системами, незважаючи на показ однофазних неозброєним оком.

-Будь-який твердий об'єкт з однорідними видимими характеристиками, наприклад, колір, яскравість, розміри і т.д. Наприклад, симетричні і металеві самородки, або грановані блоки мінералу або солі. Дзеркала також потрапляють у цей діапазон об'єктів.

Хімічні речовини

-Сталь і металеві сплави. Його атоми металу розташовані в кристалічній композиції, де бере участь металева зв'язок. Якщо розподіл атомів є рівномірним, то без "шарів" атомів металу X або Y.

-Всі розчини готують всередині або за межами лабораторії.

-Чисті вуглеводні (бутан, пропан, циклогексан, бензол тощо).

-Всі синтези або виробництва, де реагенти або сировина знаходяться в одній фазі.

Гомогенний каталіз

Деякі реакції прискорюються додаванням гомогенних каталізаторів, які є речовинами, що беруть участь за дуже специфічним механізмом в одній фазі реагентів; тобто в реакціях, що проводяться у водних розчинах, ці каталізатори повинні бути розчинними.

Загалом, гомогенний каталіз є дуже селективним, хоча і не дуже активним і стабільним.

Список літератури

  1. Редактори Британської енциклопедії. (2018). Гомогенна реакція. Енциклопедія Британіка. Отримано з: britannica.com
  2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (24 вересня 2018). Різниця між гетерогенними і гомогенними сумішами. Отримано з: thoughtco.com
  3. Chemicole (2017). Визначення однорідного. Отримано з: chemicool.com
  4. ВікіОсвіта. (2018). Приклади гомогенної суміші. Отримано з: examples.yourdictionary.com
  5. Знання наук. (s.f.). Хімія: однорідні і гетерогенні системи. Відновлено з: saberdeciencias.com
  6. Prof. Lic. Naso C. (s.f.). Суміші та розчини. [PDF] Отримано з: cam.educaciondigital.net
  7. Бразилія Р. (20 квітня 2018 р.). Об'єднання гомогенного і гетерогенного каталізу. Отримано з: chemistryworld.com