HOMOGENINĖ SISTEMA: CHARAKTERISTIKOS, KLASIFIKACIJA, METODAI - CHEMIJA - 2025

Vienalytė sistema yra tai, kad visatos, kad yra pagamintas iš vieno etapo dalelių dalis. Tai gali būti visiškai vienoda fazė arba sudaryti iš tvarkingo ir simetriško elementų mišinio, kuris, esant homogeninėms cheminėms sistemoms, yra dalelės (molekulės, atomai, jonai ir kt.).

Gamta linkusi neaiškiais ar gerai žinomais būdais homogenizuoti kokią nors savybę ar visą sistemą. Žemėje egzistuoja pusiausvyros tarp homogeninių ir nevienalyčių sistemų orkestras, kuris vizualiniais tyrimais laikomas tokiu.

Šaltinis: „Maxpixel“

Tai yra, visų pirma, akys gali įvertinti, ar sistema (koks nors objektas, ar erdvė) yra vienalytė. Jei tai paviršutiniškai, kitas žingsnis yra paklausti savęs, kokia yra jo kompozicija ir kokiu būdu jos elementai yra išdėstyti. Turint tai omenyje, galima tvirtinti ar ne (tam tikru tikrumu), jei sistemos savybės yra homogeniškos.

Pvz., Aukščiau esančiame paveikslėlyje matote kavos puodelį, lėkštę ir cukraus įvyniojimą su laimingu veidu. Jei šie trys elementai būtų nagrinėjami tyrimui, tada sistema būtų nevienalytė, tačiau jei būtų tiriama tik taurėje esanti juoda kava, tokiu atveju kalbėtume apie vienalytę sistemą.

Kodėl? Nes iš pirmo žvilgsnio juoda kava atrodo sklandžiai ir jūs galite pamanyti, kad taip yra ir interjere. Jei cukraus būtų dedama nemaišant, jis nusistovėtų prie puodelio dugno ir, pradinė homogeninė sistema, taptų nevienalytis.

Tačiau jei kava būtų maišoma, kol cukrus visiškai ištirps, jos homogeniškumas grįš, nors ir turint naują organoleptinę savybę, kuri dabar yra saldesnė nei anksčiau. Kad kavos lašas, išgautas iš bet kurio puodelio kampo, būtų vienalytis, jo skonis turi būti vienodas.

Kita vertus, puodelį juodos kavos galima palyginti su vienu, kurio paviršius yra putojantis. Antrasis būtų mažiau vienalytis nei pirmasis, nes jame nėra vienodo burbuliukų pasiskirstymo. Bet jei abi kavos skonis yra tas pats ir jose trūksta cukraus kristalų (svarbiausių kintamųjų), tada jie abu yra vienodai vienodi.

Kavos su plakta grietinėle arba su meniniais piešiniais ant jų paviršiaus gali būti geriamos nevienalytėmis sistemomis (net jei mišinys kavos atžvilgiu yra vienalytis).

Homogeninės sistemos charakteristikos

Kokias savybes turėtų turėti homogeninė sistema?

-Jis turi turėti vieną medžiagos fazę (skystą, kietą ar dujas).

-Kai tai yra mišinys, jo komponentai turi sudaryti vienodą fazę. Taip yra su kava ir cukrumi. Jei stiklinės ar taurės apačioje yra neištirpusių cukraus kristalų, jie sudaro antrąją fazę.

-Jos intensyviosios savybės (tankis, klampumas, molinis tūris, virimo temperatūra ir kt.) Turi būti vienodos visuose sistemos taškuose. Tai taip pat taikoma organoleptinėms savybėms (skonis, spalva, kvapas ir kt.). Taigi, vieno skonio minkštimas yra vienalytė sistema tol, kol neturi kito elemento (pavyzdžiui, kapotų vaisių).

-Jūsų mišinių komponentai yra išdėstyti erdvėje vienalytiškai ir simetriškai.

Šachmatų lenta ir subjektyvumas

Pastaroji savybė gali sukelti painiavą ir prieštaringus požiūrius.

Pavyzdžiui, šachmatų lenta (be gabalėlių) reiškia tašką, kai apie ją iškyla skirtingos nuomonės. Ar jis yra vienalytis, ar nevienalytis? O jei juodos ir baltos spalvos kvadratai kaitaliojasi eilėmis (viena balta, viena juoda ir t. T.), Kokia būtų reakcija į tą scenarijų?

Kadangi dėžutės skiriasi viena nuo kitos pagal spalvą, tai yra pagrindinis kintamasis. Yra pastebimas skirtumas tarp baltos ir juodos, kuri keičiasi visoje lentoje.

Kiekviena spalva žymi komponentą, o mišinys yra vienalytis, jei jų fizinis išdėstymas yra orientuotas taip, kad būtų kuo mažesni jų savybių skirtumai. Todėl spalvos turėtų būti išdėstytos kuo tolygiau ir simetriškiau.

Remiantis šiais argumentais, šachmatų lenta yra vienalytė, nes, nepaisant nevienalytės savo spalvų atžvilgiu, jų skirtumas kinta nevienodai. Eilutėse pateikiamos spalvos yra akivaizdžios, „juodos ir baltos fazės“, kurios atitiktų dviejų fazių sudarymą ir įvedimą į nevienalytės sistemos apibrėžimą.

klasifikacija

Homogeninės sistemos gali turėti daugybę klasifikacijų, kurios priklauso nuo to, kuriai žinių sričiai jos priklauso. Chemijoje neužtenka paviršutiniškai stebėti sistemą, o rasti, kurios dalelės ją sudaro ir ką jos daro.

Sprendimai

Nesotieji tirpalai yra homogeniniai mišiniai ar sistemos, esantys ne tik chemijoje, bet ir kasdieniame gyvenime. Jūra ir vandenynai yra milžiniškos nesočiojo druskos vandens masės. Tirpiklio molekulės, paprastai skystoje fazėje, supa tirpias molekules ir neleidžia joms susikaupti, kad susidarytų kietos medžiagos ar burbulas.

Į šią klasifikaciją patenka beveik visi sprendimai. Nešvarūs alkoholiai, rūgštys, bazės, organinių tirpiklių mišiniai, indikatoriniai tirpalai arba pereinamojo metalo reagentai; visi tūriniuose balionuose arba stiklinėse ar plastikinėse talpyklose yra klasifikuojamos kaip vienalytės sistemos.

Bet kuriame iš šių tirpalų susiformavus mažiau antrosios fazės, sistema nebėra vienalytė.

Grynos medžiagos

Frazė „nešvarūs alkoholiai“ buvo parašyta aukščiau, nurodant tai, kad jie paprastai maišomi su vandeniu. Tačiau grynieji alkoholiai, kaip ir bet kuris kitas skystas junginys, yra vienalytės sistemos. Tai taikoma ne tik skysčiams, bet ir kietosioms medžiagoms bei dujoms.

Kodėl? Nes kai sistemoje yra tik vienos rūšies dalelės, jūs kalbate apie aukštą homogeniškumą. Jie visi vienodi ir skiriasi tik tuo, kaip jie vibruoja ar juda; tačiau, atsižvelgiant į jo fizines ar chemines savybes, nė viena sistemos dalis nesiskiria.

Tai reiškia, kad grynos geležies kubas yra vienalytė sistema, nes joje yra tik geležies atomai. Jei fragmentas būtų suplėšytas iš bet kurios jo viršūnės ir būtų nustatytos jo savybės, būtų gauti tie patys rezultatai; tai yra, įvykdomas jo savybių homogeniškumas.

Jei jis buvo nešvarus, jo savybės svyruotų reikšmių intervale. Tai yra priemaišų poveikis geležiui ir bet kuriai kitai medžiagai ar junginiui.

Jei, kita vertus, geležies kubas turi rūdžių dalis (raudona) ir metalines dalis (pilkšvos spalvos), tada tai yra nevienalytė sistema.

Homogeninės reakcijos

Homogeninės reakcijos yra bene svarbiausios vienalytės cheminės sistemos. Juose visi reagentai yra toje pačioje fazėje, ypač skystoje arba dujinėje fazėje. Jie pasižymi didesniu reaktyviųjų medžiagų kontaktiniu ir molekuliniu susidūrimais.

Kadangi yra tik viena fazė, dalelės juda laisviau ir greičiau. Viena vertus, tai yra didelis privalumas; Bet, kita vertus, gali susidaryti nepageidaujami produktai arba kai kurie reagentai juda taip greitai, kad efektyviai nesusiduria.

Karštų dujų reakcija su deguonimi kuriant ugnį yra embleminis tokio tipo reakcijos pavyzdys.

Bet kuri kita sistema, kurioje dalyvauja reagentai su skirtingomis fazėmis, pavyzdžiui, metalų oksidacija, laikoma nevienalytė reakcija.

Frakcijavimo metodai

Iš esmės, atsižvelgiant į jų vienodumą, neįmanoma homogeninių sistemų komponentų atskirti mechaniniais metodais; daug mažiau, jei tai yra gryna medžiaga ar junginys, iš kurio frakcionuojami gaunami jo pradiniai atomai.

Pvz., Lengviau (arba greičiau) atskirti picos komponentus (nevienalytė sistema) nei kavos (homogeninė sistema). Pirmajame pakanka naudoti rankas, kad pašalintumėte ingredientus; o su antruoju kavos atskyrimui nuo vandens prireiks daugiau nei rankų.

Metodai skiriasi priklausomai nuo sistemos sudėtingumo ir jos medžiagų fazių.

Garinimas

Išgarinimas vyksta tirpalo kaitinimu tol, kol tirpiklis visiškai išgaruos, o tirpalas nusistovės. Todėl šis metodas taikomas vienalytėms skystoms ir kietoms sistemoms.

Pavyzdžiui, tirpinant pigmentą vandens indelyje, iš pradžių sistema yra nevienalytė, nes pigmento kristalai dar neišsisklaidė visame tūryje. Po kurio laiko visas vanduo tampa tokios pat spalvos, o tai rodo homogenizaciją.

Norėdami atsigauti pridėtą pigmentą, visą vandens tūrį reikia kaitinti, kol jis išgaruos. Taigi H ₂ O molekulės padidina savo vidutinę kinetinę energiją šilumos dėka. Tai lemia, kad jie patenka į dujinę fazę, palikdami pigmento kristalus apačioje (ir talpyklos sienose).

Tas pats nutinka ir su jūros vandeniu, iš kurio kaitinant jo druskos gali būti išgaunamos kaip balti akmenys.

Kita vertus, garinimas taip pat naudojamas pašalinti lakias medžiagas, tokias kaip dujinės molekulės (O ₂ , CO ₂ , N ₂ ir kt.). Kai tirpalas kaitinamas, dujos pradeda kauptis, kad susidarytų burbuliukai, kurių slėgis, viršijus išorinį slėgį, padidės, kad ištekėtų iš skysčio.

Rotavacija

Šis metodas leidžia išgauti organinius tirpiklius, naudojant vakuumą. Tai labai naudinga, ypač kai ekstrahuojami aliejai ar riebalai iš organinių medžiagų.

Tokiu būdu tirpiklį galima pakartotinai panaudoti būsimoms ekstrakcijoms. Šie eksperimentai yra labai paplitę tiriant natūralius aliejus, gaunamus iš bet kokių organinių medžiagų (jūržolių, sėklų, gėlių, vaisių lukštų ir kt.).

Distiliavimas

Distiliacija leidžia atskirti homogeniškos skysčio-skysčio sistemos komponentus. Jis pagrįstas kiekvieno komponento virimo taškų skirtumu (ΔT _eb ); kuo didesnis skirtumas, tuo lengviau bus juos atskirti.

Tam reikia aušinimo kolonėlės, kuri skatina lakiausio skysčio kondensaciją, kuris vėliau tekės į surinkimo balioną. Distiliacijos tipas skiriasi priklausomai nuo ΔT _eb verčių ir dalyvaujančių medžiagų.

Šis metodas plačiai naudojamas gryninant homogeninius mišinius; tokius kaip, pavyzdžiui, dujinio produkto atstatymas po vienalytės reakcijos. Tačiau jis taip pat naudojamas heterogeniniams mišiniams, kaip tai daroma perdirbant žalią naftą, siekiant gauti iškastinį kurą ir kitus produktus.

Suskystinimas

O kaip homogeninės dujinės sistemos? Jie sudaryti iš daugiau nei vieno tipo dujinių molekulių ar atomų, kurie skiriasi savo molekulinėmis struktūromis, masėmis ir atominiais spinduliais.

Todėl jie turi savo fizines savybes ir elgiasi skirtingai, kai padidėja slėgis ir sumažėja temperatūra.

Kai skiriasi tiek T, tiek P, kai kurios dujos sąveikauja stipriau nei kitos; su pakankamai jėgos, kad kondensuotųsi į skystą fazę. Kita vertus, jei visa sistema kondensuojasi, naudojamas kondensato komponentų distiliavimas.

Jei A ir B yra dujos, skystinant jos kondensuojasi į homogeninį mišinį, kuris po to distiliuojamas. Tokiu būdu gryni A ir B gaunami skirtinguose induose (tokiuose kaip atskiras skystas deguonis ir azotas).

Pavyzdžiai

Toliau pateikiami papildomi homogeninių sistemų pavyzdžiai.

Kasdieniniame gyvenime

-Balta dantų pasta.

- actas, taip pat komercinis alkoholis ir skysti plovikliai.

- Kraujo plazma.

-Oras. Debesys taip pat gali būti laikomos vienalytėmis sistemomis, nors iš tikrųjų juose yra mikro lašelių vandens.

-Alkoholiniai gėrimai be ledo.

-Kvepalai.

-Želatina, pienas ir medus. Tačiau mikroskopiškai jos yra nevienalytės sistemos, nepaisant to, kad plika akimi rodoma viena fazė.

- Bet kuris tvirtas objektas, turintis matomas vienodas savybes, tokias kaip spalva, ryškumas, matmenys ir kt. Pvz., Simetriškos ir metalinės grynuoliai arba briaunoti mineralo ar druskos blokai. Veidrodžiai taip pat patenka į šį objektų diapazoną.

Chemikalai

- Plienas ir metalų lydiniai. Jo metaliniai atomai yra išdėstyti kristaliniu būdu, kuriame dalyvauja metalinis ryšys. Jei atomų pasiskirstymas yra tolygus, be metalo X ar Y atomų „sluoksnių“.

- Visi tirpalai, paruošti laboratorijoje arba už jos ribų.

- Gryni angliavandeniliai (butanas, propanas, cikloheksanas, benzenas ir kt.).

- Visos sintezės ar produkcija, kai reagentai ar žaliava yra vienfazėje.

Homogeninė katalizė

Kai kurios reakcijos paspartinamos pridedant homogeninius katalizatorius - medžiagas, kurios pagal labai specifinį mechanizmą dalyvauja toje pačioje reagentų fazėje; tai yra, vykstant vandeniniams tirpalams, šie katalizatoriai turi būti tirpūs.

Paprastai homogeninė katalizė yra labai selektyvi, nors ir nėra labai aktyvi ar stabili.

Nuorodos

1. Enciklopedijos „Britannica“ redaktoriai. (2018 m.). Homogeninė reakcija. „Encyclopædia Britannica“. Atkurta iš: britannica.com
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2018 m. Rugsėjo 24 d.). Skirtumas tarp nevienalyčių ir homogeninių mišinių. Atgauta iš: thinkco.com
3. Chemikolas. (2017 m.). Homogeninės apibrėžimas. Atkurta iš: chemicool.com
4. LoveToKnow. (2018 m.). Homogeninio mišinio pavyzdžiai. Atkurta iš pavyzdžių: jūsų jurisdikcija.com
5. Žinoti mokslus. (sf). Chemija: vienalytės ir nevienalytės sistemos. Atkurta iš: saberdeciencias.com
6. Prof. Licėjus Naso C. (sf). Mišiniai ir tirpalai. . Atkurta iš: cam.educaciondigital.net
7. Brazilija R. (2018 m. Balandžio 20 d.). Derinama vienalytė ir nevienalytė katalizė. Atkurta iš: chemistryworld.com