Χαρακτηριστικό ομοιογενές σύστημα, ταξινόμηση, μέθοδοι κλασμάτωσης

Α ομοιογενές σύστημα είναι αυτό το τμήμα του σύμπαντος που αποτελείται από μία μόνο φάση της ύλης. Μπορεί να είναι μια εντελώς ομοιόμορφη φάση ή να αποτελείται από ένα διατεταγμένο και συμμετρικό μίγμα στοιχείων, τα οποία για την περίπτωση ομοιογενών χημικών συστημάτων είναι σωματίδια (μόρια, άτομα, ιόντα κ.λπ.).

Η φύση τείνει, μέσω αβέβαιων ή γνωστών μηχανισμών, να ομογενοποιήσει κάποια ιδιότητα ή ολόκληρο το ίδιο το σύστημα. Στη Γη υπάρχει μια ορχήστρα ισορροπίας μεταξύ ομοιογενών και ετερογενών συστημάτων που θεωρούνται ως τέτοια μέσω οπτικών εξερευνήσεων.

Δηλαδή, σε πρώτη περίπτωση τα μάτια πληρούν τις προϋποθέσεις εάν ένα σύστημα (οποιοδήποτε αντικείμενο ή χώρος) είναι ομοιογενές ή όχι. Αν είναι επιφανειακό, το επόμενο βήμα είναι να ρωτήσουμε πώς είναι η σύνθεση του και πώς διατάσσονται τα στοιχεία του. Έχοντας αυτό υπόψη, μπορεί να επιβεβαιωθεί ή όχι (με βεβαιότητα) εάν το σύστημα παρουσιάζει ομοιογένεια στις ιδιότητές του.

Για παράδειγμα, στην παραπάνω εικόνα έχετε την εικόνα ενός φλιτζανιού καφέ, μιας πλάκας και μιας ζαχαροπλαστικής με ένα χαρούμενο πρόσωπο. Αν θεωρήσετε αυτά τα τρία στοιχεία για μια μελέτη, τότε το σύστημα θα είναι ετερογενές, αλλά αν μελετήσετε μόνο τον μαύρο καφέ μέσα στο κύπελλο, θα μιλήσατε στην περίπτωση αυτή για ένα ομοιογενές σύστημα.

Γιατί; Επειδή, εκ πρώτης όψεως, ο μαύρος καφές φαίνεται μια ομοιόμορφη επιφάνεια και ίσως νομίζετε ότι είναι επίσης μέσα. Εάν η ζάχαρη προστεθεί χωρίς ανάδευση, θα καθιζάνει στον πυθμένα του κυπέλλου και, το αρχικό ομογενές σύστημα, θα γίνει ετερογενές.

Ωστόσο, εάν ο καφές αναδεύτηκε μέχρις ότου η ζάχαρη διαλύθηκε τελείως, η ομοιογένειά της θα επέστρεφε, αν και με τη νέα οργανοληπτική ιδιότητα είναι πλέον πιο γλυκιά από πριν. Για να είναι ομοιόμορφη, κάθε σταγόνα καφέ που εξάγεται από κάθε γωνιά του κυπέλλου πρέπει να γνωρίζει ακριβώς το ίδιο.

Από την άλλη πλευρά, μπορείτε να συγκρίνετε το φλιτζάνι μαύρο καφέ με ένα από τα φυσαλίδες επιφάνεια. Το δεύτερο θα ήταν λιγότερο ομοιογενές από το πρώτο, δεδομένου ότι δεν έχει ομοιόμορφη κατανομή των φυσαλίδων του. Όμως, αν οι δύο καφέδες έχουν την ίδια γεύση και δεν έχουν κρυστάλλους ζάχαρης (πιο σημαντικές μεταβλητές), τότε και οι δύο είναι εξίσου ομοιογενείς.

Οι καφέδες με κτυπημένη κρέμα ή με καλλιτεχνικά σχέδια στην επιφάνεια τους μπορούν να ληφθούν με ετερογενή συστήματα (αν και το μίγμα είναι ομοιογενές σε σχέση με τον καφέ).

Ευρετήριο

• 1 Χαρακτηριστικά ενός ομοιογενούς συστήματος
  • 1.1 Η σκακιέρα και η υποκειμενικότητα
• 2 Ταξινόμηση
  • 2.1 Λύσεις
  • 2.2 Καθαρές ουσίες
  • 2.3 Ομογενείς αντιδράσεις
• 3 Μέθοδοι κλασματοποίησης
  • 3.1 Εξάτμιση
  • 3.2 Απόσταξη
  • 3.3 Υγροποίηση
• 4 Παραδείγματα
  • 4.1 της καθημερινής ζωής
  • 4.2 Χημικές ουσίες
• 5 Αναφορές

Χαρακτηριστικά ενός ομοιογενούς συστήματος

Ποια χαρακτηριστικά πρέπει να έχει ένα ομοιογενές σύστημα;? 

-Πρέπει να διαθέτει μία μοναδική φάση υλικού (υγρή, στερεή ή αέριο).

-Όταν πρόκειται για μείγμα, τα συστατικά του πρέπει να είναι ικανά να σχηματίζουν μία ενιαία ομοιόμορφη φάση. Αυτή είναι η περίπτωση του καφέ και της ζάχαρης. Εάν υπάρχουν κρύσταλλοι ζάχαρης στο κάτω μέρος του κυπέλλου ή του κυπέλλου χωρίς να διαλύονται, αποτελούν μια δεύτερη φάση.

-Οι εντατικές ιδιότητές τους (πυκνότητα, ιξώδες, μοριακός όγκος, σημείο βρασμού κ.λπ.) πρέπει να είναι οι ίδιοι σε όλα τα σημεία του συστήματος. Αυτό ισχύει και για τις οργανοληπτικές ιδιότητες (γεύση, χρώμα, οσμή κ.λπ.). Έτσι, ένα merengada μια μοναδική γεύση είναι ένα ομοιογενές σύστημα εφ 'όσον δεν έχετε ένα άλλο στοιχείο (όπως τα τεμαχισμένα φρούτα).

-Τα συστατικά των μιγμάτων τους διατίθενται στο χώρο με ομοιογενή και συμμετρικό τρόπο.

Η σκακιέρα και η υποκειμενικότητα

Το τελευταίο χαρακτηριστικό μπορεί να προκαλέσει συγχύσεις και απόψεις.

Η σκακιέρα (χωρίς τα κομμάτια), για παράδειγμα, αντιπροσωπεύει ένα σημείο όπου προκύπτουν διαφορετικές απόψεις. Είναι ομοιογενές ή ετερογενές; Και αν τα ασπρόμαυρα τετράγωνα εναλλάσσονται σε σειρές (ένα λευκό, ένα μαύρο και ούτω καθεξής), ποια θα ήταν η απάντηση σε αυτό το σενάριο;?

Επειδή τα τετράγωνα διαφέρουν μεταξύ τους κατά χρώμα, αυτή είναι η κύρια μεταβλητή. Υπάρχει μια αξιοσημείωτη διαφορά μεταξύ λευκού και μαύρου, ο οποίος εναλλάσσεται σε όλο το διοικητικό συμβούλιο.

Κάθε χρώμα αντιπροσωπεύει ένα συστατικό και το μίγμα είναι ομοιογενές αν η φυσική διάθεση αυτού είναι προσανατολισμένη κατά τρόπον ώστε να ελαχιστοποιούνται οι διαφορές των ιδιοτήτων του. Επομένως, τα χρώματα πρέπει να είναι διατεταγμένα με τον πιο ομοιόμορφο και συμμετρικό τρόπο.

Από αυτό το σκεπτικό, η σκακιέρα είναι ομοιογενής, επειδή παρά την ετερογένεια σε σχέση με τα χρώματα της, η διαφορά της εναλλάσσεται ομοιόμορφα. Ενώ με τα χρώματα που εμφανίζονται σε σειρές, είναι εμφανείς οι "μαύρες και άσπρες φάσεις" που θα ισοδυναμούν με δύο φάσεις και θα εισάγουν τον ορισμό ενός ετερογενούς συστήματος.

Ταξινόμηση

Τα ομοιογενή συστήματα μπορούν να έχουν πολλές ταξινομήσεις, οι οποίες εξαρτώνται από τον κλάδο της γνώσης στον οποίο ανήκουν. Στη χημεία, δεν αρκεί να παρατηρούμε επιφανειακά ένα σύστημα, αλλά να βρούμε ποια σωματίδια το κάνουν και τι κάνουν σε αυτό.

Λύσεις

Τα ακόρεστα διαλύματα είναι μείγματα ή ομογενή συστήματα που υπάρχουν όχι μόνο στη χημεία αλλά στην καθημερινή ζωή. Η θάλασσα και οι ωκεανοί είναι γιγάντιες μάζες αλατούχου ακορέστου νερού. Τα μόρια διαλυτών, συνήθως στην υγρή φάση, περιβάλλουν τα μόρια διαλελυμένης ουσίας και εμποδίζουν την προσθήκη τους για να σχηματίσουν ένα στερεό ή μια φυσαλίδα.

Σχεδόν όλες οι λύσεις εμπίπτουν σε αυτή την ταξινόμηση. Καθαρές αλκοόλες, οξέα, βάσεις, μείγμα οργανικών διαλυτών, διαλύματα δείκτη ή αντιδραστήρια μετάλλων μετάπτωσης. όλα τα περιεχόμενα σε ογκομετρικά μπαλόνια ή δοχεία από γυαλί ή πλαστικό, ταξινομημένα ως ομοιογενή συστήματα.

Δεδομένου του χαμηλότερου σχηματισμού μιας δεύτερης φάσης σε μία από αυτές τις λύσεις, το σύστημα δεν είναι πλέον ομοιογενές.

Καθαρές ουσίες

Πάνω, γράφτηκε η φράση "ακάθαρτες αλκοόλες", που σημαίνει ότι συνήθως αναμιγνύονται με νερό. Ωστόσο, οι καθαρές αλκοόλες, καθώς και κάθε άλλη υγρή ένωση, είναι ομογενή συστήματα. Αυτό ισχύει όχι μόνο για τα υγρά, αλλά και για τα στερεά και τα αέρια.

Γιατί; Γιατί όταν έχετε ένα μόνο είδος σωματιδίου σε ένα σύστημα, μιλάτε για υψηλή ομοιογένεια. Όλοι είναι ίσοι, και η μόνη παραλλαγή είναι στον τρόπο που δονείται ή κινείται. αλλά, σε σχέση με τις φυσικές ή χημικές ιδιότητές του, δεν υπάρχει διαφορά σε κανένα μέρος του συστήματος.

Αυτό σημαίνει ότι ένας καθαρός κύβος σιδήρου είναι ένα ομοιογενές σύστημα επειδή έχει μόνο άτομα σιδήρου. Εάν ένα θραύσμα οποιασδήποτε από τις κορυφές του έπρεπε να αφαιρεθεί και οι ιδιότητές του προσδιορίστηκαν, θα ελήφθησαν τα ίδια αποτελέσματα. δηλαδή, η ομοιογένεια των ιδιοτήτων της πληρούται.

Αν είναι ακάθαρτο, οι ιδιότητές του θα ταλαντούσαν μέσα σε ένα εύρος τιμών. Αυτή είναι η επίδραση των προσμείξεων στο σίδηρο και σε οποιαδήποτε άλλη ουσία ή ένωση.

Εάν από την άλλη πλευρά ο κύβος σιδήρου έχει οξειδωμένα μέρη (κόκκινο) και μεταλλικά μέρη (γκρίζα), τότε είναι ένα ετερογενές σύστημα.

Ομογενείς αντιδράσεις

Οι ομοιογενείς αντιδράσεις είναι ίσως τα πιο σημαντικά ομοιογενή χημικά συστήματα. Σε αυτά όλα τα αντιδραστήρια βρίσκονται σε μια ίδια φάση, ειδικά το υγρό ή το αέριο. Χαρακτηρίζονται από μεγαλύτερη επαφή και μοριακές συγκρούσεις μεταξύ των αντιδραστηρίων.

Δεδομένου ότι υπάρχει μόνο μία φάση, τα σωματίδια κινούνται με μεγαλύτερη ελευθερία και ταχύτητα. Από τη μία πλευρά αυτό είναι ένα μεγάλο όφελος. αλλά από την άλλη, μπορούν να σχηματιστούν ανεπιθύμητα προϊόντα ή κάποια αντιδραστήρια κινούνται τόσο γρήγορα ώστε να μην συγκρούονται αποτελεσματικά.

Η αντίδραση των θερμών αερίων με οξυγόνο για να προκαλέσει πυρκαγιά είναι ένα εμβληματικό παράδειγμα αυτού του τύπου αντιδράσεων.

Οποιοδήποτε άλλο σύστημα που περιλαμβάνει αντιδραστήρια με διαφορετικές φάσεις, όπως συμβαίνει με την οξείδωση μετάλλων, θεωρείται ετερογενής αντίδραση.

Μέθοδοι κλασματοποίησης

Κατ 'αρχήν, δεδομένης της ομοιομορφίας του, δεν είναι δυνατόν να διαχωριστούν τα συστατικά των ομοιογενών συστημάτων με μηχανικές μεθόδους. πολύ λιγότερο εάν είναι μια καθαρή ουσία ή ένωση, από την κλασμάτωση των οποίων λαμβάνονται τα στοιχειακά άτομα.

Για παράδειγμα, είναι ευκολότερο (ή ταχύτερη) το διαχωρισμό των συστατικών της μια πίτσα (ετερογενές σύστημα), ότι ένας καφές (ομογενές σύστημα). Στην πρώτη, αρκεί να χρησιμοποιήσετε τα χέρια για να αφαιρέσετε τα συστατικά. ενώ με το δεύτερο, θα χρειαστούν περισσότερα από τα χέρια για να διαχωριστεί ο καφές από το νερό.

Οι μέθοδοι ποικίλλουν ανάλογα με την πολυπλοκότητα του συστήματος και τις υλικές φάσεις του.

Εξάτμιση

Η εξάτμιση συνίσταται από τη θέρμανση ενός διαλύματος μέχρι ο διαλύτης να εξατμιστεί εντελώς, αφήνοντας τη διαλυμένη ουσία να καθιζάνει. Επομένως, αυτή η μέθοδος εφαρμόζεται σε ομογενή συστήματα υγρού-στερεού.

Για παράδειγμα, όταν διαλύεται μια χρωστική ουσία σε ένα δοχείο νερού, αρχικά το σύστημα είναι ετερογενές, αφού οι κρύσταλλοι χρωστικής ουσίας δεν έχουν ακόμη διαχυθεί σε όλο τον όγκο. Μετά από λίγο, όλο το νερό γίνεται το ίδιο χρώμα, γεγονός που είναι ενδεικτικό ομοιογενοποίησης.

Για την ανάκτηση του προστιθέμενου χρωστικού, ολόκληρος ο όγκος νερού πρέπει να θερμαίνεται μέχρι να εξατμιστεί. Έτσι, H μόρια₂Ή αυξάνουν τη μέση κινητική τους ενέργεια χάρη στην ενέργεια που παρέχει η θερμότητα. Αυτό οδηγεί στη διαφυγή στην αέρια φάση, αφήνοντας στους πυθμένα (και στα τοιχώματα του δοχείου) κρυστάλλους χρωστικής ουσίας.

Το ίδιο συμβαίνει και με το θαλασσινό νερό, από το οποίο τα άλατά του μπορούν να εξάγονται ως λευκές πέτρες όταν θερμαίνονται.

Από την άλλη πλευρά, η εξάτμιση χρησιμοποιείται επίσης για να εξαλείψει τις πτητικές διαλυμένες ουσίες ως αέρια μόρια (Ο₂, CO₂, Ν₂, κ.λπ.). Όταν το διάλυμα θερμαίνεται, τα αέρια αρχίζουν να συγκροτούνται για να σχηματίσουν φυσαλίδες, την πίεση, αν υπερβαίνει το εξωτερικό, θα ανέλθει να ξεφύγουν από το υγρό.

Ροταεξαέρωση

Αυτή η μέθοδος καθιστά δυνατή την ανάκτηση οργανικών διαλυτών με την εφαρμογή κενού. Είναι πολύ χρήσιμο, ειδικά όταν εξάγουμε έλαια ή λίπη από οργανική ύλη.

Με αυτόν τον τρόπο, ο διαλύτης μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί για μελλοντικές εκχυλίσεις. Αυτά τα πειράματα είναι πολύ συνηθισμένα στη μελέτη των φυσικών ελαίων που προέρχονται από οποιαδήποτε οργανική ύλη (μαστίχα, σπόροι, λουλούδια, κελύφη φρούτων κ.λπ.).

Απόσταξη

Η απόσταξη επιτρέπει να διαχωριστούν τα συστατικά ενός ομοιογενούς συστήματος υγρού-υγρού. Βασίζεται στη διαφορά των σημείων βρασμού κάθε συστατικού (ΔΤ_eb) · Όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά, τόσο πιο εύκολο θα είναι να τα χωρίσετε.

Απαιτεί μια στήλη ψύξης που προωθεί τη συμπύκνωση του πιο πτητικού υγρού, το οποίο στη συνέχεια θα εισρεύσει σε ένα μπαλόνι συλλογής. Ο τύπος απόσταξης ποικίλει ανάλογα με τις τιμές ΔΤ_eb και των σχετικών ουσιών.

Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται πολύ όταν καθαρίζουμε ομοιογενή μίγματα. για παράδειγμα, την ανάκτηση αερίου προϊόντος από ομοιογενή αντίδραση. Ωστόσο, έχει επίσης εφαρμογή για ετερογενή μείγματα, όπως συμβαίνει στις διεργασίες διύλισης αργού πετρελαίου για την απόκτηση ορυκτών καυσίμων και άλλων προϊόντων.

Υγροποίηση

Και τι γίνεται με τα ομοιογενή αέρια συστήματα; Αποτελούνται από περισσότερους από έναν τύπους μορίων ή αέρια άτομα, τα οποία διαφέρουν στις μοριακές τους δομές, τις μάζες και τις ατομικές ακτίνες.

Επομένως, έχουν τις δικές τους φυσικές ιδιότητες και συμπεριφέρονται με διαφορετικό τρόπο ενόψει της αύξησης της πίεσης και της πτώσης της θερμοκρασίας.

Όταν και οι δύο Τ και P ποικίλλουν, μερικά αέρια τείνουν να αλληλεπιδρούν πιο έντονα από άλλα. με αρκετή δύναμη για συμπύκνωση σε υγρή φάση. Εάν, από την άλλη πλευρά, όλο το σύστημα συμπυκνώνεται, τότε η απόσταξη των συστατικών του συμπυκνώματος προσελκύεται.

Αν τα Α και Β είναι αέρια, με υγροποίηση συμπυκνώνουν σε ένα ομοιογενές μείγμα, το οποίο στη συνέχεια υποβάλλεται σε απόσταξη. Με αυτό τον τρόπο, τα καθαρά Α και Β λαμβάνονται σε διαφορετικούς περιέκτες (όπως ξεχωριστό υγρό οξυγόνο και άζωτο).

Παραδείγματα

Άλλα πρόσθετα παραδείγματα ομογενών συστημάτων παρατίθενται παρακάτω.

Της καθημερινής ζωής

-Λευκή οδοντόκρεμα.

-Ξύδι, καθώς και εμπορικά αλκοόλ και υγρά απορρυπαντικά.

-Πλάσμα αίματος.

-Ο αέρας Τα σύννεφα μπορούν επίσης να θεωρηθούν ως ομοιογενή συστήματα, αν και περιέχουν πραγματικά πολύ μικρά σταγονίδια νερού.

-Αλκοολούχα ποτά χωρίς πάγο.

-Αρώματα.

-Ζελατίνη, γάλα και μέλι. Εντούτοις, μικροσκοπικά είναι ετερογενή συστήματα, παρά το γεγονός ότι παρουσιάζουν μία μόνο φάση με γυμνό μάτι.

-Οποιοδήποτε στερεό αντικείμενο με ομοιόμορφα ορατά χαρακτηριστικά, όπως χρώμα, φωτεινότητα, διαστάσεις κλπ. Για παράδειγμα, συμμετρικά και μεταλλικά ψήγματα, ή πολύπλευρα τεμάχια ορυκτών ή αλάτων. Οι καθρέφτες εμπίπτουν επίσης σε αυτό το φάσμα αντικειμένων.

Χημικές ουσίες

-Χάλυβας και κράματα μετάλλων. Τα άτομα του μετάλλου είναι διατεταγμένα σε μια κρυσταλλική διάταξη όπου συμμετέχει ο μεταλλικός δεσμός. Εάν η κατανομή των ατόμων είναι ομοιόμορφη, χωρίς "στρώματα" ατόμων ενός μετάλλου Χ ή Υ.

-Όλες οι λύσεις παρασκευάζονται εντός ή εκτός του εργαστηρίου.

-Οι καθαροί υδρογονάνθρακες (βουτάνιο, προπάνιο, κυκλοεξάνιο, βενζόλιο κ.λπ.).

-Όλες οι συνθέσεις ή παραγωγές όπου τα αντιδραστήρια ή η πρώτη ύλη είναι σε μία μόνο φάση.

Ομογενής κατάλυση

Ορισμένες αντιδράσεις επιταχύνθηκαν με την προσθήκη ομοιογενών καταλυτών, οι οποίοι είναι ουσίες που συμμετέχουν σύμφωνα με έναν πολύ ειδικό μηχανισμό στην ίδια φάση των αντιδραστηρίων. δηλαδή, σε αντιδράσεις που πραγματοποιούνται σε υδατικά διαλύματα, αυτοί οι καταλύτες πρέπει να είναι διαλυτοί.

Γενικά, η ομοιογενής κατάλυση είναι πολύ επιλεκτική, αν και όχι πολύ δραστική ή σταθερή.

Αναφορές

1. Οι συντάκτες της Εγκυκλοπαίδειας Britannica. (2018). Ομογενής αντίδραση. Encyclopædia Britannica. Ανακτήθηκε από: britannica.com
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (24 Σεπτεμβρίου 2018). Η διαφορά μεταξύ ετερογενών και ομοιογενών μιγμάτων. Ανακτήθηκε από: thoughtco.com
3. Chemicole (2017). Ορισμός ομοιογενούς. Ανακτήθηκε από: chemicool.com
4. Επιστροφή στην αρχή (2018). Παραδείγματα ομοιογενούς μείγματος. Ανακτήθηκε από: examples.yourdictionary.com
5. Γνώση των Επιστημών. (s.f.). Χημεία: ομογενή και ετερογενή συστήματα. Ανάκτηση από: saberdeciencias.com
6. Prof. Lic. Naso C. (s.f.). Μίγματα και διαλύματα. [PDF] Ανακτήθηκε από: cam.educaciondigital.net
7. Βραζιλία R. (20 Απριλίου 2018). Συνδυασμός ομοιογενούς και ετερογενούς κατάλυσης. Ανακτήθηκε από: chemistryworld.com