Характеристика однородной системы, классификация, методы фракционирования



однородная система это та часть вселенной, которая состоит из одной фазы материи. Это может быть абсолютно однородная фаза или состоять из упорядоченной и симметричной смеси элементов, которые в случае однородных химических систем представляют собой частицы (молекулы, атомы, ионы и т. Д.).

Природа через неопределенные или хорошо известные механизмы стремится гомогенизировать какое-то свойство или всю систему в целом. На Земле существует равновесный оркестр между гомогенными и гетерогенными системами, рассматриваемый как таковой посредством визуальных исследований..

То есть в первом случае глаза определяют, является ли система (какой-либо объект или пространство) однородной или нет. Если это поверхностно, следующий шаг должен спросить, какова его композиция и как устроены ее элементы. Имея это в виду, можно утверждать или нет (с определенной уверенностью), если система представляет однородность в своих свойствах.

Например, на изображении выше у вас есть изображение кофейной чашки, тарелки и сахарной упаковки со счастливым лицом. Если вы рассмотрите эти три элемента для исследования, то система будет неоднородной, но если вы будете изучать только черный кофе внутри чашки, вы будете говорить в этом случае об однородной системе.

Почему? Потому что, на первый взгляд, черный кофе выглядит однородной поверхностью, и вы можете подумать, что он тоже внутри. Если сахар добавить без перемешивания, он осядет на дно чашки, и исходная гомогенная система станет гетерогенной.

Однако, если кофе перемешать до полного растворения сахара, его гомогенность вернется, хотя с новым органолептическим свойством он теперь слаще, чем раньше. Чтобы быть однородной, каждая капля кофе, извлеченная из любого угла чашки, должна знать точно то же самое.

С другой стороны, вы можете сравнить чашку черного кофе с пузырьковой поверхностью. Второй будет менее однородным, чем первый, так как он не имеет равномерного распределения своих пузырьков. Но если два сорта кофе имеют одинаковый вкус и им не хватает кристаллов сахара (более важные переменные), то оба одинаково однородны.

Кофе со взбитыми сливками или с художественными рисунками на их поверхности может быть получен гетерогенными системами (хотя смесь является однородной по отношению к кофе).

индекс

  • 1 Характеристики однородной системы
    • 1.1 Шахматная доска и субъективность
  • 2 Классификация
    • 2.1 Решения
    • 2.2 Чистые вещества
    • 2.3 Гомогенные реакции
  • 3 Методы фракционирования
    • 3.1 Испарение
    • 3.2 Дистилляция
    • 3.3 Разжижение
  • 4 примера
    • 4.1 Из повседневной жизни
    • 4.2 Химические вещества
  • 5 ссылок

Характеристики однородной системы

Какими характеристиками должна обладать однородная система?? 

-Должен иметь одну материальную фазу (жидкость, твердое вещество или газ).

-Когда дело доходит до смеси, ее компоненты должны быть в состоянии сформировать единую однородную фазу. Это дело кофе и сахара. Если на дне чашки или чашки не растворяются кристаллы сахара, они составляют вторую фазу.

-Их интенсивные свойства (плотность, вязкость, молярный объем, температура кипения и т. Д.) Должны быть одинаковыми во всех точках системы. Это относится и к органолептическим свойствам (вкус, цвет, запах и т. Д.). Таким образом, безе одного вкуса представляет собой однородную систему, если в нем нет другого элемента (например, нарезанных фруктов)..

-Компоненты их смесей упорядочены в пространстве однородно и симметрично.

Шахматная доска и субъективность

Последняя характеристика может вызвать путаницу и точки зрения.

Например, шахматная доска (без фигур) представляет собой точку, в которой возникают различные мнения по этому поводу. Это однородно или неоднородно? И если черные и белые квадраты чередуются в строках (один белый, один черный и т. Д.), Каков будет ответ в этом сценарии??

Поскольку квадраты отличаются друг от друга по цвету, это основная переменная. Существует заметная разница между белым и черным, которая чередуется по всей доске.

Каждый цвет представляет компонент, и смесь является гомогенной, если ее физическое расположение ориентировано таким образом, чтобы минимизировать различия его свойств. Поэтому цвета должны быть расположены максимально равномерно и симметрично.

Исходя из этого, шахматная доска является однородной, потому что, несмотря на то, что она неоднородна по цвету, ее различие чередуется равномерно. В то время как цвета отображаются в строках, «черные и белые фазы» очевидны, что эквивалентно наличию двух фаз и определению гетерогенной системы..

классификация

Однородные системы могут иметь много классификаций, которые зависят от того, к какой отрасли знаний они принадлежат. В химии не достаточно поверхностно наблюдать за системой, но чтобы найти, какие частицы составляют ее и что они в ней делают.

решения

Ненасыщенные растворы - это смеси или гомогенные системы, присутствующие не только в химии, но и в повседневной жизни. Море и океаны представляют собой гигантские массы соленой ненасыщенной воды. Молекулы растворителя, обычно в жидкой фазе, окружают молекулы растворенного вещества и препятствуют их добавлению с образованием твердого вещества или пузырька..

Почти все решения попадают в эту классификацию. Нечистые спирты, кислоты, основания, смеси органических растворителей, индикаторные растворы или реагенты переходных металлов; все содержится в объемных баллонах или стеклянных или пластиковых контейнерах, классифицируемых как однородные системы.

Учитывая более низкое образование второй фазы в одном из этих решений, система больше не является однородной.

Чистые вещества

Выше была написана фраза «нечистые спирты», что означает, что они обычно смешиваются с водой. Однако чистые спирты, как и любое другое жидкое соединение, являются гомогенными системами. Это касается не только жидкостей, но и твердых веществ и газов..

Почему? Потому что, когда у вас есть только один тип частиц в системе, вы говорите о высокой однородности. Все они равны, и единственное изменение заключается в том, как они вибрируют или двигаются; но, в отношении его физических или химических свойств, нет разницы ни в одной части системы.

Это означает, что куб чистого железа является однородной системой, поскольку в нем есть только атомы железа. Если фрагмент какой-либо из его вершин должен быть удален и определены его свойства, будут получены те же результаты; то есть однородность его свойств соблюдается.

Если это нечисто, его свойства будут колебаться в диапазоне значений. Это влияние примесей на железо и на любое другое вещество или соединение..

Если, с другой стороны, железный куб имеет окисленные части (красные) и металлические части (серые), то это гетерогенная система.

Гомогенные реакции

Гомогенные реакции, возможно, являются наиболее важными гомогенными химическими системами. В них все реагенты находятся в одной фазе, особенно жидкость или газ. Они характеризуются большим контактом и молекулярными столкновениями между реагентами.

Поскольку существует только одна фаза, частицы движутся с большей свободой и скоростью. С одной стороны, это большое преимущество; но, с другой стороны, могут образовываться нежелательные продукты или некоторые реагенты перемещаются так быстро, что они не сталкиваются эффективно.

Реакция горячих газов с кислородом, приводящая к пожару, является символическим примером такого типа реакций..

Любая другая система, включающая реагенты с разными фазами, как это происходит при окислении металлов, считается гетерогенной реакцией..

Методы фракционирования

В принципе, учитывая его однородность, невозможно разделить компоненты однородных систем механическими методами; намного меньше, если это чистое вещество или соединение, из фракционирования которого получены его элементарные атомы.

Например, легче (или быстрее) разделить компоненты пиццы (гетерогенная система), чем компоненты кофе (гомогенная система). Во-первых, достаточно использовать руки, чтобы удалить ингредиенты; в то время как со вторым, это займет больше, чем руки, чтобы отделить кофе от воды.

Методы варьируются в зависимости от сложности системы и ее материальных фаз.

испарение

Испарение состоит из нагревания раствора до полного испарения растворителя, в результате чего растворяется. Поэтому этот метод применяется к гомогенным системам жидкость-твердое тело..

Например, при растворении пигмента в емкости с водой сначала система является неоднородной, поскольку кристаллы пигмента еще не распространились по всему объему. Через некоторое время вся вода становится одного цвета, что свидетельствует о гомогенизации.

Чтобы восстановить добавленный пигмент, весь объем воды должен быть нагрет, пока он не испарится. Таким образом, молекулы H2Или они увеличивают свою среднюю кинетическую энергию благодаря энергии, поставляемой теплом. Это приводит к выходу в газовую фазу, оставляя на дне (и на стенках контейнера) пигментные кристаллы.

То же самое происходит с морской водой, из которой ее соли могут быть извлечены в виде белых камней при нагревании.

С другой стороны, испарение также используется для удаления летучих растворенных веществ в виде газообразных молекул (O2, Колорадо2, N2, и т.д.). Когда раствор нагревается, газы начинают собираться, образуя пузырьки, давление которых, если оно превышает внешнее, поднимется, чтобы вырваться из жидкости..

выпаривание роторным испарителем

Этот метод делает возможным восстановление органических растворителей путем применения вакуума. Это очень полезно, особенно при извлечении масел или жиров из органических веществ.

Таким образом, растворитель может быть повторно использован для будущих экстракций. Эти эксперименты очень распространены при изучении натуральных масел, полученных из любого органического вещества (простого, семян, цветов, плодовых оболочек и т. Д.)..

дистилляция

Перегонка позволяет разделять компоненты жидкость-жидкость гомогенной системы. Он основан на разнице температур кипения каждого компонента (ΔTЕ.Б.); Чем больше разница, тем легче будет их разделить.

Требуется охлаждающая колонна, которая способствует конденсации наиболее летучей жидкости, которая затем будет поступать в сборный баллон. Тип дистилляции варьируется в зависимости от значений ΔTЕ.Б. и вещества, участвующие.

Этот метод очень используется при очистке гомогенных смесей; например, извлечение газообразного продукта из гомогенной реакции. Тем не менее, он также имеет применение для гетерогенных смесей, как это происходит в процессах очистки сырой нефти для получения ископаемого топлива и других продуктов..

сжижение

А как насчет однородных газовых систем? Они состоят из более чем одного типа молекул или газообразных атомов, которые различаются по своей молекулярной структуре, массам и атомным радиусам..

Следовательно, они имеют свои физические свойства и ведут себя по-разному в условиях повышения давления и падения температуры..

Когда T и P изменяются, некоторые газы имеют тенденцию взаимодействовать сильнее, чем другие; с достаточной силой для конденсации в жидкой фазе. Если, с другой стороны, вся система конденсируется, то для перегонки компонентов конденсата прибегают к.

Если А и В представляют собой газы, в результате сжижения они конденсируются в гомогенной смеси, которая затем подвергается перегонке. Таким образом, чистые А и В получают в разных емкостях (таких как отдельный жидкий кислород и азот).

примеров

Другие дополнительные примеры однородных систем перечислены ниже.

Повседневной жизни

-Белая зубная паста.

-Уксус, а также коммерческий спирт и жидкие моющие средства.

-Плазма крови.

-Воздух Облака также могут рассматриваться как однородные системы, хотя они действительно содержат микро-капли воды.

-Алкогольные напитки без льда.

-Парфюмерия.

-Желатин, молоко и мед. Тем не менее, под микроскопом они являются гетерогенными системами, несмотря на то, что показывают одну фазу невооруженным глазом.

-Любой твердый объект с одинаковыми видимыми характеристиками, такими как цвет, яркость, размеры и т. Д. Например, симметричные и металлические самородки или ограненные блоки из минерала или соли. Зеркала также попадают в этот диапазон объектов.

химикалии

-Сталь и металлические сплавы. Его атомы металла расположены в кристаллическом расположении, где участвует металлическая связь. Если распределение атомов равномерное, без «слоев» атомов металла X или Y.

-Все растворы, приготовленные внутри или снаружи лаборатории.

-Чистые углеводороды (бутан, пропан, циклогексан, бензол и т. Д.).

-Все синтезы или производства, где реагенты или сырье находятся в одной фазе.

Гомогенный катализ

Некоторые реакции ускоряются путем добавления гомогенных катализаторов, которые представляют собой вещества, которые участвуют в соответствии с очень специфическим механизмом в одной и той же фазе реагентов; то есть в реакциях, проводимых в водных растворах, эти катализаторы должны быть растворимыми.

В целом, гомогенный катализ очень избирателен, хотя не очень активен и не стабилен..

ссылки

  1. Редакция Британской энциклопедии. (2018). Однородная реакция. Энциклопедия Британника. Получено с: britannica.com
  2. Хельменстин, Анна Мари, доктор философии (24 сентября 2018 г.) Разница между гетерогенными и гомогенными смесями. Получено с: мысли
  3. Chemicool. (2017). Определение однородного. Получено с: chemicool.com
  4. Красота и стиль. (2018). Примеры гомогенной смеси. Получено с: examples.yourdictionary.com
  5. Знание наук. (Н.Д.). Химия: гомогенные и гетерогенные системы. Восстановлено от: saberdeciencias.com
  6. Prof. Lic. Naso C. (s.f.). Смеси и растворы. [PDF]. Получено с: cam.educaciondigital.net
  7. Бразилия Р. (20 апреля 2018 г.). Сочетание гомогенного и гетерогенного катализа. Получено с: chemworld.com