HOMOGĒNA SISTĒMA: RAKSTURLIELUMI, KLASIFIKĀCIJA, METODES - ĶĪMIJA - 2026

Viendabīgs sistēma ir tā, ka daļa no visuma, kas sastāv no viena posma vielas. Tā var būt pilnīgi vienmērīga fāze vai sastāv no sakārtota un simetriska elementu maisījuma, kas viendabīgu ķīmisko sistēmu gadījumā ir daļiņas (molekulas, atomi, joni utt.).

Daba, izmantojot neskaidrus vai labi zināmus mehānismus, tiecas homogenizēt kādu īpašumu vai pašu sistēmu. Uz Zemes ir līdzsvara orķestris starp viendabīgām un neviendabīgām sistēmām, kuras par tādām uzskata vizuālie pētījumi.

Avots: Maxpixel

Tas ir, pirmkārt, acis nosaka, vai sistēma (jebkurš objekts vai telpa) ir viendabīga vai nē. Ja tas ir virspusēji, nākamais solis ir pajautāt sev, kāds ir tā sastāvs un kādā veidā tā elementi ir sakārtoti. Paturot to prātā, to var apstiprināt vai nē (ar zināmu noteiktību), ja sistēmas īpašībām piemīt viendabīgums.

Piemēram, attēlā virs jums ir kafijas tases, šķīvja un cukura iesaiņojuma attēls ar laimīgu seju. Ja šie trīs elementi tiktu ņemti vērā pētījumā, tad sistēma būtu neviendabīga, bet, ja tiktu pētīta tikai melnā kafija krūzes iekšpusē, šajā gadījumā mēs runātu par viendabīgu sistēmu.

Kāpēc? Tā kā no pirmā acu uzmetiena melnā kafija izskatās gluda, un jūs varētu domāt, ka tāds ir arī interjers. Ja cukuru pievienotu, nemaisot, tas nostāvētos glāzes apakšā un sākotnējā viendabīgā sistēma kļūtu neviendabīga.

Tomēr, ja kafiju maisa, līdz cukurs ir pilnībā izšķīdis, tā viendabīgums atjaunosies, kaut arī ar jauno organoleptisko īpašību, kas tagad ir saldāka nekā iepriekš. Lai tas būtu viendabīgs, katram kafijas pilienam, kas iegūts no jebkura krūzes stūra, jābūt tieši tādam pašam.

No otras puses, tasi melnas kafijas var salīdzināt ar vienu ar burbuļojošu virsmu. Otrais būtu mazāk viendabīgs nekā pirmais, jo tas neparāda vienmērīgu burbuļu sadalījumu. Bet, ja abām kafijām ir vienāda garša un tām trūkst cukura kristālu (vissvarīgākie mainīgie), tad tās abas ir vienādi viendabīgas.

Kafijas ar putukrējumu vai mākslinieciskiem zīmējumiem uz to virsmas var uzņemt ar neviendabīgām sistēmām (lai arī maisījums ir viendabīgs attiecībā pret kafiju).

Viendabīgas sistēmas raksturojums

Kādas īpašības vajadzētu būt viendabīgai sistēmai?

- Tam jābūt vienai materiāla fāzei (šķidrai, cietai vai gāzei).

-Kad tas ir maisījums, tā sastāvdaļām jāspēj veidot vienotu vienveidīgu fāzi. Tas attiecas uz kafiju un cukuru. Ja glāzes vai krūzes apakšā ir neizšķīduši cukura kristāli, tie veido otro fāzi.

-Tās intensīvajām īpašībām (blīvumam, viskozitātei, molārā tilpumam, viršanas temperatūrai utt.) Jābūt vienādām visos sistēmas punktos. Tas attiecas arī uz organoleptiskajām īpašībām (garša, krāsa, smarža utt.). Tādējādi vienas garšas bezē ir viendabīga sistēma, ja tajā nav cita elementa (piemēram, sasmalcināti augļi).

-Jūsu maisījumu komponenti ir izvietoti telpā vienveidīgi un simetriski.

Šaha galdiņš un subjektivitāte

Pēdējā funkcija var izraisīt neskaidrības un pretrunīgus uzskatus.

Piemēram, šaha galdiņš (bez gabaliņiem) ir punkts, kurā par to rodas dažādi viedokļi. Vai tas ir viendabīgs vai neviendabīgs? Un, ja melnbaltie kvadrāti mainās rindās (viens balts, viens melns un tā tālāk), kāda būtu reakcija šajā scenārijā?

Tā kā kastes ir atšķirīgas viena no otras pēc krāsas, tas ir galvenais mainīgais. Ir ievērojama atšķirība starp balto un melno, kas mainās visā tāfelē.

Katra krāsa apzīmē sastāvdaļu, un maisījums ir viendabīgs, ja to fiziskais izvietojums ir orientēts tā, lai līdz minimumam samazinātu to īpašību atšķirības. Tāpēc krāsas jāizkārto pēc iespējas vienmērīgāk un simetriski.

No šī spriešanas šaha galdiņš ir viendabīgs, jo, neskatoties uz to, ka tas ir neviendabīgs attiecībā uz krāsām, to atšķirības mainās vienmērīgi. Lai arī ar rindās attēlotajām krāsām ir acīmredzamas “melnbaltās fāzes”, kas būtu līdzvērtīgas divu fāžu iegūšanai un neviendabīgas sistēmas definīcijas ievadīšanai.

Klasifikācija

Homogēnām sistēmām var būt daudz klasifikāciju, kas ir atkarīga no tā, kurai zināšanu nozarei tās pieder. Ķīmijā nepietiek tikai ar virspusēju sistēmas novērošanu, bet gan ar to, lai atrastu, kuras daļiņas to veido un ko viņi tajā dara.

Risinājumi

Nepiesātinātie šķīdumi ir viendabīgi maisījumi vai sistēmas, kas atrodas ne tikai ķīmijā, bet arī ikdienas dzīvē. Jūra un okeāni ir gigantiskas nepiesātināta sālsūdens masas. Šķīdinātāja molekulas, parasti šķidrā fāzē, ieskauj šķīstošās molekulas un neļauj tām agregnēties, veidojot cietas vielas vai burbuli.

Šajā klasifikācijā ietilpst gandrīz visi risinājumi. Netīri spirti, skābes, bāzes, organisko šķīdinātāju maisījumi, indikatoršķīdumi vai pārejas metāla reaģenti; visu, kas atrodas tilpuma balonos vai stikla vai plastmasas traukos, klasificē kā viendabīgas sistēmas.

Saskaroties ar mazāku otrās fāzes veidošanos kādā no šiem risinājumiem, sistēma vairs nav viendabīga.

Tīras vielas

Frāze “netīri spirti” tika uzrakstīta iepriekš, atsaucoties uz faktu, ka tos parasti sajauc ar ūdeni. Tomēr tīri spirti, kā arī jebkurš cits šķidrs savienojums ir viendabīgas sistēmas. Tas attiecas ne tikai uz šķidrumiem, bet arī uz cietām vielām un gāzēm.

Kāpēc? Tā kā, ja jums sistēmā ir tikai viena veida daļiņas, jūs runājat par augstu viendabīgumu. Viņi visi ir vienādi, un vienīgā variācija ir veids, kā tie vibrē vai pārvietojas; bet attiecībā uz tā fizikālajām vai ķīmiskajām īpašībām nevienā sistēmas daļā nav atšķirības.

Tas nozīmē, ka tīra dzelzs kubs ir viendabīga sistēma, jo tajā ir tikai dzelzs atomi. Ja fragments būtu saplēsts no kādas tā virsotnes un tiktu noteiktas tā īpašības, iegūtu tos pašus rezultātus; tas ir, tā īpašību viendabīgums ir izpildīts.

Ja tas būtu netīrs, tā īpašības svārstītos vērtību diapazonā. Tā ir piemaisījumu ietekme uz dzelzi un visām citām vielām vai savienojumiem.

No otras puses, ja dzelzs kubam ir sarūsējušas daļas (sarkanas) un metāla daļas (pelēcīgas), tad tā ir neviendabīga sistēma.

Homogēnas reakcijas

Iespējams, ka vissvarīgākās viendabīgās ķīmiskās sistēmas ir homogēnas reakcijas. Tajos visi reaģenti ir vienā un tajā pašā fāzē, īpaši šķidrā vai gāzveida fāze. Viņiem raksturīga lielāka saskare un molekulārās sadursmes starp reaģentiem.

Tā kā ir tikai viena fāze, daļiņas pārvietojas ar lielāku brīvību un ātrumu. No vienas puses, tas ir liels ieguvums; Bet, no otras puses, var veidoties nevēlami produkti vai daži reaģenti pārvietojas tik ātri, ka tie efektīvi nesaskaras.

Karstu gāzu reakcija ar skābekli, lai izveidotu uguni, ir šāda veida reakcijas simbols.

Jebkura cita sistēma, kurā piedalās reaģenti ar dažādām fāzēm, piemēram, metālu oksidēšana, tiek uzskatīta par neviendabīgu reakciju.

Frakcionēšanas metodes

Principā, ņemot vērā to vienveidību, nav iespējams atdalīt viendabīgu sistēmu komponentus ar mehāniskām metodēm; daudz mazāk, ja tā ir tīra viela vai savienojums, no kura frakcionēšanas iegūst tā elementāros atomus.

Piemēram, picas komponentus (neviendabīga sistēma) ir vieglāk (vai ātrāk) atdalīt nekā kafiju (viendabīga sistēma). Pirmajā pietiek ar sastāvdaļu noņemšanu ar rokām; savukārt, izmantojot otro, kafijas atdalīšana no ūdens prasīs vairāk nekā rokas.

Metodes mainās atkarībā no sistēmas sarežģītības un tās materiālajām fāzēm.

Iztvaikošana

Iztvaicēšana sastāv no šķīduma sildīšanas, līdz šķīdinātājs pilnībā iztvaiko, atstājot izšķīdušo vielu nostādinātu. Tādēļ šo metodi piemēro viendabīgām šķidruma-cietām sistēmām.

Piemēram, izšķīdinot pigmentu ūdens traukā, sistēma sākotnēji ir neviendabīga, jo pigmenta kristāli vēl nav izkliedēti visā tilpumā. Pēc brīža viss ūdens kļūst tādā pašā krāsā, kas liecina par homogenizāciju.

Lai atgūtu pievienoto pigmentu, viss ūdens daudzums jāuzsilda, līdz tas iztvaiko. Tādējādi H ₂ O molekulas palielina vidējo kinētisko enerģiju, pateicoties siltumenerģijas piegādātajai enerģijai. Tas noved pie tā, ka tie izplūst gāzveida fāzē, atstājot pigmenta kristālus apakšā (un tvertnes sienās).

Tas pats notiek ar jūras ūdeni, no kura tā sāļus karsējot var iegūt kā baltus akmeņus.

No otras puses, iztvaicēšanu izmanto arī, lai noņemtu gaistošos izšķīdinātos materiālus, piemēram, gāzveida molekulas (O ₂ , CO ₂ , N ₂ utt.). Kad šķīdums tiek uzkarsēts, gāzes sāk pulcēties, veidojot burbuļus, kuru spiediens, pārsniedzot ārējo spiedienu, palielināsies, lai izplūstu no šķidruma.

Rotaevaporācija

Šī metode ļauj reģenerēt organiskos šķīdinātājus, izmantojot vakuumu. Tas ir ļoti noderīgi, jo īpaši, ekstrahējot eļļas vai taukus no organiskām vielām.

Tādā veidā šķīdinātāju var atkārtoti izmantot turpmākai ekstrakcijai. Šie eksperimenti ir ļoti izplatīti, pētot dabiskās eļļas, kas iegūtas no jebkurām organiskām vielām (sēklas, sēklas, ziedi, augļu čaumalas utt.).

Destilācija

Destilācija ļauj atdalīt viendabīgas šķidruma-šķidruma sistēmas sastāvdaļas. Tās pamatā ir katra komponenta viršanas punktu starpība (ΔT _eb ); jo lielāka atšķirība, jo vieglāk būs tos atdalīt.

Tam nepieciešama dzesēšanas kolonna, kas veicina gaistošāko šķidrumu kondensāciju, kas pēc tam ieplūdīs savākšanas balonā. Destilācijas veids mainās atkarībā no ΔT _eb vērtībām un iesaistītajām vielām.

Šo metodi plaši izmanto, attīrot viendabīgus maisījumus; piemēram, piemēram, gāzveida produkta atgūšana no viendabīgas reakcijas. Tomēr to var izmantot arī neviendabīgiem maisījumiem, kā tas notiek jēlnaftas rafinēšanas procesos, lai iegūtu fosilo kurināmo un citus produktus.

Sašķidrināšana

Un kā ar viendabīgām gāzveida sistēmām? Tie sastāv no vairāk nekā viena veida gāzveida molekulām vai atomiem, kas atšķiras pēc molekulārajām struktūrām, masām un atomu rādiusiem.

Tāpēc viņiem ir savas fizikālās īpašības un tie uzvedas atšķirīgi, ja tiek paaugstināts spiediens un pazemināta temperatūra.

Kad mainās gan T, gan P, dažas gāzes mēdz mijiedarboties spēcīgāk nekā citas; ar pietiekamu spēku, lai kondensētos šķidruma fāzē. No otras puses, ja visa sistēma kondensējas, tad izmanto kondensāta komponentu destilāciju.

Ja A un B ir gāzes, sašķidrināšanas laikā tās kondensējas viendabīgā maisījumā, ko pēc tam destilē. Tādā veidā tīros A un B iegūst dažādos traukos (piemēram, atsevišķā šķidrā skābekļa un slāpekļa veidā).

Piemēri

Turpmāk uzskaitīti papildu viendabīgu sistēmu piemēri.

No ikdienas dzīves

-Baltā zobu pasta.

-Etiķis, kā arī komerciālais spirts un šķidrie mazgāšanas līdzekļi.

-Asins plazma.

-Gaiss. Mākoņus var uzskatīt arī par viendabīgām sistēmām, lai gan tās faktiski satur mikropilītes ar ūdeni.

-Alkoholiskie dzērieni bez ledus.

-Smaržas.

-Želatīni, piens un medus. Tomēr mikroskopiski tās ir neviendabīgas sistēmas, neskatoties uz to, ka ar neapbruņotu aci tiek parādīta viena fāze.

-Jebkurš ciets objekts ar redzamiem vienveidīgiem parametriem, piemēram, krāsu, spilgtumu, izmēriem utt. Piemēram, simetriski un metāliski tīrradņi vai minerālu vai sāls šķeterēti bloki. Spoguļi ietilpst arī šajā objektu diapazonā.

Ķīmiskās vielas

-Tērauds un metāla sakausējumi. Tās metāliskie atomi ir izvietoti kristāliskā izkārtojumā, kurā piedalās metāla saite. Ja atomu sadalījums ir vienmērīgs, bez metāla X vai Y atomu "slāņiem".

-Visi šķīdumi, kas sagatavoti laboratorijā vai ārpus tās.

-Tīri ogļūdeņraži (butāns, propāns, cikloheksāns, benzols utt.).

-Visas sintēzes vai producēšana, ja reaģenti vai izejvielas atrodas vienā fāzē.

Homogēna katalīze

Dažas reakcijas tiek paātrinātas, pievienojot viendabīgus katalizatorus, kas ir vielas, kuras saskaņā ar ļoti specifisku mehānismu piedalās tajā pašā reaģentu fāzē; tas ir, reakcijās, ko veic ūdens šķīdumos, šiem katalizatoriem jābūt šķīstošiem.

Parasti homogēna katalīze ir ļoti selektīva, lai arī nav ļoti aktīva vai stabila.

Atsauces

1. Enciklopēdijas Britannica redaktori. (2018). Homogēna reakcija. Encyclopædia Britannica. Atgūts no: britannica.com
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2018. gada 24. septembris). Atšķirība starp neviendabīgiem un viendabīgiem maisījumiem. Atgūts no: domaco.com
3. Chemicool. (2017). Homogēna definīcija. Atgūts no: chemicool.com
4. LoveToKnow. (2018). Homogēna maisījuma piemēri. Atgūts no: piemēri.jūsu jurisdikcija.com
5. Zināt zinātnes. (sf). Ķīmija: viendabīgas un neviendabīgas sistēmas. Atgūts no: saberdeciencias.com
6. Prof. lic. Naso C. (sf). Maisījumi un šķīdumi. . Atgūts no: cam.educaciondigital.net
7. Brazīlija R. (2018. gada 20. aprīlis). Apvienojot viendabīgu un neviendabīgu katalīzi. Atgūts no: chemistryworld.com