MATERIĀLĀS SISTĒMAS: KLASIFIKĀCIJA, FĀZES UN PIEMĒRI - ĶĪMIJA - 2025

Par materiālu sistēmas, ir tie, kas sastāv no vielas un kuri ir izolēti no pārējās Visuma tiks pētīta. Jautājums ir visur, piešķirot ikdienas izpratnei formu un patiesu nozīmi, bet, kad vēlaties izpētīt daļu matērijas, jūs neievērojat tās apkārtni un runājat par materiālo sistēmu.

Tie ir ļoti mainīgi, jo ir tīri un kompozītmateriāli, kā arī dažādi agregācijas stāvokļi un fāzes. Kā noteikt robežu starp materiālo sistēmu un tās apkārtni? Tas viss ir atkarīgs no mainīgajiem lielumiem, kas tiek ņemti vērā. Piemēram, attēlā zem katras konfekšu marmora varētu būt pētāmā sistēma.

Tomēr, ja jāņem vērā krāsu mainīgais, tad ir jāņem vērā visi tirdzniecības automāta bumbiņas. Tā kā mašīna neinteresē, tāda ir bumbiņu vide. Tādējādi piemēra materiālā sistēma ir bumbiņu masa un to īpašības (piemēram, gumija, piparmētra utt.).

Tomēr ķīmiski materiālās sistēmas tiek definētas kā jebkura tīra viela vai tās maisījums, kas klasificēts pēc to fizikālajiem aspektiem.

Klasifikācija

Homogēna materiāla sistēma

Pētāmajai vielai var būt vienāds izskats, kurā tās īpašības paliek nemainīgas neatkarīgi no analizējamā parauga. Citiem vārdiem sakot: šāda veida sistēmai ir raksturīga, ka tai no pirmā acu uzmetiena ir tikai viena matērijas fāze.

Tīra viela un savienojumi

Ja tiek analizēta tīra viela, tiks konstatēts, ka fizikāli ķīmiskās īpašības sakrīt ar vienādām vērtībām un rezultātiem, pat ja ņem daudz paraugu (un dažādos ģeogrāfiskos apgabalos).

Piemēram, ja kalcija paraugu salīdzinātu ar paraugu no Āzijas, Eiropas, Āfrikas un Amerikas, tiem visiem būtu vienādas īpašības. Tas pats notiktu, ja tiktu ņemts tīra oglekļa paraugs.

No otras puses, tīrs savienojums arī izpaužas iepriekšminētajā. Ja tiktu garantēts, ka šīferis ir izgatavots no vienīgā materiāla, tad tas tiks klasificēts kā viendabīga materiālu sistēma.

Tomēr minerālu paraugam tas nenotiek, jo parasti tas satur citu saistīto minerālu piemaisījumus, un šajā gadījumā tā ir neviendabīga materiālu sistēma. Tāpat pēdējā klasifikācijā ietilpst arī materiālās sistēmas, piemēram, koki, akmeņi, kalni vai upes.

Izšķīdināšana

Tirdzniecības etiķis ir 5% etiķskābes ūdens šķīdums; tas ir, 5 ml tīras etiķskābes izšķīdina 100 ml ūdens. Tomēr tas izskatās kā caurspīdīgs šķidrums, kaut arī faktiski tas ir divi tīri savienojumi (ūdens un etiķskābe).

Heterogēna materiālu sistēma

Pretstatā viendabīgajam šajā sistēmas klasē ne izskats, ne īpašības nav nemainīgas, visā tās pagarinājumā ir neregulāras.

Turklāt to var pakļaut fizikālām vai ķīmiskām atdalīšanas metodēm, no kurām iegūst fāzes, kuras katra uzskata par viendabīgu sistēmu.

Fāzes

Augšējā attēlā parādīti matērijas stāvokļi un to izmaiņas. Tās ir cieši saistītas ar matērijas fāzēm, jo, lai arī tās ir vienādas, tām tomēr ir dažas smalkas atšķirības.

Tādējādi materiāla sistēmas fāzes ir cietā viela, šķidrums un gāze. Tas ir, attiecībā uz noteiktu analizējamu jautājumu tā var izmantot jebkuru no iepriekšējām fāzēm.

Tā kā mijiedarbība cietās daļās ir ļoti spēcīga un atkarīga no tādiem mainīgiem lielumiem kā spiediens un temperatūra, sistēmai var būt vai nav atšķirīgas cietās fāzes.

Piemēram, savienojumam X, kas ir ciets istabas temperatūrā, ir I fāze; bet, kad spiediens uz to ir ļoti augsts, tā molekulas pārkārtojas kompaktākā veidā, un tad notiek pāreja no I fāzes uz cieto II fāzi.

Ir pat citas fāzes, piemēram, III un IV, kas rodas no II dažādās temperatūrās. Tādējādi šķietamās cietās fāzes X viendabīgā materiāla sistēma var iegūt līdz četrām cietām fāzēm: I, II, III un IV.

Šķidru un gāzveida sistēmu gadījumā molekulām šajos matērijas stāvokļos parasti ir tikai viena fāze. Citiem vārdiem sakot, var nebūt gāzes I fāzes un II gāzes fāzes.

Fāzes diagramma

Ir daudz fāžu diagrammu: dažas - atsevišķam savienojumam vai vielai (piemēram, attēlam iepriekš), bet citi - binārajām sistēmām (piemēram, sāls ūdenī) vai trīskāršajai sistēmai (trīs komponenti).

Visvienkāršākā ir vielas fāzes diagramma. Tādējādi hipotētiskajai vielai Y tās fāze tiek attēlota kā spiediena (y ass) un temperatūras (x ass) funkcija.

Zemā spiedienā tā ir gāze neatkarīgi no tās temperatūras. Tomēr, palielinot spiedienu, Y gāze tiek nogulsnēta cietajā Y.

Tomēr temperatūrā virs kritiskā punkta Y gāze kondensējas šķidrumā Y, un, ja arī spiediens tiek palielināts (viens pa vertikāli paceļas caur diagrammu), šķidrums sacietē.

Katra līnija apzīmē līdzsvaru starp divām fāzēm, kuras tā atdala: cietā gāze, šķidrā gāze, cietais šķidrums, šķidrā cietā un cietā šķidruma gāze trīskāršā punktā.

Turklāt no kritiskā punkta Y netiek parādīta fiziska atšķirība starp gāzes un šķidruma fāzi: tā veido tā saukto superkritisko šķidrumu.

Piemēri

- Balons ir materiāla sistēma, jo tā saturs ir gāzveida un tāpēc tam ir ķīmisks raksturs. ja gāze ir mazāk blīva nekā gaiss, balons pacelsies debesīs.

- Ūdens-eļļas binārai sistēmai ir divas fāzes: viena ir ūdens, otra, loģiski, eļļa. Abu kopums ir neviendabīga sistēma, savukārt atsevišķi slāņi ir viendabīgas sistēmas. Ja jūs vēlētos iegūt eļļu, jums būs jāveic šķidruma-šķidruma ekstrakcija ar gaistošu organisko šķīdinātāju.

- Cietvielu un cietvielu sistēma var sastāvēt no baltā cukura un brūnā cukura maisījuma. Šeit kristālu krāsas atšķirība padara šo lietu par neviendabīgu sistēmu.

- Jūras ūdens ir vēl viens viendabīgas materiālu sistēmas piemērs. Tas sastāv no daudzu jonu izšķīdināšanas, kas ir atbildīgi par tā raksturīgo sāļo garšu. Ja jūras ūdens paraugs iztvaikotu traukā, tas nogulsnētos baltajos sāļos.

Atsauces

1. Sistēma un tās apkārtne. Iegūts 2018. gada 27. maijā no: chem.libretexts.org
2. Antonio de Ulloa. Materiālās sistēmas. . Saņemts 2018. gada 27. maijā no: 2.educarchile.cl
3. Daniels J. Bergers. (2001). Saņemts 2018. gada 27. maijā no: bluffton.edu
4. Sistēma un apkārtne ķīmijā. Saņemts 2018. gada 27. maijā no: chemteam.info
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2018. gada 6. februāris). Atvērtās sistēmas definīcija ķīmijā. Saņemts 2018. gada 27. maijā no: domaco.com
6. Glen pētījumu centrs. Matērijas fāzes. Saņemts 2018. gada 27. maijā no: grc.nasa.gov
7. Alisons H. (2006-09-15). Balonu palaišana. Saņemts 2018. gada 28. maijā no: flickr.com