Charakteristický homogénny systém, klasifikácia, frakcionačné metódy



homogénny systém je to tá časť vesmíru, ktorá sa skladá z jednej fázy hmoty. Môže to byť úplne jednotná fáza, alebo sa môže skladať z usporiadanej a symetrickej zmesi prvkov, ktorými sú v prípade homogénnych chemických systémov častice (molekuly, atómy, ióny atď.).

Príroda má tendenciu, prostredníctvom neistých alebo dobre známych mechanizmov, homogenizovať určitý majetok alebo celý systém sám. Na Zemi existuje rovnovážny orchester medzi homogénnymi a heterogénnymi systémami, ktorý sa za také považuje za vizuálny prieskum..

To znamená, že v prvom rade sa oči kvalifikujú, ak je systém (akýkoľvek objekt alebo priestor) homogénny alebo nie. Ak je povrchný, ďalším krokom je opýtať sa, ako je jeho zloženie a ako sú jeho prvky usporiadané. S týmto vedomím to môže byť potvrdené alebo nie (s istotou), ak systém prezentuje homogenitu svojich vlastností.

Napríklad na obrázku vyššie máte obrázok šálky s kávou, tanier a cukrový zábal so šťastnou tvárou. Ak zvážite tieto tri prvky pre štúdiu, systém by bol heterogénny, ale ak budete študovať iba čiernu kávu v šálke, budete hovoriť v tomto prípade homogénneho systému.

Prečo? Pretože na prvý pohľad vyzerá čierna káva jednotne a možno si myslíte, že je aj vo vnútri. Ak by bol cukor pridaný bez miešania, usadil by sa na dne šálky a počiatočný homogénny systém by sa stal heterogénnym..

Ak sa však káva miešala, až kým sa cukor úplne nerozpustil, jeho homogenita by sa vrátila, aj keď s novou organoleptickou vlastnosťou je teraz sladšia ako predtým. Aby bola každá kvapka kávy extrahovaná z akéhokoľvek kúta šálky homogénna, musí presne vedieť to isté.

Na druhej strane si môžete porovnať šálku čiernej kávy s bublinkami. Druhá by bola menej homogénna ako prvá, pretože nemá rovnomerné rozdelenie svojich bublín. Ak však majú dve kávy tú istú chuť a chýbajú cukrové kryštály (dôležitejšie premenné), potom sú obe rovnako homogénne.

Kávu so šľahačkou alebo umeleckými kresbami na ich povrchu môžu užívať heterogénne systémy (aj keď zmes je homogénna s ohľadom na kávu).

index

  • 1 Charakteristika homogénneho systému
    • 1.1 Šachovnica a subjektivita
  • 2 Klasifikácia
    • 2.1 Riešenia
    • 2.2 Čisté látky
    • 2.3 Homogénne reakcie
  • 3 Metódy frakcionácie
    • 3.1 Odparovanie
    • 3.2 Destilácia
    • 3.3 Skvapalňovanie
  • 4 Príklady
    • 4.1 Každodenného života
    • 4.2 Chemikálie
  • 5 Referencie

Charakteristiky homogénneho systému

Aké charakteristiky by mal mať homogénny systém?? 

-Musí mať jednu materiálovú fázu (kvapalina, tuhá látka alebo plyn).

-Pokiaľ ide o zmes, jej komponenty musia byť schopné tvoriť jednu jednotnú fázu. To je prípad kávy a cukru. Ak sú na dne šálky alebo šálky bez rozpustenia kryštály cukru, tvoria druhú fázu.

-Ich intenzívne vlastnosti (hustota, viskozita, molárny objem, bod varu atď.) Musia byť rovnaké vo všetkých bodoch systému. To platí aj pre organoleptické vlastnosti (chuť, farba, vôňa atď.). Pusinky jednej príchute sú teda homogénny systém, pokiaľ nemajú iný prvok (ako napr. Nasekané ovocie)..

-Komponenty ich zmesí sú usporiadané v priestore homogénnym a symetrickým spôsobom.

Šachovnica a subjektivita

Posledná vlastnosť môže vyvolať zmätok a uhly pohľadu.

Šachovnica (bez kúskov) napríklad predstavuje bod, v ktorom o nej vznikajú rôzne názory. Je homogénny alebo heterogénny? A ak sa čierne a biele štvorce striedajú v riadkoch (jedna biela, jedna čierna a tak ďalej), aká by bola odpoveď v tomto scenári??

Pretože sa štvorce navzájom líšia farbou, je to hlavná premenná. Je tu zjavný rozdiel medzi bielou a čiernou, ktorá sa strieda v celej doske.

Každá farba predstavuje zložku a zmes je homogénna, ak je jej fyzikálna dispozícia orientovaná takým spôsobom, aby sa minimalizovali rozdiely jej vlastností. Preto by mali byť farby usporiadané čo najjednotnejšie a symetricky.

Z tohto dôvodu je šachovnica homogénna, pretože napriek rôznorodosti farieb sa jej rozdiel striedavo mení. Aj keď sú farby zobrazené v riadkoch, "čierne a biele fázy" sú evidentné, čo by bolo ekvivalentné s dvoma fázami a vstupom do definície heterogénneho systému..

klasifikácia

Homogénne systémy môžu mať mnoho klasifikácií, ktoré závisia od toho, ku ktorému vedeniu patria. V chémii nestačí len povrchne pozorovať systém, ale zistiť, ktoré častice ho tvoria a čo v ňom robia.

riešenie

Nenasýtené roztoky sú zmesi alebo homogénne systémy prítomné nielen v chémii, ale v každodennom živote. More a oceány sú obrovské množstvo soli nenasýtenej vody. Molekuly rozpúšťadiel, zvyčajne v kvapalnej fáze, obklopujú molekuly rozpustenej látky a bránia im v pridávaní za vzniku pevnej látky alebo bubliny.

Do tejto klasifikácie spadajú takmer všetky riešenia. Nečisté alkoholy, kyseliny, zásady, zmesi organických rozpúšťadiel, indikačné roztoky alebo reagencie prechodných kovov; všetky sú obsiahnuté v objemových balónoch alebo sklenených alebo plastových nádobách, ktoré sú klasifikované ako homogénne systémy.

Vzhľadom na nižšiu tvorbu druhej fázy v jednom z týchto roztokov systém už nie je homogénny.

Čisté látky

Hore, fráza "nečisté alkoholy" bol napísaný, čo znamená, že sú zvyčajne zmiešané s vodou. Avšak čisté alkoholy, rovnako ako akákoľvek iná kvapalná zlúčenina, sú homogénne systémy. To platí nielen pre kvapaliny, ale aj pre pevné látky a plyny.

Prečo? Pretože keď máte v systéme len jeden typ častíc, hovoríte o vysokej homogenite. Všetci sú si rovní a jedinou variáciou je spôsob, akým vibrujú alebo sa pohybujú; ale vo vzťahu k jeho fyzikálnym alebo chemickým vlastnostiam nie je žiadny rozdiel v žiadnej časti systému.

To znamená, že kocka čistého železa je homogénny systém, pretože má len atómy železa. Ak by mal byť odstránený fragment ktoréhokoľvek z jeho vrcholov a boli stanovené jeho vlastnosti, dosiahli by sa rovnaké výsledky; to znamená, že je splnená homogenita jeho vlastností.

Ak je nečistý, jeho vlastnosti by oscilovali v rozsahu hodnôt. To je účinok nečistôt na železo a na akúkoľvek inú látku alebo zlúčeninu.

Ak na druhej strane má železná kocka oxidované časti (červené) a kovové časti (sivasté), potom je to heterogénny systém.

Homogénne reakcie

Homogénne reakcie sú možno najdôležitejšie homogénne chemické systémy. V nich sú všetky činidlá v rovnakej fáze, najmä kvapalina alebo plyn. Vyznačujú sa väčším kontaktom a molekulárnymi kolíziami medzi reaktantmi.

Keďže je len jedna fáza, častice sa pohybujú s väčšou voľnosťou a rýchlosťou. Na jednej strane je to veľký prínos; ale na druhej strane sa môžu vytvoriť nežiaduce produkty alebo sa niektoré reagencie pohybujú tak rýchlo, že sa neuskutočňujú účinne.

Reakcia horúcich plynov s kyslíkom spôsobujúcim požiar je príkladom tohto typu reakcií.

Akýkoľvek iný systém zahŕňajúci reagencie s rôznymi fázami, ako je to pri oxidácii kovov, sa považuje za heterogénnu reakciu.

Metódy frakcionácie

Vzhľadom na jeho jednotnosť nie je v zásade možné oddeliť zložky homogénnych systémov mechanickými metódami; omnoho menej, ak ide o čistú látku alebo zlúčeninu, z ktorej sa získajú jej elementárne atómy.

Napríklad je jednoduchšie (alebo rýchlejšie) oddeliť zložky pizze (heterogénny systém) od zložiek kávy (homogénny systém). V prvom, stačí použiť ruky na odstránenie zložiek; zatiaľ čo s druhou, to bude trvať viac ako ruky oddeliť kávu z vody.

Metódy sa líšia podľa zložitosti systému a jeho materiálových fáz.

vyparovanie

Odparovanie pozostáva zo zahrievania roztoku, kým sa rozpúšťadlo úplne neodparí, pričom sa rozpustená látka nechá usadiť. Preto sa táto metóda aplikuje na homogénne kvapalno-tuhé systémy.

Napríklad, keď sa rozpúšťa pigment v nádobe s vodou, systém je najprv heterogénny, pretože pigmentové kryštály ešte nie sú rozptýlené v celom objeme. Po chvíli sa všetka voda stane rovnakou farbou, čo je indikátorom homogenizácie.

Na získanie pridaného pigmentu sa musí celý objem vody zahrievať, kým sa neodparí. Teda molekuly H2Alebo zvyšujú svoju priemernú kinetickú energiu vďaka energii dodávanej teplom. To vedie k úniku do plynnej fázy a zanecháva v dne (a na stenách nádoby) pigmentové kryštály.

To isté sa deje s morskou vodou, z ktorej môžu byť jej soli pri zahrievaní extrahované ako biele kamene.

Na druhej strane, odparovanie sa tiež používa na elimináciu prchavých látok ako plynných molekúl (O2, CO2, N2, atď.). Keď sa roztok zahrieva, plyny sa začnú zhromažďovať, aby vytvorili bubliny, ktorých tlak, ak prekročí vonkajší tlak, vystúpi, aby unikol z kvapaliny..

rotačné odparovanie

Tento spôsob umožňuje regeneráciu organických rozpúšťadiel pomocou vákua. Je veľmi užitočná najmä pri extrakcii olejov alebo tukov z organických látok.

Týmto spôsobom sa môže rozpúšťadlo znovu použiť na budúce extrakcie. Tieto pokusy sú veľmi bežné pri štúdiu prírodných olejov získaných z akejkoľvek organickej hmoty (merey, semená, kvety, ovocné škrupiny atď.).

destilácia

Destilácia umožňuje separovať zložky homogénneho systému kvapalina-kvapalina. Vychádza z rozdielu bodov varu každej zložky (ATieb); Čím väčší je rozdiel, tým ľahšie sa oddelia.

Vyžaduje to chladiacu kolónu, ktorá podporuje kondenzáciu najviac prchavej kvapaliny, ktorá potom prúdi do zberného balónika. Typ destilácie sa líši v závislosti od hodnôt ATieb a príslušných látok.

Táto metóda sa veľmi používa pri čistení homogénnych zmesí; napríklad získanie plynného produktu z homogénnej reakcie. Má však aj použitie pre heterogénne zmesi, ako je to pri rafinačných procesoch surovej ropy na získavanie fosílnych palív a iných výrobkov..

skvapalnenie

A čo homogénne plynné systémy? Skladajú sa z viac ako jedného typu molekúl alebo plynných atómov, ktoré sa líšia svojou molekulovou štruktúrou, hmotnosťou a atómovými polomermi..

Preto majú svoje vlastné fyzikálne vlastnosti a správajú sa odlišne vzhľadom na nárast tlaku a pokles teploty.

Keď sa T aj P líšia, niektoré plyny majú sklon k silnejšej interakcii než iné; s dostatočnou silou na kondenzáciu v kvapalnej fáze. Ak na druhej strane celý systém kondenzuje, potom sa použije destilácia komponentov kondenzátu.

Ak A a B sú plyny, skvapalnením kondenzujú v homogénnej zmesi, ktorá sa potom podrobí destilácii. Týmto spôsobom sa čisté A a B získajú v rôznych nádobách (ako je oddelený kvapalný kyslík a dusík)..

Príklady

Ďalšie príklady homogénnych systémov sú uvedené nižšie.

Každodenného života

-Biela zubná pasta.

-Ocot, ako aj komerčný alkohol a tekuté detergenty.

-Krvná plazma.

-Vzduch Mraky môžu byť tiež považované za homogénne systémy, hoci skutočne obsahujú kvapky mikro vody.

-Alkoholické nápoje bez ľadu.

-parfumy.

-Želatína, mlieko a med. Avšak mikroskopicky sú to heterogénne systémy, napriek tomu, že vykazujú jednu fázu voľným okom.

-Akýkoľvek pevný predmet s jednotnými viditeľnými vlastnosťami, ako je farba, jas, rozmery atď. Napríklad symetrické a kovové nugety alebo fasetové bloky minerálu alebo soli. Zrkadlá tiež spadajú do tohto rozsahu objektov.

chemikálie

-Oceľ a zliatiny kovov. Jeho kovové atómy sú usporiadané v kryštalickom usporiadaní, kde sa zúčastňuje kovová väzba. Ak je distribúcia atómov rovnomerná, bez "vrstiev" atómov kovu X alebo Y.

-Všetky roztoky pripravené v laboratóriu alebo mimo neho.

-Čisté uhľovodíky (bután, propán, cyklohexán, benzén atď.).

-Všetky syntézy alebo výroby, kde sú reagencie alebo surovina v jednej fáze.

Homogénna katalýza

Niektoré reakcie sa urýchľujú pridaním homogénnych katalyzátorov, čo sú látky, ktoré sa zúčastňujú podľa veľmi špecifického mechanizmu v rovnakej fáze reaktantov; to znamená, že v reakciách uskutočňovaných vo vodných roztokoch musia byť tieto katalyzátory rozpustné.

Vo všeobecnosti je homogénna katalýza veľmi selektívna, aj keď nie je veľmi aktívna ani stabilná.

referencie

  1. Redakcia Encyclopaedia Britannica. (2018). Homogénna reakcia. Encyclopædia Britannica. Zdroj: britannica.com
  2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (24. septembra 2018). Rozdiel medzi heterogénnymi a homogénnymi zmesami. Zdroj: thinkco.com
  3. Chemicool. (2017). Definícia homogénnej. Zdroj: chemicool.com
  4. Navajo otvorená encyklopédia. (2018). Príklady homogénnej zmesi. Zdroj: example.yourdictionary.com
  5. Znalosti vied. (N. D.). Chémia: homogénne a heterogénne systémy. Získané z: saberdeciencias.com
  6. Prof. Lic., Naso C. (s.f.). Zmesi a roztoky. [PDF]. Zdroj: cam.educaciondigital.net
  7. Brazília R. (20. apríla 2018). Kombinácia homogénnej a heterogénnej katalýzy. Zdroj: chemistryworld.com