Характеристична хомогенна система, класификация, методи на фракциониране



а хомогенна система тя е тази част от вселената, която се състои от една единствена фаза на материята. Тя може да бъде напълно еднородна фаза или да се състои от подредена и симетрична смес от елементи, които за случая на хомогенни химически системи са частици (молекули, атоми, йони и т.н.).

Природата се стреми, чрез несигурни или добре познати механизми, да хомогенизира някаква собственост или цялата система. На Земята има равновесен оркестър между хомогенни и хетерогенни системи, разглеждани като такива чрез визуални изследвания.

Това означава, че на първо място очите се класират, ако една система (всеки обект или пространство) е хомогенна или не. Ако е повърхностно, следващата стъпка е да се запитаме как е съставен и как са подредени елементите му. Имайки това предвид, тя може да бъде потвърдена или не (с известна сигурност), ако системата представя хомогенност в свойствата си.

Например, на изображението по-горе имате изображението на чаша за кафе, чиния и захарна обвивка с щастливо лице. Ако разгледате тези три елемента за изследване, тогава системата ще бъде хетерогенна, но ако изучавате само черното кафе в чашата, ще говорите в този случай на хомогенна система..

Защо? Защото на пръв поглед черното кафе изглежда еднаква повърхност и може да си помислите, че е и вътре. Ако захарта беше добавена без разбъркване, тя щеше да се утаи на дъното на чашата и първоначалната хомогенна система щеше да стане хетерогенна.

Ако обаче кафето се разбърква до пълното разтваряне на захарта, неговата хомогенност ще се върне, въпреки че с новите органолептични свойства вече е по-сладка от преди. За да бъде хомогенна, всяка капка кафе, извлечена от всеки ъгъл на чашата, трябва да знае точно същото.

От друга страна, можете да сравните чашата черно кафе с една от бълбукащата повърхност. Вторият би бил по-малко хомогенен от първия, тъй като няма равномерно разпределение на мехурчетата. Но ако двете кафета имат един и същ вкус и липсват захарни кристали (по-важни променливи), тогава и двете са еднакво хомогенни.

Кафе с бита сметана или с художествени рисунки на повърхността им, могат да се вземат от хетерогенни системи (въпреки че сместа е хомогенна по отношение на кафето).

индекс

  • 1 Характеристики на една хомогенна система
    • 1.1 Шахматната дъска и субективността
  • 2 Класификация
    • 2.1 Решения
    • 2.2 Чисти вещества
    • 2.3 Хомогенни реакции
  • 3 Методи на фракциониране
    • 3.1 Изпаряване
    • 3.2 Дестилация
    • 3.3 Втечняване
  • 4 Примери
    • 4.1 От ежедневието
    • 4.2 Химикали
  • 5 Препратки

Характеристики на една хомогенна система

Какви характеристики трябва да има една хомогенна система?? 

-Трябва да притежава една единствена материална фаза (течност, твърдо вещество или газ).

-Когато става въпрос за смес, нейните компоненти трябва да могат да образуват една единствена еднородна фаза. Такъв е случаят с кафето и захарта. Ако в дъното на чашата или чашата има кристали на захар, без да се разтварят, те представляват втора фаза.

-Техните интензивни свойства (плътност, вискозитет, моларен обем, точка на кипене и т.н.) трябва да бъдат еднакви във всички точки на системата. Това се отнася и за органолептичните свойства (вкус, цвят, мирис и др.). По този начин целувката от един аромат е хомогенна система, стига да не съдържа друг елемент (като нарязани плодове).

-Компонентите на техните смеси се подреждат в пространството по хомогенен и симетричен начин.

Шахматната дъска и субективността

Последната характеристика може да предизвика объркване и гледни точки.

Например шахматната дъска (без парчетата) представлява точка, в която за него възникват различни мнения. Дали е хомогенна или хетерогенна? И ако черните и белите квадратчета се редуват в редове (едно бяло, едно черно и т.н.), какъв би бил отговорът в този сценарий??

Тъй като квадратите се различават един от друг по цвят, това е основната променлива. Има забележима разлика между бяло и черно, което се редува в цялата платка.

Всеки цвят представлява компонент и сместа е хомогенна, ако физическото им разположение е ориентирано по такъв начин, че да се минимизират разликите в неговите свойства. Затова цветовете трябва да бъдат подредени по възможно най-равномерния и симетричен начин.

От тази аргументация шахматната дъска е хомогенна, защото, въпреки че е разнородна по отношение на цветовете си, разликата се променя равномерно. Докато с цветовете, показани в редове, "черните и белите фази" са очевидни, което би било равносилно на две фази и влизане в дефиницията на хетерогенна система.

класификация

Хомогенните системи могат да имат много класификации, които зависят от кой клон на знанието принадлежат. В химията не е достатъчно повърхностно да се наблюдава система, а да се открие кои частици го съставят и какво правят в нея.

решения

Ненаситените разтвори са смеси или хомогенни системи, присъстващи не само в химията, но и в ежедневието. Морето и океаните са гигантски маси от ненаситена вода. Молекулите на разтворителите, обикновено в течна фаза, обграждат молекулите на разтворените вещества и предотвратяват тяхното добавяне, за да образуват твърдо вещество или балон..

Почти всички решения попадат в тази класификация. Нечисти алкохоли, киселини, основи, смес от органични разтворители, индикаторни разтвори или реактиви на преходни метали; всички съдържащи се в обемни балони или стъклени или пластмасови контейнери, класифицирани като хомогенни системи.

Като се има предвид по-ниското образуване на втора фаза в едно от тези решения, системата вече не е хомогенна.

Чисти вещества

По-горе е написана фразата "нечисти алкохоли", което означава, че те обикновено се смесват с вода. Обаче, чистите алкохоли, както и всяко друго течно съединение, са хомогенни системи. Това се отнася не само за течности, но и за твърди вещества и газове.

Защо? Защото, когато имате само един вид частица в една система, говорите за висока хомогенност. Всички са еднакви и единственото изменение е в начина, по който вибрират или се движат; но по отношение на физическите или химичните си свойства няма разлика в нито една част от системата.

Това означава, че чист железен куб е хомогенна система, защото има само железни атоми. Ако трябва да се премахне фрагмент от някой от нейните върхове и да се определят неговите свойства, ще се получат същите резултати; хомогенността на нейните свойства е изпълнена.

Ако тя е нечиста, нейните свойства ще колебаят в диапазон от стойности. Това е ефектът от примесите върху желязото и върху всяко друго вещество или съединение.

Ако от друга страна железният куб има окислени части (червени) и метални части (сиви), то това е хетерогенна система.

Хомогенни реакции

Хомогенните реакции са може би най-важните хомогенни химически системи. В тях всички реактиви са в една и съща фаза, особено течността или газът. Те се характеризират с по-голям контакт и молекулярни сблъсъци между реагентите.

Тъй като има само една фаза, частиците се движат с по-голяма свобода и скорост. От една страна, това е голяма полза; но от друга страна могат да се образуват нежелани продукти или някои реактиви да се движат толкова бързо, че да не се сблъскват ефективно.

Реакцията на горещи газове с кислород да предизвика пожар е емблематичен пример за този тип реакции.

Всяка друга система, включваща реагенти с различни фази, както се случва с окисляването на метали, се счита за хетерогенна реакция.

Методи на фракциониране

По принцип, предвид неговата еднородност, не е възможно да се разделят компонентите на хомогенните системи чрез механични методи; много по-малко, ако е чисто вещество или съединение, от чието фракциониране се получават неговите елементарни атоми.

Например, по-лесно е (или по-бързо) да се разделят компонентите на пица (хетерогенна система), отколкото тези на кафе (хомогенна система). В първата е достатъчно да се използват ръцете за отстраняване на съставките; докато при второто ще е необходимо повече от ръцете да се отдели кафето от водата.

Методите варират в зависимост от сложността на системата и нейните материални фази.

изпаряване

Изпаряването се състои в нагряване на разтвора, докато разтворителят се изпари напълно, оставяйки разтвореното вещество. Следователно, този метод се прилага за хомогенни течно-твърди системи.

Например, когато се разтваря пигмент в контейнер с вода, първоначално системата е хетерогенна, тъй като пигментните кристали все още не се разпространяват по целия обем. След известно време цялата вода става същия цвят, което е показателно за хомогенизация.

За да се възстанови добавеният пигмент, целият обем вода трябва да се нагрее, докато се изпари. Така, Н молекули2Или увеличават средната си кинетична енергия благодарение на енергията, доставяна от топлината. Това води до излизане в газовата фаза, оставяйки на дъното (и на стените на контейнера) пигментните кристали.

Същото се случва и с морската вода, от която нейните соли могат да бъдат извлечени като бели камъни при нагряване.

От друга страна, изпаряването се използва и за отстраняване на летливите разтвори като газови молекули (О2, CO2, N2, и т.н.). Когато разтворът се нагрява, газовете започват да се събират, за да образуват мехурчета, чието налягане, ако надвиши външното, ще се повиши, за да избяга от течността.

ротационно изпаряване

Този метод прави възможно възстановяването на органични разтворители чрез прилагане на вакуум. Това е много полезно, особено при извличане на масла или мазнини от органични вещества.

По този начин, разтворителят може да бъде използван повторно за бъдещи екстракции. Тези експерименти са много често срещани при изследването на естествени масла, получени от органични вещества (просто, семена, цветя, плодови черупки и др.) \ T.

дестилация

Дестилацията позволява да се отделят компонентите на течно-течна хомогенна система. Тя се основава на разликата в точките на кипене на всеки компонент (ΔT)дб); Колкото по-голяма е разликата, толкова по-лесно ще бъде да ги разделим.

Тя изисква охлаждаща колона, която насърчава кондензацията на най-летливата течност, която след това ще се влее в колекционен балон. Видът на дестилацията варира в зависимост от стойностите на ΔTдб и включените вещества.

Този метод се използва много добре при пречистване на хомогенни смеси; например, възстановяване на газообразен продукт от хомогенна реакция. Въпреки това, той също има приложение за хетерогенни смеси, както се наблюдава при процесите на рафиниране на суров нефт за получаване на изкопаеми горива и други продукти.

втечняване

А какво да кажем за хомогенни газови системи? Те са съставени от повече от един тип молекули или газообразни атоми, които се различават по молекулярните си структури, маси и атомни радиуси..

Следователно те имат свои собствени физически свойства и се държат по различен начин в лицето на увеличаване на налягането и понижаване на температурата.

Когато и Т, и Р варират, някои газове са склонни да взаимодействат по-силно от други; с достатъчно сила за кондензиране в течна фаза. Ако, от друга страна, цялата система се кондензира, тогава се използва дестилацията на компонентите на кондензата.

Ако А и В са газове, течността се кондензира в хомогенна смес, която след това се подлага на дестилация. По този начин чисти А и В се получават в различни контейнери (като отделен течен кислород и азот)..

Примери

Други допълнителни примери за хомогенни системи са изброени по-долу.

От ежедневието

-Бяла паста за зъби.

-Оцет, както и търговски алкохол и течни перилни препарати.

-Кръвна плазма.

-Въздухът Облаците също могат да се считат за хомогенни системи, въпреки че те наистина съдържат микро водни капчици.

-Алкохолни напитки без лед.

-Парфюми.

-Желатин, мляко и мед. Обаче, микроскопично те са хетерогенни системи, въпреки че показват една фаза с невъоръжено око.

-Всеки твърд предмет с еднакви видими характеристики, като цвят, яркост, размери и т.н. Например, симетрични и метални хапки, или фасетирани блокове от минерал или сол. Огледалата също попадат в този диапазон от обекти.

химикали

-Стомана и метални сплави. Нейните метални атоми са подредени в кристална подредба, в която участва металната връзка. Ако разпределението на атомите е еднакво, без "слоеве" от атоми на метал X или Y.

-Всички решения, приготвени вътре или извън лабораторията.

-Чисти въглеводороди (бутан, пропан, циклохексан, бензен и др.).

-Всички синтези или продукти, при които реактивите или суровините са в една фаза.

Хомогенна катализа

Някои реакции се ускоряват чрез добавянето на хомогенни катализатори, които са вещества, които участват в съответствие с много специфичен механизъм в същата фаза на реагентите; в реакциите, провеждани във водни разтвори, тези катализатори трябва да са разтворими.

Като цяло хомогенната катализа е много селективна, макар и не много активна, нито стабилна.

препратки

  1. Редакторите на Encyclopaedia Britannica. (2018). Хомогенна реакция. Енциклопедия Британика. Изтеглено от: britannica.com
  2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (24 септември 2018 г.). Разликата между хетерогенни и хомогенни смеси. Изтеглено от: thoughtco.com
  3. Chemicool. (2017). Определение за хомогенност. Изтеглено от: chemicool.com
  4. Красота. (2018). Примери за хомогенна смес. Взето от: examples.yourdictionary.com
  5. Познаване на науките. (Н.О.). Химия: хомогенни и хетерогенни системи. Възстановен от: saberdeciencias.com
  6. Prof. Lic. Naso C. (s.f.). Смеси и разтвори. [PDF]. Изтеглено от: cam.educaciondigital.net
  7. Бразилия Р. (20 април 2018 г.). Комбиниране на хомогенна и хетерогенна катализа. Изтеглено от: chemistryworld.com