HOMOGENT SYSTEM: EGENSKABER, KLASSIFICERING, METODER - KEMI - 2025

Et homogent system er den del af universet, der består af en enkelt fase af stof. Det kan være en totalt ensartet fase eller bestå af en ordnet og symmetrisk blanding af elementer, der i tilfælde af homogene kemiske systemer er partikler (molekyler, atomer, ioner osv.).

Naturen har gennem usikre eller kendte mekanismer en tendens til at homogenisere en eller anden egenskab eller hele systemet. På Jorden er der et orkester med balance mellem homogene og heterogene systemer, der betragtes som sådan ved visuelle udforskninger.

Kilde: Maxpixel

I første omgang kvalificerer øjnene, om et system (ethvert objekt eller et rum) er homogent eller ej. Hvis det er overfladisk, er det næste trin at spørge dig selv, hvordan dens sammensætning er, og på hvilken måde dens elementer er arrangeret. Med dette i tankerne kan det bekræftes eller ikke (med en vis sikkerhed), hvis systemet præsenterer homogenitet i dets egenskaber.

For eksempel har du på billedet ovenfor billedet af en kaffekop, en tallerken og en sukkerindpakning med et lykkeligt ansigt. Hvis disse tre elementer blev overvejet til en undersøgelse, ville systemet være heterogent, men hvis kun den sorte kaffe inde i koppen blev undersøgt, ville vi i dette tilfælde tale om et homogent system.

Hvorfor? For ved første øjekast ser sort kaffe glat ud, og du tror måske, at det er interiøret. Hvis der blev tilsat sukker uden omrøring, ville det sætte sig i bunden af ​​bægeret, og det oprindelige homogene system ville blive heterogent.

Men hvis kaffen blev omrørt, indtil sukkeret var helt opløst, ville dens homogenitet vende tilbage, skønt det med den nye organoleptiske egenskab nu er sødere end før. For at være homogen skal hver dråbe kaffe, der ekstraheres fra ethvert hjørne af koppen, smage nøjagtigt den samme.

På den anden side kan en kop sort kaffe sammenlignes med en med en sprudlende overflade. Den anden ville være mindre homogen end den første, da den ikke udviser en ensartet fordeling af dens bobler. Men hvis de to kaffe smager ens og mangler sukkerkrystaller (vigtigste variabler), er de begge lige så homogene.

Kaffe med pisket fløde eller med kunstneriske tegninger på deres overflade kan tages af heterogene systemer (selv om blandingen er homogen med hensyn til kaffe).

Egenskaber ved et homogent system

Hvilke egenskaber skal et homogent system have?

-Det skal have en enkelt materialefase (væske, fast stof eller gas).

-Når det er en blanding, skal dets komponenter være i stand til at danne en ensartet fase. Dette er tilfældet med kaffe og sukker. Hvis der er uopløste sukkerkrystaller i bunden af ​​glasset eller koppen, udgør de en anden fase.

-Dens intensive egenskaber (densitet, viskositet, molvolumen, kogepunkt osv.) Skal være de samme på alle punkter i systemet. Dette gælder også de organoleptiske egenskaber (smag, farve, lugt osv.). Således er en enkelt aroma marengs et homogent system, så længe det ikke har et andet element (såsom hakkede frugter).

-Komponenterne i dine blandinger er arrangeret i rummet på en homogen og symmetrisk måde.

Skakbrættet og subjektivitet

Den sidstnævnte funktion kan udløse forvirring og modstridende synspunkter.

Skakbrættet (uden brikkerne) repræsenterer for eksempel et punkt, hvor der opstår forskellige meninger om det. Er det homogent eller heterogent? Og hvis de sorte og hvide firkanter skifter i rækker (en hvid, en sort osv.), Hvad ville svaret være i dette scenarie?

Da kasserne er differentieret fra hinanden efter farve, er dette hovedvariablen. Der er en mærkbar forskel mellem hvid og sort, der skifter på hele tavlen.

Hver farve repræsenterer en komponent, og blandingen er homogen, hvis deres fysiske arrangement er orienteret på en sådan måde, at forskellene i deres egenskaber minimeres. Derfor skal farverne arrangeres så jævnt og symmetrisk som muligt.

Fra denne ræsonnement er skakbrættet homogent, for selv om de er heterogene med hensyn til dets farver, skifter deres forskel ensartet. Mens de farver, der vises i rækker, er "sorte og hvide faser" tydelige, hvilket ville svare til at have to faser og indgå i definitionen af ​​et heterogent system.

Klassifikation

Homogene systemer kan have mange klassifikationer, der afhænger af hvilken videngren de tilhører. I kemi er det ikke nok at overflade et system overfladisk, men at finde ud af, hvilke partikler der udgør det, og hvad de gør i det.

Løsninger

Umættede opløsninger er homogene blandinger eller systemer, der ikke kun findes i kemi, men i hverdagen. Havet og oceanerne er gigantiske masser af umættet saltvand. Opløsningsmolekyler, normalt i den flydende fase, omgiver opløste molekyler og forhindrer dem i at aggregeres for at danne et fast stof eller en boble.

Næsten alle løsninger falder ind under denne klassificering. Urenheder alkoholer, syrer, baser, en blanding af organiske opløsningsmidler, indikatoropløsninger eller overgangsmetalreagenser; alt indeholdt i volumetriske balloner eller glas- eller plastbeholdere klassificeres som homogene systemer.

Konfronteret med mindre dannelse af en anden fase i nogen af ​​disse opløsninger er systemet ikke længere homogent.

Rene stoffer

Udtrykket "uren alkoholer" blev skrevet ovenfor og henviste til det faktum, at de normalt blandes med vand. Imidlertid er rene alkoholer såvel som enhver anden flydende forbindelse homogene systemer. Dette gælder ikke kun for væsker, men også for faste stoffer og gasser.

Hvorfor? For når du kun har en type partikel i et system, taler du om høj homogenitet. De er alle de samme, og den eneste variation er den måde, de vibrerer eller bevæger sig på; men i forhold til dets fysiske eller kemiske egenskaber er der ingen forskel i nogen del af systemet.

Dette betyder, at en terning af rent jern er et homogent system, fordi det kun har jernatomer. Hvis et fragment blev revet fra nogen af ​​dets hjørner, og dets egenskaber blev bestemt, ville de samme resultater opnås; det vil sige, at homogeniteten af ​​dens egenskaber er opfyldt.

Hvis det var uren, ville dens egenskaber svinge inden for et interval af værdier. Dette er virkningen af ​​urenheder på jern og på ethvert andet stof eller forbindelse.

Hvis jernkuben på den anden side har rustne dele (røde) og metalliske dele (grålig), er det et heterogent system.

Homogene reaktioner

Homogene reaktioner er måske de vigtigste homogene kemiske systemer. I dem er alle reaktanterne i den samme fase, især væsken eller gassen. De er kendetegnet ved større kontakt og molekylære kollisioner mellem reaktanterne.

Da der kun er en fase, bevæger partiklerne sig med større frihed og hastigheder. På den ene side er dette en stor fordel; Men på den anden side kan der dannes uønskede produkter, eller nogle reagenser bevæger sig så hurtigt, at de ikke kolliderer effektivt.

Omsætningen af ​​varme gasser med ilt for at skabe ild er et symbolsk eksempel på denne type reaktion.

Ethvert andet system, hvor reaktanter med forskellige faser deltager, såsom oxidation af metaller, betragtes som en heterogen reaktion.

Fraktionsmetoder

I betragtning af deres ensartethed er det principielt ikke muligt at adskille komponenterne i homogene systemer ved hjælp af mekaniske metoder; meget mindre, hvis det er et rent stof eller en forbindelse, fra hvis fraktioneringer dets elementære atomer opnås.

For eksempel er det lettere (eller hurtigere) at adskille komponenterne i en pizza (heterogent system) end komponenterne til en kaffe (homogent system). I den første er det nok at bruge dine hænder til at fjerne ingredienserne; mens det med det andet tager det mere end hænderne at adskille kaffen fra vandet.

Metoderne varierer afhængigt af systemets kompleksitet og dets materielle faser.

inddampning

Fordampning består af opvarmning af en opløsning, indtil opløsningsmidlet fordampes fuldstændigt, hvorefter opløsningen er bundet. Derfor anvendes denne metode til homogene væskeformige systemer.

For eksempel, når man opløser et pigment i en beholder med vand, er systemet oprindeligt heterogent, da krystallerne af pigmentet endnu ikke har diffunderet gennem volumenet. Efter et stykke tid bliver alt vandet den samme farve, hvilket tyder på en homogenisering.

For at genvinde det tilsatte pigment skal hele vandmængden opvarmes, indtil det fordamper. Således H ₂ O molekyler øger deres gennemsnitlige kinetiske energi takket være den tilførte energi ved varme. Dette fører til, at de slipper ud i den gasformige fase og efterlader pigmentkrystaller i bunden (og på beholderens vægge).

Det samme sker med havvand, hvorfra salte kan udvindes som hvide sten, når de opvarmes.

På den anden side er fordampning også til at fjerne flygtige opløste stoffer såsom gasformige molekyler (O ₂, CO ₂, N ₂, etc.). Når opløsningen opvarmes, begynder gasserne at samles for at danne bobler, hvis tryk, hvis den overstiger det ydre tryk, vil stige for at undgå væsken.

Rotaevaporation

Denne metode gør det muligt at udvinde organiske opløsningsmidler ved at anvende et vakuum. Det er meget nyttigt, især når der ekstraheres olier eller fedt fra organisk stof.

På denne måde kan opløsningsmidlet genbruges til fremtidige ekstraktioner. Disse eksperimenter er meget almindelige i undersøgelsen af ​​naturlige olier, der er opnået fra ethvert organisk stof (mery, frø, blomster, frugtskaller osv.).

destillation

Destillation tillader adskillelse af komponenter i et homogent væske-væske-system. Det er baseret på forskellen mellem kogepunkterne for hver komponent (eT _eb); jo større forskel, jo lettere vil det være at adskille dem.

Det kræver en kølesøjle, der fremmer kondensationen af ​​den mest flygtige væske, som derefter vil strømme ind i en opsamlingsballon. Destillationstypen varierer afhængigt af værdierne af ΔT _eb og de involverede stoffer.

Denne metode er vidt brugt ved oprensning af homogene blandinger; såsom for eksempel at udvinde et gasformigt produkt fra en homogen reaktion. Imidlertid har det også anvendelse på heterogene blandinger, som forekommer i raffineringsprocesserne af råolie til opnåelse af fossile brændstoffer og andre produkter.

Smeltning

Og hvad med homogene gasformige systemer? De er sammensat af mere end en type gasformige molekyler eller atomer, der adskiller sig i deres molekylære strukturer, masser og atomradier.

Derfor har de deres egne fysiske egenskaber og opfører sig forskelligt i lyset af en stigning i trykket og et fald i temperaturen.

Når både T og P varierer, har nogle gasser en tendens til at interagere stærkere end andre; med tilstrækkelig kraft til at kondensere til en flydende fase. Hvis derimod hele systemet kondenseres, anvendes destillation af kondensatkomponenterne.

Hvis A og B er gasser, kondenseres de gennem flydning til en homogen blanding, der derefter udsættes for destillation. På denne måde opnås ren A og B i forskellige kar (såsom separat flydende ilt og nitrogen).

eksempler

Yderligere eksempler på homogene systemer er anført nedenfor.

Fra det daglige liv

-Vid tandpasta.

-Vinegar samt kommerciel alkohol og flydende vaskemidler.

-Blodplasmaet.

-Luften. Skyer kan også betragtes som homogene systemer, skønt de faktisk indeholder mikroudråber af vand.

-Alkoholiske drikkevarer uden is.

-Perfumes.

-Gelatiner, mælk og honning. Imidlertid er de mikroskopisk heterogene systemer, på trods af at de viser en enkelt fase med det blotte øje.

-Hver et solidt objekt med synlige ensartede egenskaber, såsom farve, lysstyrke, dimensioner osv. F.eks. Symmetriske og metalliske nuggets eller facetterede blokke af et mineral eller salt. Spejle falder også inden for denne række objekter.

Kemikalier

-Steel og metallegeringer. Dens metalliske atomer er arrangeret i et krystallinsk arrangement, hvor den metalliske binding deltager. Hvis fordelingen af ​​atomerne er ensartet uden "lag" af atomer fra et metal X eller Y.

-Alle løsninger, der er klargjort inden for eller uden for laboratoriet.

-Rene kulbrinter (butan, propan, cyclohexan, benzen osv.).

-Alle synteser eller produktioner, hvor reagenserne eller råmaterialet er i en enkelt fase.

Homogen katalyse

Nogle reaktioner accelereres ved at tilføje homogene katalysatorer, som er stoffer, der deltager i henhold til en meget specifik mekanisme i den samme fase af reaktanterne; dvs. i reaktioner udført i vandige opløsninger skal disse katalysatorer være opløselige.

Generelt er homogen katalyse meget selektiv, skønt ikke meget aktiv eller stabil.

Referencer

1. Redaktørerne af Encyclopaedia Britannica. (2018). Homogen reaktion. Encyclopædia Britannica. Gendannes fra: britannica.com
2. Helmenstine, Anne Marie, ph.d. (24. september 2018). Forskellen mellem heterogene og homogene blandinger. Gendannes fra: thoughtco.com
3. Chemicool. (2017). Definition af homogen. Gendannes fra: chemicool.com
4. LoveToKnow. (2018). Eksempler på homogen blanding. Gendannet fra: eksempler.yourdiction.com
5. Kendskab til videnskaber. (Sf). Kemi: homogene og heterogene systemer. Gendannes fra: saberdeciencias.com
6. Professor Lic. Naso C. (sf). Blandinger og løsninger.. Gendannes fra: cam.educaciondigital.net
7. Brazil R. (20. april 2018). Kombination af homogen og heterogen katalyse. Gendannes fra: chemistryworld.com