Charakteristický homogenní systém, klasifikace, frakcionační metody



A homogenní systém je to ta část vesmíru, která se skládá z jediné fáze hmoty. Může to být naprosto jednotná fáze, nebo se může skládat z uspořádaných a symetrických směsí prvků, které jsou v případě homogenních chemických systémů částicemi (molekuly, atomy, ionty atd.).

Příroda má skrz nejasné nebo dobře známé mechanismy tendenci homogenizovat určitý majetek nebo celý systém sám. Na Zemi existuje rovnovážný orchestr mezi homogenními a heterogenními systémy, považovanými za takové pomocí vizuálního průzkumu.

To znamená, že v první řadě se oči kvalifikují, pokud je systém (jakýkoliv objekt nebo prostor) homogenní nebo ne. Pokud je povrchní, dalším krokem je zeptat se, jak je jeho složení a jak jsou uspořádány jeho prvky. S tímto vědomím může být potvrzeno nebo ne (s jistotou), pokud systém prezentuje homogenitu ve svých vlastnostech.

Například na obrázku nahoře máte obrázek šálek kávy, talíře a zábal s cukrem se šťastným obličejem. Pokud uvažujete o těchto třech prvcích pro studii, pak by systém byl heterogenní, ale kdybyste studovali pouze černou kávu uvnitř šálku, mluvili byste v tomto případě o homogenním systému..

Proč? Protože na první pohled černá káva vypadá jednotně a můžete si myslet, že je také uvnitř. Pokud by byl cukr přidáván bez míchání, usadil by se na dně šálku a počáteční homogenní systém by se stal heterogenním..

Pokud se však káva míchá, dokud se cukr úplně nerozpustí, jeho homogenita se vrátí, i když s novou organoleptickou vlastností je nyní sladší než dříve. Aby byla každá kapka kávy vytěžená z jakéhokoli rohu šálku homogenní, musí přesně znát.

Na druhé straně můžete porovnat šálek černé kávy s jedním z bublajících povrchů. Druhá by byla méně homogenní než ta první, protože nemá rovnoměrné rozložení svých bublin. Pokud však obě kávy mají stejnou chuť a nemají cukrové krystaly (důležitější proměnné), jsou oba stejně homogenní.

Káva se šlehačkou nebo uměleckými kresbami na jejich povrchu mohou být pojata heterogenními systémy (i když směs je s ohledem na kávu homogenní).

Index

  • 1 Charakteristika homogenního systému
    • 1.1 Šachovnice a subjektivita
  • 2 Klasifikace
    • 2.1 Řešení
    • 2.2 Čisté látky
    • 2.3 Homogenní reakce
  • 3 Metody frakcionace
    • 3.1 Odpařování
    • 3.2 Destilace
    • 3.3 Zkapalňování
  • 4 Příklady
    • 4.1 Každodenního života
    • 4.2 Chemikálie
  • 5 Odkazy

Charakteristika homogenního systému

Jaké charakteristiky by měl mít homogenní systém?? 

-Musí mít jednu materiálovou fázi (kapalina, pevná látka nebo plyn).

-Pokud jde o směs, musí být její složky schopny tvořit jedinou jednotnou fázi. To je případ kávy a cukru. Pokud jsou na dně šálku nebo šálku krystaly cukru, aniž by se rozpustily, představují druhou fázi.

-Jejich intenzivní vlastnosti (hustota, viskozita, molární objem, bod varu atd.) Musí být stejné ve všech bodech systému. To platí i pro organoleptické vlastnosti (chuť, barva, vůně atd.). Tak, pusinka jedné příchutě je homogenní systém, pokud nemá jiný prvek (jako nasekané ovoce)..

-Komponenty jejich směsí jsou uspořádány v prostoru homogenním a symetrickým způsobem.

Šachovnice a subjektivita

Poslední charakteristika může vyvolat zmatky a úhly pohledu.

Šachovnice (bez kousků) například představuje místo, kde o ní vznikají různé názory. Je to homogenní nebo heterogenní? A pokud se černé a bílé čtverce střídají v řádcích (jedna bílá, jedna černá a tak dále), jaká by byla reakce v tomto scénáři??

Protože se čtverce navzájem liší barvou, jedná se o hlavní proměnnou. Tam je znatelný rozdíl mezi bílou a černou, který se střídá skrz tabuli.

Každá barva představuje složku a směs je homogenní, pokud je její fyzikální dispozice orientována tak, aby se minimalizovaly rozdíly jejích vlastností. Barvy by proto měly být uspořádány co nejjednotněji a symetricky.

Z tohoto důvodu je šachovnice homogenní, protože i přes různorodost barev se její rozdíl střídají rovnoměrně. Zatímco s barvami zobrazenými v řádcích jsou zřejmé "černé a bílé fáze", které by byly rovnocenné s dvěma fázemi a vstupovaly do definice heterogenního systému..

Klasifikace

Homogenní systémy mohou mít mnoho klasifikací, které závisí na tom, ke kterému oboru znalostí patří. V chemii nestačí povrchně pozorovat systém, ale zjistit, které částice to tvoří a co v něm dělají.

Řešení

Nenasycené roztoky jsou směsi nebo homogenní systémy přítomné nejen v chemii, ale v každodenním životě. Moře a oceány jsou obrovské množství soli nenasycené vody. Molekuly rozpouštědel, obvykle v kapalné fázi, obklopují molekuly solutu a zabraňují jim v přidávání za vzniku pevné látky nebo bubliny.

Do této klasifikace spadají téměř všechna řešení. Nečisté alkoholy, kyseliny, zásady, směs organických rozpouštědel, indikační roztoky nebo činidla přechodných kovů; všechny jsou obsaženy v objemových balónech nebo skleněných nebo plastových nádobách, které jsou klasifikovány jako homogenní systémy.

Vzhledem k nižší tvorbě druhé fáze v jednom z těchto roztoků není systém již homogenní.

Čisté látky

Nahoře, fráze “nečisté alkoholy” byl psán, znamenat, že oni jsou obvykle mícháni s vodou. Čisté alkoholy, stejně jako jiné kapalné sloučeniny, jsou však homogenní systémy. To platí nejen pro kapaliny, ale také pro pevné látky a plyny.

Proč? Protože když máte v systému pouze jeden typ částic, hovoříte o vysoké homogenitě. Všichni jsou si rovni a jediná variace je ve způsobu, jakým vibrují nebo se pohybují; ale ve vztahu k jeho fyzikálním nebo chemickým vlastnostem není žádný rozdíl v žádné části systému.

To znamená, že kostka s čistým železem je homogenní systém, protože má pouze atomy železa. Pokud by měl být odstraněn fragment kteréhokoliv z jeho vrcholů a byly určeny jeho vlastnosti, byly by získány stejné výsledky; to znamená, že je splněna homogenita jeho vlastností.

Pokud je nečistý, jeho vlastnosti oscilují v rozsahu hodnot. To je vliv nečistot na železo a na jakoukoliv jinou látku nebo sloučeninu.

Na druhé straně má železná kostka okysličené části (červené) a kovové části (šedavě), pak je to heterogenní systém.

Homogenní reakce

Homogenní reakce jsou snad nejdůležitějšími homogenními chemickými systémy. V nich jsou všechna činidla ve stejné fázi, zejména kapalina nebo plyn. Vyznačují se větším kontaktem a molekulárními kolizemi mezi reaktanty.

Jelikož je pouze jedna fáze, částice se pohybují s větší volností a rychlostí. Na jedné straně je to velká výhoda; ale na druhé straně mohou být vytvořeny nežádoucí produkty nebo se některá činidla pohybují tak rychle, že se neřídí efektivně.

Reakce horkých plynů s kyslíkem na požár je symbolickým příkladem tohoto typu reakcí.

Jakýkoliv jiný systém zahrnující reagencie s různými fázemi, jako je tomu u oxidace kovů, je považován za heterogenní reakci.

Metody frakcionace

V zásadě, vzhledem ke své jednotnosti, není možné oddělit složky homogenních systémů mechanickými metodami; mnohem méně, pokud se jedná o čistou látku nebo sloučeninu, z jejichž frakcionace jsou získány její elementární atomy.

Například, to je snadnější (nebo rychlejší) oddělit komponenty pizza (heterogenní systém) než ti kávy (homogenní systém). V první, stačí použít ruce k odstranění složek; zatímco s druhou, to bude trvat více než ruce oddělit kávu od vody.

Metody se liší podle složitosti systému a jeho materiálních fází.

Odpařování

Odpařování spočívá v zahřívání roztoku, dokud se rozpouštědlo úplně neodpaří, přičemž se solut ustálí. Proto je tato metoda aplikována na homogenní kapalno-pevné systémy.

Například při rozpouštění pigmentu v nádobě s vodou je systém zpočátku heterogenní, protože pigmentové krystaly dosud nerozptýlené v celém objemu. Po chvíli se veškerá voda stává stejnou barvou, což svědčí o homogenizaci.

Pro regeneraci přidaného pigmentu musí být celý objem vody zahříván, dokud se neodpaří. Tedy molekuly H2Nebo zvyšují svou průměrnou kinetickou energii díky energii dodávané teplem. To vede k úniku do plynné fáze a zanechává na dně (a na stěnách nádoby) pigmentové krystaly.

Totéž se děje s mořskou vodou, ze které mohou být její soli při zahřívání extrahovány jako bílé kameny.

Na druhé straně se odpařování používá také k odstranění těkavých látek jako plynných molekul (O2, CO2, N2, atd.). Když se roztok zahřívá, plyny se začnou shromažďovat a vytvářejí bubliny, jejichž tlak, pokud překročí vnější tlak, vzroste, aby unikl z kapaliny..

Rotaevaporation

Tento způsob umožňuje regeneraci organických rozpouštědel pomocí aplikace vakua. Je velmi užitečná zejména při extrakci olejů nebo tuků z organické hmoty.

Tímto způsobem může být rozpouštědlo znovu použito pro budoucí extrakce. Tyto pokusy jsou velmi běžné při studiu přírodních olejů získaných z jakékoliv organické hmoty (merey, semena, květiny, mušle, atd.).

Destilace

Destilace umožňuje oddělit složky kapalného kapalného homogenního systému. Vychází z rozdílu teplot varu každé složky (ΔTeb); Čím větší je rozdíl, tím je bude snazší oddělit.

Vyžaduje to chladicí kolonu, která podporuje kondenzaci nejvíce těkavé kapaliny, která pak proudí do sběrného balónu. Typ destilace se mění v závislosti na hodnotách ATeb a příslušných látek.

Tato metoda se velmi používá při čištění homogenních směsí; například získávání plynného produktu z homogenní reakce. Má však také použití pro heterogenní směsi, jak tomu je v rafinačních procesech ropy pro získávání fosilních paliv a jiných produktů..

Zkapalňování

A co homogenní plynné systémy? Jsou složeny z více než jednoho typu molekul nebo plynných atomů, které se liší svou molekulovou strukturou, hmotností a atomovými poloměry..

Proto mají své vlastní fyzikální vlastnosti a chovají se odlišně vzhledem ke zvýšení tlaku a poklesu teploty.

Když se obě T a P liší, některé plyny mají tendenci silněji působit než jiné; s dostatečnou silou ke kondenzaci v kapalné fázi. Pokud na druhé straně celý systém kondenzuje, pak se použije destilace složek kondenzátu.

Jestliže A a B jsou plyny, zkapalněním kondenzují v homogenní směsi, která se pak podrobí destilaci. Tímto způsobem se čisté A a B získají v různých nádobách (jako je oddělený kapalný kyslík a dusík)..

Příklady

Další další příklady homogenních systémů jsou uvedeny níže.

Každodenního života

-Bílá zubní pasta.

-Ocet, stejně jako komerční alkohol a tekuté detergenty.

-Krevní plazma.

-Vzduch Mraky mohou být také považovány za homogenní systémy, i když skutečně obsahují mikropodniky.

-Alkoholické nápoje bez ledu.

-Parfémy.

-Želatina, mléko a med. Mikroskopicky se však jedná o heterogenní systémy, navzdory tomu, že pouhým okem vykazují jednu fázi.

-Jakýkoliv pevný předmět s jednotnými viditelnými vlastnostmi, jako je barva, jas, rozměry atd. Například symetrické a kovové nugety nebo fasetové bloky minerálu nebo soli. Do tohoto rozsahu objektů spadají také zrcátka.

Chemikálie

-Ocel a slitiny kovů. Jeho atomy kovů jsou uspořádány v krystalickém uspořádání, kde se kovová vazba účastní. Pokud je distribuce atomů stejná, bez "vrstev" atomů kovu X nebo Y.

-Všechna řešení připravená v laboratoři nebo mimo ni.

-Čisté uhlovodíky (butan, propan, cyklohexan, benzen atd.).

-Všechny syntézy nebo výroby, kde jsou činidla nebo surovina v jediné fázi.

Homogenní katalýza

Některé reakce se urychlují přidáním homogenních katalyzátorů, což jsou látky, které se podílejí podle velmi specifického mechanismu ve stejné fázi reaktantů; to znamená, že v reakcích prováděných ve vodných roztocích musí být tyto katalyzátory rozpustné.

Obecně je homogenní katalýza velmi selektivní, i když není příliš aktivní ani stabilní.

Odkazy

  1. Editoři Encyclopaedia Britannica. (2018). Homogenní reakce. Encyclopædia Britannica. Zdroj: britannica.com
  2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (24. září 2018). Rozdíl mezi heterogenními a homogenními směsmi. Citováno z: thoughtco.com
  3. Chemicole (2017). Definice homogenní. Zdroj: chemicool.com
  4. LoveToKnow. (2018). Příklady homogenní směsi. Citováno z: examples.yourdictionary.com
  5. Znalosti věd. (s.f.). Chemie: homogenní a heterogenní systémy. Obnoveno z: saberdeciencias.com
  6. Prof. Lic. Naso C. (s.f.). Směsi a roztoky. [PDF] Zdroj: cam.educaciondigital.net
  7. Brazílie R. (20. dubna 2018). Kombinace homogenní a heterogenní katalýzy. Zdroj: chemistryworld.com