HOMOGENI SUSTAV: KARAKTERISTIKE, KLASIFIKACIJA, METODE - KEMIJA - 2025

Homogena sustav je da dio svemira koja se sastoji od jedne faze tvari. To može biti potpuno jednolika faza, ili se sastoji od poredane i simetrične mješavine elemenata, koje su u slučaju homogenih kemijskih sustava čestice (molekule, atomi, ioni itd.).

Priroda ima tendenciju da, putem nesigurnih ili dobro poznatih mehanizama, homogenizira neko svojstvo ili cijeli sustav. Na Zemlji postoji orkestar ravnoteže između homogenih i heterogenih sustava, koji se takvim smatraju vizualnim istraživanjima.

Izvor: Maxpixel

To jest da se u prvom redu oči kvalificiraju je li sustav (bilo koji objekt ili prostor) homogen ili ne. Ako je površno, sljedeći korak je zapitati se kakav je njegov sastav i na koji su način njegovi elementi raspoređeni. Imajući to na umu, može se potvrditi ili ne (s izvjesnom sigurnošću) ako sustav pokazuje homogenost u svojim svojstvima.

Na primjer, na slici iznad imate sliku šalice za kavu, tanjur i omot za šećer sa sretnim licem. Kad bi se ta tri elementa smatrala studijom, sustav bi bio heterogen, ali ako bi se proučavala samo crna kava unutar šalice, u ovom slučaju govorili bismo o homogenom sustavu.

Zašto? Jer, na prvi pogled crna kava izgleda glatko i mogli biste pomisliti da je takav i interijer. Ako bi se bez miješanja dodavao šećer, taložio bi se na dnu šalice i, početni homogeni sustav, postao bi heterogen.

Međutim, kad bi se kava miješala dok se šećer nije potpuno otopio, vraćala bi se njegova homogenost, iako s novim organoleptičkim svojstvom da je sada slađa nego prije. Da bi bila homogena, svaka kap kave izvađena iz bilo kojeg kuta šalice mora imati potpuno isti okus.

S druge strane, šalica crne kave može se usporediti s onom koja ima površinu s mjehurićima. Drugi bi bio manje homogen od prvog, jer ne predstavlja jednoliku raspodjelu svojih mjehurića. Ali, ako dvije kave imaju isti okus i nedostaju im kristali šećera (najvažnije varijable), obje su podjednako homogene.

Kave sa šlagom ili s umjetničkim crtežima na njihovoj površini mogu se uzimati heterogeni sustavi (čak i ako je smjesa homogena u odnosu na kavu).

Karakteristike homogenog sustava

Koje karakteristike treba imati homogeni sustav?

- Mora imati jednu materijalnu fazu (tekuća, kruta ili plinska).

-Kada je to smjesa, njezine komponente moraju biti u mogućnosti formirati jednu jedinstvenu fazu. To je slučaj s kavom i šećerom. Ako na dnu čaše ili šalice postoje neotopljeni kristali šećera, oni predstavljaju drugu fazu.

- Njegova intenzivna svojstva (gustoća, viskoznost, molarni volumen, točka ključanja itd.) Moraju biti ista u svim točkama unutar sustava. To se odnosi i na organoleptička svojstva (okus, boja, miris itd.). Dakle, pojedinačna meringue okusa homogeni je sustav sve dok nema drugog elementa (poput sjeckanog voća).

-Sastavni dijelovi vaših smjesa raspoređeni su u prostoru na homogen i simetričan način.

Šahovska ploča i subjektivnost

Potonja značajka može izazvati zbunjenost i sukobljene stavove.

Na primjer, šahovska ploča (bez komada) predstavlja točku gdje se o njoj rađaju različita mišljenja. Je li homogena ili heterogena? A ako se crno-bijeli kvadrati izmjenjuju u redovima (jedan bijeli, jedan crni itd.), Kakav bi bio odgovor u tom scenariju?

Kako se kutije međusobno razlikuju po boji, to je glavna varijabla. Uočljiva je razlika između bijele i crne, koja se izmjenjuje na cijeloj ploči.

Svaka boja predstavlja komponentu, a smjesa je homogena ako je njihov fizički raspored usmjeren na takav način da minimizira razlike u njihovim svojstvima. Stoga boje treba rasporediti što je moguće ravnomjernije i simetričnije.

Iz ovog je razloga šahovska ploča homogena jer se, unatoč tome što je raznolika u odnosu na svoje boje, njihova razlika mijenja jednoliko. Dok su boje prikazane u redovima, evidentne su "crno-bijele faze", što bi bilo ekvivalentno dvjema fazama i ulasku u definiciju heterogenog sustava.

Klasifikacija

Homogeni sustavi mogu imati brojne klasifikacije, ovisno o grani znanja kojoj pripadaju. U kemiji nije dovoljno površno promatrati sustav, već pronaći koje čestice ga čine i što u njemu čine.

rješenja

Nezasićene otopine su homogene mješavine ili sustavi prisutni ne samo u kemiji nego u svakodnevnom životu. More i oceani su gigantske mase nezasićene slane vode. Molekule otapala, obično u tekućoj fazi, okružuju molekule topljenih tvari i sprječavaju ih da se akumuliraju u tvar ili mjehurić.

Gotovo sva rješenja spadaju u ovu klasifikaciju. Nečisti alkoholi, kiseline, baze, mješavina organskih otapala, otopina indikatora ili reagensa od prijelaznog metala; svi sadržani u volumetrijskim balonima ili staklenim ili plastičnim posudama klasificirani su kao homogeni sustavi.

Suočen s manje stvaranja druge faze u bilo kojem od ovih rješenja, sustav više nije homogen.

Čiste tvari

Gore je napisana fraza nečisti alkoholi, ukazujući na činjenicu da se obično miješaju s vodom. Međutim, čisti alkoholi, kao i bilo koji drugi tekući spoj, homogeni su sustavi. To se odnosi ne samo na tekućine, već i na krute tvari i plinove.

Zašto? Jer kad u sustavu imate samo jednu vrstu čestica, govorite o visokoj homogenosti. Svi su isti, a jedina je varijacija u načinu na koji vibriraju ili se kreću; ali, u odnosu na njegova fizička ili kemijska svojstva, nema razlike ni u jednom dijelu sustava.

To znači da je kocka čistog željeza homogeni sustav jer ima samo atome željeza. Ako je ulomak izrezan iz bilo koje njegove vrhove i utvrđena su njegova svojstva, dobili bi se isti rezultati; to jest, homogenost njegovih svojstava je ispunjena.

Da je nečista, njegova će svojstva fluktuirati unutar raspona vrijednosti. To je učinak nečistoće na željezu i na bilo kojoj drugoj tvari ili spoju.

Ako s druge strane željezna kocka ima zahrđale dijelove (crvene) i metalne dijelove (sivkasto), onda je to heterogeni sustav.

Homogene reakcije

Homogene reakcije su možda najvažniji homogeni kemijski sustavi. U njima su svi reaktanti u istoj fazi, posebno tekuća ili plinovita faza. Karakterizirani su s većim kontaktnim i molekularnim sudarima reaktanata.

Budući da postoji samo jedna faza, čestice se kreću s većom slobodom i brzinom. S jedne strane, to je velika korist; Ali s druge strane, mogu se formirati neželjeni proizvodi ili se neki reagensi kreću tako brzo da se ne sudaraju učinkovito.

Reakcija vrućih plinova s ​​kisikom kako bi se stvorila vatra je amblematičan primjer ove vrste reakcija.

Bilo koji drugi sustav u kojem sudjeluju reaktanti s različitim fazama, poput oksidacije metala, smatra se heterogenom reakcijom.

Metode frakcioniranja

U principu, s obzirom na njihovu ujednačenost, nije moguće odvojiti komponente homogenih sustava mehaničkim metodama; mnogo manje ako se radi o čistoj tvari ili spoju, iz čijeg se frakcioniranja dobivaju njezini elementarni atomi.

Na primjer, lakše je (ili brže) odvojiti komponente pizze (heterogeni sustav), nego one od kave (homogeni sustav). U prvom je dovoljno da rukama uklonite sastojke; dok će s drugim, odvojiti kavu od vode trebat će više od ruke.

Metode se razlikuju prema složenosti sustava i njegovim materijalnim fazama.

Isparavanje

Isparavanje se sastoji od zagrijavanja otopine dok otapalo potpuno ne ispari, a otapalo se slegne. Stoga se ova metoda primjenjuje na homogene sustave tekućina-kruta tvar.

Na primjer, kada otapanje pigmenta u spremniku vode, sustav je u početku heterogen, jer kristali pigmenta još nisu difuznirani u cijelom volumenu. Nakon nekog vremena sva voda poprimi istu boju, što ukazuje na homogenizaciju.

Da bi se dobio dodani pigment, potrebno je zagrijavati cjelokupni volumen vode dok ne ispari. Dakle, H ₂ O molekule povećati njihove prosječne kinetičke energije zahvaljujući energije isporučene topline. To dovodi do njihovog bijega u plinovitu fazu, ostavljajući pigmentne kristale na dnu (i na zidovima spremnika).

Isto se događa s morskom vodom iz koje se njene soli mogu izvući kao bijelo kamenje prilikom zagrijavanja.

S druge strane, isparavanje se također koristi za uklanjanje isparljivih rastvora poput plinovitih molekula (O ₂, CO ₂, N ₂, itd.). Kad se otopina zagrijava, plinovi se počinju sakupljati i stvaraju mjehuriće, čiji će pritisak, ako premaši vanjski tlak, porasti kako bi se izvukla tekućina.

Rotaevaporation

Ovom se metodom omogućava oporavak organskih otapala primjenom vakuuma. Vrlo je korisno, posebno pri izvlačenju ulja ili masti iz organske tvari.

Na taj se način otapalo može ponovo koristiti za buduće ekstrakcije. Ovi su pokusi vrlo česti u proučavanju prirodnih ulja dobivenih iz bilo koje organske tvari (pukije, sjemenke, cvijeće, školjke voća itd.).

Destilacija

Destilacija omogućava odvajanje komponenti homogenog sustava tekućina-tekućina. Temelji se na razlici vrelišta svake komponente (ΔT _eb); što je veća razlika, lakše će ih biti razdvojiti.

Za to je potreban stup za hlađenje koji potiče kondenzaciju najviše isparljive tekućine, koja će se potom preliti u balon za skupljanje. Vrsta destilacije varira ovisno o vrijednostima ΔT _eb i uključenim tvarima.

Ova se metoda široko koristi kod pročišćavanja homogenih smjesa; kao što je, na primjer, izvlačenje plinovitog proizvoda iz homogene reakcije. Međutim, ona također ima primjenu u heterogenim smjesama, kao što se događa u postupcima rafiniranja sirove nafte radi dobivanja fosilnih goriva i drugih proizvoda.

rastapanje

A što je s homogenim plinovitim sustavima? Sastoji se od više vrsta plinovitih molekula ili atoma, koji se razlikuju po svojoj molekularnoj strukturi, masi i atomskom radijusu.

Stoga imaju svoja fizička svojstva i drugačije se ponašaju uslijed povećanja tlaka i pada temperature.

Kad se i T i P razlikuju, neki plinovi djeluju jače nego drugi; dovoljno snage da se kondenzira u tekuću fazu. Ako, s druge strane, cijeli sustav kondenzira, tada se koristi destilacija komponenata kondenzata.

Ako su A i B plinovi, kondenzacijom se kondenzira u homogenu smjesu, koja se podvrgava destilaciji. Na taj se način čisti A i B dobivaju u različitim posudama (poput zasebnih tekućih kisika i dušika).

Primjeri

Dolje su navedeni primjeri homogenih sustava.

Svakodnevnog života

-Bjela pasta za zube.

-Ocat, kao i komercijalni alkoholi i tekući deterdženti.

-Krvava plazma.

-Zrak. Oblaci se također mogu smatrati homogenim sustavima, iako zapravo sadrže mikro kapljice vode.

-Alkoholna pića bez leda.

-Perfumes.

-Gelatini, mlijeko i med. Međutim, mikroskopski su heterogeni sustavi, unatoč prikazivanju jedne faze golim okom.

-Svaki čvrsti objekt s vidljivim jednoličnim karakteristikama, kao što su boja, svjetlina, dimenzije itd. Na primjer, simetrični i metalni grickalice, ili fasetirani blokovi minerala ili soli. Ogledala također spadaju u taj raspon objekata.

Kemikalije

-Čelika i legure metala. Njegovi metalni atomi raspoređeni su u kristalnom rasporedu u kojem sudjeluje metalna veza. Ako je raspodjela atoma ujednačena, bez "slojeva" atoma metala X ili Y.

-Sve otopine pripremljene unutar ili izvan laboratorija.

-Čisti ugljikovodici (butan, propan, cikloheksan, benzen, itd.).

-Sve sinteze ili produkcije u kojima su reagensi ili sirovine u jednoj fazi.

Homogena kataliza

Neke se reakcije ubrzavaju dodavanjem homogenih katalizatora, to su tvari koje sudjeluju prema vrlo specifičnom mehanizmu u istoj fazi reaktanata; to jest, u reakcijama koje se vode u vodenim otopinama, ovi katalizatori moraju biti topljivi.

Općenito, homogena kataliza je vrlo selektivna, iako nije vrlo aktivna ili stabilna.

Reference

1. Urednici Encyclopaedia Britannica. (2018.). Homogena reakcija. Encyclopædia Britannica. Oporavilo od: britannica.com
2. Helmenstine, Anne Marie, dr. Sc. (24. rujna 2018.). Razlika između heterogenih i homogenih smjesa. Oporavilo od: misel.com
3. Chemicool. (2017). Definicija Homogena. Oporavilo od: chemicool.com
4. LoveToKnow. (2018.). Primjeri homogene smjese. Oporavilo iz: primjeri.yourdictionary.com
5. Znati nauke. (SF). Kemija: homogeni i heterogeni sustavi. Oporavilo od: saberdeciencias.com
6. Profesor lic. Naso C. (sf). Smjese i otopine., Oporavilo sa: cam.educaciondigital.net
7. Brazil R. (20. travnja 2018.). Kombinacija homogene i heterogene katalize. Oporavilo od: chemistryworld.com