HOMOGENT SYSTEM: EGENSKAPER, KLASSIFICERING, METODER - KEMI - 2026

Ett homogent system är den del av universum som består av en enda fas av materien. Det kan vara en helt enhetlig fas, eller bestå av en ordnad och symmetrisk blandning av element, som i fallet med homogena kemiska system är partiklar (molekyler, atomer, joner, etc.).

Naturen tenderar, genom osäkra eller välkända mekanismer, att homogenisera vissa egendomar eller hela systemet i sig. På jorden finns det en orkester av balans mellan homogena och heterogena system, betraktade som sådana genom visuella utforskningar.

Källa: Maxpixel

Det är i första hand ögonen kvalificerar om ett system (något objekt eller utrymme) är homogent eller inte. Om det är ytligt, är nästa steg att fråga dig själv hur dess sammansättning är och på vilket sätt dess element är ordnade. Med detta i åtanke kan det bekräftas eller inte (med viss säkerhet) om systemet presenterar homogenitet i dess egenskaper.

Till exempel på bilden ovan har du bilden av en kaffekopp, en tallrik och en sockeromslag med ett lyckligt ansikte. Om dessa tre element övervägs för en studie, skulle systemet vara heterogent, men om bara det svarta kaffet inuti koppen studerades, i detta fall skulle vi tala om ett homogent system.

Varför? För vid första anblicken ser svart kaffe slätt ut och du kanske tror att det är inredningen. Om socker tillsattes utan omröring, skulle det sätta sig till botten av koppen och det initiala homogena systemet skulle bli heterogent.

Men om kaffet rördes om tills sockret var helt upplöst, skulle dets homogenitet återvända, även om det med den nya organoleptiska egenskapen nu är sötare än tidigare. För att vara homogen måste varje droppe kaffe extraherad från valfritt hörn smaka exakt samma.

Å andra sidan kan en kopp svart kaffe jämföras med en med en bubblande yta. Den andra skulle vara mindre homogen än den första, eftersom den inte uppvisar en enhetlig fördelning av dess bubblor. Men om de två kaffena smakar lika och saknar sockerkristaller (viktigaste variabler), är de båda lika homogena.

Kaffe med vispad grädde eller med konstnärliga ritningar på ytan kan tas med heterogena system (även om blandningen är homogen med avseende på kaffe).

Egenskaper hos ett homogent system

Vilka egenskaper ska ett homogent system ha?

-Det måste ha en enda materialfas (flytande, fast eller gas).

-När det är en blandning måste dess komponenter kunna bilda en enda enhetlig fas. Detta är fallet med kaffe och socker. Om det finns olösta sockerkristaller längst ner i glaset eller koppen, utgör de en andra fas.

-Dens intensiva egenskaper (densitet, viskositet, molvolym, kokpunkt etc.) måste vara desamma vid alla punkter i systemet. Detta gäller också de organoleptiska egenskaperna (smak, färg, lukt, etc.). Således är en enda smakmaräng ett homogent system så länge den inte har ett annat element (som hackad frukt).

-Komponenterna i dina blandningar är arrangerade i rymden på ett homogent och symmetriskt sätt.

Schackbrädet och subjektivitet

Den senare funktionen kan utlösa förvirring och motstridiga åsikter.

Schackbrädet (utan bitarna), till exempel, representerar en punkt där olika åsikter uppstår om det. Är det homogent eller heterogent? Och om de svarta och vita rutorna växlar i rader (en vit, en svart osv.), Vad skulle då vara svaret i det scenariot?

Eftersom rutorna är differentierade från varandra efter färg, är detta huvudvariabeln. Det är en märkbar skillnad mellan vitt och svart, som växlar över hela brädet.

Varje färg representerar en komponent, och blandningen är homogen om deras fysiska arrangemang är orienterat på ett sådant sätt att skillnaderna i deras egenskaper minimeras. Därför bör färgerna ordnas så jämnt och symmetriskt som möjligt.

Från detta resonemang är schackbrädet homogent, för trots att de är heterogena med avseende på dess färger, växlar deras skillnad jämnt. Medan färgerna visas i rader är "svarta och vita faserna" tydliga, vilket skulle motsvara att ha två faser och ingå i definitionen av ett heterogent system.

Klassificering

Homogena system kan ha många klassificeringar, som beror på vilken kunskapsgren de tillhör. I kemi räcker det inte att ytligt observera ett system, utan att hitta vilka partiklar som utgör det och vad de gör i det.

lösningar

Omättade lösningar är homogena blandningar eller system som inte bara finns i kemi utan i vardagen. Havet och haven är gigantiska massor av omättat saltvatten. Lösningsmedelsmolekyler, vanligtvis i flytande fas, omger lösta molekyler och förhindrar dem från att aggregeras för att bilda ett fast ämne eller bubbla.

Nästan alla lösningar ingår i denna klassificering. Orenade alkoholer, syror, baser, en blandning av organiska lösningsmedel, indikatorlösningar eller övergångsmetallreagens; allt som ingår i volymetriska ballonger eller glas- eller plastbehållare klassificeras som homogena system.

Inför mindre bildning av en andra fas i någon av dessa lösningar är systemet inte längre homogent.

Ren substans

Frasen "orena alkoholer" skrevs ovan och hänvisade till det faktum att de vanligtvis blandas med vatten. Emellertid är rena alkoholer, liksom alla andra flytande föreningar, homogena system. Detta gäller inte bara vätskor utan även fasta ämnen och gaser.

Varför? För när du bara har en typ av partikel i ett system, talar du om hög homogenitet. De är alla samma, och den enda variationen är hur de vibrerar eller rör sig; men i relation till dess fysikaliska eller kemiska egenskaper är det ingen skillnad i någon del av systemet.

Detta betyder att en kub av rent järn är ett homogent system eftersom det bara har järnatomer. Om ett fragment rivits från någon av dess toppar, och dess egenskaper bestämdes, skulle samma resultat erhållas; det vill säga homogeniteten hos dess egenskaper uppfylls.

Om det var orent, skulle dess egenskaper fluktuera inom ett intervall av värden. Detta är effekten av föroreningar på järn och på andra ämnen eller föreningar.

Om å andra sidan järnkuben har rostade delar (röda) och metalliska delar (gråaktig), är det ett heterogent system.

Homogena reaktioner

Homogena reaktioner är kanske de viktigaste homogena kemiska systemen. I dem är alla reaktanterna i samma fas, särskilt vätskan eller gasfasen. De kännetecknas av större kontakt och molekylära kollisioner mellan reaktanterna.

Eftersom det bara finns en fas, rör sig partiklarna med större frihet och hastigheter. Å ena sidan är detta en stor fördel; Men å andra sidan kan oönskade produkter bildas eller vissa reagens rör sig så snabbt att de inte kolliderar effektivt.

Reaktionen av heta gaser med syre för att skapa eld är ett symboliskt exempel på denna typ av reaktion.

Alla andra system där reaktanter med olika faser deltar, såsom oxidation av metaller, betraktas som en heterogen reaktion.

Fraktionsmetoder

Med tanke på deras enhetlighet är det i princip inte möjligt att separera komponenterna i homogena system med mekaniska metoder; mycket mindre om det är en ren substans eller en förening, vars fraktioneringar dess elementära atomer erhålls.

Till exempel är det lättare (eller snabbare) att separera komponenterna i en pizza (heterogent system) än de för ett kaffe (homogent system). I den första räcker det att använda händerna för att ta bort ingredienserna; medan det med det andra tar det mer än händerna att separera kaffet från vattnet.

Metoderna varierar beroende på systemets komplexitet och dess materialfaser.

avdunstning

Indunstning består av att värma en lösning tills lösningsmedlet avdunstar fullständigt, vilket lämnar det lösta ämnet. Därför tillämpas denna metod på homogena vätskeformiga system.

Till exempel, när man löser upp ett pigment i en behållare med vatten, är systemet initialt heterogent, eftersom kristallerna i pigmentet ännu inte har diffunderat i hela volymen. Efter ett tag blir allt vatten samma färg, vilket tyder på en homogenisering.

För att utvinna det tillsatta pigmentet måste hela vattenvolymen upphettas tills det förångas. Sålunda, H ₂ O molekyler ökar deras genomsnittliga kinetiska energi tack vare den tillförda energin genom värme. Detta leder till att de flyr ut i gasfasen och lämnar pigmentkristaller i botten (och på behållarens väggar).

Samma sak händer med havsvatten, från vilken dess salter kan utvinnas som vita stenar när de värms upp.

Å andra sidan är avdunstningen också för att avlägsna flyktiga lösta ämnen såsom gasformiga molekyler (O ₂ , CO ₂ , N ₂ , etc). När lösningen upphettas börjar gaserna samlas för att bilda bubblor, vars tryck, om den överskrider det yttre trycket, kommer att stiga för att undgå vätskan.

Rotaevaporation

Denna metod gör det möjligt att utvinna organiska lösningsmedel genom att applicera ett vakuum. Det är mycket användbart, särskilt när man utvinner oljor eller fetter från organiska ämnen.

På detta sätt kan lösningsmedlet återanvändas för framtida extraktioner. Dessa experiment är mycket vanliga i studien av naturliga oljor erhållna från organiskt material (mery, frön, blommor, fruktskal etc.).

Destillering

Destillation möjliggör separering av komponenter i ett homogent vätske-vätskesystem. Det är baserat på skillnaden mellan kokpunkterna för varje komponent ( _{eT eb} ); ju större skillnad, desto lättare blir det att separera dem.

Det kräver en kylningskolonn som främjar kondensationen av den mest flyktiga vätskan, som sedan kommer att rinna in i en uppsamlingsballong. Typen av destillation varierar beroende på värdena för _{eT eb} och ämnen som är involverade.

Denna metod används ofta vid rening av homogena blandningar; såsom till exempel att utvinna en gasformig produkt från en homogen reaktion. Men det har också tillämpning för heterogena blandningar, som sker i raffineringsprocesserna för råolja för att erhålla fossila bränslen och andra produkter.

Förvätskning

Och hur är det med homogena gasformiga system? De består av mer än en typ av gasformiga molekyler eller atomer, som skiljer sig i deras molekylstrukturer, massor och atomradier.

Därför har de sina egna fysiska egenskaper och uppför sig annorlunda inför en ökning av tryck och en sänkning av temperaturen.

När både T och P varierar, tenderar vissa gaser att interagera starkare än andra; med tillräckligt med kraft för att kondensera till en vätskefas. Om å andra sidan hela systemet kondenseras, används destillation av kondensatkomponenterna.

Om A och B är gaser, kondenseras de genom kondensering till en homogen blandning, som sedan utsätts för destillation. På detta sätt erhålls rena A och B i olika kärl (såsom separat flytande syre och kväve).

exempel

Ytterligare exempel på homogena system listas nedan.

I det dagliga livet

-Vit tandkräm.

-Vinäger samt kommersiell alkohol och flytande tvättmedel.

-Blodplasma.

-Luften. Moln kan också betraktas som homogena system, även om de faktiskt innehåller mikrodroppar vatten.

-Alkoholhaltiga drycker utan is.

-Perfumes.

-Gelatiner, mjölk och honung. Mikroskopiskt är de emellertid heterogena system, trots att de visar en enda fas med det blotta ögat.

-Alla fasta föremål med synliga enhetliga egenskaper, till exempel färg, ljusstyrka, dimensioner, etc. Till exempel symmetriska och metalliska nuggets eller fasetterade block av ett mineral eller salt. Speglar faller också inom detta objektintervall.

Kemikalier

-Stål och metalllegeringar. Dess metallatomer är arrangerade i ett kristallint arrangemang där den metalliska bindningen deltar. Om fördelningen av atomerna är enhetlig, utan "lager" av atomer av en metall X eller Y.

-Alla lösningar framställda inom eller utanför laboratoriet.

-Rena kolväten (butan, propan, cyklohexan, bensen, etc.).

-Alla synteser eller produktioner där reagensen eller råmaterialet är i en enda fas.

Homogen katalys

Vissa reaktioner påskyndas genom att tillsätta homogena katalysatorer, som är ämnen som deltar enligt en mycket specifik mekanism i samma fas av reaktanterna; det vill säga vid reaktioner utförda i vattenhaltiga lösningar måste dessa katalysatorer vara lösliga.

I allmänhet är homogen katalys mycket selektiv, även om den inte är mycket aktiv eller stabil.

referenser

1. Redaktörerna för Encyclopaedia Britannica. (2018). Homogen reaktion. Encyclopædia Britannica. Återställd från: britannica.com
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (24 september 2018). Skillnaden mellan heterogena och homogena blandningar. Återställd från: thoughtco.com
3. Chemicool. (2017). Definition av homogen. Återställd från: chemicool.com
4. LoveToKnow. (2018). Exempel på homogen blandning. Återställs från :voorbeeld.yourdiction.com
5. Know of Sciences. (Sf). Kemi: homogena och heterogena system. Återställd från: saberdeciencias.com
6. Professor Lic. Naso C. (sf). Blandningar och lösningar. . Återställd från: cam.educaciondigital.net
7. Brazil R. (20 april 2018). Kombination av homogen och heterogen katalys. Återställd från: chemistryworld.com