HOMOGENT SYSTEM: EGENSKAPER, KLASSIFISERING, METODER - KJEMI - 2026

Et homogent system er den delen av universet som består av en enkelt fase av materien. Det kan være en helt ensartet fase, eller bestå av en ordnet og symmetrisk blanding av elementer, som i tilfelle av homogene kjemiske systemer, er partikler (molekyler, atomer, ioner, etc.).

Naturen har en tendens til, gjennom usikre eller kjente mekanismer, å homogenisere en eller annen eiendom eller hele systemet. På jorden er det et orkester for balanse mellom homogene og heterogene systemer, ansett som sådan ved visuelle utforskninger.

Kilde: Maxpixel

Det vil si i første omgang øynene kvalifiserer om et system (ethvert objekt eller rom) er homogent eller ikke. Hvis det er overfladisk, er neste trinn å spørre deg selv hvordan dens sammensetning er og på hvilken måte dens elementer er ordnet. Med dette i bakhodet kan det bekreftes eller ikke (med en viss sikkerhet) om systemet presenterer homogenitet i sine egenskaper.

For eksempel har du på bildet over bildet av en kaffekopp, en tallerken og en sukkerinnpakning med et lykkelig ansikt. Hvis disse tre elementene ble vurdert for en studie, ville systemet være heterogent, men hvis bare den svarte kaffen inne i koppen ble studert, ville vi i dette tilfellet snakke om et homogent system.

Hvorfor? For ved første øyekast ser svart kaffe glatt ut, og du kan tro at det er interiøret. Hvis sukker ble tilsatt uten å røre, ville det legge seg til bunnen av koppen og det opprinnelige homogene systemet ville bli heterogent.

Imidlertid, hvis kaffen ble rørt til sukkeret var fullstendig oppløst, ville homogeniteten komme tilbake, men med den nye organoleptiske egenskapen at den nå er søtere enn før. For å være homogen, må hver dråpe kaffe ekstrahert fra ethvert hjørne av koppen smake nøyaktig den samme.

På den annen side kan en kopp svart kaffe sammenlignes med en med en sprudlende overflate. Den andre ville være mindre homogen enn den første, siden den ikke har en jevn fordeling av boblene. Men hvis de to kaffene smaker likt, og mangler sukkerkrystaller (viktigste variabler), er de begge like homogene.

Kaffe med pisket krem, eller med kunstneriske tegninger på overflaten, kan tas av heterogene systemer (selv om blandingen er homogen med hensyn til kaffe).

Kjennetegn på et homogent system

Hvilke egenskaper skal et homogent system ha?

-Det må ha en enkelt materialfase (væske, faststoff eller gass).

-Når det er en blanding, må komponentene kunne danne en ensartet fase. Dette er tilfelle med kaffe og sukker. Hvis det er uoppløste sukkerkrystaller i bunnen av glasset eller koppen, utgjør de en andre fase.

-Dens intensive egenskaper (tetthet, viskositet, molvolum, kokepunkt, etc.) må være de samme på alle punkter i systemet. Dette gjelder også de organoleptiske egenskapene (smak, farge, lukt, etc.). Dermed er en enkelt smakssaus mareng et homogent system så lenge den ikke har et annet element (for eksempel hakket frukt).

-Komponentene i blandingene dine er plassert i verdensrommet på en homogen og symmetrisk måte.

Sjakkbrettet og subjektiviteten

Den siste funksjonen kan utløse forvirring og motstridende synspunkter.

Sjakkbrettet (uten brikkene) representerer for eksempel et punkt der det oppstår forskjellige meninger om det. Er det homogent eller heterogent? Og hvis de svarte og hvite rutene veksler i rader (en hvit, en svart og så videre), hva ville svaret være i det scenariet?

Fordi boksene er differensiert fra hverandre etter farge, er dette hovedvariabelen. Det er en merkbar forskjell mellom hvitt og svart, som veksler på hele tavlen.

Hver farge representerer en komponent, og blandingen er homogen hvis deres fysiske arrangement er orientert på en slik måte at forskjellene i deres egenskaper minimeres. Derfor bør fargene ordnes så jevnt og symmetrisk som mulig.

Fra dette resonnementet er sjakkbrettet homogent, fordi til tross for at de er heterogene med hensyn til fargene, veksler forskjellen deres jevnt. Mens fargene vises i rader er "svart / hvitt-faser" tydelige, noe som tilsvarer å ha to faser og inngå i definisjonen av et heterogent system.

Klassifisering

Homogene systemer kan ha mange klassifiseringer, som avhenger av hvilken kunnskapsgren de tilhører. I kjemi er det ikke nok å overfladisk observere et system, men å finne hvilke partikler som utgjør det og hva de gjør i det.

Solutions

Umettede løsninger er homogene blandinger eller systemer som ikke bare finnes i kjemi, men i hverdagen. Havet og havene er gigantiske masser av umettet saltvann. Oppløsningsmiddelmolekyler, vanligvis i flytende fase, omgir løst molekyler og forhindrer dem fra å aggregeres for å danne et faststoff eller en boble.

Nesten alle løsninger faller inn i denne klassifiseringen. Uren alkoholer, syrer, baser, en blanding av organiske løsningsmidler, indikatorløsninger eller overgangsmetallreagenser; alt inneholdt i volumetriske ballonger eller glass- eller plastbeholdere er klassifisert som homogene systemer.

Konfrontert med mindre dannelse av en andre fase i noen av disse løsningene, er systemet ikke lenger homogent.

Rene stoffer

Uttrykket “uren alkoholer” ble skrevet over, og refererte til det faktum at de vanligvis er blandet med vann. Imidlertid er rene alkoholer, så vel som enhver annen flytende forbindelse, homogene systemer. Dette gjelder ikke bare væsker, men også faste stoffer og gasser.

Hvorfor? For når du bare har en type partikkel i et system, snakker du om høy homogenitet. De er alle de samme, og den eneste variasjonen er i måten de vibrerer eller beveger seg på; men i forhold til dets fysiske eller kjemiske egenskaper, er det ingen forskjell i noen del av systemet.

Dette betyr at en kube rent jern er et homogent system fordi den bare har jernatomer. Hvis et fragment ble revet fra noen av hjørnene og dens egenskaper ble bestemt, ville de samme resultatene oppnådd; det vil si at homogeniteten til dens egenskaper blir oppfylt.

Hvis den var uren, ville dens egenskaper svinge innenfor et verdiområde. Dette er effekten av urenheter på jern og på noe annet stoff eller forbindelse.

Hvis, derimot, jernkuben har rustne deler (rød) og metalliske deler (gråaktig), er det et heterogent system.

Homogene reaksjoner

Homogene reaksjoner er kanskje de viktigste homogene kjemiske systemene. I dem er alle reaktantene i samme fase, spesielt væsken eller gassfasen. De er preget av større kontakt og molekylære kollisjoner mellom reaktantene.

Siden det bare er en fase, beveger partiklene seg med større frihet og hastigheter. På den ene siden er dette en stor fordel; Men på den annen side kan uønskede produkter dannes eller noen reagenser beveger seg så raskt at de ikke kolliderer effektivt.

Reaksjonen av varme gasser med oksygen for å skape brann er et symbolsk eksempel på denne typen reaksjoner.

Ethvert annet system der reaktanter med forskjellige faser deltar, for eksempel oksidasjon av metaller, regnes som en heterogen reaksjon.

Fraksjonsmetoder

I prinsippet, gitt deres ensartethet, er det ikke mulig å skille komponentene i homogene systemer ved hjelp av mekaniske metoder; mye mindre hvis det er et rent stoff eller en forbindelse, fra hvis fraksjonasjoner dets elementale atomer oppnås.

For eksempel er det enklere (eller raskere) å skille komponentene i en pizza (heterogent system), enn komponentene til en kaffe (homogent system). I den første er det nok å bruke hendene for å fjerne ingrediensene; mens det med det andre vil det ta mer enn hendene å skille kaffen fra vannet.

Metodene varierer i henhold til kompleksiteten i systemet og dets materialfaser.

fordampning

Fordampning består av oppvarming av en løsning til løsningsmidlet fordamper fullstendig, hvorved løsningen blir avgjort. Derfor blir denne metoden anvendt på homogene flytende faste systemer.

For eksempel, når man oppløser et pigment i en beholder med vann, er systemet i utgangspunktet heterogent, siden krystallene av pigmentet ennå ikke har diffundert gjennom volumet. Etter en stund blir alt vannet den samme fargen, noe som tyder på en homogenisering.

For å gjenvinne det tilsatte pigmentet, må hele vannvolumet varmes opp til det fordamper. Dermed øker H ₂ O- molekyler sin gjennomsnittlige kinetiske energi takket være energien tilført av varme. Dette fører til at de slipper ut i gassfasen og etterlater pigmentkrystaller i bunnen (og på veggene i beholderen).

Det samme skjer med sjøvann, hvorfra salter kan tas ut som hvite steiner når de blir oppvarmet.

På den annen side brukes fordampning for å fjerne flyktige oppløste stoffer som gassformede molekyler (O ₂ , CO ₂ , N ₂ , etc.). Når løsningen varmes opp begynner gassene å samle seg for å danne bobler, hvis trykk hvis den overstiger det ytre trykket, vil stige for å unnslippe væsken.

Rotaevaporation

Denne metoden gjør det mulig å utvinne organiske løsningsmidler ved å anvende et vakuum. Det er veldig nyttig, spesielt når du utvinner oljer eller fett fra organisk materiale.

På denne måten kan løsningsmidlet brukes på nytt for fremtidige ekstraksjoner. Disse eksperimentene er svært vanlige i studien av naturlige oljer hentet fra organisk materiale (mery, frø, blomster, fruktskjell, etc.).

destillasjon

Destillasjon tillater separasjon av komponenter i et homogent væske-væske-system. Det er basert på forskjellen i kokepunktene for hver komponent (eT _eb ); jo større forskjell, jo lettere vil det være å skille dem fra hverandre.

Det krever en avkjølingskolonne som fremmer kondensasjonen av den mest flyktige væsken, som deretter vil strømme inn i en oppsamlingsballong. Type destillasjon varierer avhengig av verdiene til eT _eb og stoffene som er involvert.

Denne metoden er mye brukt når man renser homogene blandinger; for eksempel utvinning av et gassformet produkt fra en homogen reaksjon. Imidlertid har den også anvendelse for heterogene blandinger, som forekommer i raffineringsprosessene av råolje for å oppnå fossilt brensel og andre produkter.

kondensering

Og hva med homogene gassformede systemer? De er sammensatt av mer enn en type gassformede molekyler eller atomer, som er forskjellige i molekylstrukturer, masser og atomradier.

Derfor har de sine egne fysiske egenskaper og oppfører seg annerledes i møte med en økning i trykk og en reduksjon i temperatur.

Når både T og P varierer, har noen gasser en tendens til å samhandle sterkere enn andre; med nok kraft til å kondensere til en flytende fase. Hvis derimot hele systemet kondenserer, brukes destillasjon av kondensatkomponentene.

Hvis A og B er gasser, kondenseres de gjennom flytende til en homogen blanding, som deretter blir utsatt for destillasjon. På denne måten oppnås ren A og B i forskjellige kar (for eksempel separat flytende oksygen og nitrogen).

eksempler

Ytterligere eksempler på homogene systemer er listet opp nedenfor.

Av dagliglivet

-Vit tannkrem.

-Vinegar, samt kommersiell alkohol og flytende vaskemidler.

-Blodplasmaet.

-Luften. Skyer kan også betraktes som homogene systemer, selv om de faktisk inneholder mikrondråper av vann.

-Alkoholholdige drikker uten is.

-Perfumes.

-Gelatiner, melk og honning. Imidlertid er de mikroskopisk heterogene systemer, til tross for at de viser en enkelt fase med det blotte øye.

-Hver solid gjenstand med synlige ensartede egenskaper, for eksempel farge, lysstyrke, dimensjoner, etc. For eksempel symmetriske og metalliske nuggets, eller fasetterte blokker av et mineral eller salt. Speil faller også innenfor dette området av objekter.

Kjemiske stoffer

-Steel og metalllegeringer. Dens metallatomer er anordnet i et krystallinsk arrangement der den metalliske bindingen deltar. Hvis fordelingen av atomene er jevn, uten "lag" av atomer av et metall X eller Y.

-Alle løsninger utarbeidet i eller utenfor laboratoriet.

-Rene hydrokarboner (butan, propan, cykloheksan, benzen, etc.).

-Alle synteser eller produksjoner der reagensene eller råstoffet er i en enkelt fase.

Homogen katalyse

Noen reaksjoner akselereres ved å tilsette homogene katalysatorer, som er stoffer som deltar i henhold til en veldig spesifikk mekanisme i samme fase av reaktantene; det vil si i reaksjoner utført i vandige oppløsninger, må disse katalysatorene være oppløselige.

Generelt er homogen katalyse veldig selektiv, men ikke veldig aktiv eller stabil.

referanser

1. Redaktørene av Encyclopaedia Britannica. (2018). Homogen reaksjon. Encyclopædia Britannica. Gjenopprettet fra: britannica.com
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (24. september 2018). Forskjellen mellom heterogene og homogene blandinger. Gjenopprettet fra: thoughtco.com
3. Chemicool. (2017). Definisjon av homogen. Gjenopprettet fra: chemicool.com
4. Skjønnhet. (2018). Eksempler på homogen blanding. Gjenopprettet fra: eksempler
5. Know of Sciences. (SF). Kjemi: homogene og heterogene systemer. Gjenopprettet fra: saberdeciencias.com
6. Professor Lic. Naso C. (sf). Blandinger og løsninger. . Gjenopprettet fra: cam.educaciondigital.net
7. Brazil R. (20. april 2018). Kombinere homogen og heterogen katalyse. Gjenopprettet fra: chemistryworld.com