MATERIALE SYSTEMER: KLASSIFISERING, FASER OG EKSEMPLER - KJEMI - 2026

De materielle systemene er de som er sammensatt av materie og som er isolert fra resten av universet som skal studeres. Materiell er overalt, noe som gir form og reell mening til oppfatningene i dagliglivet, men når det er ønsket å studere en del av materien, blir omgivelsene foraktet og vi snakker om et materielt system.

De er svært varierende, siden det er rene og sammensatte materialer, samt forskjellige tilstander og faser av aggregeringer. Hvordan definere grensen mellom det materielle systemet og dets omgivelser? Det hele avhenger av variablene som blir vurdert. For eksempel, på bildet under kan hver godterimarmor være systemet som studeres.

Imidlertid, hvis det skal tas hensyn til fargevariabelen, er det nødvendig å ta hensyn til alle klinkekuler i salgsautomaten. Fordi maskinen ikke er av interesse, er dette miljøet i marmorene. Således kommer materialets system i eksemplet til å være massen til marmorene og deres egenskaper (det være disse av tyggis, mynte, etc.).

Imidlertid er kjemiske materialesystemer definert som ethvert rent stoff eller en blanding derav, klassifisert i henhold til deres fysiske aspekter.

Klassifisering

Homogent materialsystem

Stoffet som studeres kan vise et ensartet utseende, der dets egenskaper forblir konstant uavhengig av prøven som analyseres. Med andre ord: denne typen system er preget av å ha bare en fase av saken ved første øyekast.

Rent stoff og forbindelser

Hvis et rent stoff analyseres, vil de fysisk-kjemiske egenskapene være sammenfallende i de samme verdiene og resultatene, selv om det er tatt mange prøver (og i forskjellige geografiske områder).

Hvis for eksempel en kalsiumprøve ble sammenlignet med en fra Asia, Europa, Afrika og Amerika, ville de alle hatt de samme egenskapene. Det samme ville skje hvis en prøve av rent karbon ble tatt.

På den annen side manifesterer en ren forbindelse også de ovennevnte. Hvis det ble garantert at en skifer ble laget av ett eneste materiale, ville den blitt klassifisert som et homogent materialsystem.

Dette skjer imidlertid ikke for en mineralprøve, siden den generelt har forurensninger fra andre tilknyttede mineraler, og for dette tilfellet er det et heterogent materialsystem. På samme måte faller de materielle systemene som trær, steiner, fjell eller elver i den sistnevnte klassifiseringen.

Oppløsning

Kommersiell eddik er en 5% vandig løsning av eddiksyre; det vil si at 5 ml ren eddiksyre oppløses i 100 ml vann. Det ser imidlertid ut som en gjennomsiktig væske, selv om det faktisk er to rene forbindelser (vann og eddiksyre) kombinert.

Heterogent materialsystem

I motsetning til den homogene, er verken utseendet eller egenskapene i denne klassen av systemer konstante, og de er uregelmessige i hele utvidelsen.

I tillegg kan den bli utsatt for fysiske eller kjemiske separasjonsteknikker, fra hvilke faser blir trukket ut som hver blir betraktet som et homogent system.

faser

Det øverste bildet viser tilstandene i saken og deres endringer. Disse er nært knyttet til faser av materie fordi de, selv om de er de samme, har noen subtile forskjeller.

Fasene i et materialsystem er således det faste stoffet, væsken og gassen. Det vil si at for bestemte saker som er utsatt for analyse, kan den ta i bruk hvilken som helst av de foregående faser.

Siden interaksjonene i faste stoffer er veldig sterke og avhenger av variabler som trykk og temperatur, kan et system imidlertid ikke ha forskjellige faste faser.

For eksempel har forbindelse X, fast ved romtemperatur, fase I; men når trykket på det er veldig høyt, omorganiserer molekylene på en mer kompakt måte, og deretter oppstår en overgang fra fase I til fast fase II.

Det er til og med andre faser, som III og IV, som stammer fra II ved forskjellige temperaturer. Således kan det homogene materialsystemet til X i en tilsynelatende fast fase oppnå opptil fire faste faser: I, II, III og IV.

Når det gjelder flytende og gassformige systemer, kan molekylene generelt bare innta en enkelt fase i disse tilstandene. Med andre ord kan det ikke være en gassfase I og en gassfase II.

Fasediagram

Det er mange fasediagrammer: noen for en enkelt forbindelse eller substans (som den på bildet over), og andre for binære systemer (for eksempel et salt i vann) eller ternær (tre komponenter).

Det "enkleste" av alle er fasediagrammet for et stoff. For det hypotetiske stoffet Y er således fasen representert som en funksjon av trykk (y-aksen) og temperatur (x-aksen).

Ved lavt trykk er det en gass, uansett temperatur. Når man øker trykket, blir imidlertid Y-gassen avsatt i fast Y.

Ved temperaturer over det kritiske punktet kondenserer imidlertid gassen til væske Y, og hvis trykket også økes (en stiger vertikalt gjennom diagrammet), stivner væsken.

Hver linje representerer likevekten mellom de to fasene som den skiller: fast-gass, flytende-gass, fast-væske, flytende-fast og fast-væske-gass på trippelpunktet.

I tillegg, fra det kritiske punktet Y, vises det ingen fysisk skille mellom gassfasen og væskefasen: den danner det som kalles en superkritisk væske.

eksempler

- En ballong er et materialsystem, siden innholdet er gassformet og derfor har en kjemisk karakter; hvis gassen er mindre tett enn luft, vil ballongen stige til himmelen.

- Det binære vann-oljesystemet har to faser: en av vann og den andre, logisk, olje. Settet av begge er det heterogene systemet, mens de individuelle lagene er homogene systemer. Hvis du ønsket å trekke ut oljen, må du utføre en væske-væskeekstraksjon med et organisk og flyktig løsningsmiddel.

- Et solid-solid system kan bestå av en blanding av hvitt sukker og brunt sukker. Her gjør forskjellen i farge mellom krystallene dette tilfellet til et heterogent system.

- Sjøvann er et annet eksempel på et homogent materialsystem. Den består av en oppløsning av mange ioner, som er ansvarlige for dens karakteristiske salte smak. Hvis en prøve av sjøvann skulle fordampe i en beholder, ville den sette seg i hvite salter.

referanser

1. Et system og dets omgivelser. Hentet 27. mai 2018, fra: chem.libretexts.org
2. Antonio de Ulloa. Materialsystemer. . Hentet 27. mai 2018, fra: 2.educarchile.cl
3. Daniel J. Berger. (2001). Hentet 27. mai 2018, fra: bluffton.edu
4. Systemet og omgivelsene i kjemi. Hentet 27. mai 2018, fra: chemteam.info
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (6. februar 2018). Åpen systemdefinisjon i kjemi. Hentet 27. mai 2018, fra: thoughtco.com
6. Glen Research Center. Faser av saken. Hentet 27. mai 2018, fra: grc.nasa.gov
7. Alison H. (2006-09-15). Ballonglansering. Hentet 28. mai 2018, fra: flickr.com