Hệ thống đồng nhất đặc trưng, ​​phân loại, phương pháp phân đoạn

Một hệ thống đồng nhất đó là một phần của vũ trụ bao gồm một pha vật chất. Nó có thể là một pha hoàn toàn đồng nhất, hoặc bao gồm một hỗn hợp các nguyên tố có trật tự và đối xứng, đối với trường hợp các hệ thống hóa học đồng nhất, là các hạt (phân tử, nguyên tử, ion, v.v.).

Thiên nhiên có xu hướng, thông qua các cơ chế không chắc chắn hoặc nổi tiếng, để đồng nhất hóa một số tài sản hoặc toàn bộ hệ thống. Trên trái đất có một dàn nhạc cân bằng giữa các hệ thống đồng nhất và không đồng nhất, được coi là như vậy bằng các phương pháp khám phá thị giác.

Đó là, trong trường hợp đầu tiên, đôi mắt đủ điều kiện nếu một hệ thống (bất kỳ đối tượng hoặc không gian) có đồng nhất hay không. Nếu nó hời hợt, bước tiếp theo là hỏi thành phần của nó như thế nào và các yếu tố của nó được sắp xếp như thế nào. Với suy nghĩ này, nó có thể được xác nhận hoặc không (với sự chắc chắn nhất định) nếu hệ thống thể hiện tính đồng nhất trong các thuộc tính của nó.

Ví dụ, trong hình trên, bạn có hình ảnh của một tách cà phê, một cái đĩa và một bọc đường với khuôn mặt hạnh phúc. Nếu bạn xem xét ba yếu tố này cho một nghiên cứu, thì hệ thống sẽ không đồng nhất, nhưng nếu bạn chỉ nghiên cứu cà phê đen bên trong cốc, bạn sẽ nói trong trường hợp này là một hệ thống đồng nhất.

Tại sao? Bởi vì, ngay từ cái nhìn đầu tiên, cà phê đen trông có vẻ đồng nhất và bạn có thể nghĩ rằng nó cũng ở bên trong. Nếu đường được thêm vào mà không khuấy, nó sẽ lắng xuống đáy cốc và, hệ thống đồng nhất ban đầu, sẽ trở nên không đồng nhất.

Tuy nhiên, nếu cà phê được khuấy cho đến khi đường tan hoàn toàn, tính đồng nhất của nó sẽ trở lại, mặc dù với tính chất cảm quan mới, nó bây giờ ngọt hơn trước. Để đồng nhất, mỗi giọt cà phê được chiết xuất từ ​​bất kỳ góc nào của cốc phải biết chính xác như nhau.

Mặt khác, bạn có thể so sánh tách cà phê đen với một bề mặt sủi bọt. Cái thứ hai sẽ ít đồng nhất hơn cái thứ nhất, vì nó không có sự phân bố đồng đều các bong bóng của nó. Nhưng, nếu hai loại cà phê có cùng hương vị và chúng thiếu tinh thể đường (biến quan trọng hơn), thì cả hai đều đồng nhất như nhau.

Cà phê với kem đánh bông, hoặc với các hình vẽ nghệ thuật trên bề mặt của chúng, có thể được lấy bằng các hệ thống không đồng nhất (mặc dù hỗn hợp này đồng nhất với cà phê).

Chỉ số

• 1 Đặc điểm của hệ thống đồng nhất
  • 1.1 Bàn cờ và tính chủ quan
• 2 Phân loại
  • 2.1 Giải pháp
  • 2.2 Chất tinh khiết
  • 2.3 Phản ứng đồng nhất
• 3 phương pháp phân số
  • 3.1 Bốc hơi
  • 3.2 Chưng cất
  • 3.3 Hóa lỏng
• 4 ví dụ
  • 4.1 của cuộc sống hàng ngày
  • 4.2 Hóa chất
• 5 tài liệu tham khảo

Đặc điểm của một hệ thống đồng nhất

Một hệ thống đồng nhất nên có những đặc điểm gì?? 

-Phải có một pha vật liệu duy nhất (lỏng, rắn hoặc khí).

-Khi nói đến hỗn hợp, các thành phần của nó phải có khả năng tạo thành một pha đồng nhất. Đây là trường hợp của cà phê và đường. Nếu có tinh thể đường ở đáy cốc hoặc cốc mà không tan, chúng tạo thành pha thứ hai.

-Các đặc tính chuyên sâu của chúng (mật độ, độ nhớt, thể tích mol, điểm sôi, v.v.) phải giống nhau ở tất cả các điểm trong hệ thống. Điều này cũng áp dụng cho các thuộc tính organoleptic (hương vị, màu sắc, mùi, vv). Do đó, một meringue của một hương vị duy nhất là một hệ thống đồng nhất miễn là nó không có yếu tố khác (như trái cây xắt nhỏ).

-Các thành phần của hỗn hợp của chúng được sắp xếp trong không gian một cách đồng nhất và đối xứng.

Bàn cờ và chủ quan

Đặc điểm cuối cùng có thể kích hoạt sự nhầm lẫn và quan điểm.

Bàn cờ (không có quân cờ), chẳng hạn, đại diện cho một điểm mà các ý kiến ​​khác nhau nảy sinh về nó. Nó đồng nhất hay không đồng nhất? Và nếu các ô vuông đen và trắng xen kẽ theo hàng (một trắng, một đen, v.v.), câu trả lời trong kịch bản đó sẽ là gì??

Bởi vì các hình vuông khác nhau bởi màu sắc, đây là biến chính. Có một sự khác biệt đáng chú ý giữa trắng và đen, xen kẽ trong suốt bảng.

Mỗi màu đại diện cho một thành phần và hỗn hợp là đồng nhất nếu bố trí vật lý của chúng được định hướng theo cách để giảm thiểu sự khác biệt của các thuộc tính của nó. Do đó, màu sắc nên được sắp xếp theo cách đồng nhất và đối xứng nhất có thể.

Từ lý do này, bàn cờ là đồng nhất, vì mặc dù không đồng nhất với màu sắc của nó, sự khác biệt của nó thay đổi đồng đều. Mặc dù với các màu được hiển thị theo hàng, "các pha đen và trắng" là hiển nhiên, tương đương với việc có hai pha và đi vào định nghĩa của một hệ không đồng nhất.

Phân loại

Các hệ thống đồng nhất có thể có nhiều phân loại, phụ thuộc vào nhánh kiến ​​thức mà chúng thuộc về. Trong hóa học, việc quan sát bề mặt một hệ thống là không đủ, nhưng để tìm ra hạt nào tạo nên nó và những gì chúng làm trong đó.

Giải pháp

Các giải pháp không bão hòa là hỗn hợp hoặc hệ thống đồng nhất có mặt không chỉ trong hóa học mà trong cuộc sống hàng ngày. Biển và đại dương là những khối nước khổng lồ muối không bão hòa. Các phân tử dung môi, thường ở pha lỏng, bao quanh các phân tử chất tan và ngăn không cho chúng thêm vào để tạo thành chất rắn hoặc bong bóng.

Hầu như tất cả các giải pháp rơi vào phân loại này. Rượu không tinh khiết, axit, bazơ, hỗn hợp dung môi hữu cơ, dung dịch chỉ thị hoặc thuốc thử kim loại chuyển tiếp; tất cả được chứa trong bóng bay thể tích hoặc hộp đựng bằng thủy tinh hoặc nhựa, được phân loại là hệ thống đồng nhất.

Với sự hình thành thấp hơn của pha thứ hai trong một trong những giải pháp này, hệ thống không còn đồng nhất.

Chất tinh khiết

Ở trên, cụm từ "rượu không tinh khiết" đã được viết, có nghĩa là chúng thường được trộn với nước. Tuy nhiên, rượu nguyên chất, cũng như bất kỳ hợp chất lỏng nào khác, là hệ thống đồng nhất. Điều này không chỉ áp dụng cho chất lỏng, mà còn cho chất rắn và chất khí.

Tại sao? Bởi vì khi bạn chỉ có một loại hạt trong một hệ thống, bạn nói về tính đồng nhất cao. Tất cả đều bằng nhau, và biến thể duy nhất là ở cách chúng rung hoặc di chuyển; nhưng, liên quan đến tính chất vật lý hoặc hóa học của nó, không có sự khác biệt trong bất kỳ phần nào của hệ thống.

Điều này có nghĩa là một khối sắt nguyên chất là một hệ thống đồng nhất vì nó chỉ có các nguyên tử sắt. Nếu một mảnh của bất kỳ đỉnh nào của nó bị loại bỏ và các thuộc tính của nó được xác định, sẽ thu được kết quả tương tự; đó là, tính đồng nhất của các thuộc tính của nó được đáp ứng.

Nếu nó không tinh khiết, các thuộc tính của nó sẽ dao động trong một phạm vi các giá trị. Đây là ảnh hưởng của tạp chất lên sắt và trên bất kỳ chất hoặc hợp chất nào khác.

Mặt khác, khối sắt có các phần oxy hóa (màu đỏ) và các phần kim loại (màu xám), thì đó là một hệ không đồng nhất.

Phản ứng đồng nhất

Các phản ứng đồng nhất có lẽ là hệ thống hóa học đồng nhất quan trọng nhất. Trong đó tất cả các thuốc thử đều ở cùng một pha, đặc biệt là chất lỏng hoặc khí. Chúng được đặc trưng bởi sự tiếp xúc lớn hơn và va chạm phân tử giữa các chất phản ứng.

Vì chỉ có một pha, các hạt chuyển động với tốc độ và tự do lớn hơn. Một mặt đây là một lợi ích lớn; nhưng mặt khác, các sản phẩm không mong muốn có thể được hình thành hoặc một số thuốc thử di chuyển nhanh đến mức chúng không va chạm hiệu quả.

Phản ứng của khí nóng với oxy gây cháy là một ví dụ điển hình cho loại phản ứng này.

Bất kỳ hệ thống nào khác liên quan đến thuốc thử với các pha khác nhau, như xảy ra với quá trình oxy hóa kim loại, được coi là một phản ứng không đồng nhất.

Phương pháp phân số

Về nguyên tắc, do tính đồng nhất của nó, không thể tách các thành phần của hệ thống đồng nhất bằng phương pháp cơ học; ít hơn nhiều nếu nó là một chất hoặc hợp chất nguyên chất, từ đó phân đoạn các nguyên tử nguyên tố của nó thu được.

Ví dụ, việc tách các thành phần của pizza (hệ không đồng nhất) sẽ dễ dàng hơn (hoặc nhanh hơn) so với các thành phần của cà phê (hệ thống đồng nhất). Đầu tiên, nó là đủ để sử dụng tay để loại bỏ các thành phần; trong khi với lần thứ hai, sẽ mất nhiều hơn tay để tách cà phê ra khỏi nước.

Các phương pháp khác nhau tùy theo mức độ phức tạp của hệ thống và các giai đoạn vật chất của nó.

Bốc hơi

Sự bay hơi bao gồm đun nóng dung dịch cho đến khi dung môi bay hơi hoàn toàn, làm cho chất tan được lắng xuống. Do đó, phương pháp này được áp dụng cho các hệ thống rắn-lỏng đồng nhất.

Ví dụ, khi hòa tan một sắc tố trong một thùng chứa nước, lúc đầu, hệ thống không đồng nhất, vì các tinh thể sắc tố chưa được khuếch tán trong toàn bộ thể tích. Sau một thời gian, tất cả nước trở thành màu giống nhau, điều này cho thấy sự đồng nhất.

Để phục hồi sắc tố được thêm vào, toàn bộ thể tích nước phải được đun nóng cho đến khi nó bay hơi. Do đó, phân tử H₂Hoặc họ tăng động năng trung bình nhờ năng lượng được cung cấp bởi nhiệt. Điều này dẫn đến thoát ra khỏi pha khí, để lại ở đáy (và trên thành bình chứa) các tinh thể sắc tố.

Điều tương tự cũng xảy ra với nước biển, từ đó muối của nó có thể được chiết xuất thành đá trắng khi đun nóng.

Mặt khác, sự bay hơi cũng được sử dụng để loại bỏ các chất tan dễ bay hơi dưới dạng các phân tử khí (O₂, CO₂, N₂, v.v.) Khi dung dịch được đun nóng, các khí bắt đầu tụ lại để tạo thành bong bóng, áp suất của nó, nếu vượt quá bên ngoài, sẽ tăng lên để thoát khỏi chất lỏng.

Rotaevapup

Phương pháp này giúp thu hồi dung môi hữu cơ thông qua ứng dụng chân không. Nó rất hữu ích, đặc biệt là khi chiết xuất dầu hoặc chất béo từ chất hữu cơ.

Theo cách này, dung môi có thể được tái sử dụng để chiết xuất trong tương lai. Những thí nghiệm này rất phổ biến trong nghiên cứu các loại dầu tự nhiên thu được từ bất kỳ chất hữu cơ nào (chỉ, hạt, hoa, vỏ trái cây, v.v.).

Chưng cất

Việc chưng cất cho phép tách các thành phần của hệ thống đồng nhất lỏng-lỏng. Nó dựa trên sự khác biệt về điểm sôi của từng thành phần (T_ê); Sự khác biệt càng lớn, càng dễ tách chúng ra.

Nó đòi hỏi một cột làm mát thúc đẩy sự ngưng tụ của chất lỏng dễ bay hơi nhất, sau đó sẽ chảy vào một quả bóng thu. Loại chưng cất khác nhau tùy thuộc vào các giá trị của ΔT_ê và các chất liên quan.

Phương pháp này rất được sử dụng khi tinh chế hỗn hợp đồng nhất; ví dụ, thu hồi sản phẩm khí từ phản ứng đồng nhất. Tuy nhiên, nó cũng có ứng dụng cho các hỗn hợp không đồng nhất, như xảy ra trong các quy trình tinh chế dầu thô để thu được nhiên liệu hóa thạch và các sản phẩm khác.

Hóa lỏng

Và những gì về hệ thống khí đồng nhất? Chúng bao gồm nhiều loại phân tử hoặc nguyên tử khí, khác nhau về cấu trúc phân tử, khối lượng và bán kính nguyên tử.

Do đó, chúng có các tính chất vật lý riêng và hoạt động khác nhau khi tăng áp suất và giảm nhiệt độ.

Khi cả T và P khác nhau, một số khí có xu hướng tương tác mạnh hơn các khí khác; với lực đủ để ngưng tụ trong pha lỏng. Mặt khác, nếu toàn bộ hệ thống ngưng tụ, thì việc chưng cất các thành phần ngưng tụ được dùng đến.

Nếu A và B là các chất khí, bằng cách hóa lỏng, chúng ngưng tụ trong một hỗn hợp đồng nhất, sau đó được chưng cất. Theo cách này, A và B tinh khiết thu được trong các thùng chứa khác nhau (chẳng hạn như oxy và nitơ lỏng riêng biệt).

Ví dụ

Các ví dụ khác về các hệ thống đồng nhất được liệt kê dưới đây.

Của cuộc sống hàng ngày

-Kem đánh răng trắng.

-Giấm, cũng như chất tẩy rửa có cồn và chất lỏng thương mại.

-Huyết tương.

-Không khí Đám mây cũng có thể được coi là hệ thống đồng nhất, mặc dù chúng thực sự chứa các giọt nước siêu nhỏ.

-Đồ uống có cồn không có đá.

-Nước hoa.

-Gelatin, sữa và mật ong. Tuy nhiên, về mặt kính hiển vi, chúng là các hệ không đồng nhất, mặc dù hiển thị một pha với mắt thường.

-Bất kỳ vật thể rắn nào có đặc điểm nhìn thấy đồng nhất, như màu sắc, độ sáng, kích thước, v.v. Ví dụ, cốm đối xứng và kim loại, hoặc các khối mặt của khoáng chất hoặc muối. Các gương cũng nằm trong phạm vi của các đối tượng.

Hóa chất

-Hợp kim thép và kim loại. Các nguyên tử kim loại của nó được sắp xếp theo kiểu sắp xếp tinh thể, nơi liên kết kim loại tham gia. Nếu sự phân bố của các nguyên tử là đồng đều, không có "lớp" nguyên tử của kim loại X hoặc Y.

-Tất cả các giải pháp được chuẩn bị trong hoặc ngoài phòng thí nghiệm.

-Các hydrocacbon tinh khiết (butan, propan, xyclohexan, benzen, v.v.).

-Tất cả các tổng hợp hoặc sản xuất trong đó thuốc thử hoặc nguyên liệu thô trong một pha.

Xúc tác đồng thể

Một số phản ứng được tăng tốc bằng cách thêm các chất xúc tác đồng nhất, là những chất tham gia theo một cơ chế rất đặc biệt trong cùng pha của các chất phản ứng; nghĩa là, trong các phản ứng được thực hiện trong dung dịch nước, các chất xúc tác này phải được hòa tan.

Nói chung, xúc tác đồng thể rất chọn lọc, mặc dù không hoạt động nhiều cũng không ổn định.

Tài liệu tham khảo

1. Các biên tập viên của bách khoa toàn thư Britannica. (2018). Phản ứng đồng nhất. Bách khoa toàn thư Britannica. Lấy từ: britannica.com
2. Helmenstine, Anne Marie, Tiến sĩ (Ngày 24 tháng 9 năm 2018). Sự khác biệt giữa hỗn hợp không đồng nhất và hỗn hợp đồng nhất. Lấy từ: thinkco.com
3. Dấu chấm phẩy (2017). Định nghĩa đồng nhất. Lấy từ: chemicool.com
4. Yêu ToKnow. (2018). Ví dụ về hỗn hợp đồng nhất. Lấy từ: example.yourdipedia.com
5. Kiến thức về Khoa học. (s.f.). Hóa học: hệ thống đồng nhất và không đồng nhất. Phục hồi từ: saberdeciencias.com
6. Giáo sư Lic. Naso C. (s.f.). Hỗn hợp và dung dịch. [PDF] Lấy từ: cam.educaciondigital.net
7. Brazil R. (ngày 20 tháng 4 năm 2018). Kết hợp xúc tác đồng thể và không đồng nhất. Lấy từ: chemworld.com