HOMOJEN SISTEM: ÖZELLIKLER, SINIFLANDIRMA, YÖNTEMLER - KIMYA - 2025

Bir homojen sistem maddenin tek fazlı oluşur evrenin bir kısmıdır. Tamamen tekdüze bir faz olabilir veya homojen kimyasal sistemler durumunda parçacıklar (moleküller, atomlar, iyonlar vb.) Olan düzenli ve simetrik bir element karışımından oluşabilir.

Doğa, belirsiz veya iyi bilinen mekanizmalar yoluyla bazı mülkleri veya tüm sistemi homojenleştirme eğilimindedir. Yeryüzünde, homojen ve heterojen sistemler arasında, görsel keşiflerle olduğu düşünülen bir denge orkestrası vardır.

Kaynak: Maxpixel

Yani, ilk durumda gözler, bir sistemin (herhangi bir nesne veya alan) homojen olup olmadığını değerlendirir. Yüzeysel ise, bir sonraki adım kendinize kompozisyonunun neye benzediğini ve unsurlarının nasıl düzenlendiğini sormaktır. Bunu akılda tutarak, sistem özelliklerinde homojenlik sunuyorsa, onaylanabilir veya onaylanmayabilir (bir miktar kesinlik ile).

Örneğin, yukarıdaki resimde bir kahve fincanı, bir tabak ve mutlu bir yüze sahip bir şeker ambalajı resminiz var. Bu üç unsur bir çalışma için düşünülseydi, sistem heterojen olurdu, ancak sadece fincanın içindeki siyah kahve çalışılsaydı, bu durumda homojen bir sistemden söz ederdik.

Neden? Çünkü ilk bakışta sade kahve pürüzsüz görünüyor ve iç kısmının da öyle olduğunu düşünebilirsiniz. Şeker karıştırılmadan eklenirse, bardağın dibine çöker ve ilk homojen sistem heterojen hale gelir.

Bununla birlikte, kahve şeker tamamen eriyene kadar karıştırılırsa, homojenliği geri dönecektir, ancak yeni organoleptik özelliğiyle artık eskisinden daha tatlıdır. Homojen olması için fincanın herhangi bir köşesinden çıkarılan her damla kahvenin tadı tamamen aynı olmalıdır.

Öte yandan, bir fincan sade kahve, kabarcıklı yüzeyli kahve ile karşılaştırılabilir. İkincisi, baloncuklarının tekdüze bir dağılımını göstermediği için birincisinden daha az homojen olacaktır. Ancak, iki kahvenin tadı aynı ise ve şeker kristallerinden yoksunsa (en önemli değişkenler), o zaman ikisi de eşit derecede homojendir.

Krem şantili veya yüzeyinde sanatsal çizimler bulunan kahveler heterojen sistemler ile alınabilir (karışım kahveye göre homojen olsa bile).

Homojen bir sistemin özellikleri

Homojen bir sistem hangi özelliklere sahip olmalıdır?

-Tek bir malzeme fazına (sıvı, katı veya gaz) sahip olmalıdır.

-Karışım olduğunda, bileşenleri tek bir üniform faz oluşturabilmelidir. Kahve ve şekerde durum budur. Bardağın veya fincanın dibinde çözünmemiş şeker kristalleri varsa, bunlar ikinci bir aşamayı oluşturur.

-Yoğun özellikleri (yoğunluk, viskozite, molar hacim, kaynama noktası vb.) Sistem içindeki tüm noktalarda aynı olmalıdır. Bu aynı zamanda organoleptik özellikler (tat, renk, koku vb.) İçin de geçerlidir. Bu nedenle, tek bir aromalı beze, başka bir elemente (doğranmış meyveler gibi) sahip olmadığı sürece homojen bir sistemdir.

-Karışımlarınızın bileşenleri homojen ve simetrik bir şekilde uzayda düzenlenir.

Satranç tahtası ve öznellik

İkinci özellik kafa karışıklığını ve çelişkili görüşleri tetikleyebilir.

Örneğin satranç tahtası (taşsız), kendisi hakkında farklı görüşlerin ortaya çıktığı bir noktayı temsil eder. Homojen mi yoksa heterojen mi? Ve eğer siyah beyaz kareler sıralar halinde değişiyorsa (biri beyaz, biri siyah vb.), Bu senaryodaki tepki ne olurdu?

Kutular renk olarak birbirinden farklı olduğu için bu ana değişkendir. Beyaz ve siyah arasında, pano boyunca değişen gözle görülür bir fark var.

Her renk bir bileşeni temsil eder ve fiziksel düzenlemeleri özelliklerindeki farklılıkları en aza indirecek şekilde yönlendirilmişse karışım homojendir. Bu nedenle, renkler olabildiğince eşit ve simetrik olarak düzenlenmelidir.

Bu mantığa göre satranç tahtası homojendir, çünkü renkleri bakımından heterojen olmasına rağmen, farklılıkları aynı şekilde değişmektedir. Sıralar halinde görüntülenen renklerle “siyah ve beyaz fazlar” belirgindir, bu iki faza sahip olmak ve heterojen bir sistemin tanımına girmeye eşdeğerdir.

sınıflandırma

Homojen sistemler, hangi bilgi dalına ait olduklarına bağlı olarak birçok sınıflandırmaya sahip olabilir. Kimyada, bir sistemi yüzeysel olarak gözlemlemek yeterli değildir, ancak onu oluşturan parçacıkların ve içinde ne yaptıklarının bulunması yeterlidir.

Çözümler

Doymamış çözümler, sadece kimyada değil, günlük yaşamda bulunan homojen karışımlar veya sistemlerdir. Deniz ve okyanuslar, devasa doymamış tuzlu su kütleleridir. Çözücü moleküller, genellikle sıvı fazda, çözünen molekülleri çevreler ve bir katı veya kabarcık oluşturmak üzere bir araya gelmelerini önler.

Hemen hemen tüm çözümler bu sınıflandırmaya girer. Saf olmayan alkoller, asitler, bazlar, organik çözücülerin bir karışımı, indikatör çözeltileri veya geçiş metali reaktifleri; tümü hacimsel balonlar veya cam veya plastik kaplarda bulunan homojen sistemler olarak sınıflandırılır.

Bu çözümlerin herhangi birinde daha az ikinci aşama oluşumu ile karşı karşıya kalan sistem artık homojen değildir.

Saf maddeler

Yukarıda “saf olmayan alkoller” ifadesi, genellikle suyla karıştırıldıklarına atıfta bulunarak yazılmıştır. Bununla birlikte, saf alkoller ve diğer herhangi bir sıvı bileşik homojen sistemlerdir. Bu sadece sıvılar için değil, aynı zamanda katılar ve gazlar için de geçerlidir.

Neden? Çünkü bir sistemde yalnızca bir tür parçacığa sahip olduğunuzda, yüksek homojenlikten söz edersiniz. Hepsi aynıdır ve tek varyasyon, titreşim veya hareket etme şekilleridir; ancak fiziksel veya kimyasal özellikleriyle ilgili olarak, sistemin hiçbir yerinde bir fark yoktur.

Bu, saf demir küpünün homojen bir sistem olduğu anlamına gelir, çünkü sadece demir atomlarına sahiptir. Bir parça herhangi bir köşesinden koparsa ve özellikleri belirlenirse, aynı sonuçlar elde edilirdi; yani, özelliklerinin homojenliği karşılanır.

Saf olmasaydı, özellikleri bir dizi değer içinde dalgalanacaktı. Bu, safsızlıkların demir ve diğer herhangi bir madde veya bileşik üzerindeki etkisidir.

Öte yandan, demir küp paslanmış parçalara (kırmızı) ve metalik parçalara (grimsi) sahipse, heterojen bir sistemdir.

Homojen reaksiyonlar

Homojen reaksiyonlar belki de en önemli homojen kimyasal sistemlerdir. Bunlarda, tüm reaktifler, özellikle sıvı veya gaz fazında aynı fazdadır. Reaktantlar arasında daha büyük temas ve moleküler çarpışmalarla karakterize edilirler.

Sadece bir faz olduğundan, parçacıklar daha büyük bir özgürlük ve hız ile hareket ederler. Bir yandan bu büyük bir fayda; Ancak diğer yandan istenmeyen ürünler oluşabilir veya bazı reaktifler o kadar hızlı hareket eder ki verimli bir şekilde çarpışmazlar.

Sıcak gazların oksijenle reaksiyona girerek yangını oluşturması, bu tür reaksiyonun simgesel bir örneğidir.

Metallerin oksidasyonu gibi farklı fazlara sahip reaktanların katıldığı diğer herhangi bir sistem heterojen bir reaksiyon olarak kabul edilir.

Fraksiyonasyon yöntemleri

Prensip olarak, tekdüzeliklerinden dolayı, homojen sistemlerin bileşenlerini mekanik yöntemlerle ayırmak mümkün değildir; fraksiyonlarından temel atomlarının elde edildiği saf bir madde veya bileşik ise çok daha azdır.

Örneğin, bir pizzanın bileşenlerini (heterojen sistem) ayırmak, bir kahvenin bileşenlerini (homojen sistem) ayırmaktan daha kolaydır (veya daha hızlıdır). Birincisinde malzemeleri çıkarmak için ellerinizi kullanmanız yeterli; ikincisinde ise kahveyi sudan ayırmak elden daha fazlasını alacaktır.

Yöntemler, sistemin karmaşıklığına ve malzeme aşamalarına göre değişir.

buharlaşma

Buharlaştırma, çözücü tamamen buharlaşana kadar bir çözeltinin ısıtılması ve çözünen maddenin çökelmesinden oluşur. Bu nedenle bu yöntem homojen sıvı-katı sistemlere uygulanır.

Örneğin, bir pigmenti bir su kabında çözerken, pigment kristalleri hacim boyunca henüz dağılmadığı için sistem başlangıçta heterojendir. Bir süre sonra tüm su aynı renge döner, bu da bir homojenizasyonun göstergesidir.

Eklenen pigmenti geri kazanmak için, tüm su hacmi buharlaşana kadar ısıtılmalıdır. Böylece H ₂ O molekülleri ısı ile sağlanan enerji sayesinde ortalama kinetik enerjilerini arttırırlar. Bu, gaz fazına kaçmalarına ve altta (ve kabın duvarlarında) pigment kristalleri bırakmalarına neden olur.

Aynı şey, ısıtıldığında tuzlarının beyaz taşlar olarak çıkarılabildiği deniz suyunda da olur.

Öte yandan, buharlaştırma, aynı zamanda, gaz moleküllerinin gibi uçucu çözünmüş kaldırmak için kullanılır (O ₂ , CO ₂ , N- ₂ , vb.) Çözelti ısıtıldığında, gazlar kabarcıklar oluşturmaya başlar ve bu kabarcıklar, eğer dış basıncı aşarsa, sıvıdan kaçmak için basıncı yükselir.

Rotasyon buharlaşma

Bu yöntem, organik çözücüleri vakum uygulayarak geri kazanmayı mümkün kılar. Özellikle organik maddeden sıvı veya katı yağlar çıkarırken çok faydalıdır.

Bu şekilde, çözücü gelecekteki ekstraksiyonlar için yeniden kullanılabilir. Bu deneyler, herhangi bir organik maddeden (merey, tohumlar, çiçekler, meyve kabukları vb.) Elde edilen doğal yağlar üzerinde yapılan çalışmalarda çok yaygındır.

Damıtma

Damıtma, homojen bir sıvı-sıvı sistemin bileşenlerinin ayrılmasına izin verir. Her bir bileşenin (ΔT _eb ) kaynama noktalarının farkına dayanır ; fark ne kadar büyükse, onları ayırmak o kadar kolay olacaktır.

En uçucu sıvının yoğunlaşmasını teşvik eden ve daha sonra bir toplama balonuna akacak olan bir soğutma sütunu gerektirir. Damıtma tipi, ΔT _eb değerlerine ve ilgili maddelere bağlı olarak değişir .

Bu yöntem, homojen karışımları saflaştırırken yaygın olarak kullanılır; örneğin, homojen bir reaksiyondan gazlı bir ürünün geri kazanılması gibi. Bununla birlikte, fosil yakıtları ve diğer ürünleri elde etmek için ham petrolün rafine işlemlerinde meydana geldiği gibi heterojen karışımlar için de uygulamaya sahiptir.

Sıvılaşma

Peki ya homojen gazlı sistemler? Moleküler yapıları, kütleleri ve atomik yarıçapları bakımından farklılık gösteren birden fazla tür gazlı molekül veya atomdan oluşurlar.

Bu nedenle, kendi fiziksel özelliklerine sahiptirler ve basınç artışı ve sıcaklık düşüşü karşısında farklı davranırlar.

Hem T hem de P değiştiğinde, bazı gazlar diğerlerinden daha güçlü etkileşime girme eğilimindedir; sıvı fazda yoğunlaşmak için yeterli kuvvetle. Öte yandan, tüm sistem yoğunlaşırsa, yoğuşma bileşenlerinin damıtılması kullanılır.

A ve B gaz ise, sıvılaştırma yoluyla homojen bir karışıma yoğunlaşır ve bu daha sonra damıtmaya tabi tutulur. Bu şekilde, farklı kaplarda (ayrı sıvı oksijen ve nitrojen gibi) saf A ve B elde edilir.

Örnekler

Homojen sistemlerin ek örnekleri aşağıda listelenmiştir.

Günlük hayatın

-Beyaz diş macunu.

-Sirkenin yanı sıra ticari alkol ve sıvı deterjanlar.

-Kan plazması.

-Hava. Bulutlar, aslında mikro su damlacıkları içermelerine rağmen homojen sistemler olarak da düşünülebilir.

-Buzsuz alkollü içecekler.

- Parfümler.

-Gelatinler, süt ve bal. Ancak mikroskobik olarak çıplak gözle tek bir faz göstermelerine rağmen heterojen sistemlerdir.

- Renk, parlaklık, boyutlar vb. Gibi görünür tek tip özelliklere sahip herhangi bir katı nesne. Örneğin, simetrik ve metalik külçeler veya bir mineral veya tuzun yönlü blokları. Aynalar da bu nesneler aralığına girer.

Kimyasallar

-Çelik ve metal alaşımları. Metalik atomları, metalik bağın katıldığı kristal bir düzenlemede düzenlenmiştir. Atomların dağılımı, metal X veya Y atomlarının "katmanları" olmadan tekdüze ise.

-Laboratuvar içinde veya dışında hazırlanan tüm solüsyonlar.

-Saf hidrokarbonlar (bütan, propan, sikloheksan, benzen vb.).

-Reaktiflerin veya hammaddenin tek fazda olduğu tüm sentezler veya üretimler.

Homojen kataliz

Reaktiflerin aynı fazında çok özel bir mekanizmaya göre katılan maddeler olan homojen katalizörler eklenerek bazı reaksiyonlar hızlandırılır; yani sulu çözeltilerde gerçekleştirilen reaksiyonlarda bu katalizörlerin çözünür olması gerekir.

Genel olarak, homojen kataliz çok seçicidir, ancak çok aktif veya stabil değildir.

Referanslar

1. Encyclopaedia Britannica'nın Editörleri. (2018). Homojen reaksiyon. Encyclopædia Britannica. Britannica.com'dan kurtarıldı
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (24 Eylül 2018). Heterojen ve Homojen Karışımlar Arasındaki Fark. Kurtarıldı: thinkco.com
3. Chemicool. (2017). Homojen Tanımı. Chemicool.com'dan kurtarıldı
4. LoveToKnow. (2018). Homojen Karışım Örnekleri. Örnekler.yourdictionary.com adresinden kurtarıldı
5. Bilimleri bilir. (Sf). Kimya: homojen ve heterojen sistemler. Kurtarıldı: saberdeciencias.com
6. Lisans Naso C. (sf). Karışımlar ve çözeltiler. . Kurtarıldı: cam.educaciondigital.net
7. Brazil R. (20 Nisan 2018). Homojen ve heterojen katalizin birleştirilmesi. Chemistryworld.com'dan kurtarıldı