Klasyfikacja materiałów systemowych, fazy i przykłady



The systemy materiałowe wszystkie one składają się z materii i są izolowane od reszty wszechświata, który ma być badany. Materia jest wszędzie, nadając kształt i prawdziwe znaczenie postrzeganiu codziennego życia, ale kiedy chcesz studiować kawałek materiału, gardzisz jego otoczeniem i mówisz o systemie materialnym.

Są bardzo zmienne, ponieważ istnieją czyste i złożone materiały, a także różne stany i fazy agregacji. Jak zdefiniować granicę między systemem materialnym a jego otoczeniem? Wszystko zależy od rozważanych zmiennych. Na przykład na obrazku poniżej każdy słodki marmur może być badanym systemem.

Jeśli jednak chcemy wziąć pod uwagę zmienny kolor, należy wziąć pod uwagę wszystkie kulki maszyny wydającej. Ponieważ maszyna nie jest interesująca, jest to środowisko kulek. Zatem system materialny przykładu staje się masą kulek i ich właściwości (czy to gumy do żucia, mięty itp.).

Jednak chemicznie układy materiałowe są definiowane jako dowolna czysta substancja lub ich mieszanina, sklasyfikowana zgodnie z ich fizycznymi aspektami.

Indeks

  • 1 Klasyfikacja
    • 1.1 Jednolity system materiałowy
    • 1.2 System materiałów heterogenicznych
  • 2 fazy
    • 2.1 Schemat fazowy
  • 3 Przykłady
  • 4 odniesienia

Klasyfikacja

Jednorodny system materiałowy

Badany materiał może wykazywać jednolity wygląd, w którym jego właściwości pozostają stałe, niezależnie od analizowanej próbki. Innymi słowy: ten rodzaj systemu charakteryzuje się pojedynczą fazą materii na pierwszy rzut oka.

Substancja i czyste związki

Jeśli analizowana jest czysta substancja, to zostanie stwierdzone, że właściwości fizykochemiczne pokrywają się w tych samych wartościach i wynikach, nawet jeśli pobieranych jest wiele próbek (i na różnych obszarach geograficznych).

Na przykład, jeśli próbkę wapnia porównano z próbką z Azji, Europy, Afryki i Ameryki, wszystkie miałyby te same właściwości. To samo miałoby miejsce, gdyby pobrano próbkę czystego węgla.

Z drugiej strony, czysty związek przejawia również powyższe. Gdyby zagwarantowano, że tablica jest zrobiona z jednego materiału, wówczas zostałaby sklasyfikowana jako jednorodny system materiałowy.

Nie występuje to jednak w przypadku próbki mineralnej, ponieważ na ogół zawiera zanieczyszczenia z innych powiązanych minerałów, aw tym przypadku jest to heterogeniczny system materiałowy. Również te systemy materialne, takie jak drzewa, kamienie, góry lub rzeki, należą do tej ostatniej klasyfikacji.

Rozwiązanie

Ocet handlowy jest wodnym roztworem 5% kwasu octowego; to znaczy, że 5 ml czystego kwasu octowego rozpuszcza się w 100 ml wody. Jednak jego wygląd jest przezroczystą cieczą, chociaż w rzeczywistości są to dwa czyste związki (woda i kwas octowy) razem.

Heterogeniczny system materiałowy

W przeciwieństwie do jednorodnego, w tego rodzaju systemie ani wygląd, ani właściwości nie są stałe, ponieważ są nieregularne wzdłuż jego przedłużenia.

Ponadto może podlegać fizycznym lub chemicznym technikom separacji, z których ekstrahowane są fazy, z których każda jest uważana za jednorodny system.

Fazy

Na powyższym obrazku pokazane są stany materii i jej zmiany. Są one ściśle związane z fazami materii, ponieważ chociaż są takie same, przedstawiają pewne subtelne różnice.

Zatem fazy systemu materialnego to ciało stałe, ciecz i gaz. Oznacza to, że dla konkretnego analizowanego przedmiotu może przyjąć dowolną z poprzednich faz.

Ponieważ jednak oddziaływania w ciałach stałych są bardzo silne i zależą od takich zmiennych, jak ciśnienie i temperatura, system może mieć różne fazy stałe lub nie..

Na przykład związek X, stały w temperaturze pokojowej, ma fazę I; ale gdy spadające na nią ciśnienie jest bardzo wysokie, jego cząsteczki zmieniają się bardziej zwarto, a następnie następuje przejście z fazy I do fazy stałej II.

Istnieją nawet inne fazy, takie jak III i IV, które pochodzą z II w różnych temperaturach. W ten sposób homogeniczny układ materialny X pozornej fazy stałej może uzyskać do czterech faz stałych: I, II, III i IV.

W przypadku układów ciekłych i gazowych, na ogół cząsteczki mogą przyjąć tylko jedną fazę w tych stanach materii. Innymi słowy, może nie być fazy gazowej I i drugiej II.

Schemat fazowy

Istnieje wiele diagramów fazowych: niektóre dla pojedynczego związku lub substancji (jak na powyższym obrazku), a inne dla układów podwójnych (na przykład sól w wodzie) lub trójskładnikowych (trzy składniki).

Najbardziej „prostym” ze wszystkich jest diagram fazowy substancji. Zatem dla hipotetycznej substancji Y jej faza jest reprezentowana jako funkcja ciśnienia (oś y) i temperatury (oś x).

Przy niskich ciśnieniach jest to gaz, niezależnie od jego temperatury. Jednak przez zwiększenie ciśnienia Y gazy osadzają się w stanie stałym Y.

Jednak w temperaturach powyżej punktu krytycznego gaz Y skrapla się w cieczy Y, a jeśli dodatkowo ciśnienie wzrasta (wzrasta pionowo na wykresie), ciecz zestala się.

Każda linia reprezentuje równowagę między dwoma fazami, które dzielą: gaz stały, ciecz-gaz, ciało stałe-ciecz, ciecz-ciało stałe i ciało stałe-ciecz-gaz w punkcie potrójnym.

Dodatkowo, z punktu krytycznego Y nie jest widoczne fizyczne rozróżnienie między fazą gazową a fazą ciekłą: tworzy to, co jest znane jako płyn nadkrytyczny.

Przykłady

- Kula ziemska jest systemem materialnym, ponieważ jej zawartość jest gazowa, a zatem ma charakter chemiczny; Jeśli gaz jest mniej gęsty niż powietrze, balon wzniesie się do nieba.

- Dwuskładnikowy układ wodno-olejowy ma dwie fazy: jedną dla wody i drugą logicznie dla oleju. Zestaw obu jest systemem heterogenicznym, a poszczególne warstwy są systemami jednorodnymi. Gdybyście chcieli wydobyć olej, musielibyście przeprowadzić ekstrakcję ciecz-ciecz z organicznym i lotnym rozpuszczalnikiem.

- Układ ciało stałe-ciało stałe może składać się z mieszaniny białego cukru i brązowego cukru. Tutaj różnica koloru między kryształami czyni ten przypadek układem heterogenicznym.

- Woda morska jest kolejnym przykładem jednorodnego systemu materiałowego. Składa się z rozpuszczenia wielu jonów, które odpowiadają za jego charakterystyczny słony smak. Gdyby próbka wody morskiej została poddana odparowaniu w pojemniku, osadowa w tej białej soli.

Referencje

  1. System i jego otoczenie. Źródło: 27 maja 2018 r. Z: chem.libretexts.org
  2. Antonio de Ulloa. Systemy materiałowe [PDF] Źródło: 27 maja 2018 r. Z: 2.educarchile.cl
  3. Daniel J. Berger. (2001). Źródło: 27 maja 2018 r. Z: bluffton.edu
  4. System i otoczenie w chemii. Źródło: 27 maja 2018 r. Z: chemteam.info
  5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (6 lutego 2018 r.). Definicja systemu otwartego w chemii. Pobrano 27 maja 2018 r. Z: thoughtco.com
  6. Glen Research Center. Fazy ​​materii. Źródło: 27 maja 2018 r. Z: grc.nasa.gov
  7. Alison H. (15 września 2006 r.). Uruchomienie balonu. Źródło: 28 maja 2018 r. Z: flickr.com