MATERIAALIJÄRJESTELMÄT: LUOKITTELU, VAIHEET JA ESIMERKIT - KEMIA - 2025

Materiaali järjestelmät ovat ne, jotka koostuvat aineen ja, jotka on eristetty muusta maailmankaikkeuden tutkia. Aine on kaikkialla, antaen muodon ja todellisen merkityksen arjen elämän käsityksille, mutta kun halutaan tutkia osa ainetta, sen ympäristö halveksitaan ja puhumme aineellisesta järjestelmästä.

Ne ovat erittäin vaihtelevia, koska siellä on puhdasta ja komposiittimateriaalia, samoin kuin eri tilat ja yhdistelmien vaiheet. Kuinka määritellä raja materiaalijärjestelmän ja sen ympäristön välillä? Kaikki riippuu muuttujista, joita harkitaan. Esimerkiksi alla olevassa kuvassa jokainen karkkimarmori voi olla tutkittava järjestelmä.

Jos värimuuttuja on kuitenkin otettava huomioon, on tarpeen ottaa huomioon kaikki automaatit. Koska kone ei ole kiinnostava, tämä on marmorien ympäristö. Siten esimerkin materiaalijärjestelmä tulee olemaan marmorien massa ja niiden ominaisuudet (olkoon kumia, minttua jne.).

Kemiallisesti materiaalijärjestelmät määritellään kuitenkin puhtaiksi aineiksi tai niiden seoksiksi, jotka luokitellaan niiden fysikaalisten ominaisuuksien perusteella.

Luokittelu

Homogeeninen materiaalijärjestelmä

Tutkittavalla aineella voi olla tasalaatuinen ulkonäkö, jossa sen ominaisuudet pysyvät vakiona analysoitavasta näytteestä riippumatta. Toisin sanoen: tällaiselle järjestelmälle on tunnusomaista, että sillä on ensi silmäyksellä vain yksi ainevaihe.

Puhdas aine ja yhdisteet

Jos puhdasta ainetta analysoidaan, havaitaan, että fysikaalis-kemialliset ominaisuudet ovat samat kuin samat arvot ja tulokset, vaikka otettaisiin useita näytteitä (ja eri maantieteellisillä alueilla).

Esimerkiksi, jos verrataan kalsiumnäytettä Aasiaan, Euroopasta, Afrikasta ja Amerikasta, niillä kaikilla olisi samat ominaisuudet. Sama tapahtuisi, jos otettaisiin näyte puhdasta hiiltä.

Toisaalta puhdas yhdiste ilmentää myös edellä mainittua. Jos taataan, että liuskekivi on tehty yhdestä ja ainoasta materiaalista, se luokitellaan homogeeniseksi materiaalijärjestelmäksi.

Tätä ei kuitenkaan tapahdu mineraalinäytteessä, koska se sisältää yleensä epäpuhtauksia muista liittyvistä mineraaleista, ja tässä tapauksessa se on heterogeeninen materiaalijärjestelmä. Samoin ne materiaalijärjestelmät, kuten puut, kivet, vuoret tai joet, kuuluvat jälkimmäiseen luokitukseen.

Liukeneminen

Kaupallinen etikka on etikkahapon 5-prosenttinen vesiliuos; ts. 5 ml puhdasta etikkahappoa liuotetaan 100 ml: aan vettä. Se näyttää kuitenkin läpinäkyvältä nesteltä, vaikka se onkin kaksi puhdasta yhdistettä (vesi ja etikkahappo) yhdistettynä.

Heterogeeninen materiaalijärjestelmä

Toisin kuin homogeeninen, tässä järjestelmäluokassa ei ulkonäkö eikä ominaisuudet ole vakioita, koska ne ovat epäsäännöllisiä koko pidentymisensä ajan.

Sille voidaan lisäksi suorittaa fysikaalisia tai kemiallisia erotustekniikoita, joista uutetaan faasit, joita kukin pidetään homogeenisena järjestelmänä.

vaiheissa

Yläkuva näyttää aineen tilat ja niiden muutokset. Nämä liittyvät läheisesti aineen vaiheisiin, koska vaikka ne ovat samoja, niillä on joitain hienoisia eroja.

Siten materiaalijärjestelmän faasit ovat kiinteä, neste ja kaasu. Toisin sanoen tietyissä analysoitavissa olevissa asioissa se voi siirtyä mihin tahansa aikaisemmista vaiheista.

Koska vuorovaikutus kiinteissä aineissa on kuitenkin erittäin vahvaa ja ne riippuvat muuttujista, kuten paineesta ja lämpötilasta, järjestelmällä voi olla tai ei ole erilaisia ​​kiinteitä faaseja.

Esimerkiksi yhdisteellä X, kiinteällä huoneenlämpötilassa, on faasi I; mutta kun paine siihen on erittäin korkea, sen molekyylit järjestäytyvät tiiviimmin ja sitten tapahtuu siirtymä vaiheesta I kiinteään faasiin II.

On jopa muita vaiheita, kuten III ja IV, jotka johdetaan yhdisteestä II eri lämpötiloissa. Siten näennäisen kiinteän faasin X: n homogeeninen materiaalijärjestelmä voi hankkia jopa neljä kiinteää faasia: I, II, III ja IV.

Nestemäisten ja kaasumaisten järjestelmien tapauksessa molekyylit voivat yleensä omaksua vain yhden vaiheen näissä ainetiloissa. Toisin sanoen kaasufaasia I ja kaasufaasia II ei ehkä ole olemassa.

Vaihekaavio

Vaihekaavioita on monia: jotkut yhdestä yhdisteestä tai aineesta (kuten yllä olevassa kuvassa) ja toiset binaarisysteemeistä (esimerkiksi vedessä oleva suola) tai kolmiosaisesta (kolme komponenttia).

Kaikista "yksinkertaisin" on vaiheen kaavio. Siten hypoteettiselle aineelle Y sen faasi esitetään paineen (y-akseli) ja lämpötilan (x-akseli) funktiona.

Alhaisissa paineissa se on kaasu lämpötilasta riippumatta. Paineen kasvaessa Y-kaasu kuitenkin kerrostuu kiinteään Y: iin.

Kriittisen pisteen Y yläpuolella olevissa lämpötiloissa kaasu kuitenkin kondensoituu nesteeksi Y, ja jos myös paine kasvaa (yksi nousee pystysuunnassa kaavion läpi), neste jähmettyy.

Jokainen linja edustaa tasapainoa kahden erottamansa vaiheen välillä: kiinteä kaasu, nestemäinen kaasu, kiinteä nestemäinen, nestemäinen kiinteä ja kiinteä neste-kaasu kolmoispisteessä.

Lisäksi kriittisestä pisteestä Y ei ole esitetty fysikaalista eroa kaasufaasin ja nestefaasin välillä: se muodostaa niin kutsutun ylikriittisen nesteen.

esimerkit

- Ilmapallo on materiaalijärjestelmä, koska sen pitoisuus on kaasumainen ja siksi sen kemiallinen luonne; jos kaasu on vähemmän tiheää kuin ilma, ilmapallo nousee taivaalle.

- Vesi-öljy-binaarijärjestelmällä on kaksi vaihetta: toinen vedestä ja toinen loogisesti loogisesti öljystä. Molempien joukko on heterogeeninen järjestelmä, kun taas yksittäiset kerrokset ovat homogeenisia järjestelmiä. Jos halusit uuttaa öljyä, joudut suorittamaan neste-nesteuutoksen orgaanisella ja haihtuvalla liuottimella.

- Kiinteä-kiinteä järjestelmä voi koostua valkoisen sokerin ja ruskean sokerin seoksesta. Tässä kiteiden värierot tekevät tästä tapauksesta heterogeenisen järjestelmän.

- Merivesi on toinen esimerkki homogeenisesta materiaalijärjestelmästä. Se koostuu monien ionien liukenemisesta, jotka vastaavat sen tyypillisestä suolaisesta mausta. Jos meriveden näyte haihtuisi säiliössä, se laskeutuisi valkoisiin suoloihin.

Viitteet

1. Järjestelmä ja sen ympäristö. Haettu 27. toukokuuta 2018, osoitteesta: chem.libretexts.org
2. Antonio de Ulloa. Materiaalijärjestelmät.. Haettu 27. toukokuuta 2018, osoitteesta: 2.educarchile.cl
3. Daniel J. Berger. (2001). Haettu 27. toukokuuta 2018, osoitteesta: bluffton.edu
4. Kemian järjestelmä ja sen ympäristö. Haettu 27. toukokuuta 2018, osoitteesta: chemteam.info
5. Helmenstine, tohtori Anne Marie (6. helmikuuta 2018). Kemian avoimen järjestelmän määritelmä. Haettu 27. toukokuuta 2018, osoitteesta: thinkco.com
6. Glenin tutkimuskeskus. Aineen vaiheet. Haettu 27. toukokuuta 2018, osoitteesta: grc.nasa.gov
7. Alison H. (2006-09-15). Ilmapallojen käynnistäminen. Haettu 28. toukokuuta 2018, osoitteesta: flickr.com