МАТЕРИАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ: КЛАССИФИКАЦИЯ, ФАЗЫ И ПРИМЕРЫ - ХИМИЯ - 2024

В материальных системах являются те, которые состоят из материи и которые изолированы от остальной части Вселенной изучаться. Материя повсюду, придает форму и реальный смысл восприятию повседневной жизни, но когда вы хотите изучить часть материи, вы игнорируете ее окружение и говорите о материальной системе.

Они очень изменчивы, поскольку существуют чистые и композиционные материалы, а также различные состояния и фазы агрегатов. Как определить границу между материальной системой и ее окружением? Все зависит от учитываемых переменных. Например, на изображении ниже каждый конфетный шарик может быть исследуемой системой.

Однако, если необходимо учитывать переменную цвета, то необходимо учитывать все шарики в торговом автомате. Поскольку машина не представляет интереса, это окружение мраморов. Таким образом, материальная система в данном примере представляет собой массу шариков и их свойства (будь то резинка, мята и т. Д.).

Однако химически материальные системы определяются как любое чистое вещество или их смесь, классифицируемая в соответствии с их физическими аспектами.

классификация

Однородная материальная система

Изучаемое вещество может иметь однородный внешний вид, при этом его свойства остаются постоянными независимо от анализируемого образца. Другими словами: такая система на первый взгляд характеризуется наличием только одной фазы материи.

Чистое вещество и соединения

Если проанализировать чистое вещество, то будет обнаружено, что физико-химические свойства совпадают в одних и тех же значениях и результатах, даже если будет взято много проб (и в разных географических областях).

Например, если сравнить образец кальция с образцом из Азии, Европы, Африки и Америки, все они будут иметь одинаковые свойства. То же самое произошло бы, если бы была взята проба чистого углерода.

С другой стороны, чистое соединение также проявляет вышеупомянутое. Если бы было гарантировано, что сланец изготовлен из одного-единственного материала, он был бы классифицирован как однородная материальная система.

Однако этого не происходит с образцом минерала, поскольку обычно он содержит примеси от других связанных минералов, и в этом случае это неоднородная материальная система. Точно так же материальные системы, такие как деревья, камни, горы или реки, попадают в последнюю классификацию.

Растворение

Товарный уксус представляет собой 5% -ный водный раствор уксусной кислоты; то есть 5 мл чистой уксусной кислоты растворяют в 100 мл воды. Однако он выглядит как прозрачная жидкость, хотя на самом деле это два чистых соединения (вода и уксусная кислота) вместе взятые.

Неоднородная материальная система

В отличие от однородной системы, в этом классе систем ни внешний вид, ни свойства не являются постоянными, а нерегулярными на всем протяжении его распространения.

Кроме того, он может быть подвергнут физическим или химическим методам разделения, из которых извлекаются фазы, каждая из которых рассматривается как гомогенная система.

Этапы

На верхнем изображении показаны состояния вещества и их изменения. Они тесно связаны с фазами материи, потому что, хотя они одинаковы, у них есть некоторые тонкие различия.

Таким образом, фазами материальной системы являются твердое тело, жидкость и газ. То есть для определенного предмета, подвергнутого анализу, он может принимать любую из предыдущих фаз.

Однако, поскольку взаимодействия в твердых телах очень сильны и зависят от таких переменных, как давление и температура, система может иметь или не иметь разные твердые фазы.

Например, соединение X, твердое при комнатной температуре, имеет фазу I; но когда давление на него очень велико, его молекулы перестраиваются более компактно, и тогда происходит переход из фазы I в твердую фазу II.

Есть даже другие фазы, такие как III и IV, которые происходят из II при разных температурах. Таким образом, гомогенная материальная система X кажущейся твердой фазы может иметь до четырех твердых фаз: I, II, III и IV.

В случае жидких и газовых систем, как правило, молекулы могут принимать только одну фазу в этих состояниях вещества. Другими словами, может не быть газовой фазы I и газовой фазы II.

Фазовая диаграмма

Существует множество фазовых диаграмм: некоторые для одного соединения или вещества (например, на изображении выше), а другие для бинарных систем (например, соль в воде) или тройных (три компонента).

Самым «простым» из них является фазовая диаграмма вещества. Таким образом, для гипотетического вещества Y его фаза представлена ​​как функция давления (ось y) и температуры (ось x).

При низких давлениях это газ независимо от его температуры. Однако при увеличении давления Y газ откладывается в твердом Y.

Однако при температурах выше критической точки Y газ конденсируется в жидкость Y, и если давление также повышается (по диаграмме поднимается вертикально), жидкость затвердевает.

Каждая линия представляет собой равновесие между двумя фазами, которые она разделяет: твердое тело-газ, жидкость-газ, твердое тело-жидкость, жидкость-твердое тело и твердое тело-жидкость-газ в тройной точке.

Кроме того, от критической точки Y не видно физического различия между газовой фазой и жидкой фазой: она образует то, что известно как сверхкритическая жидкость.

Примеры

- баллон - это материальная система, поскольку его содержимое газообразно и, следовательно, имеет химическую природу; если газ будет менее плотным, чем воздух, воздушный шар поднимется в небо.

- Бинарная система вода-нефть состоит из двух фаз: воды и нефти. Набор обоих является неоднородной системой, а отдельные слои - однородными системами. Если вы хотите экстрагировать масло, вам нужно будет провести жидкостно-жидкостную экстракцию органическим и летучим растворителем.

- Система твердое тело-твердое вещество может состоять из смеси белого и коричневого сахара. Здесь разница в цвете кристаллов делает этот случай неоднородной системой.

- Морская вода - еще один пример однородной материальной системы. Он состоит из растворения многих ионов, которые ответственны за его характерный соленый вкус. Если образец морской воды испарится в контейнере, он осядет в виде белых солей.

Ссылки

1. Система и ее окружение. Получено 27 мая 2018 г. с: chem.libretexts.org
2. Антонио де Уллоа. Материальные системы. . Получено 27 мая 2018 г. с: 2.educarchile.cl.
3. Дэниел Дж. Бергер. (2001). Получено 27 мая 2018 г. с сайта bluffton.edu.
4. Система и окружение в химии. Получено 27 мая 2018 г. с сайта chemteam.info.
5. Хельменстин, Энн Мари, доктор философии. (6 февраля 2018 г.). Определение открытой системы в химии. Получено 27 мая 2018 г. с: thinkco.com
6. Исследовательский центр Глена. Фазы материи. Получено 27 мая 2018 г. с сайта grc.nasa.gov.
7. Элисон Х. (15 сентября 2006 г.). Запуск воздушного шара. Получено 28 мая 2018 г. с: flickr.com