نظام متجانس مميز ، تصنيف ، طرق تجزئة

ل نظام متجانس هذا الجزء من الكون يتكون من مرحلة واحدة من المادة. يمكن أن تكون مرحلة موحدة تمامًا ، أو تتكون من مزيج منظم ومتناسق من العناصر ، والتي في حالة الأنظمة الكيميائية المتجانسة ، تكون جزيئات (جزيئات ، ذرات ، أيونات ، إلخ).

تميل الطبيعة ، من خلال آليات غير مؤكدة أو معروفة ، إلى تجانس بعض الممتلكات أو النظام بأكمله نفسه. على الأرض ، توجد أوركسترا متوازنة بين الأنظمة المتجانسة وغير المتجانسة ، والتي تعتبر على هذا النحو عن طريق الاستكشافات البصرية.

وهذا هو ، في المقام الأول تتأهل العيون إذا كان النظام (أي جسم أو مساحة) متجانسًا أم لا. إذا كانت سطحية ، فإن الخطوة التالية هي أن تسأل عن كيفية تكوينها وكيف يتم ترتيب عناصرها. مع وضع ذلك في الاعتبار ، يمكن تأكيده أم لا (مع يقين معين) إذا كان النظام يعرض التجانس في خصائصه.

على سبيل المثال ، في الصورة أعلاه لديك صورة فنجان قهوة ، طبق ولف السكر مع وجه سعيد. إذا فكرت في هذه العناصر الثلاثة للدراسة ، فسيكون النظام غير متجانس ، ولكن إذا درست القهوة السوداء فقط داخل الكوب ، فستتحدث في هذه الحالة عن نظام متجانس.

لماذا؟ لأنه ، للوهلة الأولى ، تبدو القهوة السوداء سطحًا موحدًا وقد تعتقد أنها أيضًا في الداخل. إذا تم إضافة السكر بدون التحريك ، فإنه يستقر في قاع الكوب ، وسيصبح النظام المتجانس الأولي غير متجانس.

ومع ذلك ، إذا تم تحريك القهوة حتى يذوب السكر تمامًا ، فإن تجانسه سيعود ، على الرغم من أن الخاصية الحسية الجديدة أصبحت أكثر حلاوة من ذي قبل. لكي تكون متجانسة ، يجب أن تعرف كل نقطة من القهوة المستخرجة من أي ركن من أركان الكأس نفس الشيء تمامًا.

من ناحية أخرى ، يمكنك مقارنة كوب من القهوة السوداء مع واحد من سطح فقاعة. والثاني سيكون أقل تجانسًا من الأول ، لأنه لا يوجد به توزيع موحد لفقاعاته. ولكن ، إذا كان للقهوة نفس المذاق ، وكانا يفتقران إلى بلورات السكر (متغيرات أكثر أهمية) ، فإن كلاهما متجانس على حد سواء.

يمكن تناول القهوة مع الكريمة المخفوقة ، أو الرسومات الفنية على سطحها ، بواسطة أنظمة غير متجانسة (على الرغم من أن الخليط متجانس فيما يتعلق بالقهوة).

مؤشر

• 1 خصائص النظام المتجانس
  • 1.1 رقعة الشطرنج والذاتية
• 2 التصنيف
  • 2.1 الحلول
  • 2.2 المواد النقية
  • 2.3 ردود الفعل متجانسة
• 3 طرق تجزئة
  • 3.1 التبخر
  • 3.2 التقطير
  • 3.3 التسييل
• 4 أمثلة
  • 4.1 من الحياة اليومية
  • 4.2 المواد الكيميائية
• 5 المراجع

خصائص النظام المتجانس

ما هي الخصائص التي يجب أن يتمتع بها النظام المتجانس؟? 

-يجب أن تمتلك مرحلة مادة واحدة (سائلة ، صلبة أو غازية).

-عندما يتعلق الأمر بخليط ، يجب أن تكون مكوناته قادرة على تشكيل مرحلة موحدة واحدة. هذه هي حالة القهوة والسكر. إذا كانت هناك بلورات سكر في قاع الكأس أو الكأس دون ذوبان ، فإنها تشكل مرحلة ثانية.

-يجب أن تكون خصائصها المكثفة (الكثافة ، اللزوجة ، حجم المولي ، نقطة الغليان ، إلخ) هي نفسها في جميع النقاط داخل النظام. هذا ينطبق أيضا على الخصائص الحسية (الذوق واللون والرائحة ، وما إلى ذلك). وبالتالي ، فإن مرنغ النكهة الواحدة هو نظام متجانس طالما أنه لا يحتوي على عنصر آخر (مثل الفواكه المفرومة).

-يتم ترتيب مكونات الخلائط الخاصة بهم في الفضاء بطريقة متجانسة ومتماثلة.

رقعة الشطرنج والذاتية

يمكن أن تؤدي الخاصية الأخيرة إلى حدوث التباسات ووجهات النظر.

على سبيل المثال ، تمثل رقعة الشطرنج (بدون القطع) نقطة تظهر فيها آراء مختلفة حولها. هل هي متجانسة أم غير متجانسة؟ وإذا كانت المربعات بالأبيض والأسود تتبدل في صفوف (واحدة بيضاء وأخرى سوداء وما إلى ذلك) ، فما هي الاستجابة في هذا السيناريو؟?

لأن المربعات تختلف عن بعضها البعض حسب اللون ، وهذا هو المتغير الرئيسي. هناك فرق ملحوظ بين الأبيض والأسود ، والذي يتناوب في جميع المجالات.

يمثل كل لون مكونًا ، ويكون الخليط متجانسًا إذا كان التخلص المادي منه موجهًا بطريقة تقلل من اختلافات خصائصه. لذلك ، ينبغي ترتيب الألوان بأكثر الطرق اتساقًا وتناسقًا ممكنًا.

من هذا المنطق ، فإن رقعة الشطرنج متجانسة ، لأنه على الرغم من كونها غير متجانسة فيما يتعلق بألوانها ، فإن فرقها يتناوب بشكل موحد. بينما تظهر الألوان في الصفوف ، فإن "المراحل السوداء والبيضاء" واضحة ، وهو ما يعادل وجود مرحلتين وإدخال تعريف النظام غير المتجانس.

تصنيف

يمكن أن يكون للأنظمة المتجانسة العديد من التصنيفات التي تعتمد على أي فرع من المعرفة ينتمون إليه. في الكيمياء ، لا يكفي أن نلاحظ نظامًا سطحيًا ، ولكن لاكتشاف الجزيئات التي تتكون منها وما الذي تفعله فيه.

حلول

المحاليل غير المشبعة هي مخاليط أو أنظمة متجانسة موجودة ليس فقط في الكيمياء ولكن في الحياة اليومية. البحر والمحيطات عبارة عن كتل هائلة من الملح غير المشبع بالمياه. جزيئات المذيبات ، عادة في الطور السائل ، تحيط بالجزيئات الذائبة وتمنع من إضافتها لتشكيل صلب أو فقاعة..

جميع الحلول تقريبًا تدخل في هذا التصنيف. الكحول النجس ، والأحماض ، والقواعد ، ومزيج من المذيبات العضوية ، وحلول المؤشرات أو الكواشف المعدنية الانتقالية ؛ جميعها موجودة في بالونات حجمية أو عبوات زجاجية أو بلاستيكية ، تصنف على أنها أنظمة متجانسة.

بالنظر إلى انخفاض تكوين المرحلة الثانية في أحد هذه الحلول ، فإن النظام لم يعد متجانسًا.

المواد النقية

في الأعلى ، كتبت عبارة "كحوليات غير نقية" ، وهذا يعني أنها عادة ما تختلط بالماء. ومع ذلك ، فإن الكحول النقي ، وكذلك أي مركب سائل آخر ، عبارة عن أنظمة متجانسة. هذا لا ينطبق فقط على السوائل ، ولكن أيضًا على المواد الصلبة والغازات.

لماذا؟ لأنه عندما يكون لديك نوع واحد فقط من الجزيئات في النظام ، فإنك تتحدث عن تجانس كبير. الجميع متساوون ، والتغير الوحيد هو في طريقة اهتزازهم أو تحريكهم ؛ ولكن ، فيما يتعلق بخصائصه الفيزيائية أو الكيميائية ، لا يوجد فرق في أي جزء من النظام.

وهذا يعني أن مكعب الحديد النقي هو نظام متجانس لأنه يحتوي فقط على ذرات الحديد. إذا تمت إزالة جزء من أي من رؤوسه وتحديد خواصه ، فسيتم الحصول على النتائج نفسها ؛ وهذا هو ، تجتمع خصائصه.

إذا كان غير نجس ، فإن خصائصه تتأرجح ضمن نطاق من القيم. هذا هو تأثير الشوائب على الحديد ، وعلى أي مادة أو مركب آخر.

من ناحية أخرى ، إذا كان المكعب الحديدي يحتوي على أجزاء مؤكسدة (حمراء) وأجزاء معدنية (رمادية) ، فهو نظام غير متجانس.

ردود الفعل المتجانسة

قد تكون التفاعلات المتجانسة أهم النظم الكيميائية المتجانسة. في كل هذه الكواشف في نفس المرحلة ، وخاصة السائل أو الغاز. وتتميز بزيادة التلامس والجزيئات بين المواد المتفاعلة.

نظرًا لوجود مرحلة واحدة فقط ، تتحرك الجزيئات بمزيد من الحرية والسرعة. هذا من ناحية فائدة عظيمة. ولكن من ناحية أخرى ، يمكن تشكيل المنتجات غير المرغوب فيها أو تحرك بعض الكواشف بسرعة بحيث لا تصطدم بكفاءة.

إن تفاعل الغازات الساخنة مع الأكسجين للتسبب في الحريق هو مثال رمزي على هذا النوع من التفاعلات.

يعتبر أي نظام آخر يحتوي على الكواشف ذات المراحل المختلفة ، كما يحدث مع أكسدة المعادن ، بمثابة تفاعل غير متجانس.

طرق تجزئة

من حيث المبدأ ، نظرًا لاتساقها ، لا يمكن فصل مكونات الأنظمة المتجانسة بالطرق الميكانيكية ؛ أقل بكثير إذا كان مادة أو مركب نقي ، والذي يتم الحصول منه على تجزئة ذراته الأولية.

على سبيل المثال ، من الأسهل (أو الأسرع) فصل مكونات البيتزا (النظام غير المتجانس) ، عن مكونات القهوة (النظام المتجانس). في البداية ، يكفي استخدام الأيدي لإزالة المكونات. بينما مع الثانية ، سوف يستغرق الأمر أكثر من أيدي لفصل القهوة عن الماء.

تختلف الطرق وفقًا لتعقيد النظام ومراحله المادية.

تبخر

يتكون التبخر من تسخين محلول حتى يتبخر المذيب تمامًا ، ويترك المذيب مستقرًا. لذلك ، يتم تطبيق هذه الطريقة على الأنظمة الصلبة السائلة المتجانسة.

على سبيل المثال ، عند إذابة الصباغ في وعاء من الماء ، يكون النظام في البداية غير متجانس ، لأن بلورات الصباغ لم تنتشر بعد في جميع أنحاء المجلد. بعد فترة من الزمن ، يصبح كل الماء هو نفس اللون ، مما يدل على التجانس.

لاستعادة الصبغة المضافة ، يجب تسخين كامل حجم الماء حتى يتبخر. وهكذا ، جزيئات H₂أو أنها تزيد من متوسط ​​الطاقة الحركية بفضل الطاقة التي توفرها الحرارة. هذا يؤدي إلى الهروب إلى مرحلة الغاز ، تاركاً بلورات الصباغ في القاع (وعلى جدران الحاوية).

يحدث الشيء نفسه مع مياه البحر ، والتي يمكن استخراج أملاحها كحجارة بيضاء عند تسخينها.

من ناحية أخرى ، يستخدم التبخر أيضًا للتخلص من المواد الذائبة المتطايرة كجزيئات غازية (O₂, CO₂, N₂, وما إلى ذلك). عندما يتم تسخين المحلول ، تبدأ الغازات في التجمع لتشكيل فقاعات ، حيث يرتفع ضغطها ، إذا تجاوز الضغط الخارجي ، للهروب من السائل.

التبخر الدوارة

هذه الطريقة تجعل من الممكن استرداد المذيبات العضوية من خلال تطبيق فراغ. إنه مفيد للغاية ، خاصة عند استخراج الزيوت أو الدهون من المواد العضوية.

بهذه الطريقة ، يمكن إعادة استخدام المذيب في عمليات الاستخراج المستقبلية. هذه التجارب شائعة جدًا في دراسة الزيوت الطبيعية التي يتم الحصول عليها من أي مادة عضوية (مرعي ، بذور ، زهور ، قشور فواكه ، إلخ).

التقطير

يسمح التقطير بفصل مكونات النظام المتجانس السائل السائل. يعتمد على اختلاف نقاط الغليان لكل مكون (ΔT_EB)؛ كلما زاد الفرق ، كلما كان من السهل الفصل بينهما.

يتطلب عمود تبريد يعزز تكثيف السائل الأكثر تقلبًا ، والذي سوف يتدفق بعد ذلك إلى بالون تجميع. يختلف نوع التقطير اعتمادًا على قيم ΔT_EB والمواد المعنية.

تستخدم هذه الطريقة جدًا عند تنقية المخاليط المتجانسة ؛ على سبيل المثال ، استعادة المنتج الغازي من تفاعل متجانس. ومع ذلك ، فإنه يحتوي أيضًا على تطبيق لمخاليط غير متجانسة ، كما يحدث في عمليات تكرير النفط الخام للحصول على الوقود الأحفوري وغيرها من المنتجات.

تمييع

وماذا عن النظم الغازية المتجانسة؟ وهي تتألف من أكثر من نوع واحد من الجزيئات أو الذرات الغازية ، والتي تختلف في بنيتها الجزيئية والكتل ونصف القطر الذري..

لذلك ، لديهم خصائصها الفيزيائية الخاصة وتتصرف بشكل مختلف في مواجهة زيادة الضغط وانخفاض درجة الحرارة.

عندما يختلف كلا T و P ، تميل بعض الغازات إلى التفاعل بقوة أكبر من غيرها ؛ مع ما يكفي من القوة للتكثيف في المرحلة السائلة. في حالة تكثيف النظام بأكمله ، من ناحية أخرى ، يتم اللجوء إلى تقطير مكونات المكثفات.

إذا كانت A و B عبارة عن غازات ، فإنها تتكثف في خليط متجانس ، عن طريق التميع ، والتي تتعرض بعد ذلك للتقطير. بهذه الطريقة ، يتم الحصول على A و B النقي في عبوات مختلفة (مثل الأكسجين السائل المنفصل والنيتروجين).

أمثلة

أمثلة إضافية أخرى من الأنظمة المتجانسة مذكورة أدناه.

من الحياة اليومية

-معجون الأسنان الأبيض.

-الخل ، وكذلك الكحول التجارية والمنظفات السائلة.

-بلازما الدم.

-الهواء يمكن أيضًا اعتبار السحب أنظمة متجانسة ، رغم أنها تحتوي بالفعل على قطرات ماء دقيقة.

-المشروبات الكحولية دون الجليد.

-العطور.

-الجيلاتين والحليب والعسل. ومع ذلك ، فهي مجهرية أنظمة غير متجانسة ، على الرغم من إظهار مرحلة واحدة للعين المجردة.

-أي كائن صلب ذو خصائص مرئية موحدة ، مثل اللون والسطوع والأبعاد ، إلخ. على سبيل المثال ، شذرات معدنية ومتماثلة ، أو كتل الأوجه المعدنية أو الملح. المرايا تندرج أيضا ضمن هذه المجموعة من الأشياء.

المواد الكيميائية

-سبائك الصلب والمعادن. يتم ترتيب ذراتها المعدنية في ترتيب بلوري حيث تشارك الرابطة المعدنية. إذا كان توزيع الذرات موحدًا ، بدون "طبقات" من ذرات فلز X أو Y.

-جميع الحلول المعدة داخل أو خارج المختبر.

-الهيدروكربونات النقية (البوتان ، البروبان ، سيكلو هكسان ، البنزين ، إلخ).

-جميع التوليفات أو المنتجات التي تكون فيها الكواشف أو المواد الخام في مرحلة واحدة.

الحفز المتجانس

يتم تسريع بعض التفاعلات عن طريق إضافة محفزات متجانسة ، وهي مواد تشترك وفقًا لآلية محددة للغاية في نفس المرحلة من المواد المتفاعلة ؛ أي أنه في التفاعلات المنفذة في المحاليل المائية ، يجب أن تكون هذه المحفزات قابلة للذوبان.

بشكل عام ، يكون الحفز المتجانس انتقائيًا للغاية ، على الرغم من أنه غير نشط للغاية وغير مستقر.

مراجع

1. محرري الموسوعة البريطانية. (2018). رد فعل متجانس. موسوعة بريتانيكا. تم الاسترجاع من: britannica.com
2. Helmenstine ، آن ماري ، دكتوراه (24 سبتمبر 2018). الفرق بين الخلائط غير المتجانسة والمتجانسة. تم الاسترجاع من: thinkco.com
3. Chemicool. (2017). تعريف متجانسة. تم الاسترجاع من: chemicool.com
4. LoveToKnow. (2018). أمثلة على الخليط المتجانس. تم الاسترجاع من: example.yourdictionary.com
5. معرفة العلوم. (بدون تاريخ). الكيمياء: الأنظمة المتجانسة وغير المتجانسة. تعافى من: saberdeciencias.com
6. البروفيسور ليسانس ناسو س. الخلائط والحلول. [PDF]. تم الاسترجاع من: cam.educaciondigital.net
7. البرازيل ر. (20 أبريل 2018). الجمع بين الحفز المتجانس وغير المتجانس. تم الاسترجاع من: chemistryworld.com