Classificatie van systeemmaterialen, fasen en voorbeelden

de materiële systemen ze zijn allemaal die samengesteld zijn uit materie en die geïsoleerd zijn van de rest van het universum om bestudeerd te worden. Materie is overal, geeft vorm aan en geeft betekenis aan de percepties van het dagelijks leven, maar wanneer je een stuk materiaal wilt bestuderen, veracht je de omgeving en spreekt je van een materieel systeem.

Ze zijn zeer variabel, omdat er pure en samengestelde materialen zijn, evenals verschillende toestanden en aggregatiefasen. Hoe definieer je de grens tussen het materiële systeem en zijn omgeving? Alles hangt af van de variabelen die in aanmerking worden genomen. In de onderstaande afbeelding kan bijvoorbeeld elk zacht marmer het systeem zijn dat wordt bestudeerd.

Als u echter rekening wilt houden met de variabele kleur, moet u alle knikkers van de dispenser in overweging nemen. Omdat de machine niet van belang is, is dit de omgeving van de knikkers. Het materiaalsysteem van het voorbeeld wordt dus de massa van de knikkers en hun eigenschappen (of het nu gaat om kauwgom, munt, enz.).

Chemisch worden de materiaalsystemen echter gedefinieerd als elke zuivere substantie of mengsel daarvan, ingedeeld naar hun fysieke aspecten.

index

• 1 Classificatie
  • 1.1 Homogeen materiaalsysteem
  • 1.2 Heterogene materiaalsysteem
• 2 fasen
  • 2.1 Fasediagram
• 3 voorbeelden
• 4 Referenties

classificatie

Homogeen materiaalsysteem

Het materiaal dat wordt bestudeerd, kan een uniform uiterlijk hebben, waarbij de eigenschappen constant blijven, ongeacht het monster dat wordt geanalyseerd. Met andere woorden: dit soort systeem wordt gekenmerkt door een enkele fase van materie op het eerste gezicht.

Stof en zuivere verbindingen

Als een zuivere stof wordt geanalyseerd, zal blijken dat de fysisch-chemische eigenschappen samenvallen in dezelfde waarden en resultaten, zelfs als er veel monsters worden genomen (en in verschillende geografische gebieden)..

Als bijvoorbeeld een calciummonster wordt vergeleken met een calcium uit Azië, Europa, Afrika en Amerika, zouden ze allemaal dezelfde eigenschappen hebben. Hetzelfde zou gebeuren als een monster pure steenkool werd genomen.

Aan de andere kant manifesteert een zuivere verbinding ook het bovengenoemde. Als gegarandeerd zou zijn dat een schoolbord uit één enkel materiaal bestaat, zou het worden geclassificeerd als een homogeen materiaalsysteem.

Dit geldt echter niet voor een mineraal monster, omdat het in het algemeen verontreinigingen van andere geassocieerde mineralen herbergt, en in dit geval is het een heterogeen materiaalsysteem. Ook deze materiële systemen zoals bomen, stenen, bergen of rivieren vallen in deze laatste classificatie.

ontbinding

De handelsazijn is een waterige oplossing van 5% azijnzuur; dat wil zeggen, dat 5 ml zuiver azijnzuur oplost in 100 ml water. Het uiterlijk is echter een transparante vloeistof, hoewel het in werkelijkheid twee zuivere verbindingen (water en azijnzuur) zijn.

Heterogeen materiaalsysteem

In tegenstelling tot het homogene, zijn in dit soort systeem noch het uiterlijk, noch de eigenschappen constant, terwijl het langs de verlenging onregelmatig is.

Bovendien kan het fysische of chemische scheidingstechnieken ondergaan, waaruit fasen worden geëxtraheerd, die elk als een homogeen systeem worden beschouwd.

fasen

In de afbeelding hierboven worden de toestanden van materie en de veranderingen ervan getoond. Deze hangen nauw samen met de fasen van de materie omdat ze, hoewel ze hetzelfde zijn, subtiele verschillen vertonen.

De fasen van een materiaalsysteem zijn dus de vaste stof, de vloeistof en het gas. Dat wil zeggen dat voor een specifiek te analyseren onderwerp dit een van de voorgaande fasen kan aannemen.

Omdat de interacties in de vaste stoffen echter erg sterk zijn en deze afhankelijk zijn van variabelen zoals druk en temperatuur, kan een systeem al dan niet verschillende vaste fasen hebben.

Verbinding X, vast bij kamertemperatuur, heeft bijvoorbeeld een fase I; maar wanneer de druk die erop valt erg hoog is, herschikken zijn moleculen compacter, en dan gebeurt er een overgang van fase I naar vaste fase II.

Er zijn zelfs andere fasen, zoals III en IV, die afgeleid zijn van II bij verschillende temperaturen. Zo kan het homogene materiaalsysteem van X van een schijnbare vaste fase tot vier vaste fasen verkrijgen: I, II, III en IV.

In het geval van vloeibare en gasvormige systemen, kunnen moleculen in het algemeen slechts één fase in deze toestanden van materie aannemen. Met andere woorden, er is mogelijk geen gasfase I en een andere II.

Fasediagram

Er zijn veel fasediagrammen: sommige voor een enkele verbinding of stof (zoals die in de bovenstaande afbeelding) en andere voor binaire systemen (bijvoorbeeld een zout in water) of ternair (drie componenten).

Het meest "eenvoudige" van alles is het fasediagram voor een stof. Dus, voor de hypothetische substantie Y wordt zijn fase gerepresenteerd als een functie van druk (y-as) en temperatuur (x-as).

Bij lage drukken is het een gas, ongeacht de temperatuur. Door echter de druk te verhogen wordt Y gasvormig afgezet in vaste Y.

Bij temperaturen boven het kritieke punt condenseert Y-gas echter in vloeistof Y, en als bovendien de druk stijgt (deze stijgt verticaal door het diagram), stolt de vloeistof.

Elke lijn geeft de balans weer tussen de twee fasen die worden gescheiden: vast gas, vloeibaar gas, vaste stof-vloeistof, vloeistof-vaste stof en vaste stof-vloeistof-gas op het tripelpunt.

Bovendien wordt vanaf het kritieke punt Y geen fysiek onderscheid getoond tussen de gasfase en de vloeistoffase: het vormt wat bekend is als superkritisch fluïdum.

Voorbeelden

- Een bol is een materiaalsysteem, omdat de inhoud ervan gasvormig is en daarom van chemische aard is; Als het gas minder dicht is dan lucht, zal de ballon naar de hemel stijgen.

- Het binaire water-olie systeem heeft twee fasen: een voor water en een ander, logisch gezien voor olie. De set van beide is het heterogene systeem, terwijl de afzonderlijke lagen homogene systemen zijn. Als u de olie wilt extraheren, moet u een vloeistof-vloeistofextractie uitvoeren met een organisch en vluchtig oplosmiddel.

- Een vast-vast systeem kan bestaan ​​uit een mengsel van witte suiker en bruine suiker. Hier maakt het verschil in kleur tussen de kristallen dit geval een heterogeen systeem.

- Zeewater is een ander voorbeeld van een homogeen materiaalsysteem. Het bestaat uit een ontbinding van vele ionen, die verantwoordelijk zijn voor de karakteristieke zoute smaak. Als een monster van zeewater werd onderworpen aan verdamping in een houder, sedimentair in deze witte zouten.

referenties

1. Een systeem en de omgeving. Opgehaald op 27 mei 2018, uit: chem.libretexts.org
2. Antonio de Ulloa. Materiële systemen [PDF]. Opgehaald op 27 mei 2018, vanaf: 2.educarchile.cl
3. Daniel J. Berger. (2001). Opgehaald op 27 mei 2018, vanaf: bluffton.edu
4. Het systeem en de omgeving in de chemie. Opgeruimd op 27 mei 2018, van: chemteam.info
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (6 februari 2018). Open systeemdefinitie in de chemie. Opgehaald op 27 mei 2018, vanaf: thoughtco.com
6. Glen Research Center. Fasen van de materie. Opgehaald op 27 mei 2018, vanaf: grc.nasa.gov
7. Alison H. (15 september 2006). Lancering van de ballon. Opgehaald op 28 mei 2018, vanaf: flickr.com