De materiële systemen Ze zijn allemaal samengesteld uit materie en geïsoleerd van de rest van het te bestuderen universum. Materie is overal en geeft vorm en werkelijke betekenis aan de percepties van het dagelijks leven, maar als je een deel van de materie wilt bestuderen, wordt de omgeving ervan veracht en spreken we van een materieel systeem..
Ze zijn zeer variabel, omdat er pure en samengestelde materialen zijn, evenals verschillende toestanden en fasen van aggregaties. Hoe definieer je de grens tussen het materiaalsysteem en zijn omgeving? Het hangt allemaal af van de variabelen die worden overwogen. In de afbeelding hieronder zou bijvoorbeeld elke snoepknikker het systeem kunnen zijn dat wordt bestudeerd..
Als u echter rekening moet houden met de kleurvariabele, moet u rekening houden met alle knikkers in de automaat. Omdat de machine niet interessant is, is dit de omgeving van de knikkers. Het materiaalsysteem van het voorbeeld wordt dus de massa van de knikkers en hun eigenschappen (van kauwgom, munt, enz.).
Chemisch gezien worden materiaalsystemen echter gedefinieerd als elke zuivere stof of een mengsel daarvan, geclassificeerd volgens hun fysische aspecten..
Artikel index
De materie die wordt bestudeerd, kan een uniform uiterlijk vertonen, waarbij de eigenschappen constant blijven, ongeacht het monster dat wordt geanalyseerd. Met andere woorden: een dergelijk systeem kenmerkt zich door op het eerste gezicht maar één fase van materie te hebben.
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 een calciummonster bijvoorbeeld zou worden vergeleken met een monster uit Azië, Europa, Afrika en Amerika, zouden ze allemaal dezelfde eigenschappen hebben. Hetzelfde zou gebeuren als er een monster van pure koolstof zou worden genomen.
Aan de andere kant manifesteert een zuivere verbinding ook het bovengenoemde. Als gegarandeerd zou zijn dat een leisteen uit een enkel materiaal is gemaakt, dan zou het worden geclassificeerd als een homogeen materiaalsysteem.
Dit gebeurt echter niet voor een mineraalmonster, omdat het in het algemeen onzuiverheden van andere geassocieerde mineralen herbergt, en in dit geval is het een heterogeen materiaalsysteem. Evenzo vallen die materiaalsystemen zoals bomen, stenen, bergen of rivieren in de laatste classificatie..
Commerciële azijn is een 5% waterige oplossing van azijnzuur; dat wil zeggen, 5 ml zuiver azijnzuur wordt opgelost in 100 ml water. Het uiterlijk is echter van een transparante vloeistof, hoewel het in werkelijkheid twee zuivere verbindingen (water en azijnzuur) zijn gecombineerd.
In tegenstelling tot de homogene, zijn in deze klasse van systemen noch het uiterlijk, noch de eigenschappen constant, omdat ze onregelmatig zijn tijdens de hele uitbreiding..
Bovendien kan het worden onderworpen aan fysische of chemische scheidingstechnieken, waaruit fasen worden gehaald die elk als een homogeen systeem worden beschouwd..
De bovenste afbeelding toont de toestanden van materie en hun veranderingen. Deze zijn nauw verwant aan de fasen van de materie omdat ze, hoewel ze hetzelfde zijn, enkele subtiele verschillen vertonen..
In dat geval zijn de fasen van een materiaalsysteem vast, vloeibaar en gasvormig. Met andere woorden, voor bepaalde materie die aan analyse wordt onderworpen, kan het een van de voorgaande fasen overnemen.
Omdat de interacties in vaste stoffen echter erg sterk zijn en afhankelijk zijn van variabelen zoals druk en temperatuur, kan een systeem al dan niet verschillende vaste fasen hebben..
Verbinding X, bijvoorbeeld vast bij kamertemperatuur, heeft fase I; maar als de druk erop erg hoog is, herschikken de moleculen zich op een meer compacte manier, en dan vindt er een overgang plaats van fase I naar vaste fase II..
Er zijn zelfs andere fasen, zoals III en IV, die bij verschillende temperaturen uit II voortkomen. Zo kan het homogene materiaalsysteem van X van een schijnbare vaste fase tot vier vaste fasen aannemen: I, II, III en IV.
In het geval van vloeibare en gasvormige systemen kunnen de moleculen in deze toestanden in het algemeen slechts een enkele fase aannemen. Met andere woorden, er is mogelijk geen gasfase I en een gasfase II..
Er zijn veel fasediagrammen: sommige voor een enkele verbinding of stof (zoals die in de afbeelding hierboven), en andere voor binaire systemen (bijvoorbeeld een zout in water) of ternair (drie componenten).
Het meest "eenvoudige" van allemaal is het fasediagram voor een stof. Dus voor de hypothetische stof Y wordt de fase ervan weergegeven als een functie van druk (y-as) en temperatuur (x-as).
Bij lage drukken is het een gas, ongeacht de temperatuur. Bij het verhogen van de druk wordt Y-gas echter afgezet in vast Y.
Bij temperaturen boven het kritische punt Y condenseert gasvormig echter tot vloeistof Y, en als de druk ook wordt verhoogd (men stijgt verticaal door het diagram), stolt de vloeistof.
Elke lijn vertegenwoordigt het evenwicht tussen de twee fasen die het scheidt: vast-gas, vloeistof-gas, vast-vloeistof, vloeistof-vast en vast-vloeistof-gas op het tripelpunt.
Bovendien wordt vanaf het kritieke punt Y geen fysiek onderscheid gemaakt tussen de gasfase en de vloeistoffase: het vormt wat bekend staat als superkritische vloeistof..
- Een ballon is een materieel systeem, aangezien de inhoud ervan gasvormig is en daarom van chemische aard is; als het gas minder dicht is dan lucht, stijgt de ballon naar de lucht.
- Het binaire systeem water-olie heeft twee fasen: een van water en de andere, logischerwijs, van 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 oplossing van vele ionen, die verantwoordelijk zijn voor de karakteristieke zoute smaak. Als een monster zeewater in een container zou verdampen, zou het er witte zouten in bezinken..
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.