MATERIÁLOVÉ SYSTÉMY: KLASIFIKÁCIA, FÁZY A PRÍKLADY - CHÉMIA - 2026

Tieto materiálové systémy sú tie, ktoré sú zložené z hmoty a ktoré sú izolované od zvyšku vesmíru, ktoré majú byť skúmané. Hmota je všade, dáva vnímaniu každodenného života formu a skutočný význam, ale ak chcete študovať časť hmoty, nezohľadňujeme jej okolie a hovoríte o materiálnom systéme.

Sú veľmi variabilné, pretože existujú čisté a kompozitné materiály, ako aj rôzne stavy a fázy agregácie. Ako definovať hranicu medzi hmotným systémom a jeho okolím? Všetko záleží na premenných, ktoré sa zvažujú. Napríklad na obrázku pod každým cukríkovým mramorom môže byť študovaný systém.

Ak sa však má zohľadniť farebná premenná, je potrebné vziať do úvahy všetky guľôčky v automate. Pretože stroj nie je predmetom záujmu, toto je prostredie guličiek. Teda materiálnym systémom v príklade je hmota guličiek a ich vlastnosti (či už ide o gumu, mätu atď.).

Chemicky sú však materiálové systémy definované ako akákoľvek čistá látka alebo ich zmes klasifikovaná podľa ich fyzikálnych aspektov.

klasifikácia

Homogénny systém materiálov

Skúmaná látka môže vykazovať jednotný vzhľad, v ktorom jej vlastnosti zostávajú konštantné bez ohľadu na analyzovanú vzorku. Inými slovami: tento druh systému sa vyznačuje tým, že má na prvý pohľad iba jednu fázu hmoty.

Čistá látka a zlúčeniny

Ak sa analyzuje čistá látka, zistí sa, že fyzikálno-chemické vlastnosti sa zhodujú s rovnakými hodnotami a výsledkami, aj keď sa odoberá veľa vzoriek (av rôznych geografických oblastiach).

Napríklad, ak by sa porovnávala vzorka vápnika so vzorkou z Ázie, Európy, Afriky a Ameriky, všetky by mali rovnaké vlastnosti. To isté by sa stalo, keby sa odobrala vzorka čistého uhlíka.

Na druhej strane, čistá zlúčenina tiež vykazuje vyššie uvedené. Ak by sa zaručilo, že bridlica bola vyrobená z jedného a jediného materiálu, potom by sa klasifikovala ako homogénny systém materiálov.

Toto sa však nevyskytuje pre vzorku minerálov, pretože vo všeobecnosti obsahuje nečistoty z iných pridružených minerálov, a v tomto prípade ide o heterogénny systém materiálov. Podobne také materiálové systémy, ako sú stromy, kamene, hory alebo rieky, patria do tejto poslednej klasifikácie.

rozpustenie

Komerčný ocot je 5% vodný roztok kyseliny octovej; to znamená, že 5 ml čistej kyseliny octovej sa rozpustí v 100 ml vody. Vyzerá to však ako priehľadná tekutina, aj keď v skutočnosti sú to dve čisté zlúčeniny (voda a kyselina octová).

Heterogénny systém materiálov

Na rozdiel od homogénneho systému nie je v tejto triede systémov vzhľad ani vlastnosti konštantné, čo je nepravidelné po celom jeho rozšírení.

Okrem toho sa môže podrobiť fyzikálnym alebo chemickým separačným technikám, z ktorých sa extrahujú fázy, z ktorých každá sa považuje za homogénny systém.

fázy

Horný obrázok ukazuje stav hmoty a ich zmeny. Tieto úzko súvisia s fázami hmoty, pretože hoci sú rovnaké, majú určité jemné rozdiely.

Fázy materiálového systému sú teda tuhá látka, kvapalina a plyn. To znamená, že pre určité veci, ktoré sú predmetom analýzy, môže prijať ktorúkoľvek z predchádzajúcich fáz.

Pretože však interakcie v tuhých látkach sú veľmi silné a závisia od premenných, ako je tlak a teplota, systém môže alebo nemusí mať rôzne tuhé fázy.

Napríklad zlúčenina X, tuhá pri izbovej teplote, má fázu I; ale keď je tlak na ňu veľmi vysoký, jeho molekuly sa usporiadajú kompaktnejšie a potom nastane prechod z fázy I do tuhej fázy II.

Existujú dokonca aj ďalšie fázy, ako napríklad III a IV, ktoré pochádzajú z II pri rôznych teplotách. Homogénny systém materiálu X zdanlivej tuhej fázy tak môže získať až štyri pevné fázy: I, II, III a IV.

V prípade kvapalných a plynných systémov môžu molekuly zvyčajne v týchto stavoch hmoty zaujať iba jednu fázu. Inými slovami, nemusí existovať plynná fáza I a plynná fáza II.

Fázový diagram

Existuje veľa fázových diagramov: niektoré pre jednu zlúčeninu alebo látku (ako je tá na obrázku vyššie) a iné pre binárne systémy (napríklad soľ vo vode) alebo ternárne (tri zložky).

„Najjednoduchším“ zo všetkých je fázový diagram látky. Teda pre hypotetickú látku Y je jej fáza reprezentovaná ako funkcia tlaku (os y) a teploty (os x).

Pri nízkych tlakoch je to plyn, bez ohľadu na jeho teplotu. Avšak pri zvyšovaní tlaku sa plyn Y ukladá v pevnom Y.

Avšak pri teplotách nad kritickým bodom Y plyn kondenzuje na kvapalinu Y a ak sa tlak tiež zvýši (vertikálne stúpa cez diagram), kvapalina tuhne.

Každá čiara predstavuje rovnováhu medzi dvoma fázami, ktoré sa oddeľujú: tuhý plyn, kvapalný plyn, tuhá látka-kvapalina, kvapalina-tuhá látka a tuhá látka-kvapalina-plyn v trojitom bode.

Okrem toho z kritického bodu Y nie je ukázané žiadne fyzikálne rozlíšenie medzi plynnou fázou a kvapalnou fázou: tvorí to, čo je známe ako superkritická tekutina.

Príklady

- Balón je systém materiálov, pretože jeho obsah je plynný, a preto má chemický charakter; ak je plyn menej hustý ako vzduch, balón stúpa k oblohe.

- Binárny systém voda-olej má dve fázy: jednu vodu a druhú logicky olej. Súbor oboch je heterogénny systém, zatiaľ čo jednotlivé vrstvy sú homogénne systémy. Ak by ste chceli extrahovať olej, musíte vykonať extrakciu kvapalina-kvapalina s organickým a prchavým rozpúšťadlom.

- Systém tuhá látka - tuhá látka môže pozostávať zo zmesi bieleho cukru a hnedého cukru. Tu je rozdiel v farbe kryštálov z tohto prípadu heterogénnym systémom.

- Morská voda je ďalším príkladom systému homogénnych materiálov. Pozostáva z rozpustenia mnohých iónov, ktoré sú zodpovedné za jeho charakteristickú slanú chuť. Keby sa vzorka morskej vody odparila v nádobe, usadila by sa v bielych soliach.

Referencie

1. Systém a jeho okolie. Zdroj: 27. mája 2018, z: chem.libretexts.org
2. Antonio de Ulloa. Materiálové systémy. , Zdroj: 27. mája 2018, z: 2.educarchile.cl
3. Daniel J. Berger. (2001). Našiel sa 27. mája 2018, z: bluffton.edu
4. Systém a okolie v chémii. Zdroj: 27. mája 2018, z: chemteam.info
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (6. februára 2018). Definícia otvoreného systému v chémii. Zdroj: 27. mája 2018, z: thinkco.com
6. Výskumné centrum Glen. Fázy hmoty. Získané 27. mája 2018 z: grc.nasa.gov
7. Alison H. (2006-09-15). Uvedenie na trh. Našiel 28. mája 2018 z: flickr.com