МАТЕРИАЛНИ СИСТЕМИ: КЛАСИФИКАЦИЯ, ФАЗИ И ПРИМЕРИ - ХИМИЯ - 2025

На материални системи са тези, които са съставени от материя и които са изолирани от останалата част на Вселената, за да бъдат проучени. Материята е навсякъде, придава форма и реален смисъл на възприятията от ежедневието, но когато искате да изучавате част от материята, пренебрегвате нейното обкръжение и говорите за материална система.

Те са силно променливи, тъй като има чисти и композитни материали, както и различни състояния и фази на агрегиране. Как да определим границата между материалната система и нейното обкръжение? Всичко зависи от променливите, които се разглеждат. Например, в изображението под всеки бонбон мрамор може да бъде изследваната система.

Ако обаче трябва да се вземе предвид променливата на цветовете, тогава е необходимо да се вземат предвид всички мрамори в автомата. Тъй като машината не представлява интерес, това е средата на мраморите. По този начин материалната система от примера се превръща в масата на мраморите и техните свойства (били те от дъвка, мента и др.).

Химически, обаче, материалните системи се определят като всяко чисто вещество или смес от тях, класифицирани според техните физически аспекти.

класификация

Хомогенна материална система

Материята, която се изследва, може да покаже равномерен вид, при който свойствата й остават постоянни, независимо от анализираната проба. С други думи: този вид система се характеризира с това, че на пръв поглед има само една фаза на материята.

Чисто вещество и съединения

Ако се анализира чисто вещество, тогава ще се установи, че физикохимичните свойства съвпадат в едни и същи стойности и резултати, дори ако са взети много проби (и в различни географски области).

Например, ако калциевата проба се сравнява с тази от Азия, Европа, Африка и Америка, всички те биха имали еднакви свойства. Същото би станало, ако се вземе проба от чист въглерод.

От друга страна, чисто съединение проявява и гореспоменатото. Ако беше гарантирано, че шисти са направени от един и единствен материал, тогава той би бил класифициран като хомогенна материална система.

Това обаче не се случва за минерална проба, тъй като по принцип тя съдържа примеси от други свързани минерали и за този случай това е разнородна материална система. По същия начин тези материални системи като дървета, камъни, планини или реки попадат в последната класификация.

Разтваряне

Търговският оцет е 5% воден разтвор на оцетна киселина; тоест, 5 ml чиста оцетна киселина се разтваря в 100 ml вода. Въпреки това изглежда като прозрачна течност, въпреки че всъщност представлява две чисти съединения (вода и оцетна киселина).

Хетерогенна материална система

За разлика от хомогенната, в този клас система нито външният вид, нито свойствата са постоянни, като са неправилни по време на нейното разширение.

В допълнение, той може да бъде подложен на физически или химически техники за разделяне, от които се извличат фази, които се считат за хомогенна система.

Фази

Горното изображение показва състоянията на материята и техните промени. Те са тясно свързани с фазите на материята, защото макар да са еднакви, те имат някои фини разлики.

По този начин фазите на материалната система са твърдото вещество, течността и газът. Тоест, за определен въпрос, подложен на анализ, той може да възприеме всяка от предишните фази.

Въпреки това, тъй като взаимодействията в твърди частици са много силни и зависят от променливи като налягане и температура, една система може или не може да има различни твърди фази.

Например, съединение X, твърдо при стайна температура, има фаза I; но когато налягането върху него е много високо, молекулите му се пренареждат по по-компактен начин и тогава се получава преход от фаза I към твърда фаза II.

Има дори други фази, като III и IV, които произлизат от II при различни температури. По този начин хомогенната материална система на X на видима твърда фаза може да придобие до четири твърди фази: I, II, III и IV.

В случай на течни и газообразни системи, обикновено молекулите могат да приемат само една фаза в тези състояния на материята. С други думи, може да няма газова фаза I и газова фаза II.

Фазова диаграма

Има много фазови диаграми: някои за единично съединение или вещество (като тази на изображението по-горе), а други за двоични системи (сол във вода, например) или тройни (три компонента).

"Най-простата" от всички е фазовата диаграма за дадено вещество. По този начин за хипотетичното вещество Y неговата фаза е представена като функция от налягане (ос y) и температура (x-ос).

При ниско налягане е газ, независимо от неговата температура. Въпреки това, при увеличаване на налягането Y газ се отлага в твърдо Y.

Въпреки това, при температури над критичната точка Y, газът се кондензира в течност Y и ако налягането също се повиши (човек се издигне вертикално през диаграмата), течността се втвърдява.

Всяка линия представлява равновесието между двете фази, които тя разделя: твърд газ, течност-газ, твърдо-течно, течно-твърдо и твърдо-течен-газ в тройната точка.

Освен това от критичната точка Y не се вижда физическо разграничение между газовата и течната фаза: тя образува онова, което е известно като свръхкритична течност.

Примери

- Балонът е материална система, тъй като съдържанието му е газообразно и следователно има химическа природа; ако газът е по-малко плътен от въздуха, балонът ще се издигне до небето.

- Бинарната система вода-масло има две фази: едната от водата, а другата, логично, от маслото. Множеството от двете е хетерогенната система, докато отделните слоеве са хомогенни системи. Ако искате да извлечете маслото, ще трябва да извършите течно-течна екстракция с органичен и летлив разтворител.

- Една твърда твърда система може да се състои от смес от бяла захар и кафява захар. Тук разликата в цвета между кристалите прави този случай хетерогенна система.

- Морската вода е друг пример за хомогенна материална система. Състои се от разтваряне на много йони, които са отговорни за характерния му солен вкус. Ако проба от морска вода се изпари в контейнер, тя ще се утаи в бели соли.

Препратки

1. Система и нейните околности. Произведено на 27 май 2018 г. от: chem.libretexts.org
2. Антонио де Улоа. Материални системи., Произведено на 27 май 2018 г. от: 2.educarchile.cl
3. Даниел Дж. Бергер. (2001 г.). Произведено на 27 май 2018 г. от: bluffton.edu
4. Системата и околностите в химията. Произведено на 27 май 2018 г. от: chemteam.info
5. Хелменстин, Ан Мари, доктор на науките (6 февруари 2018 г.). Определение на отворената система по химия. Произведено на 27 май 2018 г. от: thinkco.com
6. Изследователски център Глен. Фази на материята. Произведено на 27 май 2018 г. от: grc.nasa.gov
7. Алисън Х. (2006-09-15). Балонен старт. Произведено на 28 май 2018 г. от: flickr.com