SISTEM HOMOGEN: CIRI, KLASIFIKASI, KAEDAH - KIMIA - 2025

Sistem yang homogen adalah bahagian alam semesta yang terdiri daripada satu fasa jirim. Ini boleh menjadi fasa yang sama seragam, atau terdiri daripada campuran unsur teratur dan simetri, yang dalam hal sistem kimia homogen, adalah zarah (molekul, atom, ion, dll.).

Alam cenderung, melalui mekanisme yang tidak pasti atau terkenal, untuk menghomogenkan beberapa harta benda atau keseluruhan sistem itu sendiri. Di Bumi terdapat orkestra keseimbangan antara sistem homogen dan heterogen, yang dianggap demikian oleh eksplorasi visual.

Sumber: Maxpixel

Maksudnya, pada mulanya, mata memenuhi syarat sama ada sistem (objek atau ruang apa pun) homogen atau tidak. Sekiranya secara dangkal, langkah seterusnya adalah bertanya pada diri sendiri seperti apa komposisinya dan bagaimana elemennya disusun. Dengan ini, dapat disahkan atau tidak (dengan kepastian) jika sistem tersebut menunjukkan kesamaan dalam sifatnya.

Contohnya, dalam gambar di atas anda mempunyai gambar cawan kopi, pinggan dan pembungkus gula dengan wajah gembira. Sekiranya ketiga-tiga elemen ini dipertimbangkan untuk kajian, maka sistemnya akan heterogen, tetapi jika hanya kopi hitam di dalam cawan yang dipelajari, dalam hal ini kita akan membicarakan sistem yang homogen.

Kenapa? Kerana, pada pandangan pertama, kopi hitam kelihatan halus dan anda mungkin berpendapat begitu juga dengan dalamannya. Sekiranya gula ditambahkan tanpa kacau, gula akan menetap di bahagian bawah cawan dan sistem homogen awal akan menjadi heterogen.

Namun, jika kopi diaduk hingga gula larut sepenuhnya, homogenitasnya akan kembali, walaupun dengan sifat organoleptik baru yang sekarang lebih manis daripada sebelumnya. Agar homogen, setiap titisan kopi yang diekstrak dari mana-mana sudut cawan mesti terasa sama.

Sebaliknya, secawan kopi hitam dapat dibandingkan dengan secawan kopi dengan permukaan yang berbuih. Yang kedua akan kurang homogen daripada yang pertama, kerana ia tidak memberikan taburan buih yang seragam. Tetapi, jika kedua-dua kopi terasa sama, dan kekurangan kristal gula (pemboleh ubah terpenting), keduanya sama homogen.

Kopi dengan krim disebat, atau dengan lukisan artistik di permukaannya, dapat diambil oleh sistem heterogen (walaupun campurannya homogen berkaitan dengan kopi).

Ciri-ciri sistem homogen

Apakah ciri yang mesti dimiliki oleh sistem homogen?

-Ia mesti mempunyai satu fasa bahan (cecair, pepejal atau gas).

-Apabila ia adalah campuran, komponennya mesti dapat membentuk satu fasa seragam. Ini berlaku dengan kopi dan gula. Sekiranya terdapat kristal gula yang tidak larut di bahagian bawah gelas atau cawan, ia merupakan fasa kedua.

-Sifat intensifnya (ketumpatan, kelikatan, isipadu molar, takat didih, dan lain-lain) mestilah sama pada semua titik dalam sistem. Ini juga berlaku untuk sifat organoleptik (rasa, warna, bau, dll.). Oleh itu, meringue satu rasa adalah sistem yang homogen selagi tidak mempunyai unsur lain (seperti buah cincang).

-Komponen campuran anda disusun dalam ruang dengan cara yang homogen dan simetri.

Papan catur dan subjektiviti

Ciri yang terakhir dapat mencetuskan kekeliruan dan pandangan yang bertentangan.

Papan catur (tanpa kepingan), misalnya, mewakili titik di mana pendapat berbeza timbul mengenainya. Adakah homogen atau heterogen? Dan jika kotak hitam dan putih bergantian dalam baris (satu putih, satu hitam, dan seterusnya), apakah tindak balas dalam senario itu?

Kerana kotak dibezakan antara satu sama lain dengan warna, ini adalah pemboleh ubah utama. Terdapat perbezaan ketara antara putih dan hitam, yang bergantian di seluruh papan.

Setiap warna mewakili komponen, dan campurannya homogen jika susunan fizikalnya berorientasi sedemikian rupa sehingga dapat meminimumkan perbezaan sifatnya. Oleh itu, warna harus disusun sekata dan simetri mungkin.

Dari alasan ini, papan catur homogen, kerana walaupun heterogen sehubungan dengan warnanya, perbezaannya bergantian secara seragam. Walaupun dengan warna yang ditampilkan dalam baris, "fasa hitam dan putih" jelas, yang setara dengan memiliki dua fasa dan memasuki definisi sistem yang heterogen.

Pengelasan

Sistem homogen boleh mempunyai banyak klasifikasi, yang bergantung pada cabang pengetahuan yang menjadi milik mereka. Dalam kimia, tidak cukup untuk mengamati sistem secara dangkal, tetapi untuk mencari zarah mana yang membentuknya dan apa yang mereka lakukan di dalamnya.

Penyelesaian

Penyelesaian tak jenuh adalah campuran atau sistem homogen yang terdapat bukan hanya dalam kimia tetapi dalam kehidupan seharian. Laut dan lautan adalah sebilangan besar air garam tak jenuh. Molekul pelarut, biasanya dalam fasa cair, mengelilingi molekul zat terlarut dan menghalangnya daripada bergabung untuk membentuk pepejal atau gelembung.

Hampir semua penyelesaian termasuk dalam klasifikasi ini. Alkohol, asid, basa, campuran pelarut organik, larutan penunjuk atau reagen logam peralihan; semua yang terdapat dalam belon volumetrik atau bekas kaca atau plastik dikelaskan sebagai sistem homogen.

Menghadapi kurang pembentukan fasa kedua dalam salah satu penyelesaian ini, sistem ini tidak lagi homogen.

Bahan-bahan tulen

Ungkapan "alkohol tidak murni" ditulis di atas, merujuk kepada fakta bahawa mereka biasanya dicampur dengan air. Walau bagaimanapun, alkohol tulen, serta sebatian cecair lain, adalah sistem homogen. Ini berlaku bukan hanya untuk cecair, tetapi juga untuk pepejal dan gas.

Kenapa? Kerana apabila anda hanya mempunyai satu jenis zarah dalam sistem, anda bercakap mengenai homogenitas tinggi. Semuanya sama, dan satu-satunya variasi adalah cara mereka bergetar atau bergerak; tetapi, berkaitan dengan sifat fizikal atau kimianya, tidak ada perbezaan di mana-mana bahagian sistem.

Ini bermaksud bahawa kubus besi tulen adalah sistem yang homogen kerana ia hanya mempunyai atom besi. Sekiranya serpihan terkoyak dari mana-mana bucunya, dan sifatnya ditentukan, hasil yang sama akan diperoleh; iaitu, keseragaman sifatnya dipenuhi.

Sekiranya tidak murni, sifatnya akan berubah-ubah dalam rentang nilai. Ini adalah kesan kekotoran pada besi, dan bahan atau sebatian lain.

Sekiranya, sebaliknya, kubus besi mempunyai bahagian berkarat (merah) dan bahagian logam (kelabu), maka ia adalah sistem yang heterogen.

Tindak balas homogen

Reaksi homogen mungkin merupakan sistem kimia homogen yang paling penting. Di dalamnya, semua reaktan berada dalam fasa yang sama, terutamanya fasa cecair atau gas. Mereka dicirikan oleh hubungan yang lebih besar dan perlanggaran molekul antara reaktan.

Oleh kerana hanya ada satu fasa, zarah bergerak dengan kebebasan dan kelajuan yang lebih besar. Di satu pihak, ini adalah faedah yang besar; Tetapi sebaliknya, produk yang tidak diingini dapat terbentuk atau beberapa reagen bergerak begitu cepat sehingga tidak bertabrakan dengan cekap.

Tindak balas gas panas dengan oksigen untuk menghasilkan api adalah contoh lambang tindak balas jenis ini.

Mana-mana sistem lain di mana reaktan dengan fasa yang berbeza mengambil bahagian, seperti pengoksidaan logam, dianggap sebagai tindak balas heterogen.

Kaedah pecahan

Pada prinsipnya, memandangkan keseragaman mereka, tidak mungkin memisahkan komponen sistem homogen dengan kaedah mekanikal; apalagi jika ia adalah bahan atau sebatian murni, dari mana pecahannya atom unsurnya diperoleh.

Sebagai contoh, lebih mudah (atau lebih cepat) untuk memisahkan komponen pizza (sistem heterogen), daripada komponen kopi (sistem homogen). Yang pertama, cukup menggunakan tangan anda untuk membuang bahan-bahannya; sementara dengan yang kedua, kopi akan terpisah dari air.

Kaedahnya berbeza mengikut kerumitan sistem dan fasa materialnya.

Penyejatan

Penyejatan terdiri daripada pemanasan larutan sehingga pelarut menguap sepenuhnya, meninggalkan zat terlarut. Oleh itu, kaedah ini digunakan untuk sistem pepejal cecair-homogen.

Sebagai contoh, ketika melarutkan pigmen dalam bekas air, sistemnya pada awalnya heterogen, kerana kristal pigmen belum meresap ke seluruh isipadu. Selepas beberapa ketika, semua air berubah warna yang sama, yang menunjukkan adanya homogenisasi.

Untuk memulihkan pigmen yang ditambahkan, keseluruhan isipadu air mesti dipanaskan sehingga menguap. Oleh itu, molekul H ₂ O meningkatkan tenaga kinetik purata mereka berkat tenaga yang dibekalkan oleh haba. Ini menyebabkan mereka melarikan diri ke fasa gas, meninggalkan kristal pigmen di bahagian bawah (dan di dinding bekas).

Perkara yang sama berlaku dengan air laut, dari mana garamnya dapat diekstraksi sebagai batu putih ketika dipanaskan.

Sebaliknya, penyejatan juga digunakan untuk menghilangkan zat terlarut seperti molekul gas (O ₂ , CO ₂ , N ₂ , dll.). Apabila larutan dipanaskan, gas mula berkumpul untuk membentuk gelembung, tekanannya, jika melebihi tekanan luaran, akan naik untuk keluar dari cecair.

Penyejatan Rota

Kaedah ini memungkinkan untuk mendapatkan semula pelarut organik dengan menggunakan vakum. Ia sangat berguna, terutamanya ketika mengeluarkan minyak atau lemak dari bahan organik.

Dengan cara ini, pelarut boleh digunakan semula untuk pengekstrakan masa depan. Eksperimen ini sangat biasa dalam kajian minyak semula jadi yang diperoleh dari bahan organik apa pun (merey, biji, bunga, kulit buah, dll.).

Penyulingan

Penyulingan membolehkan pemisahan komponen sistem cecair-cecair homogen. Ia berdasarkan perbezaan titik didih setiap komponen (ΔT _eb ); semakin besar perbezaannya, semakin mudah untuk memisahkannya.

Ia memerlukan tiang penyejuk yang mendorong pemeluwapan cecair yang paling mudah menguap, yang kemudian akan mengalir ke dalam balon pengumpul. Jenis penyulingan berbeza-beza bergantung pada nilai ΔT _eb dan bahan yang terlibat.

Kaedah ini digunakan secara meluas semasa membersihkan campuran homogen; seperti, misalnya, memulihkan produk gas dari tindak balas homogen. Namun, ia juga memiliki aplikasi untuk campuran heterogen, seperti yang terjadi dalam proses penapisan minyak mentah untuk mendapatkan bahan bakar fosil dan produk lain.

Pencairan

Dan bagaimana dengan sistem gas homogen? Mereka terdiri daripada lebih daripada satu jenis molekul atau atom gas, yang berbeza dalam struktur molekul, jisim, dan jari-jari atomnya.

Oleh itu, mereka mempunyai sifat fizikal mereka sendiri dan berkelakuan berbeza ketika menghadapi peningkatan tekanan dan penurunan suhu.

Apabila kedua-dua T dan P berbeza, beberapa gas cenderung berinteraksi lebih kuat daripada yang lain; dengan daya yang cukup untuk mengembun ke fasa cecair. Sekiranya, sebaliknya, keseluruhan sistem mengembun, maka penyulingan komponen kondensat digunakan.

Sekiranya A dan B adalah gas, melalui pencairan ia mengembun menjadi campuran homogen, yang kemudiannya disuling. Dengan cara ini, A dan B tulen diperoleh dalam bejana yang berbeza (seperti oksigen cair dan nitrogen yang terpisah).

Contoh

Contoh tambahan sistem homogen disenaraikan di bawah.

Kehidupan seharian

- Ubat gigi putih.

-Cuka, serta alkohol komersial dan pencuci cecair.

-Plasma darah.

-Udara. Awan juga dapat dianggap sebagai sistem homogen, walaupun sebenarnya mengandungi tetesan air mikro.

- Minuman beralkohol tanpa ais.

-Pewangi.

-Gelatin, susu dan madu. Namun, secara mikroskopik mereka adalah sistem heterogen, walaupun menunjukkan satu fasa ke mata kasar.

-Setiap objek padat dengan ciri-ciri seragam yang dapat dilihat, seperti warna, kecerahan, dimensi, dll. Contohnya, nugget simetri dan logam, atau sekumpulan mineral atau garam. Cermin juga berada dalam julat objek ini.

Bahan Kimia

-Bahan besi dan logam. Atom logamnya disusun dalam susunan kristal di mana ikatan logam berpartisipasi. Sekiranya pembahagian atom adalah seragam, tanpa "lapisan" atom logam X atau Y.

-Semua penyelesaian disediakan di dalam atau di luar makmal.

- Hidrokarbon tulen (butana, propana, sikloheksana, benzena, dan lain-lain).

-Semua sintesis atau pengeluaran di mana reagen atau bahan mentah berada dalam satu fasa.

Pemangkin homogen

Beberapa tindak balas dipercepat dengan menambahkan pemangkin homogen, yang merupakan bahan yang berpartisipasi mengikut mekanisme yang sangat spesifik dalam fasa reaktan yang sama; iaitu, dalam tindak balas yang dilakukan dalam larutan berair, pemangkin ini mesti larut.

Secara amnya, pemangkin homogen sangat selektif, walaupun tidak terlalu aktif atau stabil.

Rujukan

1. Penyunting Encyclopaedia Britannica. (2018). Tindak balas homogen. Encyclopædia Britannica. Dipulihkan dari: britannica.com
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (24 September 2018). Perbezaan Antara Campuran Heterogen dan Homogen. Dipulihkan dari: thinkco.com
3. Chemicool. (2017). Definisi Homogen. Dipulihkan dari: chemicool.com
4. LoveToKnow. (2018). Contoh Campuran Homogen. Dipulihkan dari: example.yourdictionary.com
5. Tahu Ilmu. (sf). Kimia: sistem homogen dan heterogen. Dipulihkan dari: saberdeciencias.com
6. Prof. Lic. Naso C. (sf) Campuran dan penyelesaian. . Dipulihkan dari: cam.educaciondigital.net
7. Brazil R. (20 April 2018). Menggabungkan pemangkinan homogen dan heterogen. Dipulihkan dari: chemistryworld.com