Malzeme Sistemleri: Sınıflandırma, Aşamalar ve Örnekler

Maddi sistemler, maddeden oluşan ve incelenecek olan evrenin geri kalanından izole edilmiş olanlardır. Mesele her yerdedir, günlük yaşamın algılarına şekil ve gerçek anlam verir, ancak maddenin bir bölümünü incelemek istediğinizde çevresini küçümser ve maddi bir sistemden bahsedersiniz.

Çok değişkendirler çünkü saf ve bileşik materyallerin yanı sıra farklı durumlar ve toplama aşamaları vardır. Malzeme sistemi ve çevresi arasındaki sınır nasıl tanımlanır? Her şey düşünülen değişkenlere bağlıdır. Örneğin, alttaki resimde her bir mermer mermeri incelenen sistem olabilir.

Bununla birlikte, eğer biri değişken rengi hesaba katmak isterse, dağıtım makinesinin tüm mermerlerini dikkate almak gerekir. Makine ilgi çekici olmadığından, bu mermerlerin ortamıdır. Böylece, örneğin maddi sistemi mermerlerin kütlesi ve özellikleri haline gelir (sakız, nane vb.

Bununla birlikte, kimyasal olarak malzeme sistemleri, fiziksel yönlerine göre sınıflandırılmış, herhangi bir saf madde veya bunların karışımı olarak tanımlanmaktadır.

sınıflandırma

Homojen malzeme sistemi

İncelenen malzeme, analiz edilen numuneden bağımsız olarak özelliklerinin sabit kaldığı tek tip bir görünüm gösterebilir. Başka bir deyişle: bu tür bir sistem ilk bakışta tek bir madde fazına sahip olmakla karakterize edilir.

Madde ve saf bileşikler

Saf bir madde analiz edilirse, fizikokimyasal özelliklerin, birçok numune alınsa bile (ve farklı coğrafi bölgelerde) aynı değerlerde ve sonuçlarda çakıştığı tespit edilecektir.

Örneğin, bir kalsiyum örneği Asya, Avrupa, Afrika ve Amerika'dan bir ile karşılaştırılırsa, hepsi aynı özelliklere sahip olacaktır. Aynı şey saf kömür numunesi alındığında da olur.

Öte yandan, saf bir bileşik yukarıda belirtilenleri de gösterir. Bir tahtanın tek bir malzemeden yapılması garanti edildiyse, homojen bir malzeme sistemi olarak sınıflandırılır.

Bununla birlikte, bu bir mineral numunesi için gerçekleşmez, çünkü genellikle diğer ilişkili minerallerden gelen yabancı maddeleri barındırır ve bu durumda heterojen bir materyal sistemidir. Ayrıca, ağaçlar, taşlar, dağlar veya nehirler gibi malzeme sistemleri bu son sınıflandırmaya girer.

çözünme

Ticari sirke, % 5 asetik asit içeren bir sulu çözeltidir; yani, 5 mL saf asetik asit, 100 mL suda çözülür. Bununla birlikte, görünümü saydam bir sıvıdır, gerçekte bir araya getirilen iki saf bileşik (su ve asetik asit) olmasına rağmen.

Heterojen malzeme sistemi

Homojenlerin aksine, bu tür bir sistemde ne görünüm ne de özellikler sabittir, uzantı boyunca düzensizdir.

Ek olarak, her biri homojen bir sistem olarak kabul edilen, fazların çıkartıldığı fiziksel veya kimyasal ayırma tekniklerine maruz kalabilir.

fazlar

Yukarıdaki resimde, maddenin halleri ve değişimleri gösterilmektedir. Bunlar, maddenin evreleri ile yakından ilgilidir, çünkü aynı olmalarına rağmen, bazı ince farklılıklar sunarlar.

Dolayısıyla, bir malzeme sisteminin fazları katı, sıvı ve gazdır. Yani, analiz edilen belirli bir konu için bu önceki aşamalardan herhangi birini benimseyebilir.

Bununla birlikte, katılardaki etkileşimler çok güçlü olduğundan ve bunlar basınç ve sıcaklık gibi değişkenlere bağlı olduğundan, bir sistem farklı katı fazlara sahip olabilir veya olmayabilir.

Örneğin, oda sıcaklığında katı olan bileşik X, bir faz I'e sahiptir; ancak üzerine düşen basınç çok yüksek olduğunda, molekülleri daha kompakt bir şekilde yeniden düzenlenir ve sonra faz I'den katı faz II'ye bir geçiş meydana gelir.

Farklı sıcaklıklarda II'den türetilen III ve IV gibi başka fazlar bile vardır. Böylece, görünür bir katı fazın X'in homojen malzeme sistemi dört katı faz kazanabilir: I, II, III ve IV.

Sıvı ve gazlı sistemler söz konusu olduğunda, genel olarak moleküller bu madde hallerinde sadece tek bir faz alabilirler. Başka bir deyişle, bir gaz faz I ve bir başka II olmayabilir.

Faz şeması

Pek çok faz diyagramı vardır: bazıları tek bir bileşik veya madde için (yukarıdaki resimdeki gibi) ve diğerleri ikili sistemler (örneğin suda bir tuz) veya üçlü sistemler (üç bileşen) için.

Hepsinden en "basit" bir maddenin faz diyagramıdır. Bu nedenle, varsayımsal madde Y için, fazı basınç (y ekseni) ve sıcaklığın (x ekseni) bir fonksiyonu olarak temsil edilir.

Düşük basınçlarda, sıcaklığı ne olursa olsun bir gazdır. Bununla birlikte, Y basıncını artırarak, gaz halinde Y katı halinde biriktirilir.

Bununla birlikte, kritik nokta Y'nin üzerindeki sıcaklıklarda, gaz Y sıvısında yoğunlaşır ve eğer basınç artarsa ​​(şema boyunca dikey olarak yükselirse), sıvı katılaşır.

Her bir hat, birbirinden ayrılan iki faz arasındaki dengeyi temsil eder: üçlü noktada katı-gaz, sıvı-gaz, katı-sıvı, sıvı-katı ve katı-sıvı-gaz.

Ek olarak, kritik noktadan Y, gaz fazı ve sıvı faz arasında fiziksel bir ayrım gösterilmez: süperkritik akışkan olarak bilinen şeyi oluşturur.

Örnekler

- Bir küre maddi bir sistemdir, çünkü içeriği gazlıdır ve bu nedenle kimyasal bir yapıya sahiptir; Gaz havadan daha az yoğun ise, balon gökyüzüne yükselir.

- Su-yağ ikili sistemi iki faza sahiptir: biri su için diğeri mantıksal olarak, yağ için. Her iki set de heterojen sistemdir, bireysel katmanlar ise homojen sistemlerdir. Yağı çıkarmak istiyorsanız, organik ve uçucu bir çözücü ile sıvı-sıvı özütlemesi yapmanız gerekecektir.

- Katı katı bir sistem, beyaz şeker ve kahverengi şeker karışımından oluşabilir. Burada, kristaller arasındaki renk farkı, bu durumu heterojen bir sistem yapar.

- Deniz suyu homojen bir malzeme sistemine başka bir örnektir. Karakteristik tuzlu tadı için sorumlu olan birçok iyonun çözünmesinden oluşur. Bir deniz suyu numunesi bir kapta buharlaşmaya maruz kalsaydı, bu beyaz tuzda çökelirdi.