Sistem karakteristik homogen, klasifikasi, metode fraksinasi



A sistem homogen itu adalah bagian dari jagat raya yang tersusun dari satu fase materi. Ini bisa menjadi fase yang benar-benar seragam, atau terdiri dari campuran unsur-unsur yang teratur dan simetris, yang untuk kasus sistem kimia homogen, adalah partikel (molekul, atom, ion, dll.).

Alam cenderung, melalui mekanisme yang tidak pasti atau terkenal, untuk menghomogenisasi beberapa properti atau keseluruhan sistem itu sendiri. Di Bumi ada orkestra keseimbangan antara sistem homogen dan heterogen, yang dianggap demikian melalui eksplorasi visual.

Artinya, pada contoh pertama mata memenuhi syarat jika suatu sistem (objek atau ruang apa pun) adalah homogen atau tidak. Jika dangkal, langkah selanjutnya adalah bertanya bagaimana komposisinya dan bagaimana elemen-elemennya diatur. Dengan pemikiran ini, dapat ditegaskan atau tidak (dengan kepastian tertentu) jika sistem menyajikan homogenitas dalam propertinya..

Sebagai contoh, pada gambar di atas Anda memiliki gambar cangkir kopi, piring dan bungkus gula dengan wajah bahagia. Jika Anda mempertimbangkan ketiga elemen ini untuk sebuah penelitian, maka sistemnya akan heterogen, tetapi jika Anda hanya mempelajari kopi hitam di dalam cangkir, Anda akan berbicara dalam kasus ini tentang sistem yang homogen.

Mengapa Karena, pada pandangan pertama, kopi hitam terlihat permukaan yang seragam dan Anda mungkin berpikir bahwa itu juga di dalamnya. Jika gula ditambahkan tanpa diaduk, itu akan mengendap di bagian bawah cangkir dan, sistem homogen awal, akan menjadi heterogen.

Namun, jika kopi diaduk sampai gula benar-benar larut, homogenitasnya akan kembali, meskipun dengan sifat organoleptik baru sekarang lebih manis dari sebelumnya. Agar homogen, setiap tetes kopi yang diekstraksi dari sudut mana pun dari cangkir harus tahu persis sama.

Di sisi lain, Anda dapat membandingkan secangkir kopi hitam dengan salah satu permukaan yang menggelegak. Yang kedua akan kurang homogen dari yang pertama, karena tidak memiliki distribusi gelembung yang seragam. Tapi, jika kedua kopi memiliki rasa yang sama, dan mereka tidak memiliki kristal gula (variabel yang lebih penting), maka keduanya sama-sama homogen.

Kopi dengan whipped cream, atau dengan gambar artistik di permukaannya, dapat diambil dengan sistem heterogen (meskipun campurannya homogen sehubungan dengan kopi).

Indeks

  • 1 Karakteristik sistem yang homogen
    • 1.1 Papan catur dan subjektivitas
  • 2 Klasifikasi
    • 2.1 Solusi
    • 2.2 Zat murni
    • 2.3 Reaksi homogen
  • 3 metode fraksinasi
    • 3.1 Penguapan
    • 3.2 Distilasi
    • 3.3 Pencairan
  • 4 Contoh
    • 4.1 Kehidupan sehari-hari
    • 4.2 Bahan Kimia
  • 5 Referensi

Karakteristik sistem yang homogen

Apa karakteristik yang seharusnya dimiliki sistem homogen?? 

-Harus memiliki fase material tunggal (cair, padat atau gas).

-Ketika sampai pada campuran, komponennya harus mampu membentuk fase seragam tunggal. Ini adalah kopi dan gula. Jika ada kristal gula di bagian bawah cangkir atau cangkir tanpa larut, mereka membentuk fase kedua.

-Sifat intensifnya (kerapatan, viskositas, volume molar, titik didih, dll.) Harus sama di semua titik dalam sistem. Ini juga berlaku untuk sifat organoleptik (rasa, warna, bau, dll.). Jadi, meringue rasa tunggal adalah sistem yang homogen asalkan tidak memiliki unsur lain (seperti buah cincang).

-Komponen campuran mereka dipesan di ruang dengan cara yang homogen dan simetris.

Papan catur dan subjektivitas

Karakteristik terakhir dapat memicu kebingungan dan sudut pandang.

Papan catur (tanpa potongan), misalnya, merupakan titik di mana berbagai pendapat muncul tentangnya. Apakah homogen atau heterogen? Dan jika kotak hitam dan putih bergantian dalam baris (satu putih, satu hitam, dan sebagainya), apa yang akan menjadi respons dalam skenario itu??

Karena kotak berbeda satu sama lain oleh warna, ini adalah variabel utama. Ada perbedaan mencolok antara putih dan hitam, yang berganti-ganti di seluruh papan.

Setiap warna mewakili komponen, dan campurannya homogen jika disposisi fisiknya diorientasikan sedemikian rupa untuk meminimalkan perbedaan sifat-sifatnya. Oleh karena itu, warna harus diatur dengan cara yang paling seragam dan simetris.

Dari alasan ini, papan catur itu homogen, karena meskipun heterogen sehubungan dengan warnanya, perbedaannya berganti secara seragam. Sementara dengan warna yang ditampilkan dalam baris, "fase hitam dan putih" jelas, yang akan setara dengan memiliki dua fase dan memasukkan definisi sistem heterogen.

Klasifikasi

Sistem homogen dapat memiliki banyak klasifikasi, yang bergantung pada cabang pengetahuan mana mereka berasal. Dalam ilmu kimia, tidak cukup hanya mengamati sistem secara dangkal, tetapi untuk menemukan partikel mana yang menyusun dan apa yang mereka lakukan di dalamnya.

Solusi

Solusi tak jenuh adalah campuran atau sistem homogen hadir tidak hanya dalam kimia tetapi dalam kehidupan sehari-hari. Laut dan samudera adalah massa raksasa air asin tak jenuh. Molekul pelarut, biasanya dalam fase cair, mengelilingi molekul terlarut dan mencegahnya dari ditambahkan untuk membentuk padatan atau gelembung.

Hampir semua solusi termasuk dalam klasifikasi ini. Alkohol, asam, basa yang tidak murni, campuran pelarut organik, larutan indikator atau pereaksi logam transisi; semua terkandung dalam balon volumetrik atau gelas atau wadah plastik, diklasifikasikan sebagai sistem homogen.

Mengingat pembentukan fase kedua yang lebih rendah pada salah satu solusi ini, sistem tidak lagi homogen.

Zat murni

Di atas, frase "alkohol tidak murni" ditulis, yang berarti bahwa mereka biasanya dicampur dengan air. Namun, alkohol murni, serta senyawa cair lainnya, adalah sistem yang homogen. Ini tidak hanya berlaku untuk cairan, tetapi juga untuk padatan dan gas.

Mengapa Karena ketika Anda hanya memiliki satu jenis partikel dalam suatu sistem, Anda berbicara tentang homogenitas yang tinggi. Semua sama, dan satu-satunya variasi adalah cara mereka bergetar atau bergerak; tetapi, dalam kaitannya dengan sifat fisik atau kimianya, tidak ada perbedaan dalam bagian mana pun dari sistem.

Ini berarti bahwa kubus besi murni adalah sistem yang homogen karena hanya memiliki atom besi. Jika sebuah fragmen dari salah satu simpulnya dihilangkan, dan sifat-sifatnya ditentukan, hasil yang sama akan diperoleh; yaitu, homogenitas propertinya terpenuhi.

Jika tidak murni, propertinya akan terombang-ambing dalam rentang nilai. Ini adalah efek kotoran pada zat besi, dan pada zat atau senyawa lain apa pun.

Jika di sisi lain kubus besi memiliki bagian teroksidasi (merah) dan bagian logam (keabu-abuan), maka itu adalah sistem heterogen.

Reaksi yang homogen

Reaksi homogen mungkin merupakan sistem kimia homogen yang paling penting. Di dalamnya semua reagen berada dalam fase yang sama, terutama cairan atau gas. Mereka dicirikan oleh kontak yang lebih besar dan tumbukan molekul antara reaktan.

Karena hanya ada satu fase, partikel bergerak dengan kebebasan dan kecepatan yang lebih besar. Di satu sisi ini adalah manfaat besar; tetapi di sisi lain, produk yang tidak diinginkan dapat dibentuk atau beberapa reagen bergerak sangat cepat sehingga tidak bertabrakan secara efisien.

Reaksi gas panas dengan oksigen menyebabkan kebakaran adalah contoh lambang dari jenis reaksi ini.

Sistem lain apa pun yang melibatkan pereaksi dengan fase berbeda, seperti yang terjadi dengan oksidasi logam, dianggap sebagai reaksi heterogen.

Metode fraksinasi

Pada prinsipnya, mengingat keseragamannya, tidak mungkin memisahkan komponen sistem homogen dengan metode mekanis; apalagi jika itu adalah zat atau senyawa murni, yang fraksinasi atom unsurnya diperoleh.

Misalnya, lebih mudah (atau lebih cepat) untuk memisahkan komponen pizza (sistem heterogen), daripada komponen kopi (sistem homogen). Yang pertama, cukup menggunakan tangan untuk menghilangkan bahan; sementara dengan yang kedua, akan lebih dari tangan untuk memisahkan kopi dari air.

Metodenya bervariasi sesuai dengan kompleksitas sistem dan fase materialnya.

Penguapan

Penguapan terdiri dari memanaskan larutan sampai pelarut menguap sepenuhnya, meninggalkan zat terlarut. Oleh karena itu, metode ini diterapkan pada sistem cair-padatan yang homogen.

Misalnya, ketika melarutkan pigmen dalam wadah air, mula-mula sistemnya heterogen, karena kristal pigmen belum menyebar ke seluruh volume. Setelah beberapa saat, semua air menjadi warna yang sama, yang menunjukkan homogenisasi.

Untuk memulihkan pigmen yang ditambahkan, seluruh volume air harus dipanaskan sampai menguap. Jadi, molekul H2Atau mereka meningkatkan energi kinetik rata-rata mereka berkat energi yang dipasok oleh panas. Hal ini menyebabkan pelepasan ke fase gas, meninggalkan kristal pigmen di bagian bawah (dan di dinding wadah).

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

Di sisi lain, penguapan juga digunakan untuk menghilangkan zat terlarut yang mudah menguap sebagai molekul gas (O2, CO2, N2, dll.) Ketika larutan dipanaskan, gas mulai berkumpul untuk membentuk gelembung, yang tekanannya, jika melebihi eksternal, akan naik untuk keluar dari cairan.

Rotaevaporasi

Metode ini memungkinkan pemulihan pelarut organik melalui penerapan vakum. Ini sangat berguna, terutama saat mengekstraksi minyak atau lemak dari bahan organik.

Dengan cara ini, pelarut dapat digunakan kembali untuk ekstraksi di masa depan. Eksperimen ini sangat umum dalam studi minyak alami yang diperoleh dari bahan organik (merey, biji, bunga, kerang buah, dll.).

Distilasi

Distilasi memungkinkan untuk memisahkan komponen-komponen dari sistem homogen cair-cair. Ini didasarkan pada perbedaan titik didih dari setiap komponen (ΔTeb); Semakin besar perbedaannya, semakin mudah memisahkannya.

Ini membutuhkan kolom pendingin yang mempromosikan kondensasi cairan yang paling mudah menguap, yang kemudian akan mengalir ke balon pengumpul. Jenis distilasi bervariasi tergantung pada nilai ΔTeb dan zat yang terlibat.

Metode ini sangat digunakan ketika memurnikan campuran homogen; misalnya, memulihkan produk gas dari reaksi homogen. Namun, ia juga memiliki aplikasi untuk campuran heterogen, seperti yang terjadi dalam proses pemurnian minyak mentah untuk mendapatkan bahan bakar fosil dan produk lainnya..

Pencairan

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

Karena itu, mereka memiliki sifat fisik sendiri dan berperilaku berbeda dalam menghadapi peningkatan tekanan dan penurunan suhu.

Ketika T dan P bervariasi, beberapa gas cenderung berinteraksi lebih kuat daripada yang lain; dengan kekuatan yang cukup untuk mengembun dalam fase cair. Di lain pihak, jika seluruh sistem mengembun, maka distilasi komponen kondensat terpaksa.

Jika A dan B adalah gas, dengan pencairan mereka mengembun dalam campuran homogen, yang kemudian mengalami distilasi. Dengan cara ini, A dan B murni diperoleh dalam wadah yang berbeda (seperti oksigen cair dan nitrogen terpisah).

Contohnya

Contoh tambahan lain dari sistem homogen tercantum di bawah ini.

Dari kehidupan sehari-hari

-Pasta gigi putih.

-Cuka, serta alkohol komersial dan deterjen cair.

-Plasma darah.

-Udara Awan juga dapat dianggap sistem homogen, meskipun mereka benar-benar mengandung tetesan air mikro.

-Minuman beralkohol tanpa es.

-Parfum.

-Gelatin, susu dan madu. Namun, secara mikroskopis mereka adalah sistem heterogen, meskipun menunjukkan satu fase ke mata telanjang.

-Setiap benda padat dengan karakteristik yang terlihat seragam, seperti warna, kecerahan, dimensi, dll. Misalnya, nugget simetris dan logam, atau blok segi mineral atau garam. Cermin juga termasuk dalam rentang objek ini.

Bahan kimia

-Paduan baja dan logam. Atom-atom logamnya tersusun dalam susunan kristal di mana ikatan logam ikut serta. Jika distribusi atom seragam, tanpa "lapisan" atom logam X atau Y.

-Semua solusi disiapkan di dalam atau di luar laboratorium.

-Hidrokarbon murni (butana, propana, sikloheksana, benzena, dll.).

-Semua sintesis atau produksi di mana reagen atau bahan baku berada dalam satu fase.

Katalisis homogen

Beberapa reaksi dipercepat dengan penambahan katalis homogen, yang merupakan zat yang berpartisipasi sesuai dengan mekanisme yang sangat spesifik dalam fase reaktan yang sama; yaitu, dalam reaksi yang dilakukan dalam larutan air, katalis ini harus larut.

Secara umum, katalisis homogen sangat selektif, meskipun tidak terlalu aktif atau stabil.

Referensi

  1. Redaksi Encyclopaedia Britannica. (2018). Reaksi homogen. Encyclopædia Britannica. Diperoleh dari: britannica.com
  2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (24 September 2018). Perbedaan Antara Campuran Heterogen dan Homogen. Diperoleh dari: thoughtco.com
  3. Chemicole (2017). Definisi Homogen. Diperoleh dari: chemicool.com
  4. LoveToKnow. (2018). Contoh Campuran Homogen. Diperoleh dari: example.yourdictionary.com
  5. Pengetahuan Ilmu Pengetahuan. (s.f.). Kimia: sistem homogen dan heterogen. Dipulihkan dari: saberdeciencias.com
  6. Prof. Lic. Naso C. (s.f.). Campuran dan solusi. [PDF] Diperoleh dari: cam.educaciondigital.net
  7. Brazil R. (20 April 2018). Menggabungkan katalisis homogen dan heterogen. Diperoleh dari: chemistryworld.com