Zvažování jevů a procesů by mělo být vícevrstvé. Je třeba vzít v úvahu vlastnosti mikroskopické i makroskopické povahy. Jak naznačují samotné názvy, toto dělení se provádí dělením pořadí analyzovaných prvků. Makroskopické pole, úzce související s termodynamikou chemických reakcí, umožňuje pozorování a měření fyzikálních a chemických vlastností, jako je například hustota, teplota nebo rozpustnost. V případě mikroskopické analýzy lze pozorovat pohyby molekul a jejich interakce. Molekuly můžeme popsat z hlediska jejich rychlosti a kinetické energie. Pokud je oblastí našeho zájmu směs, musíme zvážit její homogenitu a tedy typ systému, ve kterém je přítomna.

Klasifikace fyzikálně-chemických systémů

Při uvažování o homogenitě materiálových systémů v makroskopickém měřítku dochází k rozdělení na dvě hlavní skupiny – heterogenní a homogenní systémy. Jsou kategorizovány podle jejich fyzikálních vlastností – fyzikálního stavu, rozpustnosti, bodu tání, které se liší nebo ne. Každý systém se skládá ze všech látek zapojených do reakce nebo procesu. Jasně odlišitelná část systému, vyznačující se zachováním stejných vlastností, se nazývá fáze. Existují tři hlavní typy fází – pevná, kapalná a plynná. Povrch mezi nimi a zbytkem systému je fázovou hranicí. V závislosti na entropii (ΔS) nebo volné entalpii (ΔG), pokud ΔS>0 nebo ΔG

Fázový diagram

Fázový diagram je grafické znázornění výskytu různých fází. Zohledňuje výskyt těchto fází při dosažení určitých teplotních a tlakových rozsahů a také jejich vzájemné změny. Schématický fázový diagram pro jednosložkový systém ilustruje přítomnost tří hlavních fází v závislosti na podmínkách procesu. Čáry na něm označují stavy rovnováhy mezi odpovídajícími dvěma fázemi, tj. mezi pevnou látkou a plynem, mezi pevnou látkou a kapalinou, mezi plynem a kapalinou. Při znalosti jednoho z kritických parametrů je možné určit podmínky, za kterých dojde k tání, tuhnutí, vypařování, kondenzaci, sublimaci a resublimaci popisované složky. Kromě toho je na grafu trojitý bod, kde se všechny fázové čáry sbíhají, což znamená, že tři fáze mohou za určitých podmínek koexistovat současně. Diagram také obsahuje dva velmi důležité body – kritický tlak a kritickou teplotu. Kritický tlak definuje bod, který odráží maximální tlak, při kterém se kapalina může změnit v plyn, nebo maximální možný tlak nasycených par nad kapalinou. Na druhé straně koncept kritické teploty definuje nejvyšší teplotu, při které může plyn kondenzovat při zvýšení tlaku. Kritický bod, umístěný na kritické teplotě a kritickém tlaku, tedy popisuje stav, ve kterém nelze rozlišit kapalnou a plynnou fázi.

READ
Jak správně změřit izolační odpor pomocí megaohmmetru?

Gibbsovo fázové pravidlo

Toto je specifický vztah, který platí pro každý systém v termodynamické rovnováze. Rovnice definující toto pravidlo zahrnuje počet fází (f) přítomných v systému s počtem nezávislých složek (n) a počtem stupňů volnosti (s). Číslo s odpovídá počtu regulovaných intenzivních veličin, jejichž změna nepovede k porušení počtu fází v rovnováze izolované soustavy. Intenzivní proměnné jsou všechny fyzikální veličiny, které na systému nijak nezávisí, například geometrické rozměry a objem, dále počet molekul v systému, jeho hmotnost, měrná tepelná kapacita a podobně. Rovnice má následující tvar:

Nezávislé komponenty systému, označené písmenem n, v praxi znamenají nejmenší počet komponent uvažovaného systému, který je nutný k sestrojení kterékoli z jeho fází v libovolném množství. Uvažujeme-li systém, jehož složky mohou mezi sebou reagovat, pak počet n vypočteme odečtením počtu nezávislých reakčních rovnic od celkového počtu složek tvořících tento systém. To znamená, že pokud jde o reakci ve tvaru:

počet nezávislých rovnic je 1, uvažujeme specifickou reakci probíhající v systému. Nezávislá rovnice je jakýkoli systém chemických rovnic, ve kterém není možné získat žádnou z nich kombinací ostatních. Přestože počet komponent pro tento systém je 3, je přítomen CaCO3, CaO a CO2. Díky těmto informacím je také možné vypočítat počet nezávislých komponent:

n = počet složek – počet nezávislých rovnic, proto:

Pomocí stejného příkladu můžete také vypočítat počet stupňů volnosti pomocí rovnice pro Gibbsovo fázové pravidlo:

s = n – f + 2 = 2 – 3 + 2 = 1

Tato hodnota znamená, že pro udržení stability počtu fází v rovnováze systému lze provozovat pouze jednu intenzivní proměnnou.

Heterogenní systém

Každý systém, který má více než jednu fázi a je tedy heterogenním systémem, je také heterogenní. Nezáleží na tom, jaké jsou fáze – heterogenní systém může současně obsahovat několik pevných a kapalných fází, ale pouze jednu plynnou fázi. To se děje proto, že se plyny dokonale mísí.

Zajímavým příkladem heterogenního systému je žula – obsahuje mnoho pevných fází, včetně křemene, draselného živce, plagioklasu a biotitu. Mnoho potravin lze také nazvat heterogenními – ideálním příkladem jsou vícesložkové müsli nebo salátové dresinky z tuku, koření a dalších přísad.

READ
Jak vybrat správnou tapetu do malého pokoje?

Zajímavým typem heterogenních směsí jsou koloidy, tedy roztoky, ve kterých je nutné rozlišit složky pomocí mikroskopu. Ve většině případů je však lze oddělit pomocí jednoduchých metod nebo jednoduchých nástrojů. Například k oddělení směsi vody a oleje můžete použít dekantaci – složky jsou viditelné pouhým okem. Další způsoby účinné pro separaci heterogenních směsí zahrnují filtraci, mechanickou separaci a centrifugaci. Totéž platí pro směs minerálů, které se liší vlastnostmi – křemen, slída a živec lze oddělit i kladivem.

Homogenní systém

Na rozdíl od heterogenního systému se homogenní systém vyznačuje obsahem pouze jedné fáze – je homogenní. V tomto případě není možné rozeznat komponenty v systému pouhým okem. Jednoduché separační metody jsou navíc neúčinné a užitečné mohou být pouze metody založené na fyzikálních vlastnostech. Příkladem takového způsobu je separace destilací na základě různých bodů varu daného systému. Dalšími metodami účinnými pro separaci homogenních směsí jsou krystalizace a chromatografie. Speciálním typem homogenního systému je čistá látka, jejíž jedna fáze obsahuje pouze jednu složku. Dalším případem jsou všelijaké homogenní roztoky a směsi – i přes jednu fázi může systém obsahovat mnoho složek. Vzhledem k tomu, že fáze přítomná v systému může být buď kapalina, pevná látka nebo plyn, mohou mít roztoky také takové formy. Příkladem takových systémů jsou kapalné směsi – ocet, voda, směsi plynů – atmosférický vzduch, dále směsi pevných látek, včetně minerálních rud a všech druhů slitin, jako je bronz nebo mosaz.

Změny v systémech

V systémech mohou nastat dva typy přeměn: fázová, méně běžně nazývaná fyzikální, a chemická. První zahrnuje všechny změny, které nevedou ke vzniku nových chemikálií. Také se nevyznačují vymizením již přítomných složek. Jak však název napovídá, vedou k takovým změnám, pokud jde o stav agregace nebo struktury. Je také možné, že se vytvoří nová fáze se současným zánikem fáze původní. Příklady fázových přeměn jsou resublimace a polymorfní přeměny prvků. Chemické přeměny mají zcela jiný mechanismus. Jsou to reakce, v jejichž důsledku vznikají místo toho původní složky, nové látky. K takovým přeměnám může docházet dvěma způsoby – například při hydrolýze v jedné nebo více fázích a při spalování.

READ
Jak aktualizovat barvu oblečení?

Pojmy heterogenní a homogenní souvisí především s chemií, která označuje míchání materiálů.

Abychom pochopili rozdíl mezi nimi, stačí nám vědět, jaké přísady jsou smíchány, v jakém stavu směs vzniká a zda je ve složení jednotnost nebo ne.

Pro pochopení různých typů směsí a jejich stavu po přípravě roztoku je důležité znát rozdíl mezi heterogenní a homogenní, který je vysvětlen v následujících částech.

Klíčová zjištění

  1. Homogenní označuje látku se stejným složením v celém rozsahu, zatímco heterogenní označuje látku s různým složením v různých částech.
  2. Příklady homogenních látek jsou vzduch a voda a příklady heterogenních látek jsou půda a krev.
  3. V homogenních směsích jsou látky distribuovány rovnoměrně, zatímco v heterogenních směsích jsou látky distribuovány nerovnoměrně.

Heterogenní versus homogenní

Rozdíl mezi heterogenní a homogenní je v tom, že heterogenní je typ směsi, ve které není složení jednotné, zatímco homogenní je typ směsi, ve které je celé složení jednotné v celé směsi, což znamená, že složka ve směsi je zcela smíšený. spolu. Vlastnosti obou směsí se také liší v závislosti na složení.

Heterogenní versus homogenní

Heterogenní typ směsi, ve které jsou rozpuštěné částice nerovnoměrně rozmístěny a pohledem na ně lze určit, že se jedná o heterogenní směs. Jejich složení je heterogenní.

Jejich částice jsou snadno viditelné mikroskopem a mají více než jednu fázi, která je viditelná pouhým okem.

Homogenní je směs, ve které je rozpuštěná složka rovnoměrně rozdělena. Tato směs není viditelná pouhým okem.

Proto to nemůžete odhadnout pouhým pohledem. Homogenní směs se také nazývá roztok.

Jejich složení je podobné. Hodnotit můžeme pouze jednu jeho fázi.

Příkladem je ocet, dešťová voda atd.

srovnávací tabulka

Co je heterogenní?

Heterogenní směs je směs, ve které rozpuštěné složky nejsou stejné.

Například zeleninová polévka je heterogenní směs, protože zelenina a polévky se od sebe snadno oddělují a všechny složky jsou přítomny v různých množstvích.

Fág je malá část vzorku s podobnými kompozičními vlastnostmi. Homogenní směs má při dodržení její definice pouze jednu fázi.

Heterogenní směs se skládá ze dvou nebo více fází. Pokud smícháte vodu a olej, nesmíchají se. Tvoří různé vrstvy.

READ
Jak se nazývají části kancelářské židle?

Tyto vrstvy se nazývají fáze.

Složky heterogenní směsi lze snadno oddělit. Pokud například smícháme písek a vodu, abychom vytvořili roztok, uvidíme, že částice písku se po nějaké době samy usadí.

Snadno tak oddělíme částečku písku od vody a vidíme rozdíl. Někdy se používají heterogenní katalyzátory, ale za jiných podmínek.

Stav činidel se také liší.

Heterogenní směsi mají proměnlivé složení. To znamená, že poměr částic je jiný.

Příklady heterogenních směsí jsou písek a voda, směs soli a železného zásypu atd. Existují dva typy heterogenních směsí: suspenzní a koloidní.

Co je Homogenní?

Pro definování homogenní směsi je velmi důležité vědět pár věcí, například organizovaná struktura by měla být hladká a jednotná.

Jakákoli látka přidaná do homogenní směsi se musí snadno rozpustit. Množství této látky by mělo být stejné.

Považuje se za správné definovat homogenní směsi jako takové.

Existuje mnoho příkladů této směsi, jako je roztok soli a vody, což je homogenní směs. A také roztok cukru a vody.

Ukazuje tedy, že oba prvky by se od sebe neměly lišit, ale měly by být podobné.

Komponenty jsou vzhledově i složením téměř identické v homogenní směsi. Všechny homogenní směsi jsou roztoky.

V homogenních směsích, pokud jsou složky ve formě prášku a další složkou je kapalina, se dobře smíchají a různé složky nelze vidět odděleně.

Tuto směs můžeme vidět pouze v tekuté formě. Do této směsi patří i vzduch, protože ani jeho částice nejsou pouhým okem viditelné.

Vzduch je směs různých plynů přítomných v naší atmosféře.

Hlavní rozdíly mezi heterogenním a homogenním

  1. Heterogenní je typ směsi, ve které není složení jednotné, zatímco homogenní je typ směsi, ve které je celé složení homogenní v celé směsi, což znamená, že složky ve směsi jsou navzájem zcela promíchány.
  2. Heterogenní směs lze snadno oddělit, ale homogenní směs nikoli.
  3. Velikost částic heterogenní směsi je velká, zatímco velikost částic homogenní směsi je malá.
  4. Heterogenní směs nemá čistou povahu, zatímco homogenní směs má čistou povahu.
  5. Existují dva typy heterogenních směsí: suspenze a koloidy, zatímco homogenní směs je pouze jeden typ známý jako roztok.
READ
Jak utěsnit akvárium?

Doporučení

Vynaložil jsem tolik úsilí na psaní tohoto blogového příspěvku, abych vám poskytl hodnotu. Velmi mi pomůže, když zvážíte jeho sdílení na sociálních sítích nebo se svými přáteli/rodinou. SDÍLEJTE ♥️