ระบบวัสดุ: การจำแนกประเภทเฟสและตัวอย่าง

ระบบวัสดุ เป็นสิ่งที่ประกอบไปด้วยสสารและแยกได้จากส่วนที่เหลือของเอกภพที่จะศึกษา สสารมีอยู่ทุกหนทุกแห่งสร้างรูปทรงและความหมายที่แท้จริงต่อการรับรู้ของชีวิตประจำวัน แต่เมื่อคุณต้องการศึกษาบางส่วนของสสารคุณดูถูกสิ่งรอบตัวและพูดถึงระบบวัตถุ

พวกเขาเป็นตัวแปรมากเนื่องจากมีวัสดุบริสุทธิ์และสารประกอบเช่นเดียวกับรัฐที่แตกต่างกันและขั้นตอนการรวม จะกำหนดขอบเขตระหว่างระบบวัสดุและสภาพแวดล้อมได้อย่างไร? ทุกอย่างขึ้นอยู่กับตัวแปรที่พิจารณา ตัวอย่างเช่นในภาพด้านล่างหินอ่อนลูกกวาดแต่ละอันอาจเป็นระบบที่กำลังศึกษาอยู่

อย่างไรก็ตามหากต้องการคำนึงถึงสีของตัวแปรคุณจำเป็นต้องพิจารณาหินอ่อนทั้งหมดของเครื่องจ่าย เนื่องจากเครื่องไม่สนใจนี่คือสภาพแวดล้อมของลูกหิน ดังนั้นระบบวัสดุของตัวอย่างจะกลายเป็นมวลของหินอ่อนและคุณสมบัติของพวกเขา (ไม่ว่าพวกเขาจะเคี้ยวหมากฝรั่งมินต์ ฯลฯ )

อย่างไรก็ตามทางเคมีระบบวัสดุถูกกำหนดให้เป็นสารบริสุทธิ์หรือส่วนผสมใด ๆ ของมันจำแนกตามลักษณะทางกายภาพของพวกเขา

การจัดหมวดหมู่

ระบบวัสดุที่เป็นเนื้อเดียวกัน

วัสดุที่ศึกษาสามารถแสดงลักษณะที่เหมือนกันซึ่งคุณสมบัติของมันยังคงที่โดยไม่คำนึงถึงตัวอย่างที่ถูกวิเคราะห์ กล่าวอีกนัยหนึ่ง: ระบบประเภทนี้โดดเด่นด้วยการมีสสารเพียงช่วงเดียวตั้งแต่แรกเห็น

สารและสารประกอบบริสุทธิ์

หากวิเคราะห์สารบริสุทธิ์แล้วจะพบว่าคุณสมบัติทางเคมีกายภาพตรงกับค่าและผลลัพธ์เดียวกันแม้ว่าจะมีการเก็บตัวอย่างจำนวนมาก (และในพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ที่แตกต่างกัน)

ตัวอย่างเช่นหากตัวอย่างแคลเซียมเปรียบเทียบกับหนึ่งจากเอเชียยุโรปแอฟริกาและอเมริกาพวกเขาจะมีคุณสมบัติเหมือนกัน เช่นเดียวกันจะเกิดขึ้นหากมีการใช้ตัวอย่างของถ่านหินบริสุทธิ์

ในทางกลับกันสารประกอบบริสุทธิ์ยังปรากฏดังกล่าวข้างต้น หากมีการรับประกันว่ากระดานดำจะทำจากวัสดุเดียวก็จะจัดเป็นระบบวัสดุที่เป็นเนื้อเดียวกัน

อย่างไรก็ตามสิ่งนี้ไม่ได้เกิดขึ้นกับตัวอย่างแร่เนื่องจากโดยทั่วไปจะเก็บสิ่งสกปรกจากแร่ธาตุที่เกี่ยวข้องอื่น ๆ และในกรณีนี้มันเป็นระบบวัสดุที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ระบบวัสดุเหล่านั้นเช่นต้นไม้หินภูเขาหรือแม่น้ำก็ตกอยู่ในการจำแนกประเภทสุดท้ายนี้

การละลาย

น้ำส้มสายชูใช้ในเชิงพาณิชย์เป็นสารละลายของกรดอะซิติก 5% นั่นคือกรดอะซิติกบริสุทธิ์ 5 มล. ละลายในน้ำ 100 มล. อย่างไรก็ตามลักษณะของมันเป็นของเหลวใสแม้ว่าในความเป็นจริงมันเป็นสารประกอบบริสุทธิ์สองชนิด (น้ำและกรดอะซิติก) รวมกัน

ระบบวัสดุที่แตกต่างกัน

ตรงกันข้ามกับความเป็นเนื้อเดียวกันในระบบลักษณะนี้ทั้งรูปร่างหน้าตาและคุณสมบัติคงที่ไม่สม่ำเสมอตลอดระยะการขยายตัว

นอกจากนี้ยังสามารถรับเทคนิคการแยกทางกายภาพหรือทางเคมีซึ่งเป็นระยะที่สกัดซึ่งแต่ละคนถือเป็นระบบที่เป็นเนื้อเดียวกัน

ขั้นตอน

ในภาพด้านบนสถานะของสสารและการเปลี่ยนแปลงจะแสดงขึ้น สิ่งเหล่านี้มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับขั้นตอนของสสารเพราะถึงแม้ว่ามันจะเหมือนกัน แต่ก็มีความแตกต่างเล็กน้อย

ดังนั้นขั้นตอนของระบบวัสดุที่เป็นของแข็งของเหลวและก๊าซ นั่นคือสำหรับเรื่องที่กำหนดภายใต้การวิเคราะห์นี้สามารถนำมาใช้ในขั้นตอนก่อนหน้าใด ๆ

อย่างไรก็ตามเนื่องจากปฏิกิริยาในของแข็งมีความแข็งแรงมากและขึ้นอยู่กับตัวแปรเช่นความดันและอุณหภูมิระบบอาจหรือไม่อาจมีเฟสที่แตกต่างกัน

ตัวอย่างเช่นสารประกอบ X ซึ่งเป็นของแข็งที่อุณหภูมิห้องมีเฟส I แต่เมื่อความดันที่ตกลงมานั้นสูงมากโมเลกุลของมันจะเรียงตัวกันอย่างหนาแน่นมากขึ้นและจากนั้นการเปลี่ยนแปลงจะเกิดขึ้นจากเฟส 1 ถึงโซลิดเฟส II

แม้จะมีเฟสอื่น ๆ เช่น III และ IV ซึ่งมาจาก II ที่อุณหภูมิแตกต่างกัน ดังนั้นระบบวัสดุเอกพันธ์ของ X ของเฟสของแข็งที่ชัดเจนสามารถรับได้ถึงสี่เฟสของแข็ง: I, II, III และ IV

ในกรณีของระบบของเหลวและก๊าซโมเลกุลโดยทั่วไปสามารถใช้เฟสเดียวในสถานะของสสาร กล่าวอีกนัยหนึ่งอาจไม่มีเฟสก๊าซ I และอีก II

แผนภาพเฟส

มีหลายเฟสไดอะแกรม: บางตัวสำหรับสารประกอบเดี่ยวหรือสารเดี่ยว (เช่นที่อยู่ในภาพด้านบน) และอื่น ๆ สำหรับระบบเลขฐานสอง (ตัวอย่างเช่นเกลือในน้ำ) หรือระบบประกอบไปด้วยสามส่วน

"ง่าย" ที่สุดของทั้งหมดคือแผนภาพเฟสของสาร ดังนั้นสำหรับสารสมมุติฐาน Y เฟสของมันจึงแสดงเป็นฟังก์ชันของความดัน (แกน y) และอุณหภูมิ (แกน x)

ที่ความดันต่ำมันเป็นแก๊สไม่ว่าจะอุณหภูมิเท่าไหร่ อย่างไรก็ตามโดยการเพิ่มความดัน Y ก๊าซจะถูกเก็บไว้ในของแข็ง Y

อย่างไรก็ตามที่อุณหภูมิสูงกว่าจุดวิกฤตก๊าซ Y ควบแน่นในของเหลว Y และหากความดันเพิ่มขึ้น (เพิ่มขึ้นในแนวดิ่งผ่านแผนภาพ) ของเหลวจะแข็งตัว

แต่ละบรรทัดแสดงถึงความสมดุลระหว่างสองเฟสที่แยก: โซลิด - แก๊ส, ของเหลว - ของเหลว, ของแข็ง - ของเหลว, ของเหลว - ของแข็งและของแข็ง - ของเหลว - ก๊าซ - ที่จุดสาม

ยิ่งกว่านั้นจากจุดวิกฤติ Y ไม่มีการแยกความแตกต่างทางกายภาพระหว่างเฟสแก๊สและเฟสของเหลว: มันก่อให้เกิดสิ่งที่เรียกว่าของเหลวยิ่งยวด

ตัวอย่าง

- โลกเป็นระบบวัสดุเนื่องจากเนื้อหาเป็นก๊าซดังนั้นจึงมีลักษณะทางเคมี หากก๊าซมีความหนาแน่นน้อยกว่าอากาศบอลลูนจะลอยขึ้นสู่ท้องฟ้า

- ระบบเลขฐานสองของน้ำและน้ำมันมีสองขั้นตอน: หนึ่งสำหรับน้ำและอีกระบบหนึ่งสำหรับน้ำมัน ชุดของทั้งคู่เป็นระบบที่ต่างกันในขณะที่แต่ละชั้นเป็นระบบที่เป็นเนื้อเดียวกัน หากคุณต้องการสกัดน้ำมันคุณจะต้องทำการสกัดของเหลวและของเหลวด้วยตัวทำละลายอินทรีย์และสารระเหย

- ระบบทึบแข็งอาจประกอบด้วยส่วนผสมของน้ำตาลทรายขาวและน้ำตาลทรายแดง ที่นี่ความแตกต่างของสีระหว่างผลึกทำให้กรณีนี้เป็นระบบที่ต่างกัน

- น้ำทะเลเป็นอีกตัวอย่างหนึ่งของระบบวัสดุที่เป็นเนื้อเดียวกัน ประกอบด้วยการละลายของไอออนจำนวนมากซึ่งมีหน้าที่ในการลิ้มรสเค็มลักษณะของมัน หากตัวอย่างน้ำทะเลถูกระเหยในภาชนะมันจะตกตะกอนในเกลือสีขาวนี้