Classificação de Materiais de Sistemas, Fases e Exemplos

O sistemas de materiais são todos aqueles compostos de matéria e isolados do resto do universo a ser estudado. A matéria está em toda parte, dando forma e senso real às percepções da vida cotidiana, mas quando você quer estudar uma parte da matéria, despreza o que a cerca e fala de um sistema material.

Eles são muito variáveis, uma vez que existem materiais puros e compostos, bem como estados diferentes e fases de agregação. Como definir o limite entre o sistema material e seu entorno? Tudo depende das variáveis ​​consideradas. Por exemplo, na imagem inferior, cada bolinha de gude pode ser o sistema em estudo.

No entanto, se alguém quiser levar em conta a cor variável, então é necessário considerar todos os mármores da máquina distribuidora. Porque a máquina não é de interesse, este é o ambiente dos mármores. Assim, o sistema material do exemplo torna-se a massa dos mármores e suas propriedades (sejam elas gomas de mascar, hortelã etc.).

No entanto, quimicamente os sistemas de materiais são definidos como qualquer substância pura ou sua mistura, classificados de acordo com seus aspectos físicos.

Índice

• 1 Classificação
  • 1.1 Sistema material homogêneo
  • 1.2 Sistema de material heterogêneo
• 2 fases
  • 2.1 Diagrama de Fase
• 3 exemplos
• 4 referências

Classificação

Sistema material homogêneo

O material estudado pode mostrar uma aparência uniforme, na qual suas propriedades permanecem constantes, independentemente da amostra sendo analisada. Em outras palavras: esse tipo de sistema é caracterizado por ter uma única fase de matéria à primeira vista.

Substância e compostos puros

Se uma substância pura é analisada, então será descoberto que as propriedades físico-químicas coincidem nos mesmos valores e resultados, mesmo se muitas amostras forem coletadas (e em diferentes áreas geográficas).

Por exemplo, se uma amostra de cálcio fosse comparada com uma da Ásia, Europa, África e América, todas teriam as mesmas propriedades. O mesmo aconteceria se uma amostra de carvão puro fosse retirada.

Por outro lado, um composto puro também manifesta o acima mencionado. Se fosse garantido que um quadro negro fosse feito de apenas um material, ele seria classificado como um sistema material homogêneo.

No entanto, isso não ocorre para uma amostra mineral, uma vez que, em geral, ela contém impurezas de outros minerais associados e, nesse caso, é um sistema material heterogêneo. Além disso, esses sistemas materiais como árvores, pedras, montanhas ou rios se enquadram nessa última classificação.

Dissolução

O vinagre comercial é uma solução aquosa de ácido acético a 5%; isto é, que 5 mL de ácido acético puro se dissolvem em 100 mL de água. No entanto, sua aparência é um líquido transparente, embora na realidade sejam dois compostos puros (água e ácido acético) combinados.

Sistema de material heterogêneo

Ao contrário do homogêneo, neste tipo de sistema nem a aparência nem as propriedades são constantes, sendo irregulares ao longo de sua extensão.

Além disso, pode ser submetido a técnicas de separação física ou química, a partir das quais as fases são extraídas, cada uma das quais é considerada como um sistema homogêneo.

Fases

Na imagem acima, os estados da matéria e suas mudanças são mostrados. Estas estão intimamente relacionadas com as fases da matéria porque, apesar de serem as mesmas, apresentam algumas diferenças sutis.

Assim, as fases de um sistema material são o sólido, o líquido e o gás. Ou seja, para um assunto específico em análise, isso pode adotar qualquer uma das fases anteriores.

No entanto, como as interações nos sólidos são muito fortes e dependem de variáveis ​​como pressão e temperatura, um sistema pode ou não ter diferentes fases sólidas.

Por exemplo, o composto X, sólido à temperatura ambiente, tem uma fase I; mas quando a pressão que cai sobre ela é muito alta, suas moléculas se reorganizam mais compactamente, e então ocorre uma transição da fase I para a fase sólida II.

Existem ainda outras fases, como III e IV, que derivam de II a diferentes temperaturas. Assim, o sistema material homogêneo de X de uma fase sólida aparente pode adquirir até quatro fases sólidas: I, II, III e IV.

No caso de sistemas líquidos e gasosos, as moléculas geralmente só podem adotar uma única fase nesses estados da matéria. Em outras palavras, pode não haver uma fase gasosa I e outra II.

Diagrama de fase

Existem muitos diagramas de fase: alguns para um único composto ou substância (como o da imagem acima) e outros para sistemas binários (um sal na água, por exemplo) ou sistemas ternários (três componentes).

O mais "simples" de todos é o diagrama de fases de uma substância. Assim, para a substância hipotética Y, sua fase é representada em função da pressão (eixo y) e temperatura (eixo x).

Em baixas pressões, é um gás, não importa a temperatura. No entanto, aumentando a pressão Y gasoso é depositado em Y sólido.

Entretanto, em temperaturas acima do ponto crítico, o gás condensa no líquido Y e, se a pressão aumentar (verticalmente, sobe através do diagrama), o líquido se solidifica.

Cada linha representa o equilíbrio entre as duas fases que separa: gás sólido, líquido-gás, sólido-líquido, líquido-sólido e sólido-líquido-gás no ponto triplo.

Além disso, a partir do ponto crítico Y, nenhuma distinção física é mostrada entre a fase gasosa e a fase líquida: ela forma o que é conhecido como fluido supercrítico.

Exemplos

- Um globo é um sistema material, já que seu conteúdo é gasoso e, portanto, tem natureza química; Se o gás for menos denso que o ar, o balão subirá ao céu.

- O sistema binário de água-óleo tem duas fases: uma para a água e outra, logicamente, para o petróleo. O conjunto de ambos é o sistema heterogêneo, enquanto as camadas individuais são sistemas homogêneos. Se você quisesse extrair o óleo, precisaria realizar uma extração líquido-líquido com um solvente orgânico e volátil.

- Um sistema sólido-sólido pode consistir de uma mistura de açúcar branco e açúcar mascavo. Aqui, a diferença de cor entre os cristais torna este caso um sistema heterogêneo.

- A água do mar é outro exemplo de um sistema material homogêneo. Consiste na dissolução de muitos íons, responsáveis ​​pelo sabor característico salgado. Se uma amostra de água do mar fosse evaporada em um recipiente, ela sedimentaria nesse sal branco.

Referências

1. Um sistema e seus arredores. Retirado em 27 de maio de 2018, de: chem.libretexts.org
2. Antonio de Ulloa. Sistemas de materiais [PDF] Obtido em 27 de maio de 2018 a partir de: 2.educarchile.cl
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5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (6 de fevereiro de 2018). Definição de sistema aberto em química. Retirado em 27 de maio de 2018, de: thoughtco.com
6. Glen Research Center. Fases da Matéria Retirado em 27 de maio de 2018, de: grc.nasa.gov
7. Alison H. (15 de setembro de 2006). Lançamento de balão. Obtido em 28 de maio de 2018, de: flickr.com