HỆ THỐNG VẬT LIỆU: PHÂN LOẠI, GIAI ĐOẠN VÀ VÍ DỤ - HÓA HỌC - 2026

Các hệ thống tài liệu là những người được cấu tạo của vật chất và được tách ra khỏi phần còn lại của vũ trụ được nghiên cứu. Vật chất ở khắp mọi nơi, mang lại hình thức và ý nghĩa thực sự cho nhận thức của cuộc sống hàng ngày, nhưng khi bạn muốn nghiên cứu một phần của vật chất, bạn bỏ qua môi trường xung quanh nó và nói đến một hệ thống vật chất.

Chúng rất thay đổi, vì có các vật liệu nguyên chất và hỗn hợp, cũng như các trạng thái và giai đoạn kết hợp khác nhau. Làm thế nào để xác định ranh giới giữa hệ thống vật chất và môi trường xung quanh nó? Tất cả phụ thuộc vào các biến được xem xét. Ví dụ, trong hình ảnh bên dưới, mỗi viên bi kẹo có thể là hệ thống đang được nghiên cứu.

Tuy nhiên, nếu tính đến biến màu, thì cần phải xem xét tất cả các viên bi trong máy bán hàng tự động. Vì máy không được quan tâm nên đây là môi trường của các viên bi. Do đó, hệ thống vật chất của ví dụ là khối lượng của các viên bi và các đặc tính của chúng (có thể là kẹo cao su, bạc hà, v.v.).

Tuy nhiên, về mặt hóa học, hệ vật chất được định nghĩa là bất kỳ chất tinh khiết nào hoặc hỗn hợp của chúng, được phân loại theo các khía cạnh vật lý của chúng.

Phân loại

Hệ thống vật liệu đồng nhất

Vật chất đang được nghiên cứu có thể có hình dạng đồng nhất, trong đó các đặc tính của nó không đổi bất kể mẫu được phân tích. Nói cách khác: loại hệ thống này có đặc điểm là thoạt nhìn chỉ có một pha vật chất.

Chất và hợp chất tinh khiết

Nếu một chất tinh khiết được phân tích, thì sẽ thấy rằng các đặc tính lý hóa trùng khớp về các giá trị và kết quả giống nhau, ngay cả khi lấy nhiều mẫu (và ở các khu vực địa lý khác nhau).

Ví dụ, nếu một mẫu canxi được so sánh với một mẫu từ Châu Á, Châu Âu, Châu Phi và Châu Mỹ, tất cả chúng sẽ có cùng tính chất. Điều tương tự cũng sẽ xảy ra nếu lấy một mẫu cacbon nguyên chất.

Mặt khác, một hợp chất nguyên chất cũng biểu hiện những điều đã nêu ở trên. Nếu nó được đảm bảo rằng một phiến đá được làm từ một và duy nhất vật liệu, thì nó sẽ được phân loại là một hệ thống vật liệu đồng nhất.

Tuy nhiên, điều này không xảy ra đối với một mẫu khoáng chất, vì nói chung nó chứa các tạp chất từ ​​các khoáng chất liên quan khác, và đối với trường hợp này, nó là một hệ vật liệu không đồng nhất. Tương tự như vậy, những hệ thống vật chất như cây cối, đá, núi, hoặc sông thuộc phân loại sau.

Giải tán

Giấm thương mại là một dung dịch nước 5% của axit axetic; nghĩa là, 5 mL axit axetic nguyên chất được hòa tan trong 100 mL nước. Tuy nhiên, nó trông giống như một chất lỏng trong suốt, mặc dù nó thực sự là hai hợp chất tinh khiết (nước và axit axetic) kết hợp với nhau.

Hệ thống vật liệu không đồng nhất

Trái ngược với hệ đồng nhất, trong loại hệ thống này không phải hình thức bên ngoài cũng như các thuộc tính đều không đổi, không đều trong suốt phần mở rộng của nó.

Ngoài ra, nó có thể được thực hiện bằng các kỹ thuật tách vật lý hoặc hóa học, từ đó các pha được chiết xuất mà mỗi pha được coi là một hệ thống đồng nhất.

Giai đoạn

Hình trên cho thấy các trạng thái của vật chất và những thay đổi của chúng. Chúng có liên quan chặt chẽ đến các giai đoạn của vật chất bởi vì, mặc dù chúng giống nhau, nhưng chúng có một số khác biệt nhỏ.

Như vậy, các pha của một hệ vật chất là rắn, lỏng và khí. Điều đó có nghĩa là, đối với một số vấn đề được phân tích, nó có thể áp dụng bất kỳ giai đoạn nào trước đó.

Tuy nhiên, vì các tương tác trong chất rắn rất mạnh và chúng phụ thuộc vào các biến số như áp suất và nhiệt độ, nên một hệ có thể có hoặc không có các pha rắn khác nhau.

Ví dụ, hợp chất X rắn ở nhiệt độ thường có pha I; nhưng khi áp suất lên nó rất cao, các phân tử của nó sắp xếp lại theo cách nhỏ gọn hơn, và sau đó xảy ra sự chuyển từ pha I sang pha II rắn.

Thậm chí còn có các pha khác, chẳng hạn như III và IV, dẫn xuất từ ​​II ở các nhiệt độ khác nhau. Như vậy, hệ vật chất đồng nhất của X có pha rắn biểu kiến ​​có thể thu được tối đa 4 pha rắn: I, II, III và IV.

Trong trường hợp hệ thống chất lỏng và chất khí, nói chung các phân tử chỉ có thể tiếp nhận một pha duy nhất trong các trạng thái vật chất này. Nói cách khác, có thể không có pha khí I và pha khí II.

Sơ đồ pha

Có nhiều giản đồ pha: một số cho một hợp chất hoặc đơn chất (như biểu đồ trong hình trên), và một số khác cho hệ nhị phân (một muối trong nước chẳng hạn) hoặc bậc ba (ba thành phần).

Đơn giản nhất là giản đồ pha của một chất. Do đó, đối với chất giả thuyết Y, pha của nó được biểu diễn dưới dạng hàm của áp suất (trục y) và nhiệt độ (trục x).

Ở áp suất thấp, nó là một chất khí, bất kể nhiệt độ của nó. Tuy nhiên, khi tăng áp suất khí Y được tạo thành chất rắn Y.

Tuy nhiên, ở nhiệt độ trên điểm tới hạn Y, chất khí ngưng tụ thành chất lỏng Y, và nếu áp suất cũng tăng lên (một tăng áp suất theo phương thẳng đứng qua sơ đồ), chất lỏng đông đặc.

Mỗi đường biểu diễn trạng thái cân bằng giữa hai pha mà nó phân tách: rắn-khí, lỏng-khí, rắn-lỏng, lỏng-rắn và rắn-lỏng-khí tại điểm ba.

Ngoài ra, từ điểm tới hạn Y không có sự phân biệt vật lý nào được thể hiện giữa pha khí và pha lỏng: nó tạo thành chất được gọi là chất lỏng siêu tới hạn.

Ví dụ

- Khí cầu là một hệ vật chất, vì nội dung của nó là thể khí, do đó, có bản chất hóa học; nếu khí có khối lượng nhỏ hơn không khí, khí cầu sẽ bay lên trời.

- Hệ thống nhị phân dầu-nước có hai pha: một pha của nước và pha kia, về mặt logic, của dầu. Tập hợp của cả hai là hệ thống không đồng nhất, trong khi các lớp riêng lẻ là hệ thống đồng nhất. Nếu bạn muốn chiết xuất dầu, bạn cần phải thực hiện chiết xuất lỏng-lỏng với dung môi hữu cơ và dễ bay hơi.

- Hệ đặc - rắn có thể gồm hỗn hợp đường trắng và đường nâu. Ở đây, sự khác biệt về màu sắc giữa các tinh thể làm cho trường hợp này trở thành một hệ thống không đồng nhất.

- Nước biển là một ví dụ khác về hệ vật chất đồng nhất. Nó bao gồm sự hòa tan của nhiều ion, tạo ra vị mặn đặc trưng của nó. Nếu một mẫu nước biển bay hơi trong một thùng chứa, nó sẽ lắng xuống thành muối trắng.

Người giới thiệu

1. Hệ thống và Xung quanh của nó. Được lấy vào ngày 27 tháng 5 năm 2018, từ: chem.libretexts.org
2. Antonio de Ulloa. Hệ thống vật liệu. . Được lấy vào ngày 27 tháng 5 năm 2018, từ: 2.educarchile.cl
3. Daniel J. Berger. (2001). Truy cập ngày 27 tháng 5 năm 2018, từ: bluffton.edu
4. Hệ thống và những điều xung quanh trong Hóa học. Truy cập ngày 27 tháng 5 năm 2018, từ: chemteam.info
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (Ngày 6 tháng 2 năm 2018). Định nghĩa Hệ thống Mở trong Hóa học. Được lấy vào ngày 27 tháng 5 năm 2018, từ: thinkco.com
6. Trung tâm nghiên cứu Glen. Các giai đoạn của Vật chất. Được lấy vào ngày 27 tháng 5 năm 2018, từ: grc.nasa.gov
7. Alison H. (2006-09-15). Balloon Launch. Truy cập ngày 28 tháng 5 năm 2018, từ: flickr.com