SISTEM HOMOGEN: KARAKTERISTIK, KLASIFIKASI, METODE - KIMIA - 2025

Sistem homogen adalah bagian alam semesta yang terdiri dari satu fase materi. Ini bisa menjadi fase yang sama sekali seragam, atau terdiri dari campuran elemen yang teratur dan simetris, yang dalam kasus sistem kimia homogen, adalah partikel (molekul, atom, ion, dll.).

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

Sumber: Maxpixel

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

Misalnya, pada gambar di atas Anda memiliki gambar cangkir kopi, piring, dan bungkus gula dengan wajah bahagia. Jika ketiga elemen ini dipertimbangkan untuk suatu penelitian, maka sistemnya akan heterogen, tetapi jika hanya kopi hitam di dalam cangkir yang dipelajari, dalam hal ini kita akan berbicara tentang sistem yang homogen.

Mengapa? Sebab, sekilas, black coffee terlihat mulus dan mungkin Anda mengira begitu juga dengan interiornya. Jika gula ditambahkan tanpa diaduk, gula akan mengendap di dasar cangkir dan sistem awal yang homogen akan menjadi heterogen.

Namun, jika kopi diaduk hingga gula larut sempurna, homogenitasnya akan kembali, meski dengan sifat organoleptik baru yang kini lebih manis dari sebelumnya. Agar homogen, setiap tetes kopi yang diekstrak dari setiap sudut cangkir harus memiliki rasa yang sama persis.

Di sisi lain, secangkir kopi hitam bisa dibandingkan dengan kopi yang permukaannya berbuih. Yang kedua akan kurang homogen dibandingkan yang pertama, karena tidak menunjukkan distribusi gelembung yang seragam. Namun, jika kedua kopi tersebut memiliki rasa yang sama, dan kekurangan kristal gula (variabel terpenting), keduanya sama-sama homogen.

Kopi dengan krim kocok, atau dengan gambar artistik di permukaannya, dapat diambil dengan sistem heterogen (walaupun campurannya homogen sehubungan dengan kopi).

Karakteristik sistem yang homogen

Karakteristik apa yang harus dimiliki sistem homogen?

-Itu harus memiliki satu fase material (cair, padat atau gas).

-Ketika merupakan campuran, komponennya harus dapat membentuk satu fasa seragam. Ini halnya dengan kopi dan gula. Jika ada kristal gula yang tidak larut di dasar gelas atau cangkir, itu merupakan fase kedua.

-Sifat intensifnya (densitas, 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 Anda disusun di ruang angkasa dengan cara yang homogen dan simetris.

Papan catur dan subjektivitas

Fitur terakhir dapat memicu kebingungan dan pandangan yang bertentangan.

Papan catur (tanpa bidak), misalnya, mewakili suatu titik di mana timbul perbedaan pendapat tentangnya. Apakah homogen atau heterogen? Dan jika kotak hitam dan putih bergantian dalam baris (satu putih, satu hitam, dan seterusnya), apa tanggapannya dalam skenario itu?

Karena kotak dibedakan satu sama lain berdasarkan warna, ini adalah variabel utama. Ada perbedaan mencolok antara putih dan hitam, yang bergantian di seluruh papan.

Setiap warna mewakili suatu komponen, dan campuran tersebut homogen jika susunan fisiknya diorientasikan sedemikian rupa untuk meminimalkan perbedaan sifatnya. Oleh karena itu, warna harus diatur serata dan simetris mungkin.

Dari alasan inilah papan catur bersifat homogen, karena meskipun heterogen dalam hal warna, perbedaannya bergantian secara seragam. Sementara dengan warna yang ditampilkan dalam baris, “fase hitam dan putih” terlihat jelas, yang akan setara dengan memiliki dua fase dan masuk ke dalam definisi sistem heterogen.

Klasifikasi

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

Solusi

Larutan tak jenuh adalah campuran atau sistem homogen yang ada tidak hanya dalam kimia tetapi juga dalam kehidupan sehari-hari. Laut dan samudra adalah kumpulan air asin tak jenuh yang sangat besar. Molekul pelarut, biasanya dalam fase cair, mengelilingi molekul zat terlarut dan mencegahnya berkumpul untuk membentuk padatan atau gelembung.

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

Dihadapkan pada pembentukan fase kedua yang lebih sedikit dalam salah satu solusi ini, sistem tidak lagi homogen.

Zat murni

Frasa "alkohol tidak murni" telah ditulis di atas, mengacu pada fakta bahwa alkohol biasanya dicampur dengan air. Namun, alkohol murni, serta senyawa cair lainnya, adalah sistem yang homogen. Ini berlaku tidak hanya untuk cairan, tetapi juga untuk benda padat dan gas.

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

Artinya kubus dari besi murni merupakan sistem yang homogen karena hanya memiliki atom besi. Jika sebuah fragmen robek dari salah satu simpulnya, dan propertinya ditentukan, hasil yang sama akan diperoleh; artinya, homogenitas propertinya terpenuhi.

Jika tidak murni, propertinya akan berfluktuasi dalam kisaran nilai. Ini adalah efek kotoran pada besi, dan pada zat atau senyawa lain.

Sebaliknya, jika kubus besi memiliki bagian yang berkarat (merah) dan bagian logam (keabu-abuan), maka itu adalah sistem yang heterogen.

Reaksi homogen

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

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

Reaksi gas panas dengan oksigen untuk menghasilkan api adalah contoh lambang dari jenis reaksi ini.

Sistem lain di mana reaktan dengan fase berbeda berpartisipasi, seperti oksidasi logam, dianggap sebagai reaksi heterogen.

Metode pecahan

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

Misalnya, lebih mudah (atau lebih cepat) untuk memisahkan komponen pizza (sistem heterogen), daripada kopi (sistem homogen). Yang pertama, cukup menggunakan tangan Anda untuk mengeluarkan bahan; sedangkan dengan yang kedua, dibutuhkan lebih dari satu 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, membiarkan zat terlarut mengendap. Oleh karena itu, metode ini diterapkan pada sistem padat-cair yang homogen.

Misalnya, ketika melarutkan pigmen dalam wadah air, sistem awalnya heterogen, karena kristal pigmen belum berdifusi ke seluruh volume. Setelah beberapa saat, semua air berubah warna, yang menandakan homogenisasi.

Untuk memulihkan pigmen yang ditambahkan, seluruh volume air harus dipanaskan sampai menguap. Jadi, molekul H ₂ O meningkatkan energi kinetik rata-ratanya berkat energi yang dipasok oleh panas. Hal ini menyebabkan mereka melarikan diri ke fase gas, meninggalkan kristal pigmen di bagian bawah (dan di dinding wadah).

Hal yang sama terjadi pada air laut, dimana garamnya dapat diekstraksi menjadi batu putih saat dipanaskan.

Di sisi lain, penguapan juga digunakan untuk menghilangkan zat terlarut yang mudah menguap seperti molekul gas (O ₂ , CO ₂ , N ₂ , dll.). Ketika larutan dipanaskan, gas-gas mulai berkumpul membentuk gelembung, yang tekanannya, jika melebihi tekanan luar, akan naik untuk melepaskan diri dari cairan.

Penguapan ulang

Metode ini memungkinkan untuk memulihkan pelarut organik dengan menerapkan ruang hampa. Ini sangat berguna, terutama saat mengekstraksi minyak atau lemak dari bahan organik.

Dengan cara ini, pelarut dapat digunakan kembali untuk ekstraksi selanjutnya. Percobaan ini sangat umum dalam studi minyak alami yang diperoleh dari bahan organik apa pun (merey, biji, bunga, cangkang buah, dll.).

Distilasi

Distilasi memungkinkan pemisahan komponen sistem cair-cair yang homogen. Ini didasarkan pada perbedaan titik didih masing-masing komponen (ΔT _eb ); semakin besar perbedaannya, semakin mudah untuk memisahkannya.

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

Metode ini banyak digunakan saat memurnikan campuran homogen; seperti, misalnya, memperoleh kembali produk gas dari reaksi homogen. Namun, ini juga memiliki aplikasi untuk campuran heterogen, seperti yang terjadi pada proses pemurnian minyak mentah untuk mendapatkan bahan bakar fosil dan produk lainnya.

Pencairan

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

Oleh karena itu, mereka memiliki sifat fisiknya sendiri dan berperilaku berbeda dalam menghadapi peningkatan tekanan dan penurunan suhu.

Ketika T dan P bervariasi, beberapa gas cenderung berinteraksi lebih kuat dari yang lain; dengan kekuatan yang cukup untuk mengembun menjadi fase cair. Sebaliknya, jika seluruh sistem mengembun, maka distilasi komponen kondensat digunakan.

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

Contoh

Contoh tambahan dari sistem homogen tercantum di bawah ini.

Kehidupan sehari-hari

Pasta gigi putih.

-Cuka, serta alkohol komersial dan deterjen cair.

-Plasma darah.

-Udara. Awan juga dapat dianggap sebagai sistem yang homogen, meskipun sebenarnya mengandung tetesan mikro air.

Minuman beralkohol tanpa es.

-Perfumes.

-Gelatins, susu dan madu. Namun, secara mikroskopis mereka adalah sistem yang heterogen, meski menunjukkan fase tunggal dengan mata telanjang.

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

Bahan kimia

- Paduan baja dan logam. Atom metalik tersusun dalam susunan kristal dimana ikatan metalik berpartisipasi. 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 mentah berada dalam satu fase.

Katalisis homogen

Beberapa reaksi dipercepat dengan menambahkan katalis homogen, yang merupakan zat yang berpartisipasi menurut mekanisme yang sangat spesifik dalam fase reaktan yang sama; yaitu, dalam reaksi yang dilakukan dalam larutan berair, katalis ini harus dapat larut.

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

Referensi

1. Editor 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: thinkco.com
3. Chemicool. (2017). Definisi Homogen. Diperoleh dari: chemicool.com
4. LoveToKnow. (2018). Contoh Campuran Homogen. Diperoleh dari: example.yourdictionary.com
5. Tahu Ilmu. (sf). Kimia: sistem homogen dan heterogen. Diperoleh dari: saberdeciencias.com
6. Prof. Lic. Naso C. (sf). Campuran dan larutan. . Diperoleh dari: cam.educaciondigital.net
7. Brazil R. (20 April 2018). Menggabungkan katalisis homogen dan heterogen. Diperoleh dari: chemistryworld.com