Classification des matériaux des systèmes, phases et exemples

Le systèmes matériels Ce sont tous ceux qui sont composés de matière et qui sont isolés du reste de l'univers à étudier. La matière est partout, donnant forme et sens réel aux perceptions de la vie quotidienne, mais lorsque vous souhaitez étudier une partie de la matière, vous méprisez son environnement et vous parlez d'un système matériel.

Ils sont très variables, car il existe des matériaux purs et composés, ainsi que différents états et phases d'agrégation. Comment définir la limite entre le système matériel et ses environs? Tout dépend des variables considérées. Par exemple, dans l'image du bas, chaque bonbon pourrait être le système à l'étude.

Cependant, si l'on veut prendre en compte la couleur variable, il faut alors considérer toutes les billes de la machine distributrice. Parce que la machine n’a pas d’intérêt, c’est l’environnement des billes. Ainsi, le système matériel de l'exemple devient la masse des billes et leurs propriétés (qu'il s'agisse de chewing-gum, de menthe, etc.).

Cependant, chimiquement, les systèmes de matériaux sont définis comme toute substance pure ou mélange de ceux-ci, classés selon leurs aspects physiques.

Index

• 1 classification
  • 1.1 Système matériel homogène
  • 1.2 Système de matériaux hétérogènes
• 2 phases
  • 2.1 Diagramme de phase
• 3 exemples
• 4 références

Classification

Système matériel homogène

Le matériau étudié peut présenter un aspect uniforme dans lequel ses propriétés restent constantes quel que soit l'échantillon analysé. En d'autres termes, ce type de système se caractérise par une phase unique de la matière à première vue.

Substance et composés purs

Si une substance pure est analysée, alors on trouvera que les propriétés physicochimiques coïncident dans les mêmes valeurs et résultats, même si de nombreux échantillons sont prélevés (et dans différentes zones géographiques).

Par exemple, si un échantillon de calcium était comparé à un échantillon d’Asie, d’Europe, d’Afrique et d’Amérique, ils auraient tous les mêmes propriétés. La même chose se produirait si un échantillon de charbon pur était prélevé.

En revanche, un composé pur manifeste également ce qui précède. Si l'on garantissait qu'un tableau ne serait composé que d'un seul matériau, il serait alors classé comme un système matériel homogène.

Cependant, cela ne se produit pas pour un échantillon de minéral, car il contient en général des impuretés provenant d'autres minéraux associés et, dans ce cas, il s'agit d'un système matériel hétérogène. En outre, ces systèmes matériels tels que les arbres, les pierres, les montagnes ou les rivières entrent dans cette dernière classification.

Dissolution

Le vinaigre commercial est une solution aqueuse d'acide acétique à 5%; c'est-à-dire que 5 mL d'acide acétique pur se dissolvent dans 100 mL d'eau. Cependant, son apparence est un liquide transparent, bien que ce soit en réalité deux composés purs (eau et acide acétique) combinés.

Système de matériaux hétérogènes

Contrairement à l'homogénéité, dans ce type de système, ni l'apparence ni les propriétés ne sont constantes, étant irrégulières dans toute son extension.

De plus, il peut subir des techniques de séparation physique ou chimique, à partir desquelles les phases sont extraites, chacune d’elles étant considérée comme un système homogène.

Les phases

Dans l'image ci-dessus, les états de la matière et ses modifications sont affichés. Celles-ci sont étroitement liées aux phases de la matière car, même si elles sont identiques, elles présentent des différences subtiles.

Ainsi, les phases d'un système matériel sont le solide, le liquide et le gaz. C'est-à-dire que pour un sujet particulier analysé, cela peut prendre n'importe laquelle des phases précédentes.

Cependant, comme les interactions dans les solides sont très fortes et que celles-ci dépendent de variables telles que la pression et la température, un système peut ou non avoir différentes phases solides.

Par exemple, le composé X, solide à température ambiante, a une phase I; mais lorsque la pression qui y est exercée est très élevée, ses molécules se réorganisent de manière plus compacte, puis une transition se produit de la phase I à la phase solide II.

Il existe même d'autres phases, telles que III et IV, qui dérivent de II à différentes températures. Ainsi, le système matériel homogène de X d'une phase solide apparente peut acquérir jusqu'à quatre phases solides: I, II, III et IV.

Dans le cas des systèmes liquides et gazeux, les molécules ne peuvent généralement adopter qu'une seule phase dans ces états de la matière. En d'autres termes, il peut ne pas y avoir de phase gazeuse I et une autre phase II.

Diagramme de phase

Il existe de nombreux diagrammes de phase: certains pour un composé ou une substance unique (comme celui de l'image ci-dessus) et d'autres pour les systèmes binaires (un sel dans l'eau, par exemple) ou les systèmes ternaires (trois composants).

Le plus simple de tous est le diagramme de phase pour une substance. Ainsi, pour la substance hypothétique Y, sa phase est représentée en fonction de la pression (axe des ordonnées) et de la température (axe des abscisses).

À basse pression, c'est un gaz, quelle que soit sa température. Cependant, en augmentant la pression, Y gazeux se dépose en solide Y.

Cependant, à des températures supérieures au point critique et que le gaz se condense dans le liquide Y, et si la pression augmente (monte verticalement dans le diagramme), le liquide se solidifie.

Chaque ligne représente l’équilibre entre les deux phases qui séparent: le gaz solide, le gaz liquide, le solide-liquide, le liquide-solide et le solide-liquide-gaz au point triple.

De plus, à partir du point critique Y, aucune distinction physique n’est établie entre la phase gazeuse et la phase liquide: elle forme ce que l’on appelle le fluide supercritique.

Des exemples

- Un globe est un système matériel, car son contenu est gazeux et donc de nature chimique; Si le gaz est moins dense que l'air, le ballon montera vers le ciel.

- Le système binaire eau-huile comporte deux phases: l'une pour l'eau et l'autre, logiquement, pour l'huile. L'ensemble des deux est le système hétérogène, tandis que les couches individuelles sont des systèmes homogènes. Si vous souhaitez extraire l'huile, vous devez effectuer une extraction liquide-liquide avec un solvant organique et volatil.

- Un système solide-solide peut consister en un mélange de sucre blanc et de sucre brun. Ici, la différence de couleur entre les cristaux fait de ce cas un système hétérogène.

- L’eau de mer est un autre exemple de système matériel homogène. Il consiste en une dissolution de nombreux ions, responsables de son goût salé caractéristique. Si un échantillon d'eau de mer devait être évaporé dans un récipient, il se déposerait dans ce sel blanc.

Références

1. Un système et ses environs. Extrait le 27 mai 2018 de: chem.libretexts.org
2. Antonio de Ulloa. Systèmes de matériaux [PDF] Récupéré le 27 mai 2018 de: 2.educarchile.cl
3. Daniel J. Berger. (2001). Récupéré le 27 mai 2018 de: bluffton.edu
4. Le système et l'environnement en chimie. Récupéré le 27 mai 2018 de: chemteam.info
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (6 février 2018). Définition du système ouvert en chimie. Récupéré le 27 mai 2018 de: thoughtco.com
6. Centre de recherche Glen. Phases de la matière. Récupéré le 27 mai 2018 de: grc.nasa.gov
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