सजातीय प्रणाली: विशेषताएँ, वर्गीकरण, विधियाँ - रसायन विज्ञान - 2025

एक सजातीय प्रणाली ब्रह्मांड का वह हिस्सा है जो पदार्थ के एकल चरण से बना है। यह एक पूरी तरह से एक समान चरण हो सकता है, या तत्वों के एक क्रमबद्ध और सममित मिश्रण से मिलकर बना हो सकता है, जो सजातीय रासायनिक प्रणालियों के मामले में, कण (अणु, परमाणु, आयन, आदि) हैं।

प्रकृति अनिश्चित या अच्छी तरह से ज्ञात तंत्र के माध्यम से, कुछ संपत्ति या पूरे सिस्टम को समरूप करने के लिए जाती है। पृथ्वी पर समरूप और विषम प्रणालियों के बीच संतुलन का एक ऑर्केस्ट्रा है, जिसे दृश्य अन्वेषण द्वारा माना जाता है।

स्रोत: मैक्सपिक्सल

यही है, पहले उदाहरण में, आँखें योग्य हैं कि क्या कोई प्रणाली (कोई वस्तु या स्थान) सजातीय है या नहीं। यदि यह सतही है, तो अगला कदम खुद से पूछना है कि इसकी संरचना क्या है और इसके तत्वों को किस तरीके से व्यवस्थित किया गया है। इसे ध्यान में रखते हुए, यह पुष्टि की जा सकती है या नहीं (कुछ निश्चितता के साथ) यदि सिस्टम अपने गुणों में समरूपता प्रस्तुत करता है।

उदाहरण के लिए, ऊपर की छवि में आपके पास एक कॉफी कप, एक प्लेट और एक खुश चेहरे के साथ एक चीनी आवरण है। यदि इन तीन तत्वों पर एक अध्ययन के लिए विचार किया गया था, तो प्रणाली विषम होगी, लेकिन अगर केवल कप के अंदर की काली कॉफी का अध्ययन किया गया था, तो इस मामले में हम एक सजातीय प्रणाली की बात करेंगे।

क्यों? क्योंकि, पहली नज़र में, ब्लैक कॉफ़ी चिकनी लगती है और आप सोच सकते हैं कि ऐसा ही इंटीरियर है। यदि चीनी को बिना सरगर्मी के जोड़ा जाता है, तो यह कप के निचले हिस्से में बस जाएगा और प्रारंभिक सजातीय प्रणाली विषम हो जाएगी।

हालांकि, अगर चीनी को पूरी तरह से भंग होने तक कॉफी से हिलाया जाता था, तो इसकी समरूपता वापस आ जाएगी, हालांकि नई ऑर्गैनिक एंटीऑक्सीडेंट के साथ कि यह अब पहले की तुलना में मीठा है। सजातीय होने के लिए, कप के किसी भी कोने से निकाली गई कॉफी की प्रत्येक बूंद का स्वाद बिल्कुल एक जैसा होना चाहिए।

दूसरी ओर, एक कप ब्लैक कॉफी की तुलना एक चुलबुली सतह से की जा सकती है। दूसरा पहले की तुलना में कम सजातीय होगा, क्योंकि यह अपने बुलबुले का एक समान वितरण पेश नहीं करता है। लेकिन, अगर दो कॉफी समान रूप से स्वाद लेते हैं, और उनमें चीनी क्रिस्टल (सबसे महत्वपूर्ण चर) की कमी होती है, तो वे दोनों समान रूप से सजातीय हैं।

व्हीप्ड क्रीम के साथ कॉफी, या उनकी सतह पर कलात्मक चित्र के साथ, विषम प्रणालियों द्वारा लिया जा सकता है (हालांकि मिश्रण कॉफी के संबंध में सजातीय है)।

एक सजातीय प्रणाली के लक्षण

एक सजातीय प्रणाली में क्या विशेषताएं होनी चाहिए?

-इसमें एक ही भौतिक चरण (तरल, ठोस या गैस) होना चाहिए।

-जब यह एक मिश्रण है, तो इसके घटकों को एक समान एकरूप चरण बनाने में सक्षम होना चाहिए। यही हाल कॉफी और चीनी का है। यदि कांच या कप के निचले भाग में बिना चीनी के क्रिस्टल होते हैं, तो वे दूसरे चरण का निर्माण करते हैं।

- सघन गुण (घनत्व, चिपचिपापन, दाढ़ की मात्रा, क्वथनांक आदि) सिस्टम के भीतर सभी बिंदुओं पर समान होने चाहिए। यह organoleptic गुणों (स्वाद, रंग, गंध, आदि) पर भी लागू होता है। इस प्रकार, एक एकल स्वाद मेरिंगिंग एक सजातीय प्रणाली है जब तक कि इसमें एक और तत्व नहीं होता है (जैसे कि कटा हुआ फल)।

-अपने मिश्रण के घटकों को अंतरिक्ष में एक सजातीय और सममित तरीके से व्यवस्थित किया जाता है।

शतरंज की बिसात और विषय

बाद की विशेषता भ्रम और परस्पर विरोधी विचारों को ट्रिगर कर सकती है।

शतरंज बोर्ड (टुकड़ों के बिना), उदाहरण के लिए, एक बिंदु का प्रतिनिधित्व करता है जहां इसके बारे में विभिन्न राय उत्पन्न होती हैं। क्या यह सजातीय या विषम है? और अगर काले और सफेद वर्ग पंक्तियों में वैकल्पिक होते हैं (एक सफेद, एक काला, और इसी तरह), तो उस परिदृश्य में क्या प्रतिक्रिया होगी?

क्योंकि बक्से रंग द्वारा एक दूसरे से भिन्न होते हैं, यह मुख्य चर है। सफेद और काले रंग के बीच एक ध्यान देने योग्य अंतर है, जो पूरे मंडल में वैकल्पिक है।

प्रत्येक रंग एक घटक का प्रतिनिधित्व करता है, और मिश्रण सजातीय है यदि उनकी भौतिक व्यवस्था इस तरह से उन्मुख होती है, ताकि उनके गुणों में अंतर कम हो सके। इसलिए, रंगों को यथासंभव समान रूप से और सममित रूप से व्यवस्थित किया जाना चाहिए।

इस तर्क से, बिसात सजातीय है, क्योंकि अपने रंगों के संबंध में विषम होने के बावजूद, उनका अंतर समान रूप से वैकल्पिक है। जबकि पंक्तियों में प्रदर्शित रंगों के साथ, "काले और सफेद चरण" स्पष्ट होते हैं, जो दो चरणों के बराबर और एक विषम प्रणाली की परिभाषा में प्रवेश करते हैं।

वर्गीकरण

सजातीय प्रणालियों में कई वर्गीकरण हो सकते हैं, जो इस बात पर निर्भर करते हैं कि वे किस शाखा से संबंधित हैं। रसायन विज्ञान में, यह सतही रूप से एक प्रणाली का निरीक्षण करने के लिए पर्याप्त नहीं है, लेकिन यह पता लगाने के लिए कि कौन से कण इसे बनाते हैं और वे इसमें क्या करते हैं।

समाधान

असंतृप्त समाधान न केवल रसायन विज्ञान में, बल्कि रोजमर्रा की जिंदगी में मौजूद सजातीय मिश्रण या सिस्टम हैं। समुद्र और महासागर असंतृप्त खारे पानी के विशाल द्रव्यमान हैं। विलायक अणुओं, आमतौर पर तरल चरण में, विलेय अणुओं को घेरते हैं और उन्हें ठोस या बुलबुले बनाने से रोकता है।

लगभग सभी समाधान इस वर्गीकरण में आते हैं। शराब, एसिड, कुर्सियां, कार्बनिक सॉल्वैंट्स, संकेतक समाधान या संक्रमण धातु अभिकर्मकों का मिश्रण; सभी को वॉल्यूमेट्रिक बैलून या ग्लास या प्लास्टिक कंटेनर में समरूप प्रणालियों के रूप में वर्गीकृत किया गया है।

इनमें से किसी भी समाधान में दूसरे चरण के कम गठन का सामना करने के बाद, सिस्टम अब सजातीय नहीं है।

शुद्ध सामग्रियाँ

वाक्यांश "अशुद्ध अल्कोहल" ऊपर लिखा गया था, इस तथ्य का उल्लेख करते हुए कि वे आमतौर पर पानी के साथ मिश्रित होते हैं। हालांकि, शुद्ध अल्कोहल, साथ ही किसी अन्य तरल यौगिक, सजातीय प्रणाली हैं। यह न केवल तरल पदार्थ पर लागू होता है, बल्कि ठोस और गैसों पर भी लागू होता है।

क्यों? क्योंकि जब आपके पास एक सिस्टम में केवल एक प्रकार का कण होता है, तो आप उच्च समरूपता की बात करते हैं। वे सभी समान हैं, और केवल भिन्नता उस तरह से है जैसे वे कंपन या हिलते हैं; लेकिन, इसके भौतिक या रासायनिक गुणों के संबंध में, सिस्टम के किसी भी हिस्से में कोई अंतर नहीं है।

इसका मतलब है कि शुद्ध लोहे का एक घन एक सजातीय प्रणाली है क्योंकि इसमें केवल लोहे के परमाणु होते हैं। यदि कोई टुकड़ा उसके किसी भी कोने से फाड़ा गया था, और उसके गुणों को निर्धारित किया गया था, तो वही परिणाम प्राप्त किए जाएंगे; अर्थात्, इसके गुणों की समरूपता पूरी होती है।

यदि यह अशुद्ध था, तो इसके गुण मूल्यों की एक सीमा के भीतर उतार-चढ़ाव होंगे। यह लोहे पर अशुद्धियों का प्रभाव है, और किसी अन्य पदार्थ या यौगिक पर।

यदि, दूसरी ओर, लोहे के घन में जंग लगने वाले हिस्से (लाल) और धात्विक भाग (भूरा) हैं, तो यह एक विषम प्रणाली है।

सजातीय प्रतिक्रियाएँ

सजातीय प्रतिक्रियाएं शायद सबसे महत्वपूर्ण सजातीय रासायनिक प्रणाली हैं। उनमें, सभी अभिकारक एक ही चरण में होते हैं, विशेषकर तरल या गैसीय चरण। उन्हें अभिकारकों के बीच अधिक संपर्क और आणविक टकराव की विशेषता है।

चूंकि एक ही चरण है, इसलिए कण अधिक स्वतंत्रता और गति के साथ चलते हैं। एक तरफ यह एक महान लाभ है; लेकिन दूसरी ओर, अवांछित उत्पाद बन सकते हैं या कुछ अभिकर्मक इतनी तेजी से आगे बढ़ते हैं कि वे कुशलता से टकराते नहीं हैं।

आग पैदा करने के लिए ऑक्सीजन के साथ गर्म गैसों की प्रतिक्रिया इस प्रकार की प्रतिक्रिया का एक प्रतीक उदाहरण है।

कोई अन्य प्रणाली जहां विभिन्न चरणों के साथ प्रतिक्रिया करने वाले भाग लेते हैं, जैसे कि धातुओं का ऑक्सीकरण, एक विषम प्रतिक्रिया माना जाता है।

अंश निकालने की विधियाँ

सिद्धांत रूप में, उनकी एकरूपता को देखते हुए, यांत्रिक तरीकों से सजातीय प्रणालियों के घटकों को अलग करना संभव नहीं है; बहुत कम अगर यह एक शुद्ध पदार्थ या यौगिक है, जिसके अंशों से इसके प्रारंभिक परमाणु प्राप्त होते हैं।

उदाहरण के लिए, एक कॉफी (सजातीय प्रणाली) की तुलना में पिज्जा (विषम प्रणाली) के घटकों को अलग करना आसान (या तेज) है। पहले एक में, सामग्री को हटाने के लिए अपने हाथों का उपयोग करने के लिए पर्याप्त है; जबकि दूसरे के साथ, यह कॉफी को पानी से अलग करने के लिए हाथों से अधिक ले जाएगा।

सिस्टम की जटिलता और इसकी सामग्री के चरणों के अनुसार तरीके भिन्न होते हैं।

भाप

जब तक विलायक पूरी तरह से वाष्पित हो जाता है, तब तक वाष्पीकरण एक समाधान को गर्म करता है, जब तक कि विलेय न हो जाए। इसलिए, यह विधि सजातीय तरल-ठोस प्रणालियों पर लागू होती है।

उदाहरण के लिए, पानी के एक कंटेनर में एक वर्णक को भंग करते समय, प्रणाली शुरू में विषम है, क्योंकि वर्णक के क्रिस्टल अभी तक पूरे वॉल्यूम में नहीं फैले हैं। थोड़ी देर के बाद, सारा पानी एक ही रंग में बदल जाता है, जो कि एक समरूपीकरण का संकेत है।

अतिरिक्त वर्णक को ठीक करने के लिए, पानी की पूरी मात्रा को गर्म करना चाहिए जब तक कि यह वाष्पित न हो जाए। इस प्रकार, एच ₂ ओ अणु गर्मी द्वारा आपूर्ति की गई ऊर्जा के लिए अपनी औसत गतिज ऊर्जा को बढ़ाते हैं। यह उन्हें गैसीय चरण में भागने की ओर ले जाता है, नीचे (और कंटेनर की दीवारों पर) वर्णक क्रिस्टल छोड़कर।

ऐसा ही समुद्र के पानी के साथ होता है, जिसमें से गर्म होने पर इसके लवण को सफेद पत्थर के रूप में निकाला जा सकता है।

दूसरी ओर, वाष्पीकरण का उपयोग वाष्पशील विलेय जैसे गैसीय अणुओं (ओ ₂, सीओ ₂, एन ₂, आदि) को हटाने के लिए भी किया जाता है । जब घोल को गर्म किया जाता है, तो गैसें बुलबुले बनाने के लिए इकट्ठा होने लगती हैं, जिसके दबाव, अगर यह बाहरी दबाव से अधिक हो जाता है, तो तरल से बचने के लिए उठेगा।

Rotaevaporation

यह विधि वैक्यूम को लागू करके कार्बनिक सॉल्वैंट्स को पुनर्प्राप्त करना संभव बनाती है। यह बहुत उपयोगी है, खासकर जब कार्बनिक पदार्थों से तेल या वसा निकालते हैं।

इस तरह, भविष्य के अर्क के लिए विलायक का पुन: उपयोग किया जा सकता है। किसी भी कार्बनिक पदार्थ (मात्र, बीज, फूल, फल के गोले, आदि) से प्राप्त प्राकृतिक तेलों के अध्ययन में ये प्रयोग बहुत आम हैं।

आसवन

आसवन एक सजातीय तरल-तरल प्रणाली के घटकों को अलग करने की अनुमति देता है। यह प्रत्येक घटक () T _eb) के क्वथनांक के अंतर पर आधारित है; अंतर जितना अधिक होगा, उन्हें अलग करना उतना ही आसान होगा।

इसके लिए एक शीतलन स्तंभ की आवश्यकता होती है जो सबसे अस्थिर तरल के संघनन को बढ़ावा देता है, जो तब एक एकत्रित गुब्बारे में प्रवाहित होगा। आसवन का प्रकार andT _ईब और शामिल पदार्थों के मूल्यों के आधार पर भिन्न होता है ।

सजातीय मिश्रण को शुद्ध करते समय इस विधि का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है; जैसे, उदाहरण के लिए, एक सजातीय प्रतिक्रिया से एक गैसीय उत्पाद को पुनर्प्राप्त करना। हालांकि, इसमें विषम मिश्रणों के लिए आवेदन भी है, जैसा कि जीवाश्म ईंधन और अन्य उत्पादों को प्राप्त करने के लिए कच्चे तेल की शोधन प्रक्रियाओं में होता है।

द्रवण

और सजातीय गैसीय प्रणालियों के बारे में क्या? वे एक से अधिक प्रकार के गैसीय अणुओं या परमाणुओं से बने होते हैं, जो उनकी आणविक संरचनाओं, द्रव्यमान और परमाणु राड में भिन्न होते हैं।

इसलिए, उनके पास अपने स्वयं के भौतिक गुण हैं और दबाव में वृद्धि और तापमान में कमी के कारण अलग-अलग व्यवहार करते हैं।

जब टी और पी दोनों भिन्न होते हैं, तो कुछ गैसें दूसरों की तुलना में अधिक दृढ़ता से बातचीत करती हैं; तरल चरण में घनीभूत करने के लिए पर्याप्त बल के साथ। यदि, दूसरी ओर, पूरी प्रणाली संघनित होती है, तो संघनन घटकों के आसवन का उपयोग किया जाता है।

यदि A और B गैस हैं, द्रवीकरण के माध्यम से वे एक सजातीय मिश्रण में घनीभूत हो जाते हैं, जिसे बाद में गड़बड़ी के अधीन किया जाता है। इस तरह, शुद्ध ए और बी विभिन्न जहाजों (जैसे अलग तरल ऑक्सीजन और नाइट्रोजन) में प्राप्त किए जाते हैं।

उदाहरण

सजातीय प्रणालियों के अतिरिक्त उदाहरण नीचे सूचीबद्ध हैं।

दैनिक जीवन का

-साथ में टूथपेस्ट।

-विनगर, साथ ही वाणिज्यिक शराब और तरल डिटर्जेंट।

-रक्त प्लाज्मा।

-हवा। बादलों को सजातीय प्रणाली भी माना जा सकता है, हालांकि इनमें वास्तव में पानी की सूक्ष्म बूंदें होती हैं।

-बिना बर्फ के पेय।

-Perfumes।

-गलाटिन्स, दूध और शहद। हालांकि, सूक्ष्म रूप से वे विषम प्रणालियां हैं, जो नग्न आंखों को एक चरण दिखाती हैं।

दृश्यमान विशेषताओं के साथ कोई ठोस वस्तु, जैसे कि रंग, चमक, आयाम आदि। उदाहरण के लिए, सममित और धातु की डली, या एक खनिज या नमक के faceted ब्लॉक। दर्पण भी इस श्रेणी की वस्तुओं के भीतर आते हैं।

रसायन

-सेल और धातु मिश्र। इसके धात्विक परमाणुओं को एक क्रिस्टलीय व्यवस्था में व्यवस्थित किया जाता है जहां धात्विक बंधन भाग लेता है। यदि किसी धातु X या Y के परमाणुओं की "परतों" के बिना परमाणुओं का वितरण समान है।

-सभी समाधान प्रयोगशाला के अंदर या बाहर तैयार किए जाते हैं।

-पुरुष हाइड्रोकार्बन (ब्यूटेन, प्रोपेन, साइक्लोहेक्सेन, बेंजीन, आदि)।

-सभी संश्लेषण या निर्माण जहां अभिकर्मकों या कच्चे माल एक ही चरण में हैं।

सजातीय उत्प्रेरक

सजातीय उत्प्रेरक को जोड़कर कुछ प्रतिक्रियाओं को तेज किया जाता है, जो पदार्थ हैं जो अभिकारकों के एक ही चरण में एक बहुत विशिष्ट तंत्र के अनुसार भाग लेते हैं; अर्थात जलीय विलयनों में होने वाली प्रतिक्रियाओं में ये उत्प्रेरक घुलनशील होने चाहिए।

सामान्य तौर पर, सजातीय उत्प्रेरक बहुत ही चयनात्मक होता है, हालांकि बहुत सक्रिय या स्थिर नहीं होता है।

संदर्भ

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