Das Wort homogen wird in vielen Disziplinen verwendet, um verschiedene Dinge zu bedeuten, aber alle wenden das Wort auf einige Merkmale an, die gleich sind. Die Bedeutung von homogen basiert auf dem griechischen Wort "homo", was "gleich" bedeutet. In der Mathematik beispielsweise sind lineare Gleichungen, die gleich Null sind, homogene Gleichungen. In der Statistik sind Informationen, die auf Daten aus einer Quelle basieren, homogen. Populationen mit meist gleichen Eigenschaften sind homogen, und das Universum ist homogen, wenn verschiedene Richtungen die gleichen Eigenschaften haben.
In der Wissenschaft wird homogen verwendet, um Materialien zu klassifizieren. Gemische, Stoffe und Lösungen können unterschiedliche Eigenschaften haben und ihre Homogenität gibt Hinweise auf ihr Verhalten. Dies ist eine der wichtigsten wissenschaftlichen Verwendungen des Begriffs.
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Das Wort "homogen" basiert auf dem griechischen Wort "homo", was "gleich" bedeutet. Es wird in vielen Disziplinen verwendet Merkmale zu charakterisieren, die gleich sind, aber eine der wichtigsten wissenschaftlichen Verwendungen ist die Klassifikation Materialien. In einer homogenen Mischung ist ein Teil der Mischung genau gleich wie jeder andere Teil. Wenn die verschiedenen Teile eine unterschiedliche Zusammensetzung haben, ist die Mischung heterogen.
Klassifizieren von homogenen vs. heterogenen Materialien
Die gängigsten Materialien sind Mischungen mehrerer Stoffe oder ein einzelner Stoff mit unterschiedlichem Reinheitsgrad. Luft ist zum Beispiel ein Gemisch aus Stickstoff, Sauerstoff und Kohlendioxid, aber es gibt immer viele andere Verunreinigungen in der Luft. Wasser ist ein einzelner Stoff mit der chemischen Zusammensetzung H2O, aber Wasser enthält normalerweise Spuren von Verunreinigungen. Salatdressing ist eine Mischung aus Öl, Essig und anderen Substanzen. Alle diese Mischungen können entweder als homogen oder heterogen klassifiziert werden. Eine solche Klassifizierung ist wichtig, da homogene Mischungen schwer in ihre Komponenten zu trennen sind, während heterogene Mischungen leicht getrennt werden können. Für Forschungszwecke oder industrielle Prozesse kann die Art der verwendeten Mischung einen großen Einfluss auf die einzusetzenden Prozesse und die Kosten haben.
Eigenschaften einer homogenen Mischung
Die Stoffe einer homogenen Mischung verbinden sich vollständig auf molekularer oder mikroskopischer Partikelebene, gehen jedoch keine chemischen Bindungen ein. Übliche homogene Gemische sind Lösungen, die sich dadurch auszeichnen, dass sich die gelösten Stoffe im Laufe der Zeit nicht entmischen. Heterogene Gemische in Flüssigkeiten neigen zum Absetzen, wie beispielsweise Schlick in Wasser. Zucker löst sich in Wasser auf, bildet eine homogene Lösung und setzt sich nicht ab.
Während Lösungen wie Zucker in Wasser homogen sind und überall die gleiche Konzentration aufweisen, kann die Konzentration zweier verschiedener Lösungen stark variieren. Einige Lösungen enthalten nur eine winzige Menge an gelöstem Stoff im Lösungsmittel und werden verdünnt, während andere viel gelöster Stoff enthalten und konzentriert oder gesättigt sind. Bei heterogenen Mischungen kann auch die Konzentration zwischen zwei Mischungen variieren, aber auch innerhalb der Mischung selbst.
Die Heterogenität einer Mischung macht es leicht, sie in Komponenten aufzutrennen. So können beispielsweise Teile eines heterogenen Gemisches abgeschöpft, durch ein Sieb gesiebt oder durch ein Tuch gesiebt werden. Keine dieser Methoden arbeitet mit homogenen Mischungen und Lösungen. stattdessen müssen physikalische oder chemische Verfahren eingesetzt werden. Wasser kann beispielsweise destilliert, also gekocht und kondensiert werden. Jeglicher Zucker oder andere gelöste Stoffe im Wasser bleiben zurück. Luft ist ein homogenes Gemisch, aber Sauerstoff kann durch Verbrennung entfernt werden. Obwohl die homogenen Mischungen schwer zu trennen sind, weil sie einheitlich aussehen, können physikalische und chemische Prozesse die Aufgabe erfüllen.