תוֹכֶן
פירוש המילה הומוגנית בתחומים רבים פירושו דברים שונים, אך כולם מיישמים את המילה על כמה מאפיינים דומים. המשמעות של הומוגני מבוססת על המילה היוונית "הומו", שפירושה "אותו דבר". לדוגמה, במתמטיקה, משוואות לינאריות השוות לאפס הן משוואות הומוגניות. בסטטיסטיקה, מידע המבוסס על נתונים ממקור אחד הוא הומוגני. אוכלוסיות שיש בהן לרוב אותם מאפיינים הינן הומוגניות, והיקום הומוגני אם כיוונים שונים בעלי אותם תכונות.
במדע השימוש הנפוץ ביותר בהומוגני הוא סיווג חומרים. לתערובות, חומרים ופתרונות יכולים להיות מאפיינים שונים, וההומוגניות שלהם נותנת רמזים לגבי התנהגותם. זהו אחד השימושים המדעיים החשובים ביותר של המונח.
TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)
המילה "הומוגנית" מבוססת על המילה היוונית "הומו", שפירושה "אותו דבר". הוא משמש בתחומים רבים כדי לאפיין תכונות דומות זה לזה, אך אחד השימושים המדעיים החשובים ביותר הוא סיווג חומרים. בתערובת הומוגנית, חלק אחד מהתערובת זהה לחלוטין לכל חלק אחר. אם לחלקים השונים יש הרכב שונה, התערובת הטרוגנית.
סיווג חומרים הומוגניים לעומת הטרוגניים
החומרים הנפוצים ביותר הם תערובות של מספר חומרים או חומר בודד בדרגות טוהר שונות. לדוגמה, אוויר הוא תערובת של חנקן, חמצן ופחמן דו חמצני, אך תמיד יש הרבה זיהומים אחרים באוויר. מים הם חומר יחיד עם ההרכב הכימי H2O, אך בדרך כלל מים מכילים שרידים של מזהמים. רוטב הסלט הוא תערובת של שמן, חומץ וחומרים אחרים. ניתן לסווג את כל התערובות הללו כהומוגניות או הטרוגניות. סיווג כזה חשוב מכיוון שקשה להפריד לתערובות הומוגניות למרכיביהן בעוד תערובות הטרוגניות נפרדות בקלות. למטרות מחקר או תהליכים תעשייתיים, סוג התערובת המשמשת יכול לעשות שינוי גדול בתהליכים שיש להשתמש בהם ועלויות.
מאפיינים של תערובת הומוגנית
החומרים של תערובת הומוגנית משתלבים לחלוטין ברמה של חלקיקים מולקולריים או מיקרוסקופיים, אך הם אינם יוצרים קשרים כימיים כלשהם. תערובות הומוגניות נפוצות הן תמיסות, המאופיינות בכך שהחומרים שבתמיסה לא נפרדים לאורך זמן. תערובות הטרוגניות בנוזלים נוטות להתיישב, כמו סחף במים. הסוכר מתמוסס במים, יוצר פיתרון הומוגני ואינו מתיישב.
בעוד שתמיסות כמו סוכר במים הומוגניות ובעלות ריכוז זהה לכל אורכו, הריכוז של שני פתרונות שונים יכול להשתנות רבות. בחלק מהפתרונות יש מעט ממיס בממיס והם מדוללים ואילו באחרים יש הרבה מומסים והם מרוכזים או רוויים. במקרה של תערובות הטרוגניות הריכוז בין שתי תערובות יכול להשתנות גם כן, אך הוא יכול להשתנות גם בתוך התערובת עצמה.
ההטרוגניות של תערובת מקלה על ההפרדה לרכיבים. לדוגמה, ניתן לשטוף חלקים מתערובות הטרוגניות, להכניס אותם דרך מסננת או להתאמץ דרך מטלית. אף אחת מהשיטות הללו אינה פועלת עם תערובות ופתרונות הומוגניים. במקום זאת, יש להשתמש בתהליכים פיזיקליים או כימיים. לדוגמא, ניתן לזקק מים, שפירושם מבושל ומעובה. כל סוכר או מומס אחר במים נותר מאחור. אוויר הוא תערובת הומוגנית, אך ניתן להסיר חמצן על ידי בעירה. למרות שקשה להפריד בין התערובות ההומוגניות מכיוון שהם נראים אחידים, תהליכים פיזיקליים וכימיים יכולים לבצע את העבודה.