Karakteristični heterogeni sustav, klasifikacija, metode frakcioniranja



heterogeni sustav je onaj dio svemira kojeg zauzimaju atomi, molekule ili ioni na takav način da tvore dvije ili više prepoznatljivih faza. Podrazumijeva se pod "dijelom svemira" do kapi, lopte, reaktora, stijena; i po fazi, u stanje ili način agregacije, bilo da je kruti, tekući ili plinoviti.

Heterogenost sustava varira od njegove definicije iz jednog polja znanja u drugo. Međutim, ovaj koncept dijeli mnoge sličnosti u kuhanju i kemiji.

Na primjer, pizza sa svojom površinom prepunom sastojaka, poput one na slici iznad, je heterogeni sustav. Slično tome, salata, mješavina orašastih plodova i žitarica ili pjenušavo piće, također se računaju kao heterogeni sustavi.

Imajte na umu da se njegovi elementi razlikuju jednostavnim vidom i mogu se odvojiti ručno. Što je s majonezom? Ili mlijeko? Na prvi pogled su homogeni, ali mikroskopski su heterogeni sustavi; točnije, to su emulzije.

U kemiji se sastojci sastoje od reagensa, čestica ili ispitivane tvari. Faze su samo fizički agregati tih čestica, koji pružaju sve kvalitete koje karakteriziraju faze. Tako se tekuća faza alkohola "ponaša" drugačije od one u vodi, pa čak i više od one tekuće žive..

U određenim sustavima faze su jednako prepoznatljive kao zasićena otopina šećera, s kristalima u pozadini. Svatko od njih se može klasificirati kao homogeni: na vrhu faza formirana od vode, a ispod, čvrsta faza sastavljena od kristala šećera.

U slučaju sustava voda-šećer, nema govora o reakciji, nego o zasićenju. U drugim sustavima prisutna je transformacija materije. Jednostavan primjer je miješanje alkalnog metala, kao što je natrij, i vode; To je eksplozivno, ali na početku, komadić metalnog natrija je okružen vodom.

Kao i kod majoneze, u kemiji postoje heterogeni sustavi koji makroskopski prolaze kroz homogene, ali u svjetlu snažnog mikroskopa pokazuju svoje istinske heterogene faze..

indeks

  • 1 Značajke heterogenog sustava
    • 1.1 Stupanj promatranja
  • 2 Klasifikacija
    • 2.1. Zasićene otopine (tekućina-tekućina, tekućina-krutina, tekući-plin)
    • 2.2 Otopine s precipitiranim solima
    • 2.3. Fazni prijelazi
    • 2.4 Krute tvari i plinovi
  • 3 Metode frakcioniranja
    • 3.1 Filtracija
    • 3.2 Dekantiranje
    • 3.3 Provjera
    • 3.4 Snimanje
    • 3.5 Centrifugiranje
    • 3.6 Sublimacija
  • 4 Primjeri
  • 5 Reference

Značajke heterogenog sustava

Koja su obilježja heterogenog kemijskog sustava? Općenito govoreći, mogu se navesti kako slijedi:

-Sastoje se od dvije ili više faza; drugim riječima, nije ujednačena.

-Može se općenito sastojati od bilo kojeg od sljedećih parova faza: kruto-kruto, kruto-tekuće, kruto-plin, tekućina-tekućina, tekući-plin; i dodatno, sve tri mogu biti prisutne u istom sustavu kruto-tekuće-plin.

-Njegove komponente i faze razlikuju se, u prvom redu, na prvi pogled. Stoga je dovoljno promatrati sustav kako bi iz njega izvukao zaključke; kao što su boja, viskoznost, veličina i oblik kristala, miris itd..

-Obično uključuje termodinamičku ravnotežu, ili visok ili nizak afinitet između čestica unutar faze ili između dvije različite faze.

-Fizičko-kemijska svojstva variraju ovisno o regiji ili smjeru sustava. Prema tome, vrijednosti za, na primjer, točku taljenja, mogu oscilirati iz jedne regije heterogene krute tvari u drugu. Također, (najčešći slučaj) boje ili tonovi mijenjaju se kroz krutu tvar (tekuću ili plinovitu) kako se uspoređuju.

-To su smjese tvari; to jest, ne odnosi se na čiste tvari.

Stupanj promatranja

Bilo koji homogeni sustav može se smatrati heterogenim ako su skale ili stupnjevi promatranja promijenjeni. Na primjer, bokal ispunjen čistom vodom je homogeni sustav, ali kako se njegove molekule promatraju, postoje milijuni njih s vlastitim brzinama..

S molekularne točke gledišta, sustav je i dalje homogen jer je to samo H molekula.2O. No, dalje smanjujući opseg promatranja na atomske razine, voda postaje heterogena, jer se ne sastoji od jednog tipa atoma, već od vodika i kisika..

Stoga karakteristike heterogenih kemijskih sustava ovise o stupnju promatranja. Ako razmislite o mikroskopskim razmjerima, možete pronaći višestruke sustave.

Krutina A, očito homogena i srebrno obojena, može se sastojati od više slojeva različitih metala (ABCDAB ...) i stoga biti heterogena. Stoga je A homogena makroskopski, ali heterogena na mikro (ili nano) razinama.

Također, isti atomi su heterogeni sustavi, jer su izrađeni od vakuuma, elektrona, protona, neutrona i drugih subatomskih čestica (poput kvarkova)..

klasifikacija

S obzirom na stupanj makroskopskog promatranja, koji definira vidljiva svojstva ili mjerljivo svojstvo, kemijski heterogeni sustavi mogu se klasificirati na sljedeće načine:

Zasićene otopine (tekuće-tekuće, tekuće-kruto, tekuće-plinsko)

Zasićene otopine su tip heterogenog kemijskog sustava u kojem otopljena tvar ne može nastaviti rastapati i formirati fazu koja je odvojena od faze otapala. Primjer kristala vode i šećera spada u ovu klasifikaciju.

Molekule otapala dosežu točku gdje ne mogu ugostiti ili solvatirati otopljenu tvar. Zatim će se dodatna otopljena tvar, bilo u krutom ili plinovitom stanju, brzo grupirati i formirati krutinu ili mjehuriće; to jest sustav tekućina-krutina ili plinovita tekućina.

Otopina može također biti tekućina koja se miješa s otapalom do određene koncentracije; inače bi se oni mogli miješati u svim koncentracijama i ne bi stvarali zasićenu otopinu. Pod mješljivošću se podrazumijeva da mješavina dviju tekućina tvori jednu jedinstvenu fazu.

Ako se, s druge strane, tekuća otopljena tvar ne miješa s otapalom, kao što je to slučaj sa smjesom ulja i vode, otopina je zasićena pri najnižoj dodanoj količini. Kao rezultat, formiraju se dvije faze: jedna vodena i druga masna.

Otopine s precipitiranim solima

Neke soli uspostavljaju ravnotežu topljivosti, jer su interakcije između njihovih iona vrlo jake i pregrupiraju se u kristalima koje voda ne može disocirati.

Ovaj tip heterogenog sustava također se sastoji od tekuće faze i krute; ali, za razliku od zasićenih otopina, otopljena tvar je sol koja ne zahtijeva velike količine taloga.

Na primjer, kada se miješaju dvije vodene otopine nezasićenih soli, jedna od NaCl i druga od AgNO3, taloži se netopljiva sol AgCl. Srebrni klorid uspostavlja ravnotežu topivosti u otapalu, promatrajući bjelkastu krutinu u vodenom spremniku.

Dakle, karakteristike ovih otopina ovise o tipu nastalog taloga. Općenito, kromne soli su vrlo šarene, kao i mangan, željezo ili neki metalni kompleks. Taj precipitat može biti kristalna, amorfna ili želatinasta krutina.

Fazni prijelazi

Blok leda može tvoriti homogeni sustav, ali kada se otopi, tvori dodatnu fazu tekuće vode. Stoga su i fazni prijelazi tvari heterogeni sustavi.

Osim toga, neke molekule mogu izaći iz ledene površine u parnu fazu. To je zato što ne samo tekuća voda predstavlja tlak pare, već i led, iako u manjoj mjeri.

Heterogeni sustavi faznih prijelaza primjenjuju se na svaku tvar (čistu ili nečistu). Prema tome, sve krutine koje se rastapaju, ili tekućina koja isparava, pripadaju ovom tipu sustava.

Krute tvari i plinovi

Vrlo česta klasa heterogenih sustava u kemiji su krute tvari ili plinovi s nekoliko komponenti. Primjerice, pizza na slici spada u ovu klasifikaciju. A ako bi umjesto sira, paprike, inćuna, šunke, luka, itd. Sadržavali sumpor, ugljen, fosfor i bakar, onda bi to imalo još jednu heterogenu čvrstu supstancu..

Sumpor se ističe zbog svoje žute boje; ugljen kao crna krutina; fosfor je crven; i sjajni i metalni bakar. Svi su čvrsti, dakle sustav se sastoji od faze, ali s nekoliko komponenti. U svakodnevnom životu, primjeri ove vrste sustava su neprocjenjivi.

Također, plinovi mogu tvoriti heterogene smjese, osobito ako imaju različite boje ili gustoće. Oni mogu povući vrlo male čestice, kao što se događa s česticama vode unutar oblaka. Kako rastu, oni upijaju vidljivu svjetlost i kao posljedica toga oblaci postaju sivkasti.

Primjer heterogenog sustava krutog plina je dim koji se sastoji od vrlo malih čestica ugljika. Zbog toga je dim nepotpunog izgaranja crnkast.

Metode frakcioniranja

Faze ili komponente heterogenog sustava mogu se odvojiti iskorištavanjem razlika u njihovim fizičkim ili kemijskim svojstvima. Na taj način se izvorni sustav frakcionira sve dok ne ostanu samo homogene faze. Neke od najčešćih metoda su one koje slijede.

filtracija

Filtriranje se koristi za odvajanje krutine ili taloga iz tekućine. Dakle, dvije faze uspijevaju odvojiti, iako s određenom razinom nečistoće. Iz tog razloga, krutina se općenito podvrgne ispiranju i zatim osuši u peći. Ovaj se postupak može provesti primjenom vakuuma ili jednostavno gravitacijom.

pretakanje

Ovaj postupak je također koristan za odvajanje krutine od tekućine. Malo se razlikuje od prethodnog, jer krutina obično ima čvrstu konzistenciju i potpuno se taloži na dnu spremnika. Da biste to učinili, jednostavno nagnite usta spremnika pod odgovarajućim kutom tako da tekućina istječe iz nje.

Isto tako, dekantiranje omogućuje odvajanje dviju tekućina, odnosno sustava tekućina-tekućina. U ovom slučaju koristimo lijevak za odvajanje.

Dvofazna smjesa (dvije tekućine koje se ne miješaju) prenose se u lijevak, a tekućina s manjom gustoćom će se nalaziti na vrhu; dok je veća gustoća, u donjem dijelu, u kontaktu s izlaznim otvorom.

Gornja slika predstavlja lijevak za odvajanje ili dekantiranje. Ovaj stakleni materijal se također koristi za izvođenje ekstrakcija tekućina-tekućina; to jest, ekstrahirati otopljenu tvar iz početne tekućine dodavanjem druge tekućine u kojoj je još topivija.

prosijavanje

Probir se koristi za odvajanje krutih komponenti različitih veličina. Vrlo često se u kuhinji nalazi sito ili sito za čišćenje zrna, pročišćavanje pšeničnog brašna ili uklanjanje čvrstih ostataka gustih sokova. U kemiji se može koristiti za odvajanje malih kristala od drugih većih veličina.

magnetiziranja

Ova metoda se koristi za sustave krutih krutina gdje jedan ili više komponenata privlači magnet. Tako se početna heterogena faza pročišćava kako magnet uklanja feromagnetske elemente. Na primjer, magnetizacija se koristi za odvajanje bijele ploče od smeća.

centrifugiranje

Centrifugiranje odvaja suspendiranu krutinu od tekućine. Ne može se filtrirati jer čestice plivaju jednakomjerno i zauzimaju sav volumen tekućine. Da bi se odvojile obje faze, količina heterogene smjese se podvrgne centrifugalnoj sili, koja sedimentira krutinu na dnu epruvete za centrifugiranje..

sublimacija

Metoda sublimacijske separacije primjenjuje se samo za hlapljive krute tvari; to jest, za one s visokim tlakom pare na niskim temperaturama.

Nakon zagrijavanja heterogene smjese, hlapljiva krutina izlazi u plinsku fazu. Primjer njegove primjene je pročišćavanje uzorka kontaminiranog jodom ili amonijevim kloridom.

Primjeri

Do sada je spomenuto nekoliko primjera heterogenih kemijskih sustava. Kako bi ih upotpunili, u nastavku su navedeni dodatni i drugi izvan kemijskog konteksta:

-Granit, kamenje rijeke, planine ili bilo koja stijena sa žilama brojnih boja.

-Minerali se također računaju kao heterogeni sustavi, jer su formirani od nekoliko tipova čvrstih struktura sastavljenih od iona. Njegove su kvalitete produkt interakcije između iona kristalne strukture i nečistoća.

-Bezalkoholna pića. U njima postoji ravnoteža tekućeg i plinovitog plina, koja kada se vanjski pritisak smanji, smanjuje se topljivost otopljenog plina; zbog toga se uočavaju mnogi mjehurići (plinovita otopljena tvar) koja se izdižu na površinu tekućine.

-Bilo koji reakcijski medij koji uključuje reagense u različitim fazama, a koji također trebaju magnetsku miješalicu kako bi se osigurala veća brzina reakcije.

-Heterogeni katalizatori. Ove krute tvari osiguravaju mjesta na njihovoj površini ili porama gdje se kontakt između reagensa ubrzava i ne interveniraju ili prolaze nepovratnu transformaciju u reakciji.

-Frisada zid, mozaički zid ili arhitektonski dizajn zgrade.

-Višeslojni želei različitih okusa.

-Rubikova kocka.

reference

  1. Ravnoteža u heterogenim sustavima. Preuzeto s: science.uwaterloo.ca
  2. Fernández G. (7. studenog 2010.). Homogeni i heterogeni sustavi. Oporavio se od: quimicafisica.com
  3. Jill. (7. lipnja 2006.) Homogeni i heterogeni sustavi. Preuzeto s: chemistryforstudents.blogspot.com
  4. LoveToKnow. (2018.). Primjeri heterogene smjese. Preuzeto s: examples.yourdictionary.com
  5. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija U elementima skupine 15. (četvrto izdanje). Mc Graw Hill.
  6. Wikipedia. (2018.). Homogenost i heterogenost. Preuzeto s: en.wikipedia.org
  7. F. Holleman, Egon Wiberg, Nils Wiberg. (2001). Anorganska kemija Preuzeto s: books.google.com