Značilni heterogeni sistem, klasifikacija, metode frakcioniranja



A heterogenega sistema je tisti del vesolja, ki ga zasedajo atomi, molekule ali ioni, tako da tvorijo dve ali več razločevalnih faz. Razume se kot "del vesolja" do padca, krogle, reaktorja, kamenja; in po fazi, v stanje ali način agregacije, bodisi trdni, tekoči ali plinasti.

Heterogenost sistema se od opredelitve razlikuje od enega področja znanja do drugega. Vendar pa ta koncept deli veliko podobnosti v kuhanju in kemiji.

Na primer, pizza s površino, napolnjeno s sestavinami, kot je tista na zgornji sliki, je heterogeni sistem. Podobno se solata, mešanica orehov in žit ali pijača z mehurčki štejejo tudi za heterogene sisteme..

Upoštevajte, da se njegovi elementi razlikujejo po enostavnem pogledu in jih lahko ločeno ročno. Kaj pa majoneza? Ali mleko? Na prvi pogled so homogeni, toda mikroskopsko so heterogeni sistemi; natančneje, to so emulzije.

V kemiji so sestavine sestavljene iz reagentov, delcev ali snovi, ki se preučuje. Faze so samo fizični agregati teh delcev, ki zagotavljajo vse lastnosti, ki so značilne za faze. Tako se tekoča faza alkohola »obnaša« drugače kot voda, še bolj pa voda tekočega živega srebra..

V nekaterih sistemih so faze prepoznavne kot nasičena raztopina sladkorja s kristali v ozadju. Vsak od njih se lahko sam razvrsti kot homogen: na vrhu je faza, ki jo tvori voda, in spodaj trdna faza, sestavljena iz kristalov sladkorja..

V primeru vodno-sladkornega sistema se ne govori o reakciji, ampak o zasičenosti. V drugih sistemih je prisotna transformacija snovi. Preprost primer je mešanje alkalijske kovine, kot je natrij, in vode; Je eksplozivna, vendar je na začetku kos kovinskega natrija obdan z vodo.

Tako kot pri majonezi obstajajo tudi heterogeni sistemi v kemiji, ki makroskopsko prehajajo skozi homogene, vendar v luči močnega mikroskopa kažejo svoje resnično heterogene faze..

Indeks

  • 1 Značilnosti heterogenega sistema
    • 1.1 Stopnja opazovanja
  • 2 Razvrstitev
    • 2.1 Nasičene raztopine (tekočina-tekočina, tekočina-trdna snov, tekoče-plin) \ t
    • 2.2 Raztopine z oborjenimi solmi
    • 2.3 Fazni prehodi
    • 2.4 Trdne snovi in ​​plini
  • 3 Frakcijske metode
    • 3.1 Filtracija
    • 3.2 Odlaganje
    • 3.3 Pregled
    • 3.4 Slikanje
    • 3.5 Centrifugiranje
    • 3.6 Sublimacija
  • 4 Primeri
  • 5 Reference

Značilnosti heterogenega sistema

Kakšne so značilnosti heterogenega kemičnega sistema? Na splošno jih je mogoče navesti na naslednji način:

-Sestavljeni so iz dveh ali več faz; z drugimi besedami, ni enotna.

-Na splošno je lahko sestavljen iz katerega koli od naslednjih parov faz: trdna trdna snov, trdno-tekoča, trdna snov, tekočina-tekočina, tekoče-plin; poleg tega pa so lahko vsi trije prisotni v istem sistemu trdno-tekoče-plin.

-Njeni sestavni deli in faze so na prvi pogled prepoznavni. Zato je dovolj, da sistem opazujemo, da iz svojih značilnosti pridemo do zaključkov; kot so barva, viskoznost, velikost in oblika kristalov, vonj itd..

-Običajno vključuje termodinamično ravnovesje ali visoko ali nizko afiniteto med delci v fazi ali med dvema različnima fazama..

-Fizikalno-kemijske lastnosti se razlikujejo glede na regijo ali smer sistema. Tako lahko vrednosti za, na primer, tališče, nihajo iz ene regije heterogene trdne snovi v drugo. Tudi (najpogostejši primer) barv ali tonov se spreminjajo v celotni trdni snovi (tekoči ali plinski), ko se primerjajo.

-So mešanice snovi; to ne velja za čiste snovi.

Stopnja opazovanja

Vsak homogen sistem se lahko šteje za heterogen, če se spreminjajo lestvice ali stopnje opazovanja. Na primer, karafe, napolnjena s čisto vodo, je homogeni sistem, toda ko opazujemo njegove molekule, jih je na milijone z lastnimi hitrostmi..

Z molekularnega vidika je sistem še vedno homogen, ker je le H molekul.2O. Toda z nadaljnjim zmanjševanjem obsega opazovanja na atomsko raven postane voda heterogena, saj ne vsebuje nobenega tipa atoma, ampak vodika in kisika..

Zato so lastnosti heterogenih kemičnih sistemov odvisne od stopnje opazovanja. Če upoštevate mikroskopsko lestvico, lahko najdete večplastne sisteme.

Trdna snov A, navidezno homogena in srebrno obarvana, je lahko sestavljena iz več plasti različnih kovin (ABCDAB ...) in je zato heterogena. Zato je A homogeno makroskopsko, a heterogeno na mikro (ali nano) nivojih.

Tudi isti atomi so heterogeni sistemi, ker so izdelani iz vakuuma, elektronov, protonov, nevtronov in drugih subatomskih delcev (kot so kvarkovi)..

Razvrstitev

Glede na stopnjo makroskopskega opazovanja, ki opredeljuje vidne lastnosti ali merljivo lastnost, lahko kemijske heterogene sisteme razvrstimo na naslednje načine:

Nasičene raztopine (tekočina-tekočina, tekočina-trdna, tekoče-plin) \ t

Nasičene raztopine so vrsta heterogenega kemijskega sistema, v katerem raztopljena snov ne more nadalje raztopiti in tvori fazo, ki je ločena od faze topila. Primer vode in kristalov sladkorja sodi v to klasifikacijo.

Molekule topila dosežejo točko, kjer ne morejo gostiti ali raztopiti solute. Nato se bo dodatna raztopina, bodisi trdna ali plinasta, hitro združila v trdno snov ali mehurčke; to je tekoče-trdni sistem ali plinasta tekočina.

Raztopljena snov je lahko tudi tekočina, ki se meša z topilom do določene koncentracije; sicer bi se lahko mešali v vseh koncentracijah in ne bi tvorili nasičene raztopine. Razume se, da se mešanica obeh tekočin tvori enotno enotno fazo.

Če pa se po drugi strani tekoča raztopina ne meša z topilom, kot je to pri mešanici olja in vode, je raztopina nasičena pri najnižji dodani količini. Tako nastanejo dve fazi: ena vodna in druga mastna.

Raztopine z oborjenimi solmi

Nekatere soli vzpostavijo ravnovesje topnosti, ker so interakcije med njihovimi ioni zelo močne in se združijo v kristale, ki jih voda ne more disociirati..

Ta tip heterogenega sistema je sestavljen tudi iz tekoče faze in trdne faze; vendar, za razliko od nasičenih raztopin, je raztopina sol, ki ne potrebuje velikih količin za obarjanje.

Na primer, pri mešanju dveh vodnih raztopin nenasičenih soli, enega od NaCl in drugega iz AgNO3, netopna sol AgCl se obori. Srebrni klorid vzpostavi ravnotežje topnosti v topilu, pri čemer opazimo belkasto trdno snov v vodnem vsebniku.

Tako so lastnosti teh raztopin odvisne od vrste nastale oborine. Na splošno so kromove soli zelo barvite, kot tudi mangan, železo ali nekaj kovinskih kompleksov. Ta oborina je lahko kristalinična, amorfna ali želatinasta trdna snov.

Fazni prehodi

Blok ledu lahko tvori homogeni sistem, toda ko se stopi, tvori dodatno fazo tekoče vode. Torej so tudi fazni prehodi snovi heterogeni sistemi.

Poleg tega lahko nekatere molekule pobegnejo iz ledne površine v parno fazo. To je zato, ker ne le tekoča voda predstavlja parni tlak, ampak tudi led, čeprav v manjši meri.

Heterogeni sistemi faznih prehodov veljajo za vsako snov (čisto ali nečisto). Tako vse trdne snovi, ki se talijo, ali tekočina, ki izhlapi, spadajo v to vrsto sistema.

Trdne snovi in ​​plini

Zelo pogost razred heterogenih sistemov v kemiji so trdne snovi ali plini z več komponentami. Pica na sliki na primer sodi v to klasifikacijo. In če bi namesto sira, paprike, sardonov, šunke, čebule itd. Vsebovali žveplo, premog, fosfor in baker, potem bi imela drugo heterogeno trdno snov..

Žveplo izstopa zaradi rumene barve; premog za črno trdno snov; fosfor je rdeč; in sijoč in kovinski baker. Vsi so trdni, zato je sistem sestavljen iz faze, vendar z več komponentami. V vsakdanjem življenju so primeri takšnega sistema nepredvidljivi.

Tudi plini lahko tvorijo heterogene mešanice, zlasti če imajo različne barve ali gostote. Lahko povlečejo zelo majhne delce, kot se zgodi z delci vode v oblaku. Ko rastejo, absorbirajo vidno svetlobo, zaradi česar oblaki postanejo sivkasti.

Primer heterogenega sistema s trdnim plinom je dim, ki je sestavljen iz zelo majhnih delcev ogljika. Zato je dim nepopolnega zgorevanja črno.

Metode frakcioniranja

Faze ali komponente heterogenega sistema se lahko ločijo z izkoriščanjem razlik v njihovih fizikalnih ali kemijskih lastnostih. Na ta način se prvotni sistem frakcionira, dokler ne ostanejo samo homogene faze. Nekatere najpogostejše metode so tiste, ki sledijo.

Filtracija

Filtracija se uporablja za ločevanje trdne snovi ali oborine iz tekočine. Dve fazi se tako ločita, čeprav z določeno stopnjo nečistoče. Iz tega razloga se trdna snov na splošno izpostavi pranju in nato posuši v peči. Ta postopek se lahko izvede z uporabo vakuuma ali preprosto z gravitacijo.

Dekantiranje

Ta metoda je uporabna tudi za ločevanje trdne snovi iz tekočine. Malo se razlikuje od prejšnjega, saj ima trdna trdna trdnost in je popolnoma odložena na dno posode. V ta namen preprosto nagnite usta posode pod ustreznim kotom, tako da tekočina teče iz nje.

Prav tako lahko dekantiranje loči dve tekočini, to je sistem tekoče-tekoče. V tem primeru uporabimo lij ločnik.

Dvofazna mešanica (dve nemesljivi tekočini) se prenese v lijak, tekočina z nižjo gostoto pa se nahaja na vrhu; medtem ko je večja gostota v spodnjem delu v stiku z izhodno odprtino.

Zgornja slika predstavlja ločevalni ali dekantirni lijak. Ta stekleni material se uporablja tudi za ekstrakcijo tekočine in tekočine; t.j. ekstrakt raztopine iz začetne tekočine z dodajanjem druge tekočine, v kateri je še bolj topen.

Pregledovanje

Presejanje se uporablja za ločevanje trdnih sestavin različnih velikosti. Zelo pogosto je, da v kuhinji najdemo sito ali sito, da očistimo zrna, očistimo pšenično moko ali odstranimo trdne ostanke debelih sokov. V kemiji se lahko uporablja za ločevanje majhnih kristalov od drugih večjih velikosti.

Slikanje

Ta metoda se uporablja za sisteme s trdno trdno snovjo, kjer enega ali več komponent privlači magnet. Tako se začetna heterogena faza očisti, ker magnet odstrani feromagnetne elemente. Na primer, magnetizacija se uporablja za ločevanje pločevine od smeti.

Centrifugiranje

Centrifugiranje loči suspendirano trdno snov iz tekočine. Ne moremo ga filtrirati, ker delci plavajo enakomerno in zasedajo ves volumen tekočine. Za ločevanje obeh faz se količina heterogene mešanice izpostavi centrifugalni sili, ki sedimentira trdno snov na dnu epruvete za centrifugiranje..

Sublimacija

Metoda sublimacijske separacije se uporablja samo za hlapne trdne snovi; to je za tiste z visokim parnim tlakom pri nizkih temperaturah.

Po segrevanju heterogene zmesi hlapna trdna snov uhaja v plinsko fazo. Primer njene uporabe je čiščenje vzorca, kontaminiranega z jodom ali amonijevim kloridom.

Primeri

Do sedaj je bilo omenjenih več primerov heterogenih kemijskih sistemov. Da bi jih dopolnili, so spodaj navedeni dodatni in drugi zunaj kemičnega konteksta:

-Granit, kamenje reke, gore ali katera koli skala z žilami številnih barv.

-Minerali se štejejo tudi za heterogene sisteme, saj jih sestavlja več vrst trdnih struktur, ki jih sestavljajo ioni. Njegove lastnosti so produkt interakcije med ioni kristalne strukture in nečistoč.

-Brezalkoholne pijače. V njih je ravnovesje tekočega plina, ki ob zmanjšanju zunanjega tlaka zmanjša topnost raztopljenega plina; zaradi tega opazimo veliko mehurčkov (plinaste raztopine), ki se dvignejo na površino tekočine, ko se odkrijejo.

-Vsak reakcijski medij, ki vključuje reagente v različnih fazah in ki potrebuje tudi magnetno mešalo, da se zagotovi višja hitrost reakcije.

-Heterogeni katalizatorji. Te trdne snovi zagotavljajo mesta na njihovi površini ali pore, kjer se stik med reagenti pospešuje, in se v reakcijo ne vmešavajo ali se ne spremenijo;.

-Stena frisade, zid mozaika ali arhitekturna zasnova stavbe.

-Večplastni želeji številnih okusov.

-Rubikova kocka.

Reference

  1. Ravnotežje v heterogenih sistemih. Vzpostavljeno iz: science.uwaterloo.ca
  2. Fernández G. (7. november 2010). Homogeni in heterogeni sistemi. Izterjano iz: quimicafisica.com
  3. Jill. (7. junij 2006). Homogeni in heterogeni sistemi. Vzpostavljeno iz: chemistryforstudents.blogspot.com
  4. Znano. (2018). Primeri heterogene zmesi. Vzpostavljeno iz: examples.yourdictionary.com
  5. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija V Elementi skupine 15. (četrta izdaja). Mc Graw Hill.
  6. Wikipedija. (2018). Homogenost in heterogenost. Vzpostavljeno iz: en.wikipedia.org
  7. F. Holleman, Egon Wiberg, Nils Wiberg. (2001). Anorganska kemija Vzpostavljeno iz: books.google.com