A heterogena systemet Det är den delen av universum som är upptagen av atomer, molekyler eller joner, på ett sådant sätt att de bildar två eller flera urskiljbara faser. Med "del av universum" förstås vara en droppe, en boll, reaktorn, stenar; och per fas, till ett tillstånd eller aggregeringssätt, oavsett om det är fast, flytande eller gasformigt.
Ett systems heterogenitet varierar från dess definition från ett kunskapsfält till ett annat. Detta koncept delar dock många likheter inom matlagning och kemi..
Till exempel är en pizza med dess yta fylld med ingredienser, som den i bilden ovan, ett heterogent system. På samma sätt räknas sallad, en blandning av nötter och flingor eller en kolsyrad dryck också som heterogena system..
Observera att dess element är synliga vid första anblicken och kan separeras manuellt. Vad sägs om majonnäs? Eller mjölk? Vid första anblicken är de homogena, men mikroskopiskt är de heterogena system; mer specifikt är de emulsioner.
I kemi består ingredienserna av reagenser, partiklar eller ett ämne som studeras. Faserna är inget annat än fysiska aggregat av nämnda partiklar, som ger alla de egenskaper som kännetecknar faserna. Således ”beter sig” vätskefasen av alkohol annorlunda än den för vatten, och ännu mer, från den för flytande kvicksilver.
I vissa system är faserna lika igenkännliga som en mättad sockerlösning med kristaller i botten. Var och en kan i sig klassificeras som homogen: ovanför en fas som bildas av vatten och under, en fast fas som består av sockerkristaller..
När det gäller vattensockersystemet talar vi inte om en reaktion utan om mättnad. I andra system är materiens omvandling närvarande. Ett enkelt exempel är blandningen av en alkalimetall, såsom natrium och vatten; Det är explosivt, men ursprungligen omges biten av metalliskt natrium av vatten.
Som med majonnäs finns det heterogena system inom kemin som makroskopiskt passerar för homogena, men under ljuset av ett kraftfullt mikroskop lyser deras sanna heterogena faser..
Artikelindex
Vilka är kännetecknen på ett heterogent kemiskt system? Generellt kan de listas enligt följande:
-De består av två eller flera faser; med andra ord är det inte enhetligt.
-Den kan i allmänhet bestå av vilket som helst av följande par av faser: fast-fast, fast-vätska, fast-gas, flytande-vätska, flytande-gas; och dessutom kan alla tre finnas i samma fast-vätske-gas-system.
-Dess komponenter och faser kan i första hand särskiljas med blotta ögat. Därför är det tillräckligt att observera systemet för att dra slutsatser från dess egenskaper; såsom färg, viskositet, kristallernas storlek och form, lukt etc..
-Det involverar vanligtvis en termodynamisk jämvikt, eller en hög eller låg affinitet mellan partiklarna inom en fas eller mellan två distinkta faser..
-De fysikalisk-kemiska egenskaperna varierar beroende på systemets region eller riktning. Sålunda kan värdena för exempelvis smältpunkten sträcka sig från en region av en heterogen fast substans till en annan. Dessutom (det vanligaste fallet) ändras färgerna eller tonaliteterna i hela det fasta ämnet (vätska eller gas) när de jämförs..
-De är blandningar av ämnen; det vill säga att det inte gäller rena ämnen.
Varje homogent system kan betraktas som heterogent om skalorna eller observationsgraderna modifieras. Till exempel är en karaff fylld med rent vatten ett homogent system, men eftersom dess molekyler observeras finns det miljoner av dem med sina egna hastigheter..
Ur molekylär synvinkel fortsätter systemet att vara homogent eftersom det bara är H-molekylertvåO. Men genom att ytterligare reducera observationsskalan till atomnivåer blir vatten heterogent, eftersom det inte består av en enda atomtyp utan av väte och syre..
Därför beror egenskaperna hos heterogena kemiska system på graden av observation. Om du överväger den mikroskopiska skalan kan du hitta dig själv med mångfacetterade system.
Ett fast A, tydligen homogent och silverfärgat, kan bestå av flera lager av olika metaller (ABCDAB ...) och därför vara heterogent. Därför är A makroskopiskt homogent, men heterogent på mikro- (eller nano) nivåer..
På samma sätt är samma atomer heterogena system, eftersom de är gjorda av vakuum, elektroner, protoner, neutroner och andra subatomära partiklar (såsom kvarker).
Med tanke på en makroskopisk grad av observation, som definierar de synliga egenskaperna eller en mätbar egenskap, kan heterogena kemiska system klassificeras på följande sätt:
Mättade lösningar är en typ av kemiskt heterogent system där det lösta ämnet inte kan fortsätta att lösas upp och bildar en fas separat från lösningsmedlets. Exemplet med vatten och sockerkristaller faller in i denna klassificering.
Lösningsmedelsmolekyler når en punkt där de inte kan rymma eller solva lösningen. Därefter kommer den extra lösningen, oavsett om den är fast eller gasformig, snabbt att omgrupperas för att bilda ett fast ämne eller bubblor; det vill säga ett flytande-fast eller flytande gas-system.
Lösningen kan också vara en vätska, som är blandbar med lösningsmedlet upp till en viss koncentration; annars skulle de vara blandbara i alla koncentrationer och inte bilda en mättad lösning. Det förstås med blandning att blandningen av de två vätskorna bildar en enda enhetlig fas.
Om å andra sidan den flytande lösningen är oblandbar med lösningsmedlet, vilket är fallet med olje- och vattenblandningen, desto mindre mängd tillsatt lösning blir mättad. Som ett resultat bildas två faser: en vattenhaltig och den andra oljig..
Vissa salter skapar en löslighetsbalans, eftersom interaktionerna mellan deras joner är mycket starka och de omgrupperas i kristaller som vatten inte kan dissociera..
Denna typ av heterogent system består också av en flytande och en fast fas; men till skillnad från mättade lösningar är det lösta ämnet ett salt som inte kräver stora mängder för att fälla ut.
Till exempel när man blandar två vattenlösningar av omättade salter, en av NaCl och den andra av AgNO3, det olösliga saltet AgCl fäller ut. Silverklorid skapar en löslighetsvikt i lösningsmedlet, med ett vitaktigt fast ämne observeras i den vattenhaltiga behållaren..
Således beror egenskaperna hos dessa lösningar på typen av bildad fällning. I allmänhet är kromsalter mycket färgstarka, liksom de av mangan, järn eller något metallkomplex. Denna fällning kan vara en kristallin, amorf eller gelatinös fast substans..
Ett isblock kan utgöra ett homogent system, men när det smälter bildar det en ytterligare fas av flytande vatten. Därför är fasövergångarna av ett ämne också heterogena system.
Dessutom kan vissa molekyler fly från isytan till ångfasen. Detta beror på att inte bara flytande vatten har ångtryck utan också is, även om det i mindre utsträckning.
Heterogena fasövergångssystem gäller alla ämnen (rena eller orena). Således tillhör alla fasta ämnen som smälter, eller vätskan som avdunstar, till denna typ av system..
En mycket vanlig klass av heterogena system inom kemi är fasta ämnen eller gaser med olika komponenter. Till exempel faller pizza på bilden i denna klassificering. Och om det i stället för ost, paprika, ansjovis, skinka, lök etc. hade svavel, kol, fosfor och koppar, skulle en annan heterogen fast substans vara.
Svavel sticker ut för sin gula färg; kol för att vara ett svart fast ämne; fosfor är röd i färg; och glänsande, metallisk koppar. Alla är solida, därför består systemet av en fas men med flera komponenter. I vardagen är exemplen på denna typ av system oberäknbara.
Dessutom kan gaser bilda heterogena blandningar, särskilt om de har olika färger eller densiteter. De kan bära mycket små partiklar, som de av vatten inuti molnen. När de växer i storlek absorberar de synligt ljus och som ett resultat blir molnen gråaktiga..
Ett exempel på ett heterogent fastgassystem är rök som består av mycket små kolpartiklar. Av denna anledning är röken från ofullständig förbränning svartaktig..
Faserna eller komponenterna i ett heterogent system kan separeras med fördel av skillnader i deras fysiska eller kemiska egenskaper. På detta sätt fraktioneras det ursprungliga systemet tills bara homogena faser återstår. Några av de vanligaste metoderna är följande.
Filtrering används för att separera ett fast ämne eller fällning från en vätska. Således lyckas de två faserna separeras, men med en viss nivå av orenhet. Av detta skäl tvättas det fasta ämnet i allmänhet och torkas därefter i en ugn. Denna procedur kan göras antingen genom att applicera ett vakuum eller helt enkelt med hjälp av tyngdkraften..
Denna metod är också användbar för att separera ett fast ämne från en vätska. Det skiljer sig något från det föregående genom att det fasta materialet i allmänhet har en fast konsistens och är helt avsatt vid behållarens botten. För att göra detta lutar du helt enkelt behållarens mynning i lämplig vinkel så att vätskan rinner ut ur den..
På liknande sätt tillåter dekantering två vätskor att separeras, det vill säga ett vätske-vätskesystem. I detta fall används en avskiljartratt.
Den tvåfasiga blandningen (två oblandbara vätskor) överförs till tratten och vätskan med lägre densitet kommer att placeras högst upp; medan den med högsta densitet, i nedre delen, är i kontakt med utloppsöppningen.
Den översta bilden representerar en separeringstratt. Detta glas används också för extraktion av vätska-vätska; extrahera ett löst ämne från den ursprungliga vätskan genom att tillsätta en annan vätska i vilken den är ännu mer löslig.
Siktning används för att separera fasta komponenter i olika storlekar. Det är mycket vanligt att hitta en sikt eller en sikt inne i köket för att rengöra kornen, rena vetemjölet eller ta bort fasta rester från tjocka juicer. Inom kemi kan den användas för att separera små kristaller från större.
Denna metod används för fast-solida system där en eller flera av komponenterna lockas av en magnet. Således renas den initiala heterogena fasen när magneten tar bort de ferromagnetiska elementen. Till exempel används magnetisering för att separera plåt från papperskorgen.
Centrifugering separerar ett suspenderat fast ämne från en vätska. Det kan inte filtreras eftersom partiklarna simmar enhetligt och upptar hela vätskans volym. För att separera båda faserna utsätts en mängd av den heterogena blandningen för en centrifugalkraft som sedimenterar det fasta ämnet vid botten av centrifugröret..
Sublimeringsseparationsmetoden tillämpas endast för flyktiga fasta ämnen; dvs för de med högt ångtryck vid låga temperaturer.
Vid upphettning av den heterogena blandningen flyr det flyktiga fasta ämnet ut i gasfasen. Ett exempel på dess tillämpning är rening av ett prov som är förorenat med jod eller ammoniumklorid..
Hittills har flera exempel på heterogena kemiska system nämnts. För att komplettera dem listas ytterligare sådana nedan och andra utanför det kemiska sammanhanget:
-Granit, flodstenar, berg eller någon sten med vener i många färger.
-Mineraler räknas också som heterogena system, eftersom de består av olika typer av fasta strukturer som består av joner. Dess egenskaper är resultatet av samspelet mellan jonerna i en kristallstruktur och orenheter.
-Läsk. I dem finns en flytande gasjämvikt, som genom att minska det yttre trycket minskar lösligheten för den upplösta gasen; av denna anledning observeras många bubblor (gasformigt löst ämne) som stiger upp till vätskans yta när de avslöjas.
-Varje reaktionsmedium som involverar reagens i olika faser, och som också kräver en magnetomrörare för att garantera en högre reaktionshastighet.
-Heterogena katalysatorer. Dessa fasta ämnen tillhandahåller platser på deras yta eller porer där kontakten mellan reaktanterna accelereras och de ingriper inte eller genomgår en irreversibel transformation i reaktionen..
-En kantad vägg, en mosaikvägg eller en byggnads arkitektoniska design.
-Flerskiktsgelatiner med många smaker.
-En Rubiks kub.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.