Charakteristinė heterogeninė sistema, klasifikacija, frakcionavimo metodai



A nevienalytė sistema yra ta visatos dalis, kurioje yra atomų, molekulių arba jonų, taip, kad jie sudarytų dvi ar daugiau skiriamųjų fazių. „Visatos dalis“ suprantama kaip lašas, rutulys, reaktorius, uolos; ir pagal fazę, į kietąją, skystą ar dujinę būseną ar agregacijos režimą.

Sistemos nevienalytiškumas skiriasi nuo jos apibrėžimo iš vienos srities į kitą. Vis dėlto ši koncepcija pasižymi daugybe maisto gaminimo ir chemijos panašumų.

Pavyzdžiui, pica, kurios paviršius užpildytas sudedamosiomis dalimis, kaip ir aukščiau esančiame paveikslėlyje, yra nevienalytė sistema. Panašiai salotos, riešutų ir grūdų mišinys arba burbuliuotas gėrimas taip pat laikomi heterogeninėmis sistemomis.

Atkreipkite dėmesį, kad jo elementai pasižymi paprastu matymu ir gali būti atskirti rankiniu būdu. Ką apie majonezą? Arba pienas? Iš pirmo žvilgsnio jie yra vienarūšiai, tačiau mikroskopiškai jie yra nevienalytės sistemos; tiksliau, jie yra emulsijos.

Chemijoje ingredientai susideda iš reagentų, dalelių arba tiriamos medžiagos. Fazės yra tik šių dalelių fiziniai agregatai, kurie suteikia visas savybes, apibūdinančias fazes. Taigi, skystoji alkoholio fazė „elgiasi“ skirtingai nei vandens ir dar daugiau skysto gyvsidabrio..

Tam tikrose sistemose fazės yra tokios pat atpažįstamos kaip sočiųjų cukraus tirpalas, fone yra kristalai. Kiekvienas iš jų gali būti klasifikuojamas kaip homogeniškas: viršuje yra fazė, sudaryta iš vandens ir žemiau, kieta fazė, sudaryta iš cukraus kristalų.

Vandens ir cukraus sistemos atveju nėra kalbama apie reakciją, o apie prisotinimą. Kitose sistemose yra medžiagų transformacija. Paprastas pavyzdys yra šarminio metalo, pvz., Natrio ir vandens, maišymas; Jis yra sprogus, bet pradžioje metalo natrio gabalas yra apsuptas vandens.

Kaip ir majoneze, chemijoje yra heterogeninių sistemų, kurios makroskopiškai pereina per vienarūšius, bet, atsižvelgiant į galingą mikroskopą, jie rodo savo tikrą heterogeninę fazę.

Indeksas

  • 1 heterogeninės sistemos savybės
    • 1.1 Stebėjimo laipsnis
  • 2 Klasifikacija
    • 2.1. Sotieji tirpalai (skystas, skystas, skystas, skystas)
    • 2.2 Tirpalai su nusodintomis druskomis
    • 2.3 Fazių perėjimai
    • 2.4 Kietosios medžiagos ir dujos
  • 3 Frakcijos metodai
    • 3.1 Filtravimas
    • 3.2 Dekantavimas
    • 3.3 Atranka
    • 3.4 Vaizdai
    • 3.5 Centrifugavimas
    • 3.6 Sublimacija
  • 4 Pavyzdžiai
  • 5 Nuorodos

Heterogeninės sistemos charakteristikos

Kokios yra heterogeninės cheminės sistemos savybės? Apskritai jie gali būti išvardyti taip:

-Jie susideda iš dviejų ar daugiau etapų; kitaip tariant, jis nėra vienodas.

-Paprastai tai gali būti bet kuri iš šių fazių porų: kieta, kieta-skysta, kieta-dujos, skysta-skysta, skysta-dujos; be to, visos trys gali būti toje pačioje kieto ir skystojo dujų sistemoje.

-Jo komponentai ir fazės iš pirmo žvilgsnio skiriasi. Todėl pakanka stebėti sistemą, kad būtų padarytos išvados iš jo savybių; pvz., spalvos, klampumo, kristalų dydžio ir formos, kvapo ir kt..

-Paprastai tai apima termodinaminę pusiausvyrą arba didelį ar mažą afinitetą tarp dalelių fazėje arba tarp dviejų skirtingų fazių.

-Fizikinės ir cheminės savybės skiriasi priklausomai nuo sistemos regiono ar krypties. Taigi, pavyzdžiui, lydymosi taško vertės gali svyruoti iš vieno heterogeninės kietosios medžiagos regiono į kitą. Taip pat (dažniausiai pasitaikantys atvejai) spalvos arba tonai keičiasi kietoje medžiagoje (skystyje arba dujose), kaip jie lyginami.

-Tai yra medžiagų mišiniai; tai yra, ji netaikoma grynoms medžiagoms.

Stebėjimo laipsnis

Bet kokia homogeniška sistema gali būti laikoma heterogenine, jei matavimo skalės ar stebėjimo laipsniai yra keičiami. Pavyzdžiui, grynas vanduo užpildytas karafe yra homogeniška sistema, tačiau, stebint molekules, yra milijonai jų su savo greičiu..

Molekuliniu požiūriu sistema tebėra homogeniška, nes ji yra tik H molekulės.2O. Bet, toliau mažindamas stebėjimo mastą atomų lygiu, vanduo tampa nevienalyčiu, nes jis nesudaro vieno tipo atomo, bet vandenilio ir deguonies..

Todėl heterogeninių cheminių sistemų savybės priklauso nuo stebėjimo laipsnio. Jei svarstote mikroskopinį mastelį, galite rasti daugialypių sistemų.

Kieta A, matyt homogeniška ir sidabro spalva, gali būti sudaryta iš kelių skirtingų metalų sluoksnių (ABCDAB ...) ir todėl yra heterogeniška. Todėl A yra vienalytė makroskopiškai, bet labai skirtinga mikro (arba nano) lygiu.

Be to, tie patys atomai yra nevienalytės sistemos, nes jos yra pagamintos iš vakuumo, elektronų, protonų, neutronų ir kitų subatominių dalelių (pvz., Kvarkų)..

Klasifikacija

Atsižvelgiant į tai, makroskopinio stebėjimo laipsnis, apibrėžiantis matomas savybes arba išmatuojamą savybę, cheminės heterogeninės sistemos gali būti klasifikuojamos šiais būdais:

Sotieji tirpalai (skystas, skystas, skystas, skystas)

Sotieji tirpalai yra heterogeninės cheminės sistemos rūšis, kurioje tirpiklis negali toliau tirpti ir sudaro atskirą fazę nuo tirpiklio. Vandens ir cukraus kristalų pavyzdys patenka į šią klasifikaciją.

Tirpiklių molekulės pasiekia tašką, kur jos negali talpinti arba tirpinti tirpiklio. Tada papildomas tirpalas, tiek kietas, tiek dujinis, greitai pergrupuos kietą arba burbulą; tai yra skysta kieta sistema arba dujinis skystis.

Tirpiklis taip pat gali būti skystis, kuris yra maišomas su tirpikliu iki tam tikros koncentracijos; kitaip jie būtų maišomi visose koncentracijose ir nesudarytų sočiųjų tirpalų. Suprantama, kad sumaišoma, kad dviejų skysčių mišinys sudaro vieną vienodą fazę.

Kita vertus, jei skystas tirpalas yra nesuderinamas su tirpikliu, kaip tai daroma naftos ir vandens mišinyje, tirpalas yra prisotintas mažiausiu pridėtu kiekiu. Dėl to susidaro dvi fazės: viena vandeninė ir kita riebi.

Tirpalai su nusodintomis druskomis

Kai kurios druskos sukuria tirpumo pusiausvyrą, nes jų jonų sąveika yra labai stipri ir pergrupuojama į kristalus, kad vanduo negali susiskaldyti.

Ši heterogeninė sistema taip pat susideda iš skystos fazės ir kieto; tačiau, skirtingai nei sočiųjų tirpalų, tirpalas yra druska, kuriai nereikia didelių kiekių nusėdimui.

Pavyzdžiui, sumaišant du vandeninius tirpalų nesočiųjų druskų, vieną iš NaCl ir kitą AgNO tirpalą3, netirpios AgCl druskos. Sidabro chloridas nustato tirpumo pusiausvyrą tirpiklyje, stebėdamas baltos spalvos kietą medžiagą vandeniniame inde.

Taigi šių tirpalų charakteristikos priklauso nuo susidariusių nuosėdų tipo. Apskritai, chromo druskos yra labai spalvingos, taip pat manganas, geležis arba tam tikras metalo kompleksas. Šios nuosėdos gali būti kristalinė, amorfinė arba želatinė kieta medžiaga.

Fazių perėjimai

Ledo blokas gali sudaryti homogeninę sistemą, bet ištirpus, sudaro papildomą skysto vandens fazę. Todėl medžiagos fazės perėjimai taip pat yra nevienalytės sistemos.

Be to, kai kurios molekulės gali išeiti iš ledo paviršiaus į garų fazę. Taip yra todėl, kad ne tik skystas vanduo pasižymi garų slėgiu, bet ir ledu, nors ir mažesniu mastu.

Heterogeninės fazinių perėjimų sistemos taikomos bet kuriai medžiagai (grynajai arba nešvariai). Taigi visos kietos medžiagos, kurios ištirpsta, arba skystis, kuris išgaruoja, priklauso šiai sistemai.

Kietosios medžiagos ir dujos

Labai dažna cheminių medžiagų heterogeninių sistemų klasė yra kietos medžiagos arba dujos su keliais komponentais. Pavyzdžiui, paveikslėlyje esanti pica patenka į šią klasifikaciją. Ir jei vietoj sūrio, paprikos, ančiuvių, kumpio, svogūnų ir pan. Būtų sieros, anglies, fosforo ir vario, tai turėtų kitą heterogeninę kietą medžiagą.

Sieros išsiskiria dėl geltonos spalvos; anglis yra juoda kieta medžiaga; fosforas yra raudonas; ir blizgus ir metalinis varis. Visi jie yra kieti, todėl sistema susideda iš fazės, bet su keliais komponentais. Kasdieniame gyvenime tokio tipo sistemos pavyzdžiai yra neapskaičiuojami.

Be to, dujos gali sudaryti heterogeninius mišinius, ypač jei jų spalvos ar tankis yra skirtingi. Jie gali vilkti labai mažas daleles, kaip atsitinka su vandens dalelėmis debesyse. Kadangi jie auga, jie sugeria matomą šviesą, todėl debesys tampa pilki.

Heterogeninės kietųjų dujų sistemos pavyzdys yra dūmai, kuriuos sudaro labai mažos anglies dalelės. Dėl šios priežasties nebaigtos degimo dūmai yra juodi.

Frakcijos metodai

Heterogeninės sistemos fazės ar komponentai gali būti atskirti, atsižvelgiant į jų fizinių ar cheminių savybių skirtumus. Tokiu būdu pradinė sistema yra frakcionuojama tol, kol lieka tik homogeninės fazės. Kai kurie iš labiausiai paplitusių metodų yra tie, kurie seka.

Filtravimas

Filtravimas naudojamas kietai daliai atskirti nuo nuosėdų. Taigi abi fazės sugeba atskirti, nors ir su tam tikru priemaišų lygiu. Dėl šios priežasties kieta medžiaga paprastai plaunama ir išdžiovinama orkaitėje. Ši procedūra gali būti atliekama taikant vakuumą arba tiesiog gravitacijos būdu.

Dekantavimas

Šis metodas taip pat yra naudingas kietai daliai atskirti nuo skysčio. Tai šiek tiek skiriasi nuo ankstesnio, nes kieta medžiaga yra tvirtai nuosekli ir visiškai nusodinta indo apačioje. Norėdami tai padaryti, tiesiog pakreipkite konteinerio burną tinkamu kampu, kad skystis tekėtų iš jo.

Be to, dekantavimas leidžia atskirti du skysčius, ty skysčio-skysčio sistemą. Šiuo atveju mes naudojame atskyrimo piltuvą.

Dvifazis mišinys (du nesimaišantys skysčiai) perkeliamas į piltuvą, o mažesnio tankio skystis bus patalpintas viršuje; o didesnis tankis apatinėje dalyje liečiasi su išėjimo anga.

Viršutinis vaizdas reiškia atskyrimo arba dekantavimo piltuvą. Ši stiklo medžiaga taip pat naudojama skysčių-skysčių ekstrakcijai atlikti; tai reiškia, kad iš pradinio skysčio išsiskiria tirpalas, pridedant kitą skystį, kuriame jis yra dar labiau tirpus.

Atranka

Atranka naudojama skirtingų dydžių kietiesiems komponentams atskirti. Labai dažni virtuvėje yra sietas arba sietas, skirtas valyti grūdus, išvalyti kviečių miltus arba pašalinti kietas storų sulčių likučius. Chemijoje jis gali būti naudojamas mažiems kristalams atskirti nuo didesnio dydžio.

Vaizdai

Šis metodas naudojamas kietoms kietoms sistemoms, kuriose vienas ar daugiau komponentų pritraukiamas magnetu. Taigi pradinė heterogeninė fazė yra išvalyta, kai magnetas pašalina feromagnetinius elementus. Pavyzdžiui, magnetizavimas naudojamas atskirti skardą nuo šiukšlių.

Centrifugavimas

Centrifugavimas išskiria suspenduotą kietąją medžiagą iš skysčio. Jis negali būti filtruojamas, nes dalelės plaukia tolygiai ir užima visą skysčio tūrį. Siekiant atskirti abi fazes, heterogeninio mišinio kiekis patenka į išcentrinę jėgą, kuri nuosėdas nusodina centrifugos mėgintuvėlio apačioje..

Sublimacija

Sublimacijos atskyrimo metodas taikomas tik lakiosioms kietosioms medžiagoms; t. y. tiems, kurie turi didelį garų slėgį esant žemai temperatūrai.

Įkaitinus heterogeninį mišinį, lakiosios kietosios medžiagos išsiskiria į dujų fazę. Jo taikymo pavyzdys yra jodo arba amonio chlorido užteršto mėginio valymas.

Pavyzdžiai

Iki šiol paminėti keli heterogeninių cheminių sistemų pavyzdžiai. Norėdami juos papildyti, žemiau pateikiami papildomi ir kiti, ne cheminiame kontekste:

-Granitas, upės akmenys, kalnai, ar bet kokie akmenys su įvairių spalvų venomis.

-Mineralai taip pat laikomi heterogeninėmis sistemomis, nes jas sudaro keli tipai kietų struktūrų, sudarytų iš jonų. Jo savybės yra kristalinės struktūros jonų ir priemaišų sąveikos rezultatas.

-Gaivieji gėrimai. Juose yra skysčio-dujų pusiausvyra, kuri, sumažėjus išoriniam slėgiui, mažėja tirpių dujų tirpumas; dėl šios priežasties stebimas daugelis burbuliukų (dujinis tirpalas), kuris išsiskleidžia į skysčio paviršių, kai jie yra atidengti.

-Bet kuri reakcijos terpė, kurioje yra reagentų skirtingose ​​fazėse ir kuri taip pat turi magnetinį maišiklį, kad būtų užtikrintas didesnis reakcijos greitis.

-Heterogeniniai katalizatoriai. Šios kietos medžiagos suteikia paviršių arba poras, kur reaguoja tarp reagentų, ir jie nesikiša arba negrįžtamai transformuojasi reakcijoje..

-Frisados ​​siena, mozaikos siena arba architektūrinis pastato dizainas.

-Daugiasluoksnės daugelio skonių želė.

-Rubiko kubas.

Nuorodos

  1. Pusiausvyra heterogeninėse sistemose. Gauta iš: science.uwaterloo.ca
  2. Fernández G. (2010 m. Lapkričio 7 d.). Homogeninės ir heterogeninės sistemos. Susigrąžinta iš: quimicafisica.com
  3. Jill. (2006 m. Birželio 7 d.). Homogeninės ir heterogeninės sistemos. Gauta iš: chemistryforstudents.blogspot.com
  4. Apie mus. (2018). Heterogeninio mišinio pavyzdžiai. Gauta iš: example.yourdictionary.com
  5. Shiver & Atkins. (2008). Neorganinė chemija 15. Grupės elementai (ketvirtasis leidimas). Mc Graw kalnas.
  6. Vikipedija. (2018). Homogeniškumas ir nevienalytiškumas. Gauta iš: en.wikipedia.org
  7. F. Holleman, Egon Wiberg, Nils Wiberg. (2001). Neorganinė chemija Gauta iš: books.google.com