EN heterogent system Det er den del af universet, der er optaget af atomer, molekyler eller ioner, på en sådan måde, at de danner to eller flere forskellige faser. Ved "del af universet" forstås en dråbe, en kugle, reaktoren, klipper; og efter fase til en tilstand eller aggregeringsmåde, hvad enten det er fast, flydende eller gasformigt.
Heterogeniteten i et system varierer fra dets definition fra et vidensfelt til et andet. Imidlertid deler dette koncept mange ligheder inden for madlavning og kemi..
For eksempel er en pizza med overfladen proppet med ingredienser, som den i ovenstående billede, et heterogent system. På samme måde tæller salat, en blanding af nødder og korn eller en sodavand også som heterogene systemer..
Bemærk, at dets elementer er synlige ved første øjekast og kan adskilles manuelt. Hvad med majones? Eller mælk? Ved første øjekast er de homogene, men mikroskopisk er de heterogene systemer; mere specifikt er de emulsioner.
I kemi består ingredienser af reagenser, partikler eller et stof, der undersøges. Faserne er intet andet end fysiske aggregater af partiklerne, som giver alle de kvaliteter, der karakteriserer faserne. Alkoholens flydende fase "opfører sig" forskelligt fra vandets og endnu mere end den for flydende kviksølv.
I visse systemer er faserne lige så genkendelige som en mættet sukkeropløsning med krystaller i bunden. Hver enkelt kan i sig selv klassificeres som homogen: over en fase dannet af vand og under en fast fase sammensat af sukkerkrystaller..
I tilfælde af vand-sukkersystemet taler vi ikke om en reaktion, men om mætning. I andre systemer er transformation af stof til stede. Et simpelt eksempel er blandingen af et alkalimetal, såsom natrium, og vand; Det er eksplosivt, men oprindeligt er stykke metallisk natrium omgivet af vand.
Som med mayonnaise er der heterogene systemer inden for kemi, der makroskopisk passerer homogent, men under et kraftigt mikroskop lyser deres sande heterogene faser..
Artikelindeks
Hvad er kendetegnene ved et heterogent kemisk system? Generelt kan de anføres som følger:
-De består af to eller flere faser; med andre ord er det ikke ensartet.
-Det kan generelt bestå af et hvilket som helst af de følgende par af faser: fast stof, fast-flydende, fast gas, flydende-flydende, flydende gas; og derudover kan alle tre være til stede i det samme fast-væske-gas-system.
-Dets komponenter og faser skelnes i første omgang med det blotte øje. Derfor er det tilstrækkeligt at observere systemet for at drage konklusioner ud fra dets egenskaber; såsom farve, viskositet, størrelse og form på krystaller, lugt osv..
-Det involverer normalt en termodynamisk ligevægt eller en høj eller lav affinitet mellem partiklerne inden for en fase eller mellem to forskellige faser..
-De fysisk-kemiske egenskaber varierer alt efter systemets region eller retning. Således kan værdierne for for eksempel smeltepunktet variere fra en region af et heterogent faststof til et andet. Også (det mest almindelige tilfælde) ændres farverne eller tonaliteterne i hele det faste stof (væske eller gas), når de sammenlignes..
-De er blandinger af stoffer; det vil sige, det gælder ikke for rene stoffer.
Ethvert homogent system kan betragtes som heterogent, hvis skalaen eller observationsgraden ændres. For eksempel er en karaffel fyldt med rent vand et homogent system, men da dets molekyler observeres, er der millioner af dem med deres egne hastigheder..
Fra molekylært synspunkt fortsætter systemet med at være homogent, da det kun er H-molekylertoO. Men ved yderligere at reducere skalaen til observation til atomniveauer bliver vand heterogent, da det ikke består af en enkelt atomart, men af hydrogen og ilt..
Derfor afhænger egenskaberne ved heterogene kemiske systemer af graden af observation. Hvis du overvejer den mikroskopiske skala, kan du finde dig selv med mangesidede systemer.
Et fast A, tilsyneladende homogent og sølvfarvet, kunne bestå af flere lag af forskellige metaller (ABCDAB…) og derfor være heterogent. Derfor er A makroskopisk homogen, men heterogen på mikro- (eller nano) niveauer..
De samme atomer er ligeledes heterogene systemer, da de er lavet af vakuum, elektroner, protoner, neutroner og andre subatomære partikler (såsom kvarker).
I betragtning af en makroskopisk grad af observation, der definerer de synlige egenskaber eller en målbar egenskab, kan heterogene kemiske systemer klassificeres på følgende måder:
Mættede opløsninger er en type kemisk heterogent system, hvor det opløste stof ikke kan fortsætte med at opløses og danner en fase, der er adskilt fra opløsningsmidlets. Eksemplet med vand og sukkerkrystaller falder ind i denne klassifikation.
Opløsningsmiddelmolekyler når et punkt, hvor de ikke kan rumme eller opløse det opløste stof. Derefter vil den ekstra opløste, hvad enten den er fast eller gasformig, hurtigt omgruppere til dannelse af et fast stof eller bobler; det vil sige et flydende fast eller flydende gas-system.
Det opløste stof kan også være en væske, der er blandbar med opløsningsmidlet op til en vis koncentration; ellers ville de være blandbare i alle koncentrationer og ikke danne en mættet opløsning. Det forstås blandbart, at blandingen af de to væsker danner en enkelt ensartet fase.
Hvis den flydende opløsningsmiddel på den anden side ikke kan blandes med opløsningsmidlet, som det er tilfældet med olie- og vandblandingen, bliver den mindre mængde tilsat opløsningen mættet. Som et resultat dannes to faser: den ene vandige og den anden fedtet..
Nogle salte skaber en opløselighedsbalance, fordi interaktionerne mellem deres ioner er meget stærke, og de omgrupperes i krystaller, som vand ikke kan adskille..
Denne type heterogent system består også af en flydende og en fast fase; men i modsætning til mættede opløsninger er det opløste stof et salt, der ikke kræver store mængder at udfælde.
For eksempel når der blandes to vandige opløsninger af umættede salte, en af NaCl og den anden af AgNO3, det uopløselige salt AgCl udfældes. Sølvchlorid etablerer en opløseligheds ligevægt i opløsningsmidlet, hvor et hvidligt fast stof observeres i den vandige beholder..
Kendetegnene ved disse opløsninger afhænger således af typen af dannet bundfald. Generelt er kromsalte meget farverige såvel som dem af mangan, jern eller et eller andet metallisk kompleks. Dette bundfald kan være et krystallinsk, amorft eller gelatinøst fast stof..
En isblok kan udgøre et homogent system, men når det smelter, danner det en yderligere fase af flydende vand. Derfor er faseovergange af et stof også heterogene systemer.
Derudover kan nogle molekyler flygte fra isoverfladen til dampfasen. Dette skyldes det faktum, at ikke kun flydende vand har damptryk, men også is, dog i mindre grad.
Heterogene faseovergangssystemer gælder for ethvert stof (rent eller urent). Således tilhører alle de faste stoffer, der smelter, eller væsken, der fordamper, til denne type system..
En meget almindelig klasse af heterogene systemer inden for kemi er faste stoffer eller gasser med forskellige komponenter. For eksempel falder pizzaen på billedet ind i denne klassifikation. Og hvis det i stedet for ost, paprika, ansjos, skinke, løg osv. Havde svovl, kul, fosfor og kobber, ville et andet heterogent fast stof være.
Svovl skiller sig ud for sin gule farve; kul for at være et sort fast stof; fosfor er rød i farven; og skinnende, metallisk kobber. Alle er solide, derfor består systemet af en fase, men med flere komponenter. I hverdagen er eksemplerne på denne type system uberegnelige.
Gasser kan også danne heterogene blandinger, især hvis de har forskellige farver eller tætheder. De kan bære meget små partikler, som dem af vand inde i skyerne. Efterhånden som de vokser i størrelse, absorberer de synligt lys, og som et resultat bliver skyerne grålige..
Et eksempel på et heterogent fastgassystem er røg, der består af meget små kulstofpartikler. Af denne grund er røgen fra ufuldstændig forbrænding sortlig i farven..
Faserne eller komponenterne i et heterogent system kan adskilles ved at udnytte forskelle i deres fysiske eller kemiske egenskaber. På denne måde fraktioneres det originale system, indtil kun homogene faser er tilbage. Nogle af de mere almindelige metoder er som følger.
Filtrering bruges til at adskille et fast stof eller bundfald fra en væske. Således lykkes de to faser at adskille sig, men med et vist niveau af urenhed. Af denne grund vaskes det faste stof generelt og tørres derefter i en ovn. Denne procedure kan udføres enten ved at påføre et vakuum eller simpelthen ved tyngdekraften..
Denne metode er også nyttig til at adskille et fast stof fra en væske. Det adskiller sig noget fra det foregående, idet det faste stof generelt har en fast konsistens og er fuldstændigt aflejret i bunden af beholderen. For at gøre dette skal du blot vippe beholderens mund i en passende vinkel, så væsken strømmer ud af den..
Tilsvarende tillader dekantering to væsker at blive adskilt, det vil sige et væske-væske-system. I dette tilfælde anvendes en skilletragt.
Den tofasede blanding (to ikke-blandbare væsker) overføres til tragten, og væsken med lavere densitet placeres øverst; mens den med den højeste tæthed i den nederste del er i kontakt med udløbsåbningen.
Det øverste billede repræsenterer en skilletragt eller en skilletragt. Dette glasvarer bruges også til ekstraktion med væske-væske; ekstraher et opløst stof fra den oprindelige væske ved at tilsætte en anden væske, hvori det er endnu mere opløseligt.
Sigtning bruges til at adskille faste komponenter i forskellige størrelser. Det er meget almindeligt at finde en sigte eller en sigte inde i køkkenet for at rense kornene, rense hvedemelet eller fjerne faste rester fra tyk juice. I kemi kan det bruges til at adskille små krystaller fra større.
Denne metode bruges til fast-faste systemer, hvor en eller flere af komponenterne tiltrækkes af en magnet. Den oprindelige heterogene fase renses således, når magneten fjerner de ferromagnetiske elementer. For eksempel bruges magnetisering til at adskille blik fra skrald.
Centrifugering adskiller et suspenderet faststof fra en væske. Det kan ikke filtreres, fordi partiklerne svømmer ensartet og optager hele væskens volumen. For at adskille begge faser udsættes en mængde af den heterogene blanding for en centrifugalkraft, som sedimenterer det faste stof i bunden af centrifugerøret..
Sublimeringsseparationsmetoden anvendes kun til flygtige faste stoffer; dvs. for dem med højt damptryk ved lave temperaturer.
Ved opvarmning af den heterogene blanding undslipper det flygtige faste stof i gasfasen. Et eksempel på dets anvendelse er oprensning af en prøve, der er forurenet med iod eller ammoniumchlorid..
Indtil videre er flere eksempler på heterogene kemiske systemer blevet nævnt. For at supplere dem er yderligere anført nedenfor og andre uden for den kemiske kontekst:
-Granit, flodsten, bjerge eller enhver sten med årer i mange farver.
-Mineraler tæller også som heterogene systemer, da de består af forskellige typer faste strukturer, der består af ioner. Dens kvaliteter er et produkt af interaktionen mellem ionerne i en krystallinsk struktur og urenheder.
-Drinks med brus. I dem er der en ligevægt i flydende gas, som ved at formindske det ydre tryk mindsker opløseligheden af den opløste gas; af denne grund observeres mange bobler (luftformigt opløst stof) stige til overfladen af væsken, når de afdækkes.
-Ethvert reaktionsmedium, der involverer reagenser i forskellige faser, og som også kræver en magnetomrører for at garantere en højere reaktionshastighed.
-Heterogene katalysatorer. Disse faste stoffer tilvejebringer steder på deres overflade eller porer, hvor kontakten mellem reaktanterne accelereres, og de griber ikke ind eller gennemgår en irreversibel transformation i reaktionen..
-En kantet mur, en mosaikvæg eller en bygnings arkitektoniske design.
-Flerlags gelatiner af mange varianter.
-En Rubiks terning.
Endnu ingen kommentarer