Karakteristisk heterogent system, klassificering, fraktioneringsmetoder

en heterogent system er den del af universet, der er besat af atomer, molekyler eller ioner, på en sådan måde, at de danner to eller flere skelnelige faser. Det forstås af "del af universet" til en dråbe, en kugle, reaktoren, klipper; og ved fase til en tilstand eller aggregeringsmetode, hvad enten det er faststof, flydende eller gasformigt.

Et systems heterogenitet varierer fra dets definition fra et fagområde til et andet. Men dette koncept deler mange ligheder indenfor madlavning og kemi.

For eksempel er en pizza med dens overflade fyldt med ingredienser, som den i billedet ovenfor, et heterogent system. Tilsvarende tæller salaten, en blanding af nødder og korn, eller en boblende drink også som heterogene systemer.

Bemærk, at dets elementer skelnes ud fra et enkelt syn og kan adskilles manuelt. Hvad med mayonnaise? Eller mælken? Ved første øjekast er de homogene, men mikroskopisk er de heterogene systemer; mere specifikt er de emulsioner.

I kemi består ingredienserne af reagenser, partikler eller et stof under undersøgelse. Faserne er kun fysiske aggregater af disse partikler, som giver alle de kvaliteter, der karakteriserer faser. Alkoholens flydende fase "opfører sig således" forskelligt fra vandets og endog mere end flydende kviksølv..

I visse systemer er faserne genkendelige som en mættet sukkeropløsning med krystaller i baggrunden. Hver enkelt af sig selv kan klassificeres som homogen: øverst en fase dannet af vand og nedenunder en fast fase sammensat af sukkerkrystaller.

I tilfælde af vand-sukker systemet er der ikke tale om reaktion, men af ​​mætning. I andre systemer er omdannelsen af ​​materiel til stede. Et simpelt eksempel er blanding af et alkalimetal, såsom natrium og vand; Det er eksplosivt, men i begyndelsen er stykket metallisk natrium omgivet af vand.

Som med mayonnaise er der heterogene systemer inden for kemi, der makroskopisk gennemgår homogen, men i lyset af et kraftigt mikroskop viser de deres sande heterogene faser.

indeks

• 1 Karakteristik af det heterogene system
  • 1.1 Observationsgrad
• 2 klassificering
  • 2.1 Mættede opløsninger (flydende væske, flydende faststof, flydende gas)
  • 2.2 Løsninger med udfældede salte
  • 2.3 Faseovergange
  • 2.4 Faststoffer og gasser
• 3 Fraktioneringsmetoder
  • 3.1 filtrering
  • 3.2 Dekantering
  • 3.3 Screening
  • 3.4 Billedbehandling
  • 3,5 centrifugering
  • 3.6 Sublimering
• 4 eksempler
• 5 referencer

Karakteristik af det heterogene system

Hvad er kendetegnene ved et heterogent kemisk system? Generelt kan de opføres som følger:

-De består af to eller flere faser; Det er med andre ord ikke ensartet.

-Det kan i almindelighed bestå af et hvilket som helst af de følgende faser: faststof, faststofvæske, fastgas, flydende væske, flydende gas; og derudover kan alle tre være til stede i samme fast-væskesystem.

-Dens komponenter og faser kan i første omgang skelnes mellem hinanden. Derfor er det nok at observere systemet for at drage konklusioner fra dets egenskaber; såsom farve, viskositet, størrelse og form af 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 område eller retning. Således kan værdier for for eksempel smeltepunktet oscillere fra en region af et heterogent fast stof til et andet. Også (det mest almindelige tilfælde) ændres farver eller toner 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.

Observationsgrad

Ethvert homogent system kan betragtes som heterogent, hvis skalaerne eller observationsgraderne 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 at være homogent, fordi det kun er H-molekyler.₂O. Men yderligere nedsættelse af observationens omfang til atomniveauer bliver vandet heterogent, da det ikke består af en enkelt type atom, men af ​​hydrogen og oxygen.

Derfor afhænger kendetegnene ved heterogene kemiske systemer af graden af ​​observation. Hvis du overvejer den mikroskopiske skala, kan du finde multifaceted systemer.

Et fast A, tilsyneladende homogent og sølvfarvet, kunne bestå af flere lag af forskellige metaller (ABCDAB ...) og derfor være heterogene. Derfor er A homogen makroskopisk, men heterogen ved mikro (eller nano) niveauer.

De samme atomer er også heterogene systemer, fordi de er lavet af vakuum, elektroner, protoner, neutroner og andre subatomære partikler (som kvarker).

klassifikation

I betragtning af dengang en grad af makroskopisk observation, der definerer de synlige egenskaber eller en målbar egenskab, kan de kemiske heterogene systemer klassificeres på følgende måder:

Mættede opløsninger (flydende-flydende, flydende faststof, flydende gas)

Mættede opløsninger er en slags heterogent kemisk system, hvor det opløste stof ikke kan fortsætte med at opløse og danner en fase, der er adskilt fra opløsningsmidlets fase. Eksemplet med vand og sukkerkrystaller falder ind under denne klassificering.

Opløsningsmolekylerne når et punkt, hvor de ikke kan være vært for eller solvatere opløsningen. Derefter vil det yderligere opløste stof, enten fast eller gasformigt, omgruppere hurtigt til dannelse af et fast stof eller bobler; det vil sige et væskeformigt system eller en gasformig væske.

Opløsningen kan også være en væske, som er blandbar med opløsningsmidlet op til en vis koncentration; ellers ville de være blandbare i alle koncentrationer og ville ikke danne en mættet opløsning. Det forstås blandbart, at blandingen af ​​de to væsker danner en enkelt ensartet fase.

Hvis derimod det flydende opløste stof er ublandbart med opløsningsmidlet, som det er tilfældet med olie- og vandblandingen, opløses mættet ved den laveste mængde tilsat. Som et resultat dannes to faser: en vandig og den anden olieagtig.

Opløsninger med udfældede salte

Nogle salte skaber en balance i opløseligheden, fordi interaktionerne mellem deres ioner er meget stærke og omgrupperes i krystaller, at vandet ikke kan dissociere.

Denne type heterogene system består også af en flydende fase og en fast en; men i modsætning til mættede opløsninger er opløsningsmidlet et salt, der ikke kræver store mængder at udfælde.

For eksempel, når man blander to vandige opløsninger af umættede salte, en af ​​NaCl og den anden af ​​AgNO₃, det uopløselige salt AgCl udfælder. Sølvchloridet etablerer en opløsning af opløseligheden i opløsningsmidlet, idet der observeres et hvidligt faststof i den vandige beholder.

Således afhænger egenskaberne af disse opløsninger af den dannede form for bundfald. Kromsalte er generelt meget farverige såvel som mangan, jern eller noget metalkompleks. Dette præcipitat kan være et krystallinsk, amorft eller gelatinøst faststof.

Faseovergange

En isblok kan danne et homogent system, men når det smeltes, danner en yderligere fase af flydende vand. Derfor er faseovergangerne af et stof også heterogene systemer.

Derudover kan nogle molekyler undslippe fra isoverfladen til dampfasen. Dette skyldes, at ikke blot flydende vand præsenterer damptryk, men også is, men i mindre grad.

De heterogene systemer af faseovergange gælder for ethvert stof (rent eller uren). Således tilhører alle de faste stoffer, der smelter, eller væsken, som fordamper, til denne type system.

Faststof og gasser

En meget almindelig klasse af heterogene systemer inden for kemi er faste stoffer eller gasser med flere komponenter. For eksempel falder pizzaen i billedet ind i denne klassifikation. Og hvis det i stedet for ost, paprika, ansjos, skinke, løg osv. Ville indeholde svovl, kul, fosfor og kobber, ville det have et andet heterogent faststof.

Svovl skiller sig ud på grund af sin gule farve; kulet for at være et sort faststof; fosforet er rødt; og det skinnende og metalliske kobber. Alle er faste, derfor består systemet af en fase, men med flere komponenter. I hverdagen er eksempler på denne type system uberegnelige.

Gasser kan også danne heterogene blandinger, især hvis de har forskellige farver eller tætheder. De kan trække meget små partikler, som det sker med vandpartikler inde i skyerne. Da de vokser i størrelse, absorberer de synligt lys, og dermed bliver skyerne grå.

Et eksempel på et heterogent fastgas system er røg, som består af meget små partikler af kulstof. Af denne grund er røg af ufuldstændig forbrænding sorte.

Fraktioneringsmetoder

Faserne eller komponenterne i et heterogent system kan adskilles under anvendelse af forskellene i deres fysiske eller kemiske egenskaber. På denne måde bliver det oprindelige system fraktioneret, indtil kun homogene faser forbliver. Nogle af de mest almindelige metoder er dem der følger.

filtrering

Filtrering bruges til at adskille et fast stof eller bundfald fra en væske. Således klarer de to faser at adskille, selv om det er med en vis urenhed. Af denne grund underkastes det faste stof sædvanligvis vask og tørres derefter i en ovn. Denne procedure kan udføres ved at anvende vakuum eller simpelthen ved tyngdekraften.

dekantering

Denne metode er også nyttig til adskillelse af et faststof fra en væske. Det adskiller sig lidt fra den foregående, idet det faste stof normalt har en fast konsistens og er helt deponeret i bunden af ​​beholderen. For at gøre dette skal vi blot vippe beholderens munding i en passende vinkel, så væsken løber ud af den.

På samme måde tillader dekantering adskillelsen af ​​to væsker, det vil sige et væske-væskesystem. I dette tilfælde bruger vi en skilletragt.

Den bifasiske blanding (to ublandbare væsker) overføres til tragten, og væsken med lavere densitet vil være placeret øverst; mens den højere densitet, i den nedre del, kommer i kontakt med udgangsåbningen.

Det øverste billede repræsenterer en adskillelses- eller dekanttragt. Dette glasmateriale anvendes også til at udføre væske-væske-ekstraktioner; det vil sige ekstraherer et opløst stof fra den oprindelige væske ved at tilsætte en anden væske, hvori den er endnu mere opløselig.

sigtning

Screening bruges til at adskille faste komponenter i forskellige størrelser. Det er meget almindeligt at finde i køkkenet en sigte eller sigte for at rense kornene, rense hvedemelet eller fjerne faste rester af tykke saft. I kemi kan den bruges til at adskille små krystaller fra andre af større størrelse.

magnetisering

Denne metode anvendes til solidfaste systemer, hvor en eller flere af komponenterne tiltrækkes af en magnet. Således oprenses den initiale heterogene fase, idet magneten fjerner de ferromagnetiske elementer. For eksempel anvendes magnetisering til at adskille tinplate fra affald.

centrifugering

Centrifugeringen adskiller et suspenderet faststof fra en væske. Det kan ikke filtreres, fordi partiklerne svømmer ensartet i besiddelse af 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..

sublimering

Sublimationsseparationsmetoden anvendes kun for flygtige faste stoffer; det vil sige for dem med højt damptryk ved lave temperaturer.

Efter opvarmning af den heterogene blanding undslipper det flygtige faste stof til gasfasen. Et eksempel på dets anvendelse er rensningen af ​​en prøve forurenet med iod eller ammoniumchlorid.

eksempler

Hidtil er der nævnt adskillige eksempler på heterogene kemiske systemer. Som supplement til dem er yderligere og andre uden for den kemiske kontekst anført nedenfor:

-Granitten, stenene i en flod, bjergene eller en hvilken som helst sten med åre af mange farver.

-Mineraler tæller også som heterogene systemer, da de dannes af flere typer faste strukturer sammensat af ioner. Dens kvaliteter er produktet af samspillet mellem ionerne af en krystallinsk struktur og urenhederne.

-Læskedrikke. I dem er der en væske-gas-ligevægt, som, når det ydre tryk falder, formindskes opløseligheden af ​​den opløste gas; Af denne grund observeres mange bobler (gasformigt opløst stof), der stiger til overfladen af ​​væsken, når de bliver afdækket.

-Ethvert reaktionsmedium, der involverer reagenser i forskellige faser, og som også har brug for en magnetisk omrører for at sikre en højere reaktionshastighed.

-De heterogene katalysatorer. Disse faste stoffer tilvejebringer steder på deres overflade eller porer, hvor kontakt mellem reagenserne accelereres, og de interfererer ikke eller undergår en irreversibel transformation i reaktionen.

-En frisada-mur, en mur af mosaikker eller arkitektonisk design af en bygning.

-Multilayer gelé af mange smag.

-En Rubik's terning.

referencer

1. Ligevægt i heterogene systemer. Hentet fra: science.uwaterloo.ca
2. Fernández G. (7. november 2010). Homogene og heterogene systemer. Genoprettet fra: quimicafisica.com
3. Jill. (7. juni 2006). Homogene og heterogene systemer. Hentet fra: chemistryforstudents.blogspot.com
4. LoveToKnow. (2018). Eksempler på heterogen blanding. Hentet fra: examples.yourdictionary.com
5. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kemi I Elementerne i gruppe 15. (fjerde udgave). Mc Graw Hill.
6. Wikipedia. (2018). Homogenitet og heterogenitet. Hentet fra: en.wikipedia.org
7. F. Holleman, Egon Wiberg, Nils Wiberg. (2001). Uorganisk kemi Hentet fra: books.google.com