Jellemző heterogén rendszer, osztályozás, frakcionálási módszerek



egy heterogén rendszer az univerzumnak az atomok, molekulák vagy ionok által elfoglalt része, oly módon, hogy két vagy több megkülönböztethető fázist képeznek. A világegyetem "része" a csepp, a labda, a reaktor, a sziklák érti; és fázisban, az aggregáció állapotához vagy módjához, legyen az szilárd, folyékony vagy gáz halmazállapotú.

A rendszer heterogenitása definíciójától a tudás egyik területétől a másikig változik. Ez a koncepció azonban sok hasonlóságot mutat a főzés és a kémia között.

Például egy olyan pizza, amelynek felülete összetett anyagokkal van tele, mint a fenti képen, heterogén rendszer. Hasonlóképpen, a saláta, a diófélék és a gabonafélék keveréke, vagy egy pezsgő ital is heterogén rendszerként számít.

Ne feledje, hogy az elemeket egyszerű látvány jellemzi, és manuálisan elválasztható. Mi a helyzet majonézzel? Vagy a tejet? Első pillantásra homogének, de mikroszkóposan heterogén rendszerek; pontosabban emulziók.

A kémia esetében az összetevők reagensekből, részecskékből vagy egy vizsgált anyagból állnak. A fázisok ezeknek a részecskéknek csak fizikai aggregátumai, amelyek minden olyan tulajdonságot biztosítanak, amelyek jellemzik a fázisokat. Így az alkohol folyékony fázisa másképp viselkedik, mint a víz és még inkább a folyékony higany..

Bizonyos rendszereknél a fázisok ugyanolyan felismerhetőek, mint a telített cukoroldat, a háttérben kristályok. Mindegyik önmagában homogénre osztályozható: tetején egy víz képződött fázis, és egy alatta lévő szilárd fázis, amely cukor kristályokból áll..

A víz-cukor rendszer esetében nem beszélünk a reakcióról, hanem a telítettségről. Más rendszerekben jelen van az anyag átalakulása. Egy egyszerű példa egy alkálifém, például nátrium és víz összekeverése; Robbanásveszélyes, de az elején a fém-nátrium darabot víz veszi körül.

A majonézhez hasonlóan, a kémia területén heterogén rendszerek vannak, amelyek makroszkóposan áthaladnak homogénen, de egy erős mikroszkóp fényében igazi heterogén fázisukat mutatják.

index

  • 1 A heterogén rendszer jellemzői
    • 1.1 Megfigyelési fok
  • 2 Osztályozás
    • 2.1 Telített oldatok (folyadék-folyadék, folyékony-szilárd, folyékony gáz)
    • 2.2. Oldott sókkal oldatok
    • 2.3 Fázisátmenetek
    • 2.4 Szilárd anyagok és gázok
  • 3 frakcionálási módszerek
    • 3.1 Szűrés
    • 3.2 Dekantálás
    • 3.3 Szűrés
    • 3.4 Képalkotás
    • 3.5 Centrifugálás
    • 3.6 Szublimáció
  • 4 Példák
  • 5 Referenciák

A heterogén rendszer jellemzői

Melyek a heterogén kémiai rendszerek jellemzői? Általánosságban elmondható, hogy ezek a következők:

-Két vagy több fázisból állnak; Más szóval, ez nem egységes.

-Általában a következő fázispárok bármelyikéből állhat: szilárd, szilárd, folyékony, szilárd gáz, folyadék-folyadék, folyadék-gáz; és ezen kívül mindhárom jelen lehet ugyanabban a szilárd-folyadék-gáz rendszerben.

-Alkotórészei és fázisai elsőként megkülönböztethetők. Ezért elegendő, ha megfigyeljük a rendszert, hogy következtetéseket vonjunk le a jellemzőiről; például a kristályok színe, viszkozitása, mérete és alakja, szag stb..

-Általában termodinamikai egyensúlyt vagy magas vagy alacsony affinitást mutat a részecskék között egy fázisban vagy két különböző fázis között..

-A fizikai-kémiai tulajdonságok a rendszer régiójától vagy irányától függően változnak. Így például az olvadáspont értékei oszcillálhatnak egy heterogén szilárd anyag egyik régiójából a másikra. Továbbá (a leggyakoribb eset) színek vagy tónusok a szilárd anyagban (folyadék vagy gáz) változnak az összehasonlításuk során.

-Ezek az anyagok keverékei; azaz nem vonatkozik a tiszta anyagokra.

Megfigyelési fok

Bármilyen homogén rendszer heterogénnek tekinthető, ha a mérlegeket vagy a megfigyelési fokozatokat módosítják. Például egy tiszta vízzel töltött kancsó homogén rendszer, de molekuláinak megfigyelése esetén több milliónyi saját sebességgel rendelkezik..

Molekuláris szempontból a rendszer továbbra is homogén, mert csak H molekulák.2O. De a megfigyelési skála atomi szintre történő tovább csökkentésével a víz heterogénvé válik, mivel nem egyetlen atomból, hanem hidrogénből és oxigénből áll..

Ezért a heterogén kémiai rendszerek jellemzői függnek a megfigyelés mértékétől. Ha figyelembe vesszük a mikroszkópos skálát, megtalálható a sokoldalú rendszerek.

Az A szilárd anyag, amely nyilvánvalóan homogén és ezüst színű, több fémrétegből (ABCDAB ...) állhat, ezért heterogén. Ezért az A makroszkóposan homogén, de mikro (vagy nano) szinten heterogén.

Ugyanezek az atomok heterogén rendszerek, mivel vákuumból, elektronokból, protonokból, neutronokból és más szubatomi részecskékből (pl. Kvarkok) készülnek..

besorolás

Figyelembe véve a makroszkopikus megfigyelést, amely meghatározza a látható jellemzőket vagy egy mérhető tulajdonságot, a kémiai heterogén rendszereket a következő módon lehet besorolni:

Telített oldatok (folyadék-folyadék, folyékony-szilárd, folyékony gáz)

A telített oldatok olyan heterogén kémiai rendszer típusai, amelyekben az oldott anyag nem képes tovább oldódni és az oldószertől elkülönülő fázist képez. A víz és a cukor kristályok példája ebbe a besorolásba tartozik.

Az oldószer-molekulák olyan pontot érnek el, ahol nem képesek az oldott anyagot tárolni vagy szolvatálni. Ezután a további oldott anyag, függetlenül attól, hogy szilárd vagy gáznemű, gyorsan csoportosul-e, hogy szilárd anyagot vagy buborékokat képezzen; vagyis egy folyadék-szilárd rendszer vagy gáznemű folyadék.

Az oldott anyag lehet folyadék is, amely az oldószerrel bizonyos koncentrációig elegyedik; ellenkező esetben minden koncentrációban elegyednének, és nem képeznek telített oldatot. Az elegyíthető, hogy a két folyadék keveréke egyetlen egységes fázist képez.

Másrészt, ha a folyékony oldott anyag az oldószerrel nem elegyedik, mint az olaj- és vízelegy esetében, az oldat a hozzáadott legkisebb mennyiségben telített. Ennek eredményeként két fázis képződik: egy vizes és a másik olajos.

Oldott sókkal oldatok

Egyes sók az oldhatóságot egyensúlyba hozzák, mivel az ionok közötti kölcsönhatások nagyon erősek, és kristályokba csoportosulnak, hogy a víz ne lebontjon.

Az ilyen típusú heterogén rendszer egy folyékony fázisból és egy szilárdból áll; de a telített oldatokkal ellentétben az oldott anyag olyan só, amely nem igényel nagy mennyiségű csapadékot.

Például ha telítetlen sók két vizes oldatát, az egyik NaCl-ot és az AgNO-t összekeverjük3, az oldhatatlan só AgCl kicsapódik. Az ezüst-klorid feloldja az oldószerben az oldhatóságot, és a vizes tartályban fehéres szilárd anyagot észlel.

Ily módon ezeknek az oldatoknak a jellemzői függenek a képződött csapadék típusától. Általában a króm-sók nagyon színesek, valamint a mangán, a vas vagy a fémkomplex. Ez a csapadék lehet kristályos, amorf vagy zselatikus szilárd anyag.

Fázisátmenetek

A jégblokk homogén rendszert képezhet, de olvasztáskor további folyadékvíz-fázist képez. Ezért az anyag fázisátmenetei heterogén rendszerek is.

Emellett egyes molekulák a jégfelszínről a gőzfázisba menekülhetnek. Ez azért van, mert nemcsak a folyékony víz gőznyomást mutat, hanem a jeget is, bár kisebb mértékben.

A fázisátmenetek heterogén rendszerei bármely anyagra vonatkoznak (tiszta vagy szennyezett). Ily módon az összes szilárd anyag, amely megolvad, vagy az elpárologtató folyadék, az ilyen típusú rendszerhez tartozik.

Szilárd anyagok és gázok

A kémiai heterogén rendszerek igen gyakori osztálya a szilárd anyagok vagy több komponensű gázok. Például a képen szereplő pizza ebbe a besorolásba esik. És ha sajt, paprika, szardella, sonka, hagyma stb. Helyett ként, szénet, foszfort és rézet tartalmazna, akkor egy másik heterogén szilárd anyag lenne.

A kén kiemelkedik a sárga szín miatt; a szén fekete szilárd anyag; a foszfor vörös; és a fényes és fémes réz. Mindegyik szilárd, ezért a rendszer egy fázisból áll, de több összetevővel rendelkezik. A mindennapi életben az ilyen típusú rendszerek példái kiszámíthatatlanok.

A gázok heterogén keverékeket is képezhetnek, különösen akkor, ha különböző színük vagy sűrűségük van. Nagyon apró részecskéket tudnak húzni, mint ahogyan a felhőkben lévő víz részecskékkel történik. Ahogy nőnek a méretük, elnyelik a látható fényt, és ennek következtében a felhők szürkésvé válnak.

Egy heterogén szilárd-gáz rendszer példája a füst, amely nagyon kis szénszemcsékből áll. Emiatt a hiányos égés füstje feketés.

A frakcionálási módszerek

A heterogén rendszer fázisai vagy komponensei elválaszthatók a fizikai vagy kémiai tulajdonságaik különbségeinek kihasználásával. Ily módon az eredeti rendszert frakcionáljuk, amíg csak homogén fázisok maradnak. A leggyakoribb módszerek közül néhányat követik.

szűrés

A szűrést egy szilárd anyag vagy egy csapadék leválasztására használjuk folyadékból. Így a két fázisnak sikerül elkülönülnie, bár bizonyos mértékű szennyeződéssel. Ezért a szilárd anyagot általában mosásnak vetjük alá, majd szárítószekrényben szárítjuk. Ezt az eljárást vákuum alkalmazásával vagy egyszerűen gravitációval lehet elvégezni.

ülepítés

Ez az eljárás szintén alkalmas szilárd anyag leválasztására folyadékból. Egy kicsit különbözik az előzőtől, mivel a szilárd anyag szilárdan szilárd, és teljesen a tárolóedény alján helyezkedik el. Ehhez egyszerűen döntse meg a tartály száját megfelelő szögben, hogy a folyadék kifolyjon belőle.

Hasonlóképpen, a dekantálás lehetővé teszi két folyadék, azaz egy folyadék-folyadék rendszer elválasztását. Ebben az esetben egy elválasztó tölcsért használunk.

A kétfázisú keveréket (két nem elegyedő folyadék) átvisszük a tölcsérbe, és az alacsonyabb sűrűségű folyadékot a tetején helyezzük el; míg a nagyobb sűrűség az alsó részen érintkezik a kilépőnyílással.

A felső kép egy elválasztó vagy dekantáló tölcsért jelent. Ezt az üveganyagot folyadék-folyadék extrakcióra is használják; vagyis a kiindulási folyadékból egy oldott anyagot extrahálunk egy másik folyadék hozzáadásával, amelyben még jobban oldódik.

szitálás

A szűrést különböző méretű szilárd alkatrészek elválasztására használják. Nagyon gyakori, hogy a konyhában egy szitát vagy szitát találunk a szemek tisztítására, a búzaliszt tisztítására, vagy a vastag gyümölcslevek szilárd maradékainak eltávolítására. A kémia esetében a kisebb kristályok nagyobb mértékű elválasztására használható.

mágnesezés

Ezt a módszert olyan szilárd-szilárd rendszereknél alkalmazzák, ahol egy vagy több alkotóelemet egy mágnes vonz. Így a kezdeti heterogén fázist tisztítjuk, amikor a mágnes eltávolítja a ferromágneses elemeket. Például a mágnesezést úgy használják, hogy elválasztja az ónlapot a szemetetől.

centrifugálás

A centrifugálás elválasztja a szuszpendált szilárd anyagot egy folyadéktól. Nem szűrhető, mert a részecskék egyenletesen úsznak a folyadék összes térfogatának elhelyezésével. Mindkét fázis elválasztásához a heterogén keverék mennyiségét centrifugális erőnek vetjük alá, amely a centrifugacső alján lévő szilárd anyagot üledék le..

szublimáció

A szublimációs elválasztási eljárást csak illékony szilárd anyagokra alkalmazzák; vagyis azok számára, akiknek magas hőmérséklete alacsony hőmérsékleten van.

A heterogén keverék felmelegítése után az illékony szilárd anyag a gázfázisba kerül. Alkalmazásának egyik példája a jóddal vagy ammónium-kloriddal szennyezett minta tisztítása.

Példák

Eddig a heterogén kémiai rendszerek számos példáját említik. Ezek kiegészítéséhez a kémiai kontextuson kívül további és egyéb elemek találhatók:

-A gránit, a folyó kövei, a hegyek, vagy minden szikla, amely számos színben van.

-Az ásványi anyagok heterogén rendszerként is számítanak, mivel az ionokból álló többszörös szilárd szerkezetekből állnak. Jellemzői a kristályszerkezet ionjai és a szennyeződések közötti kölcsönhatás eredménye.

-Az üdítőitalok. Ezekben a folyadék-gáz egyensúly van, amely a külső nyomás csökkenésekor csökken az oldott gáz oldhatósága; emiatt sok buborék figyelhető meg (gáznemű oldott anyag), amelyek a folyadék felszínére emelkednek, amikor azok fedetlenek.

-Bármely reakcióközeg, amely különböző fázisokban reagenseket tartalmaz, és amely szintén nagyobb mágneses keverőt igényel, hogy nagyobb reakciósebességet biztosítson.

-A heterogén katalizátorok. Ezek a szilárd anyagok a felületükön vagy pórusokon helyezkednek el, ahol a reagensek közötti érintkezés felgyorsul, és nem beavatkoznak, vagy nem válnak visszafordíthatatlan átalakulásban a reakcióban..

-Frisada fal, mozaikfal, vagy egy épület építészeti terve.

-Sok ízű többrétegű zselék.

-Rubik kocka.

referenciák

  1. A heterogén rendszerek egyensúlya. Lap forrása: science.uwaterloo.ca
  2. Fernández G. (2010. november 7.). Homogén és heterogén rendszerek. Helyreállítás: quimicafisica.com
  3. Jill. (2006. június 7.). Homogén és heterogén rendszerek. Lap forrása: chemistryforstudents.blogspot.com
  4. LoveToKnow. (2018). Heterogén keverék példái. Visszaváltva: example.yourdictionary.com
  5. Shiver & Atkins. (2008). Szervetlen kémia A 15. csoport elemei (negyedik kiadás). Mc Graw-hegy.
  6. Wikipedia. (2018). Homogenitás és heterogenitás. Lap forrása: en.wikipedia.org
  7. F. Holleman, Wiberg, Nils Wiberg. (2001). Szervetlen kémia A következő címen szerezhető be: books.google.com