Χαρακτηριστικό ετερογενές σύστημα, ταξινόμηση, μέθοδοι κλασμάτωσης

Α ετερογενές σύστημα είναι αυτό το τμήμα του σύμπαντος που καταλαμβάνεται από άτομα, μόρια ή ιόντα, με τέτοιο τρόπο ώστε να σχηματίζουν δύο ή περισσότερες διακρίσιμες φάσεις. Είναι κατανοητό από το "τμήμα του σύμπαντος" σε μια σταγόνα, μια μπάλα, τον αντιδραστήρα, τα πετρώματα. και κατά φάση, σε κατάσταση ή τρόπο συσσωμάτωσης, είτε στερεό, υγρό είτε αέριο.

Η ετερογένεια ενός συστήματος ποικίλλει από τον ορισμό του από ένα πεδίο γνώσης σε ένα άλλο. Ωστόσο, αυτή η έννοια έχει πολλές ομοιότητες στο μαγείρεμα και τη χημεία.

Για παράδειγμα, μια πίτσα με την επιφάνειά της γεμισμένη με συστατικά, όπως αυτή στην παραπάνω εικόνα, είναι ένα ετερογενές σύστημα. Ομοίως, η σαλάτα, ένα μείγμα από καρύδια και δημητριακά, ή ένα ποτό φυσαλίδων, θεωρούνται επίσης ετερογενή συστήματα.

Σημειώστε ότι τα στοιχεία της διακρίνονται με απλή όραση και μπορούν να διαχωριστούν χειροκίνητα. Τι γίνεται με τη μαγιονέζα; Ή το γάλα; Με την πρώτη ματιά είναι ομοιογενείς, αλλά μικροσκοπικά είναι ετερογενή συστήματα. πιο συγκεκριμένα, είναι γαλακτώματα.

Στη χημεία, τα συστατικά αποτελούνται από αντιδραστήρια, σωματίδια ή υπό μελέτη ουσία. Οι φάσεις είναι μόνο φυσικά συσσωματώματα αυτών των σωματιδίων, τα οποία παρέχουν όλες τις ιδιότητες που χαρακτηρίζουν τις φάσεις. Έτσι, η υγρή φάση του αλκοόλ "συμπεριφέρεται" διαφορετικά από εκείνη του νερού, και ακόμη περισσότερο, εκείνη του υγρού υδραργύρου..

Σε ορισμένα συστήματα, οι φάσεις είναι αναγνωρίσιμες όπως ένα διάλυμα κορεσμένου σακχάρου, με κρυστάλλους στο παρασκήνιο. Κάθε μία από την ίδια μπορεί να ταξινομηθεί ως ομοιογενής: στην κορυφή μια φάση που σχηματίζεται από νερό, και κάτω, μια στερεή φάση που αποτελείται από κρυστάλλους ζάχαρης.

Στην περίπτωση του συστήματος νερού-ζάχαρης, δεν γίνεται λόγος για αντίδραση, αλλά για κορεσμό. Σε άλλα συστήματα, υπάρχει ο μετασχηματισμός της ύλης. Ένα απλό παράδειγμα είναι η ανάμιξη ενός αλκαλικού μετάλλου, όπως το νάτριο, και το νερό. Είναι εκρηκτικό, αλλά στην αρχή, το κομμάτι μεταλλικού νατρίου περιβάλλεται από νερό.

Όπως και με τη μαγιονέζα, υπάρχουν ετερογενή συστήματα εντός της χημείας που διέρχονται μακροσκοπικά μέσω ομοιογενούς, αλλά υπό το φως ενός ισχυρού μικροσκοπίου, δείχνουν τις πραγματικές ετερογενείς φάσεις τους.

Ευρετήριο

• 1 Χαρακτηριστικά του ετερογενούς συστήματος
  • 1.1 Βαθμός παρατήρησης
• 2 Ταξινόμηση
  • 2.1 Κορεσμένα διαλύματα (υγρό-υγρό, υγρό-στερεό, υγρό-αέριο)
  • 2.2 Διαλύματα με καθιζάνοντα άλατα
  • 2.3 Μεταβατικές φάσεις
  • 2.4 Στερεά και αέρια
• 3 Μέθοδοι κλασματοποίησης
  • 3.1 Διήθηση
  • 3.2 Απόσβεση
  • 3.3 Προβολή
  • 3.4 Απεικόνιση
  • 3.5 Φυγοκέντρηση
  • 3.6 Εξάχνωση
• 4 Παραδείγματα
• 5 Αναφορές

Χαρακτηριστικά του ετερογενούς συστήματος

Ποια είναι τα χαρακτηριστικά ενός ετερογενούς χημικού συστήματος; Σε γενικές γραμμές μπορούν να αναφερθούν ως εξής:

-Αποτελούνται από δύο ή περισσότερες φάσεις. Με άλλα λόγια, δεν είναι ομοιόμορφη.

-Μπορεί να συνίσταται, γενικά, σε οποιοδήποτε από τα ακόλουθα ζεύγη φάσεων: στερεό-στερεό, στερεό-υγρό, στερεό-αέριο, υγρό-υγρό, υγρό-αέριο. και επιπροσθέτως, και τα τρία μπορούν να είναι παρόντα στο ίδιο σύστημα στερεού υγρού-αερίου.

-Οι συνιστώσες και οι φάσεις του διακρίνονται, πρώτον, με μια ματιά. Ως εκ τούτου, αρκεί να παρατηρήσουμε ότι το σύστημα εξάγει συμπεράσματα από τα χαρακτηριστικά του. όπως το χρώμα, το ιξώδες, το μέγεθος και το σχήμα των κρυστάλλων, της οσμής κλπ..

-Συνήθως περιλαμβάνει μια θερμοδυναμική ισορροπία ή υψηλή ή χαμηλή συγγένεια μεταξύ των σωματιδίων εντός μιας φάσης ή μεταξύ δύο διαφορετικών φάσεων.

-Οι φυσικοχημικές ιδιότητες ποικίλλουν ανάλογα με την περιοχή ή την κατεύθυνση του συστήματος. Έτσι, οι τιμές, για παράδειγμα, το σημείο τήξης, μπορούν να κυμαίνονται από μία περιοχή ενός ετερογενούς στερεού σε ένα άλλο. Επίσης, (η συνηθέστερη περίπτωση) τα χρώματα ή οι ήχοι αλλάζουν σε όλο το στερεό (υγρό ή αέριο) όπως συγκρίνονται.

-Είναι μείγματα ουσιών. δηλαδή δεν ισχύει για τις καθαρές ουσίες.

Βαθμός παρατήρησης

Οποιοδήποτε ομοιογενές σύστημα μπορεί να θεωρηθεί ετερογενείς αν τα επίπεδα ή κλίμακες παρατήρησης αλλάξει. Για παράδειγμα, μια καράφα γεμάτη με καθαρό νερό είναι ένα ομοιογενές σύστημα, αλλά καθώς τα μόρια της παρατηρούνται, υπάρχουν εκατομμύρια από αυτά με τις δικές τους ταχύτητες.

Από μοριακής άποψης, το σύστημα εξακολουθεί να είναι ομοιογενές, επειδή είναι μόνο μόρια Η.₂O. Αλλά, μειώνοντας περαιτέρω την κλίμακα παρατήρησης σε ατομικά επίπεδα, το νερό γίνεται ετερογενές, αφού δεν αποτελείται από ένα μόνο τύπο ατόμου αλλά από υδρογόνο και οξυγόνο.

Επομένως, τα χαρακτηριστικά των ετερογενών χημικών συστημάτων εξαρτώνται από τον βαθμό παρατήρησης. Αν θεωρείτε την μικροσκοπική κλίμακα, μπορείτε να βρείτε πολύπλευρα συστήματα.

Ένα στερεό Α, προφανώς ομοιογενές και ασημένιο, μπορεί να αποτελείται από πολλαπλά στρώματα διαφορετικών μετάλλων (ABCDAB ...) και επομένως να είναι ετερογενής. Επομένως, το Α είναι ομογενές μακροσκοπικά, αλλά ετερογενές σε μικρο (ή νανο) επίπεδα.

Επίσης, τα ίδια άτομα είναι ετερογενή συστήματα, επειδή κατασκευάζονται από κενό, ηλεκτρόνια, πρωτόνια, νετρόνια και άλλα υποατομικά σωματίδια (όπως τα κουάρκ).

Ταξινόμηση

Λαμβάνοντας υπόψη ένα βαθμό μακροσκοπικής παρατήρησης, που ορίζει τα ορατά χαρακτηριστικά ή μια μετρήσιμη ιδιότητα, τα χημικά ετερογενή συστήματα μπορούν να ταξινομηθούν με τους ακόλουθους τρόπους:

Κορεσμένα διαλύματα (υγρό-υγρό, υγρό-στερεό, υγρό-αέριο)

Τα κορεσμένα διαλύματα είναι ένας τύπος ετερογενούς χημικού συστήματος στο οποίο η διαλελυμένη ουσία δεν μπορεί να συνεχίσει να διαλύεται και σχηματίζει μια φάση ξεχωριστή από εκείνη του διαλύτη. Το παράδειγμα νερού και κρυστάλλων ζάχαρης εμπίπτει σε αυτή την ταξινόμηση.

Τα μόρια του διαλύτη φθάνουν σε ένα σημείο όπου δεν μπορούν να φιλοξενούν ή να διαλύουν τη διαλυμένη ουσία. Στη συνέχεια, η πρόσθετη διαλυμένη ουσία, είτε στερεή είτε αέρια, θα ανασυγκροτηθεί γρήγορα για να σχηματίσει ένα στερεό ή φυσαλίδες. δηλαδή, ένα υγρό-στερεό σύστημα ή ένα αέριο υγρό.

Η διαλυμένη ουσία μπορεί επίσης να είναι ένα υγρό το οποίο είναι αναμίξιμο με το διαλύτη σε μία ορισμένη συγκέντρωση? διαφορετικά, θα ήταν αναμίξιμα σε όλες τις συγκεντρώσεις και δεν θα αποτελούσαν κορεσμένη λύση. Εννοείται με την ανάμιξη ότι το μίγμα των δύο υγρών σχηματίζει μία ενιαία ομοιόμορφη φάση.

Εάν, από την άλλη πλευρά, η υγρή διαλελυμένη ουσία είναι μη αναμίξιμη με τον διαλύτη, όπως συμβαίνει με το μίγμα ελαίου και ύδατος, το διάλυμα κορένεται στη χαμηλότερη προστιθέμενη ποσότητα. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζονται δύο φάσεις: μία υδατική και η άλλη ελαιώδης.

Διαλύματα με καθιζάνοντα άλατα

Ορισμένα άλατα καθιερώνουν ισορροπία διαλυτότητας, επειδή οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των ιόντων τους είναι πολύ ισχυρές και ανασυντάσσονται σε κρυστάλλους ώστε το νερό να μην μπορεί να διαχωριστεί.

Αυτός ο τύπος ετερογενούς συστήματος αποτελείται επίσης από μια υγρή φάση και μια στερεή φάση. αλλά σε αντίθεση με τα κορεσμένα διαλύματα, η διαλυμένη ουσία είναι ένα άλας που δεν απαιτεί μεγάλες ποσότητες για να καθιζάνει.

Για παράδειγμα, με ανάμιξη δύο υδατικών διαλυμάτων ακόρεστων αλάτων, ένα από NaCl και AgNO άλλες₃, το αδιάλυτο άλας AgCl καθιζάνει. Το χλωριούχο άργυρο καθιερώνει μία ισορροπία διαλυτότητας στον διαλύτη, παρατηρώντας ένα υπόλευκο στερεό στο υδατικό δοχείο.

Έτσι, τα χαρακτηριστικά αυτών των διαλυμάτων εξαρτώνται από τον τύπο του σχηματισθέντος ιζήματος. Συνήθως, τα άλατα χρωμίου είναι πολύ πολύχρωμο και το μαγγάνιο, σίδηρος, ή ένα μεταλλικό σύμπλεγμα. Αυτό το ίζημα μπορεί να είναι ένα κρυσταλλικό, άμορφο ή ζελατινώδες στερεό.

Μεταβατικές φάσεις

Ένα μπλοκ πάγου μπορεί να σχηματίσει ένα ομοιογενές σύστημα, αλλά όταν λιωθεί, σχηματίζει μια επιπλέον φάση υγρού νερού. Επομένως, οι μεταβάσεις φάσης μιας ουσίας είναι επίσης ετερογενή συστήματα.

Επιπλέον, μερικά μόρια μπορούν να διαφύγουν από την επιφάνεια του πάγου στη φάση ατμών. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι δεν έχει μόνο υγρή πίεση ατμού του νερού, αλλά επίσης και τον πάγο, αν και λιγότερο.

Ετερογενή συστήματα των μεταβάσεων φάσης εφαρμόζεται σε οποιαδήποτε ουσία (καθαρό ή ακάθαρτο). Έτσι όλα τα στερεά τήξη, ή εξάτμιση υγρού, ανήκουν σε αυτόν τον τύπο του συστήματος.

Στερεά και αέρια

Μια πολύ κοινή κατηγορία ετερογενών συστημάτων στη χημεία είναι τα στερεά ή τα αέρια με διάφορα συστατικά. Για παράδειγμα, η πίτσα στην εικόνα εμπίπτει σε αυτή την ταξινόμηση. Και εάν αντί του τυριού, της πάπρικας, της αντσούγιας, του ζαμπόν, των κρεμμυδιών κλπ., Θα περιέχει θείο, άνθρακα, φώσφορο και χαλκό, τότε θα έχει και άλλη ετερογενή στερεά.

Το θείο ξεχωρίζει λόγω του κίτρινου χρώματος του. ο άνθρακας για να είναι ένα μαύρο στερεό? ο φώσφορος είναι κόκκινος. και το γυαλιστερό και μεταλλικό χαλκό. Όλα είναι στερεά, επομένως, το σύστημα αποτελείται από μια φάση αλλά με πολλά εξαρτήματα. Στην καθημερινή ζωή, παραδείγματα αυτού του είδους του συστήματος είναι ανυπολόγιστα.

Επίσης, τα αέρια μπορούν να σχηματίσουν ετερογενή μίγματα, ειδικά αν έχουν διαφορετικά χρώματα ή πυκνότητες. Μπορούν να σύρετε πολύ μικρά σωματίδια, όπως συμβαίνει με τα σωματίδια νερού μέσα στα σύννεφα. Καθώς μεγαλώνουν σε μέγεθος, απορροφούν ορατό φως και ως εκ τούτου τα σύννεφα γίνονται γκρίζα.

Ένα παράδειγμα ετερογενούς συστήματος στερεού αερίου είναι ο καπνός, ο οποίος αποτελείται από πολύ μικρά σωματίδια άνθρακα. Για το λόγο αυτό ο καπνός της ατελούς καύσης είναι μαύρος.

Μέθοδοι κλασματοποίησης

Φάσεις ή συστατικά ενός ετερογενούς συστήματος μπορούν να διαχωριστούν ανάλογα με τις διαφορές στις φυσικές ή χημικές ιδιότητες τους. Με αυτό τον τρόπο, το αρχικό σύστημα είναι κλασματικό μέχρι να παραμείνουν μόνο ομοιογενείς φάσεις. Μερικές από τις πιο κοινές μεθόδους είναι αυτές που ακολουθούν.

Διήθηση

Η διήθηση χρησιμοποιείται για να διαχωρίσει ένα στερεό ή ένα ίζημα από ένα υγρό. Έτσι, οι δύο φάσεις καταφέρνουν να διαχωρίζονται, αν και με ένα ορισμένο επίπεδο ακαθαρσιών. Για το λόγο αυτό, το στερεό γενικά υποβάλλεται σε έκπλυση και κατόπιν ξηραίνεται σε φούρνο. Αυτή η διαδικασία μπορεί να γίνει με εφαρμογή κενού, ή απλά με βαρύτητα.

Απόσβεση

Αυτή η μέθοδος είναι επίσης χρήσιμη για τον διαχωρισμό ενός στερεού από ένα υγρό. Διαφέρει λίγο από το προηγούμενο, καθώς το στερεό έχει συνήθως σταθερή σύσταση και είναι εντελώς κατατεθειμένο στο κάτω μέρος του δοχείου. Για να το κάνετε αυτό, απλά γυρίστε το στόμιο του δοχείου με κατάλληλη γωνία, έτσι ώστε το υγρό να ρέει έξω από αυτό.

Ομοίως, η απόχυση επιτρέπει τον διαχωρισμό δύο υγρών, δηλαδή ενός συστήματος υγρού-υγρού. Σε αυτήν την περίπτωση, χρησιμοποιούμε μια διαχωριστική διοχέτευση.

Το διφασικό μίγμα (δύο μη αναμίξιμα υγρά) μεταφέρεται στη χοάνη και το υγρό με χαμηλότερη πυκνότητα θα βρίσκεται στην κορυφή. ενώ η υψηλότερη πυκνότητα, στο κάτω μέρος, σε επαφή με το άνοιγμα εξόδου.

Η άνω εικόνα αντιπροσωπεύει μια χοάνη διαχωρισμού ή απόχυσης. Αυτό το γυάλινο υλικό χρησιμοποιείται επίσης για την πραγματοποίηση εκχυλίσεων υγρού-υγρού. δηλαδή, εκχυλίστε μια διαλελυμένη ουσία από το αρχικό υγρό προσθέτοντας ένα άλλο υγρό στο οποίο είναι ακόμα πιο διαλυτό.

Έλεγχος

Η διαλογή χρησιμεύει για τον διαχωρισμό στερεών συστατικών διαφόρων μεγεθών. Είναι πολύ συνηθισμένο να βρείτε στην κουζίνα ένα κόσκινο ή κόσκινο για να καθαρίσετε τους κόκκους, να καθαρίσετε το αλεύρι σίτου ή να αφαιρέσετε τα στερεά υπολείμματα χοντρών χυμών. Στη χημεία, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να διαχωρίσει μικρούς κρυστάλλους από άλλους με μεγαλύτερη έκταση.

Απεικόνιση

Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται για στερεά-στερεά συστήματα όπου ένα ή περισσότερα από τα συστατικά έλκονται από έναν μαγνήτη. Έτσι, η αρχική ετερογενής φάση καθαρίζεται καθώς ο μαγνήτης αφαιρεί τα σιδηρομαγνητικά στοιχεία. Για παράδειγμα, η μαγνήτιση χρησιμοποιείται για να διαχωρίσει το λευκοσίδηρο από τα σκουπίδια.

Φυγοκέντρηση

Η φυγοκέντρηση διαχωρίζει ένα αιωρούμενο στερεό από ένα υγρό. Δεν μπορεί να φιλτραριστεί επειδή τα σωματίδια κολυμπούν ομοιόμορφα καταλαμβάνοντας όλη την ποσότητα του υγρού. Για να διαχωριστούν και οι δύο φάσεις, μια ποσότητα του ετερογενούς μίγματος υποβάλλεται σε φυγοκεντρική δύναμη, η οποία καθιζάνει το στερεό στον πυθμένα του σωλήνα φυγοκέντρησης..

Εξάχνωση

Η μέθοδος διαχωρισμού της εξάχνωσης εφαρμόζεται μόνο για πτητικά στερεά. δηλαδή για άτομα με υψηλή πίεση ατμών σε χαμηλές θερμοκρασίες.

Με την θέρμανση του ετερογενούς μίγματος, το πτητικό στερεό διαφεύγει στην αέρια φάση. Ένα παράδειγμα της εφαρμογής του είναι ο καθαρισμός ενός δείγματος μολυσμένου με ιώδιο ή χλωριούχο αμμώνιο.

Παραδείγματα

Μέχρι στιγμής έχουν αναφερθεί αρκετά παραδείγματα ετερογενούς χημικού συστήματος. Για να τα συμπληρώσετε, παρατίθενται παρακάτω και άλλα εκτός του χημικού πλαισίου:

-Ο γρανίτης, οι πέτρες ενός ποταμού, τα βουνά ή οποιοδήποτε βράχο με φλέβες πολλών χρωμάτων.

-Τα ορυκτά θεωρούνται επίσης ως ετερογενή συστήματα, δεδομένου ότι σχηματίζονται από διάφορους τύπους στερεών δομών που αποτελούνται από ιόντα. Οι ιδιότητές του είναι το προϊόν της αλληλεπίδρασης μεταξύ των ιόντων μιας κρυσταλλικής δομής και των ακαθαρσιών.

-Τα αναψυκτικά. Σε αυτά υπάρχει μια ισορροπία υγρού-αερίου, η οποία όταν μειώνεται η εξωτερική πίεση, μειώνεται η διαλυτότητα του διαλυμένου αερίου. για το λόγο αυτό, παρατηρούνται πολλές φυσαλίδες (αέρια διαλυμένη ουσία) που ανεβαίνουν στην επιφάνεια του υγρού όταν αποκαλύπτονται.

-Οποιοδήποτε μέσο αντίδρασης που περιλαμβάνει αντιδραστήρια σε διαφορετικές φάσεις και που επίσης χρειάζονται μαγνητικό αναδευτήρα για να εγγυηθεί υψηλότερο ρυθμό αντίδρασης.

-Οι ετερογενείς καταλύτες. Αυτά τα στερεά παρέχουν θέσεις επί της επιφανείας τους ή πόρους όπου η επαφή μεταξύ των αντιδραστηρίων επιταχύνεται και δεν παρεμβαίνουν ή υφίστανται έναν μη αναστρέψιμο μετασχηματισμό στην αντίδραση.

-Ένας τοίχος frisada, ένας τοίχος ψηφιδωτών ή ο αρχιτεκτονικός σχεδιασμός ενός κτιρίου.

-Πολυστρωματικές ζελέ πολλών γεύσεων.

-Ο κύβος ενός Rubik.

Αναφορές

1. Ισορροπία στα ετερογενή συστήματα. Ανακτήθηκε από: science.uwaterloo.ca
2. Fernández G. (7 Νοεμβρίου 2010). Ομογενή και ετερογενή συστήματα. Ανάκτηση από: quimicafisica.com
3. Jill. (7 Ιουνίου 2006). Ομογενή και ετερογενή συστήματα. Ανακτήθηκε από: chemistryforstudents.blogspot.com
4. Επιστροφή στην αρχή (2018). Παραδείγματα ετερογενούς μείγματος. Ανακτήθηκε από: examples.yourdictionary.com
5. Shiver & Atkins. (2008). Ανόργανη χημεία Στα στοιχεία της ομάδας 15. (τέταρτη έκδοση). Mc Graw Hill.
6. Wikipedia. (2018). Ομοιογένεια και ετερογένεια. Ανακτήθηκε από: en.wikipedia.org
7. F. Holleman, Egon Wiberg, Nils Wiberg. (2001). Ανόργανη Χημεία Ανακτήθηκε από: books.google.com