Ominainen heterogeeninen järjestelmä, luokitus, fraktiointimenetelmät



heterogeeninen järjestelmä on se maailmankaikkeuden osa, jota ovat atomit, molekyylit tai ionit, siten, että ne muodostavat kaksi tai useampia erottuvia faaseja. Se ymmärretään "maailmankaikkeuden osalla" pudotukseen, palloon, reaktoriin, kiviin; ja vaiheittain, kiinteään, nestemäiseen tai kaasumaiseen aggregaatioon.

Järjestelmän heterogeenisyys vaihtelee määritelmästään tietämyksestä toiseen. Tämä käsite on kuitenkin samanlainen kuin ruoanlaitto ja kemia.

Esimerkiksi pizza, jonka pinta on täynnä ainesosia, kuten edellä olevassa kuvassa, on heterogeeninen järjestelmä. Samoin salaatti, pähkinöiden ja viljan sekoitus tai kupliva juoma katsotaan myös heterogeenisiksi järjestelmiksi.

Huomaa, että sen elementit erotetaan yksinkertaisella näkymällä ja ne voidaan erottaa käsin. Entä majoneesi? Tai maito? Ensi silmäyksellä ne ovat homogeenisia, mutta mikroskooppisesti ne ovat heterogeenisiä järjestelmiä; tarkemmin sanoen ne ovat emulsioita.

Kemiassa aineet koostuvat reagensseista, hiukkasista tai tutkittavasta aineesta. Faasit ovat vain näiden hiukkasten fyysisiä aggregaatteja, jotka tarjoavat kaikki ominaisuudet, jotka kuvaavat vaiheita. Niinpä alkoholin nestefaasi "käyttäytyy" eri tavalla kuin veden ja vielä enemmän nestemäisen elohopean..

Tietyissä järjestelmissä faasit ovat yhtä tunnistettavissa kuin kyllästetty sokeriliuos, ja taustalla on kiteitä. Kukin yksit- täisesti voidaan luokitella homogeeniseksi: yläosassa vettä muodostava faasi ja alle kiinteä faasi, joka koostuu sokerikiteistä..

Vesi-sokerijärjestelmän tapauksessa ei puhuta reaktiosta, vaan kylläisyydestä. Muissa järjestelmissä aineen muunnos on läsnä. Yksinkertainen esimerkki on alkalimetallin, kuten natriumin ja veden, sekoittaminen; Se on räjähtävää, mutta alussa metallisen natriumin palan ympärillä on vettä.

Kuten majoneesissa, kemiassa on heterogeenisiä järjestelmiä, jotka kulkeutuvat makroskooppisesti homogeenisiksi, mutta tehokkaan mikroskoopin valossa ne osoittavat todellisia heterogeenisiä vaiheitaan.

indeksi

  • 1 Heterogeenisen järjestelmän ominaisuudet
    • 1.1 Tarkkailuaste
  • 2 Luokitus
    • 2.1 Kylläiset liuokset (nestemäiset, nestemäiset, nestemäiset kaasut)
    • 2.2 Liuokset saostuneilla suoloilla
    • 2.3 Vaiheiden siirtymät
    • 2.4 Kiinteät aineet ja kaasut
  • 3 Fraktiointimenetelmät
    • 3.1 Suodatus
    • 3.2 Dekantointi
    • 3.3 Seulonta
    • 3.4 Kuvantaminen
    • 3.5 Sentrifugointi
    • 3.6 Sublimaatio
  • 4 Esimerkkejä
  • 5 Viitteet

Heterogeenisen järjestelmän ominaisuudet

Mitkä ovat heterogeenisen kemiallisen järjestelmän ominaisuudet? Yleisesti ottaen ne voidaan luetella seuraavasti:

-Ne koostuvat kahdesta tai useammasta vaiheesta; toisin sanoen se ei ole yhtenäinen.

-Se voi koostua yleensä jostakin seuraavista faasipareista: kiinteä, kiinteä-nestemäinen, kiinteä-kaasu, neste-neste, nestekaasu; ja lisäksi kaikki kolme voivat olla läsnä samassa kiinteässä-neste-kaasujärjestelmässä.

-Sen komponentit ja vaiheet ovat ensinnäkin erotettavissa yhdellä silmäyksellä. Siksi riittää, että järjestelmää tarkkaillaan tekemään johtopäätöksiä sen ominaisuuksista; kuten väri, viskositeetti, kiteiden koko ja muoto, haju jne..

-Se käsittää yleensä termodynaamisen tasapainon tai korkean tai matalan affiniteetin hiukkasten välillä vaiheen sisällä tai kahden eri vaiheen välillä.

-Fysikaalis-kemialliset ominaisuudet vaihtelevat järjestelmän alueen tai suunnan mukaan. Siten esimerkiksi sulamispisteen arvot voivat värähtyä heterogeenisen kiinteän aineen yhdestä alueesta toiseen. Myös (yleisin tapaus) värit tai sävyt muuttuvat koko kiinteän aineen (neste tai kaasu) suhteen, kun niitä verrataan.

-Ne ovat aineiden seoksia; se ei koske puhtaita aineita.

Tarkkailuaste

Mikä tahansa homogeeninen järjestelmä voidaan katsoa heterogeeniseksi, jos mittakaavoja tai tarkkailun asteita muutetaan. Esimerkiksi puhtaalla vedellä täytetty karafi on homogeeninen järjestelmä, mutta kun sen molekyylejä havaitaan, on miljoonia niistä omilla nopeuksillaan.

Molekyylin kannalta järjestelmä on edelleen homogeeninen, koska se on vain H-molekyylejä.2O. Mutta vähentäen tarkkailun mittakaavaa atomitasolle, vesi muuttuu heterogeeniseksi, koska se ei koostu yhdestä atomityypistä vaan vedystä ja hapesta..

Siksi heterogeenisten kemiallisten järjestelmien ominaisuudet riippuvat tarkkailun asteesta. Jos tarkastelet mikroskooppista astetta, löydät monipuoliset järjestelmät.

Kiinteä A, joka on ilmeisesti homogeeninen ja hopeanvärinen, voi koostua useista eri metallien kerroksista (ABCDAB ...) ja siten olla heterogeeninen. Siksi A on makroskooppisesti homogeeninen, mutta heterogeeninen mikro (tai nano) tasolla.

Samoja atomeja ovat myös heterogeeniset järjestelmät, koska ne on valmistettu tyhjiöstä, elektroneista, protoneista, neutroneista ja muista subatomisista partikkeleista (kuten kvarkeista)..

luokitus

Kun otetaan huomioon makroskooppinen havainto, joka määrittelee näkyvät ominaisuudet tai mitattavissa olevan ominaisuuden, kemialliset heterogeeniset järjestelmät voidaan luokitella seuraavilla tavoilla:

Kylläiset liuokset (nestemäiset, nestemäiset, nestemäiset)

Kyllästetyt liuokset ovat eräänlainen heterogeeninen kemiallinen järjestelmä, jossa liukoinen aine ei voi jatkaa liukenemista ja muodostaa erillisen faasin liuottimesta. Vesi- ja sokerikiteiden esimerkki kuuluu tähän luokitukseen.

Liuotinmolekyylit saavuttavat pisteen, jossa ne eivät voi isännöidä tai liuottaa liuosta. Sitten ylimääräinen liuenne, joko kiinteä tai kaasumainen, ryhmittyy nopeasti, jolloin muodostuu kiinteä tai kuplia; eli nestemäinen kiinteä järjestelmä tai kaasumainen neste.

Liuotettu aine voi olla myös neste, joka sekoittuu liuottimen kanssa tiettyyn konsentraatioon asti; muuten ne olisivat sekoittuvia kaikissa konsentraatioissa eivätkä muodosta kyllästettyä liuosta. Sekoittuvaksi ymmärretään, että näiden kahden nesteen seos muodostaa yhden yhtenäisen faasin.

Jos toisaalta nestemäinen liukoinen aine on sekoittumaton liuottimen kanssa, kuten öljy- ja vesiseoksen tapauksessa, liuos kyllästetään pienimmällä lisättävällä määrällä. Tämän seurauksena muodostuu kaksi faasia: yksi vesipitoinen ja toinen öljyinen.

Liuokset saostetuilla suoloilla

Jotkut suolat muodostavat liukoisuuden tasapainon, koska niiden ionien väliset vuorovaikutukset ovat hyvin vahvoja ja ryhmittyvät uudelleen kiteisiin, joita vesi ei voi erottua.

Tämän tyyppinen heterogeeninen järjestelmä koostuu myös nestefaasista ja kiinteästä; mutta toisin kuin tyydyttyneet liuokset, liuos on suola, joka ei vaadi suuria määriä saostumaan.

Esimerkiksi, kun sekoitetaan kaksi tyydyttymättömien suolojen vesiliuosta, yksi NaCl: sta ja toinen AgNO: sta3, liukenematon suola AgCl saostuu. Hopeakloridi aikaansaa liukoisuuden tasapainon liuottimessa tarkkailemalla valkeaa kiinteää ainetta vesisäiliössä.

Siten näiden liuosten ominaisuudet riippuvat muodostuneen sakan tyypistä. Yleensä kromisuolat ovat hyvin värikkäitä sekä mangaania, rautaa tai jotakin metallikompleksia. Tämä sakka voi olla kiteinen, amorfinen tai gelatiininen kiinteä aine.

Vaihesiirtymät

Jään lohko voi muodostaa homogeenisen järjestelmän, mutta sulatettaessa muodostaa lisävaiheen nestemäistä vettä. Siksi aineen vaihesiirtymät ovat myös heterogeenisiä järjestelmiä.

Lisäksi jotkut molekyylit voivat paeta jään pinnasta höyryfaasiin. Tämä johtuu siitä, että nestemäinen vesi ei sisällä ainoastaan ​​höyrynpainetta, vaan myös jäätä, vaikkakin vähemmässä määrin.

Vaihesiirtymien heterogeeniset järjestelmät koskevat mitä tahansa ainetta (puhdas tai epäpuhdas). Siten kaikki kiinteät aineet, jotka sulavat tai haihtuva neste, kuuluvat tähän tyyppiseen järjestelmään.

Kiinteät aineet ja kaasut

Erittäin yleinen kemiallisten heterogeenisten järjestelmien luokka ovat kiintoaineet tai kaasut, joissa on useita komponentteja. Esimerkiksi kuvassa oleva pizza kuuluu tähän luokitukseen. Ja jos juuston, paprikan, sardellin, kinkun, sipulin jne. Sijasta se sisältäisi rikkiä, hiiltä, ​​fosforia ja kuparia, niin siinä olisi toinen heterogeeninen kiinteä aine.

Rikki erottuu sen keltaisen värin vuoksi; hiili on musta kiinteä aine; fosfori on punainen; ja kiiltävä ja metallinen kupari. Kaikki ovat kiinteitä, joten järjestelmä koostuu vaiheesta, jossa on useita komponentteja. Jokapäiväisessä elämässä esimerkkejä tällaisesta järjestelmästä ovat arvaamattomat.

Myös kaasut voivat muodostaa heterogeenisiä seoksia, varsinkin jos niillä on erilaiset värit tai tiheydet. Ne voivat vetää hyvin pieniä hiukkasia, kuten tapahtuu vesipartikkelien sisällä pilvien sisällä. Kun ne kasvavat, ne absorboivat näkyvää valoa ja sen seurauksena pilvet muuttuvat harmaiksi.

Esimerkki heterogeenisestä kiinteän kaasun järjestelmästä on savua, joka koostuu hyvin pienistä hiukkasista. Tästä syystä epätäydellisen palamisen savu on musta.

Fraktiointimenetelmät

Heterogeenisen järjestelmän faasit tai komponentit voidaan erottaa hyödyntämällä niiden fysikaalisten tai kemiallisten ominaisuuksien eroja. Tällä tavalla alkuperäinen järjestelmä fraktioidaan, kunnes vain homogeeniset faasit jäävät. Joitakin yleisimpiä menetelmiä ovat seuraavat.

suodatuksen

Suodatuksella erotetaan kiinteä aine tai saostuma nesteestä. Näin ollen nämä kaksi vaihetta pystyvät erottumaan, vaikkakin tietyllä epäpuhtausasteella. Tästä syystä kiinteä aine pestään yleensä ja kuivataan sitten uunissa. Tämä menettely voidaan tehdä käyttämällä tyhjiötä tai yksinkertaisesti painovoimaa.

dekantoimalla

Tämä menetelmä on myös käyttökelpoinen kiintoaineen erottamiseksi nesteestä. Se eroaa hieman edellisestä, sillä kiinteällä aineella on yleensä kiinteä konsistenssi ja se on täysin kerrostunut säiliön pohjalle. Tätä varten yksinkertaisesti kallista säiliön suu sopivassa kulmassa niin, että neste virtaa ulos.

Samoin dekantointi mahdollistaa kahden nesteen, eli nestemäisen nestejärjestelmän, erottamisen. Tässä tapauksessa käytämme erotussuppiloa.

Kaksivaiheinen seos (kaksi sekoittumatonta nestettä) siirretään suppiloon ja neste, jolla on pienempi tiheys, sijaitsee yläosassa; kun taas korkeampi tiheys alemmassa osassa koskettaa poistoaukkoa.

Ylempi kuva edustaa erotus- tai dekantointisuppiloa. Tätä lasimateriaalia käytetään myös nestemäisten nesteiden uuttoon; toisin sanoen uutetaan liuenne alkuperäisestä nesteestä lisäämällä toinen neste, jossa se on vielä liukoisempi.

seulonnan

Seulonnalla erotetaan eri kokoiset kiinteät osat. On hyvin yleistä, että keittiössä on seula tai seula, joka puhdistaa jyvät, puhdistaa vehnäjauhon tai poistaa paksut mehut. Kemian alalla sitä voidaan käyttää erottamaan pieniä kiteitä suuremmista muista.

magnetointi

Tätä menetelmää käytetään kiinteitä kiinteitä järjestelmiä varten, joissa magneetti houkuttelee yhtä tai useampaa komponenttia. Näin ollen alkuperäinen heterogeeninen faasi puhdistetaan, kun magneetti poistaa ferromagneettiset elementit. Magnetointia käytetään esimerkiksi erottamaan tina-levy jätteestä.

sentrifugointi

Sentrifugointi erottaa suspendoidun kiinteän aineen nesteestä. Sitä ei voi suodattaa, koska hiukkaset uivat tasaisesti koko nestemäärän. Molempien vaiheiden erottamiseksi heterogeenisen seoksen määrä altistetaan keskipakovoimalle, joka sedimentoi kiinteän aineen sentrifugiputken pohjassa..

sublimaatio

Sublimaatioerotusmenetelmää sovelletaan vain haihtuviin kiintoaineisiin; toisin sanoen niille, joilla on korkea höyrynpaine alhaisissa lämpötiloissa.

Heterogeenisen seoksen kuumentamisen jälkeen haihtuva kiinteä aine poistuu kaasufaasista. Eräs esimerkki sen soveltamisesta on jodilla tai ammoniumkloridilla saastuneen näytteen puhdistus.

esimerkit

Tähän mennessä on mainittu useita esimerkkejä heterogeenisistä kemiallisista järjestelmistä. Niiden täydentämiseksi lisä- ja muut kemiallisen kontekstin ulkopuoliset kohdat on lueteltu alla:

-Graniitti, joen kivet, vuoret tai jokin kivi, jossa on lukuisia värejä.

-Mineraalit lasketaan myös heterogeenisiksi järjestelmiksi, koska ne muodostuvat useista ioneista koostuvista kiinteistä rakenteista. Sen ominaisuudet ovat kiteisen rakenteen ionien ja epäpuhtauksien välisen vuorovaikutuksen tulosta.

-Virvoitusjuomat. Niissä on nestekaasutasapaino, joka kun ulkoinen paine laskee, liukenevan kaasun liukoisuus vähenee; tästä syystä havaitaan monia kuplia (kaasumaista liuosta), jotka nousevat nesteen pinnalle, kun ne ovat peittämättömiä.

-Mikä tahansa reaktioväliaine, joka sisältää reagensseja eri vaiheissa ja joka tarvitsee myös magneettisekoittajan korkeamman reaktionopeuden takaamiseksi.

-Heterogeeniset katalyytit. Nämä kiinteät aineet antavat pinnalleen tai huokosiinsa paikkoja, joissa reagenssien välinen kosketus kiihtyy, ja ne eivät vaikuta tai mene palautumattomaan transformaatioon reaktiossa..

-Frisada-seinä, mosaiikkiseinä tai rakennuksen arkkitehtuuri.

-Monikerroksiset hyytelöt monista makuista.

-Rubikin kuutio.

viittaukset

  1. Tasapaino heterogeenisissä järjestelmissä. Haettu osoitteesta science.uwaterloo.ca
  2. Fernández G. (7. marraskuuta 2010). Homogeeniset ja heterogeeniset järjestelmät. Palautettu osoitteesta: quimicafisica.com
  3. Jill. (7. kesäkuuta 2006). Homogeeniset ja heterogeeniset järjestelmät. Haettu osoitteesta: chemistryforstudents.blogspot.com
  4. LoveToKnow. (2018). Esimerkkejä heterogeenisestä seoksesta. Haettu osoitteesta example.yourdictionary.com
  5. Shiver & Atkins. (2008). Epäorgaaninen kemia Ryhmän 15 elementit (neljäs painos). Mc Graw Hill.
  6. Wikipedia. (2018). Homogeenisuus ja heterogeenisyys. Haettu osoitteesta: en.wikipedia.org
  7. F. Holleman, Egon Wiberg, Nils Wiberg. (2001). Epäorgaaninen kemia Haettu osoitteesta books.google.com