Charakteristický heterogenní systém, klasifikace, frakcionační metody



A heterogenní systém je ta část vesmíru obsazená atomy, molekulami nebo ionty takovým způsobem, že tvoří dvě nebo více rozlišitelných fází. To je chápáno "částí vesmíru" k poklesu, míč, reaktor, skály; a fázově do stavu nebo způsobu agregace, ať už pevné, kapalné nebo plynné.

Heterogenita systému se liší od definice z jedné oblasti znalostí do druhé. Nicméně, tento koncept sdílí mnoho podobností uvnitř vaření a chemie.

Například pizza s povrchem napěněným přísadami, jako je ta na obrázku nahoře, je heterogenním systémem. Stejně tak salát, směs ořechů a obilovin, nebo pěnivý nápoj se také považují za heterogenní systémy.

Všimněte si, že jeho prvky se vyznačují jednoduchým zrakem a lze je oddělit ručně. A co majonéza? Nebo mléko? Na první pohled jsou homogenní, ale mikroskopicky jsou to heterogenní systémy; konkrétněji jsou to emulze.

V chemii se složky skládají z činidel, částic nebo studované látky. Fáze jsou pouze fyzikální agregáty těchto částic, které poskytují všechny vlastnosti, které charakterizují fáze. Tudíž, kapalná fáze alkoholu "se chová" odlišně od vody, a ještě více než kapalné rtuti..

V některých systémech jsou fáze rozpoznatelné jako nasycený cukerný roztok s krystaly v pozadí. Každý z nich sám o sobě může být klasifikován jako homogenní: v horní části fáze tvořená vodou a níže, pevná fáze složená z krystalů cukru.

V případě systému voda-cukr není řeč o reakci, ale o nasycení. V jiných systémech je přítomna transformace hmoty. Jednoduchým příkladem je míchání alkalického kovu, jako je sodík a voda; Je výbušný, ale na začátku je kovový sodík obklopen vodou.

Stejně jako u majonézy existují v chemii heterogenní systémy, které makroskopicky procházejí homogenní, ale ve světle silného mikroskopu vykazují své skutečné heterogenní fáze..

Index

  • 1 Charakteristika heterogenního systému
    • 1.1 Stupeň pozorování
  • 2 Klasifikace
    • 2.1 Nasycené roztoky (kapalina-kapalina, kapalina-kapalina, kapalný plyn)
    • 2.2 Roztoky s vysráženými solemi
    • 2.3 Fázové přechody
    • 2.4 Pevné látky a plyny
  • 3 Metody frakcionace
    • 3.1 Filtrace
    • 3.2 Dekantace
    • 3.3 Screening
    • 3.4 Zobrazování
    • 3.5 Odstředění
    • 3.6 Sublimace
  • 4 Příklady
  • 5 Odkazy

Charakteristika heterogenního systému

Jaké jsou charakteristiky heterogenního chemického systému? Obecně mohou být uvedeny následovně:

-Skládají se ze dvou nebo více fází; jinými slovy, není jednotná.

-Obecně může sestávat z některého z následujících párů fází: pevná látka, pevná látka, kapalina-kapalina, kapalina-kapalina; a navíc všechny tři mohou být přítomny ve stejném systému kapalina-plyn.

-Její komponenty a fáze jsou na první pohled rozlišitelné. Stačí tedy pozorovat systém, aby vyvodil závěry z jeho vlastností; barvy, viskozity, velikosti a tvaru krystalů, zápachu atd..

-Obvykle zahrnuje termodynamickou rovnováhu nebo vysokou nebo nízkou afinitu mezi částicemi ve fázi nebo mezi dvěma různými fázemi..

-Fyzikálně-chemické vlastnosti se liší podle oblasti nebo směru systému. Hodnoty například pro teplotu tání mohou tedy kmitat z jedné oblasti heterogenní pevné látky na druhou. Také, (nejběžnější případ) barvy nebo tóny se mění v celém pevném (kapalina nebo plyn) jak oni jsou srovnáni.

-Jsou to směsi látek; to znamená, že se nevztahuje na čisté látky.

Stupeň pozorování

Jakýkoliv homogenní systém může být považován za heterogenní, pokud jsou měřítka nebo stupně pozorování modifikovány. Například, karafa naplněná čistou vodou je homogenní systém, ale jak jeho molekuly jsou pozorovány, tam jsou milióny jich s jejich vlastními rychlostmi.

Z molekulárního hlediska je systém stále homogenní, protože se jedná pouze o molekuly H.2O. Ale další snižování rozsahu pozorování na atomové úrovně, voda se stává heterogenní, protože se neskládá z jediného typu atomu, ale z vodíku a kyslíku..

Proto charakteristiky heterogenních chemických systémů závisí na stupni pozorování. Pokud uvažujete o mikroskopickém měřítku, můžete najít mnohostranné systémy.

Pevná látka A, zjevně homogenní a stříbřitě zbarvená, by mohla sestávat z více vrstev různých kovů (ABCDAB ...), a proto by mohla být heterogenní. Proto je A homogenní makroskopicky, ale heterogenní na mikro (nebo nano) hladinách.

Stejné atomy jsou také heterogenní systémy, protože jsou vyrobeny z vakua, elektronů, protonů, neutronů a dalších subatomárních částic (jako jsou kvarky)..

Klasifikace

Vezmeme-li v úvahu stupeň makroskopického pozorování, který definuje viditelné vlastnosti nebo měřitelnou vlastnost, lze chemické heterogenní systémy klasifikovat následujícími způsoby:

Nasycené roztoky (kapalina-kapalina, kapalina-kapalina, kapalný plyn)

Nasycené roztoky jsou typem heterogenního chemického systému, ve kterém solut nemůže pokračovat v rozpouštění a tvoří oddělenou fázi od fáze rozpouštědla. Do této klasifikace spadá příklad krystalů vody a cukru.

Molekuly rozpouštědla dosahují bodu, kdy nemohou rozpouštět nebo solvatovat solut. Potom se další solut, ať už pevná nebo plynná, rychle přeskupí za vzniku pevné látky nebo bublinek; to znamená systém kapalina-pevná látka nebo plynná kapalina.

Solut může být také kapalina, která je mísitelná s rozpouštědlem až do určité koncentrace; jinak by byly mísitelné ve všech koncentracích a netvořily by nasycený roztok. Mísitelnost znamená, že směs obou kapalin tvoří jedinou jednotnou fázi.

Na druhé straně, pokud je kapalná rozpuštěná látka nemísitelná s rozpouštědlem, jako je tomu u směsi oleje a vody, je roztok nasycen při nejnižším přidaném množství. Výsledkem jsou dvě fáze: jedna vodná a druhá olejová.

Roztoky s vysráženými solemi

Některé soli vytvářejí rovnováhu rozpustnosti, protože interakce mezi jejich ionty jsou velmi silné a přeskupují se do krystalů, které voda nemůže disociovat.

Tento typ heterogenního systému také sestává z kapalné fáze a pevné fáze; Na rozdíl od nasycených roztoků je však solutem sůl, která nevyžaduje velké množství sraženiny.

Například, když se mísí dva vodné roztoky nenasycených solí, jeden z NaCl a druhý z AgNO3, nerozpustná sůl AgCl se vysráží. Chlorid stříbrný vytváří rovnováhu rozpustnosti v rozpouštědle a pozoruje bělavou pevnou látku ve vodné nádobě.

Vlastnosti těchto roztoků tedy závisí na typu vytvořené sraženiny. Obecně jsou soli chrómu velmi barevné, stejně jako mangan, železo nebo nějaký kovový komplex. Tato sraženina může být krystalická, amorfní nebo želatinová pevná látka.

Fázové přechody

Blok ledu může tvořit homogenní systém, ale když se roztaví, vytvoří další fázi kapalné vody. Fázové přechody látky jsou tedy také heterogenními systémy.

Některé molekuly mohou navíc unikat z povrchu ledu do plynné fáze. Je to proto, že nejen kapalná voda představuje tlak par, ale i led, i když v menší míře.

Heterogenní systémy fázových přechodů platí pro jakoukoliv látku (čistou nebo nečistou). Všechny pevné látky, které se taví, nebo kapalina, která se vypařuje, tedy patří k tomuto typu systému.

Pevné látky a plyny

Velmi běžnou třídou heterogenních systémů v chemii jsou pevné látky nebo plyny s několika složkami. Do této klasifikace spadá například pizza na obrázku. A pokud by místo sýra, papriky, ančoviček, šunky, cibule atd. Obsahovala síru, uhlí, fosfor a měď, pak by měla další heterogenní pevnou látku..

Síra vyniká díky své žluté barvě; uhlí pro černou pevnou látku; fosfor je červený; a lesklou a kovovou měď. Všechny jsou tuhé, proto se systém skládá z fáze, ale s několika složkami. V každodenním životě jsou příklady tohoto typu systému nevyčíslitelné.

Také plyny mohou tvořit heterogenní směsi, zejména pokud mají rozdílné barvy nebo hustoty. Mohou přetahovat velmi malé částice, jak se děje s částicemi vody uvnitř mraků. Jak rostou, absorbují viditelné světlo a v důsledku toho se mraky stávají šedivými.

Příkladem heterogenního systému tuhého plynu je kouř, který je tvořen velmi malými částicemi uhlíku. Z tohoto důvodu je kouř neúplného spalování načernalý.

Metody frakcionace

Fáze nebo složky heterogenního systému mohou být odděleny s využitím rozdílů v jejich fyzikálních nebo chemických vlastnostech. Tímto způsobem je původní systém rozdělen, dokud nezůstanou pouze homogenní fáze. Některé z nejběžnějších metod jsou ty, které následují.

Filtrace

Filtrace se používá k oddělení pevné látky nebo sraženiny z kapaliny. Tyto dvě fáze se tedy oddělují, i když s určitou úrovní nečistoty. Z tohoto důvodu se pevná látka obecně podrobí promytí a pak se suší v peci. Tento postup lze provést použitím vakua nebo jednoduše gravitací.

Dekantace

Tento způsob je také užitečný pro oddělení pevné látky od kapaliny. Liší se od předchozího, protože tuhá látka má obvykle pevnou konzistenci a je zcela uložena na dně nádoby. K tomu jednoduše nakloňte ústí kontejneru v příslušném úhlu tak, aby z něj kapalina vytékala.

Stejně tak dekantace umožňuje oddělení dvou kapalin, tj. Systému kapalina-kapalina. V tomto případě používáme dělicí nálevku.

Dvoufázová směs (dvě nemísitelné kapaliny) je přenesena do nálevky a kapalina s nižší hustotou bude umístěna nahoře; zatímco vyšší hustota, ve spodní části, v kontaktu s výstupním otvorem.

Horní obrázek představuje oddělovací nebo dekantační nálevku. Tento skleněný materiál se také používá k provádění extrakcí kapalina-kapalina; tj. extrahovat solut z počáteční kapaliny přidáním další kapaliny, ve které je ještě rozpustnější.

Screening

Screening se používá k oddělení pevných složek různých velikostí. Je velmi běžné, že se v kuchyni nachází sítko nebo síto, které čistí zrna, čistí pšeničnou mouku nebo odstraňuje pevné zbytky hustých šťáv. V chemii, to může být používáno oddělit malé krystaly od jiných větší velikosti.

Zobrazování

Tato metoda se používá pro systémy tuhých látek, kde jedna nebo více složek je přitahována magnetem. Výchozí heterogenní fáze je tedy purifikována, jak magnet odstraňuje feromagnetické prvky. Například magnetizace se používá k oddělení plechu od odpadků.

Odstředění

Odstředění odděluje suspendovanou pevnou látku od kapaliny. Nelze jej filtrovat, protože částice plavou rovnoměrně a zabírají veškerý objem kapaliny. Pro oddělení obou fází se množství heterogenní směsi podrobí odstředivé síle, která usadí pevnou látku na dně centrifugační zkumavky..

Sublimace

Sublimační separační metoda se používá pouze pro těkavé pevné látky; to znamená pro ty, kteří mají vysoký tlak par při nízkých teplotách.

Po zahřátí heterogenní směsi uniká těkavá pevná látka do plynné fáze. Příkladem jeho použití je čištění vzorku kontaminovaného jodem nebo chloridem amonným.

Příklady

Dosud bylo zmíněno několik příkladů heterogenních chemických systémů. Pro jejich doplnění, další a jiné mimo chemický kontext jsou uvedeny níže:

-Žula, kameny řeky, hory nebo skály se žilami mnoha barev.

-Minerály se také považují za heterogenní systémy, protože jsou tvořeny několika typy pevných struktur složených z iontů. Její vlastnosti jsou výsledkem interakce mezi ionty krystalické struktury a nečistotami.

-Nealkoholické nápoje. V nich je rovnováha kapalina-plyn, která při poklesu vnějšího tlaku snižuje rozpustnost rozpuštěného plynu; z tohoto důvodu je pozorováno mnoho bublin (plynný solut), které stoupají na povrch kapaliny, když jsou odkryty.

-Jakékoliv reakční médium, které zahrnuje reagencie v různých fázích a které také potřebují magnetické míchadlo, aby byla zaručena vyšší reakční rychlost.

-Heterogenní katalyzátory. Tyto pevné látky poskytují místa na svém povrchu nebo póry, kde dochází ke zrychlení kontaktu mezi činidly a nezasahují do reakce nebo nepodléhají nevratné transformaci v reakci..

-Frisada zeď, zeď mozaiky, nebo architektonické řešení budovy.

-Vícevrstvé želé mnoha příchutí.

-Rubikova kostka.

Odkazy

  1. Rovnováha v heterogenních systémech. Zdroj: science.uwaterloo.ca
  2. Fernández G. (7. listopadu 2010). Homogenní a heterogenní systémy. Obnoveno z: quimicafisica.com
  3. Jill. (7. června 2006). Homogenní a heterogenní systémy. Zdroj: chemistryforstudents.blogspot.com
  4. LoveToKnow. (2018). Příklady heterogenní směsi. Citováno z: examples.yourdictionary.com
  5. Shiver a Atkins. (2008). Anorganická chemie V Prvcích skupiny 15. (čtvrté vydání). Mc Graw Hill.
  6. Wikipedia. (2018). Homogenita a heterogenita. Zdroj: en.wikipedia.org
  7. F. Holleman, Egon Wiberg, Nils Wiberg. (2001). Anorganická chemie Zdroj: books.google.com