Характеристична хетерогенна система, класификация, методи на фракциониране



а хетерогенна система е тази част от вселената, заета от атоми, молекули или йони, по такъв начин, че те образуват две или повече различими фази. То се разбира под "част от вселената" до капка, топка, реактор, скали; и по фаза, до състояние или режим на агрегиране, независимо дали е твърдо, течно или газообразно.

Хетерогенността на една система варира от нейната дефиниция от една област на познанието до друга. Въпреки това, тази концепция споделя много прилики в готвенето и химията.

Например, пица с повърхност, натъпкана със съставки, като тази на изображението по-горе, е хетерогенна система. По същия начин салата, сместа от ядки и зърнени култури, или бисквити напитки, също се считат за хетерогенни системи..

Обърнете внимание, че елементите му се отличават с прост поглед и могат да бъдат разделени ръчно. Какво ще кажете за майонезата? Или млякото? На пръв поглед те са хомогенни, но микроскопски са хетерогенни системи; по-специално, те са емулсии.

В химията съставките се състоят от реактиви, частици или изпитвано вещество. Фазите са само физически агрегати на тези частици, които осигуряват всички качества, които характеризират фазите. По този начин течната фаза на алкохола „се държи“ по различен начин от тази на водата и дори повече от тази на течния живак..

В някои системи фазите са разпознаваеми като наситен захарен разтвор, с кристали на заден план. Всеки един от тях може да бъде класифициран като хомогенен: най-отгоре една фаза, образувана от вода, и по-долу, твърда фаза, съставена от захарни кристали.

В случая със системата вода-захар, не се говори за реакция, а за насищане. В други системи присъства трансформацията на материята. Един прост пример е смесването на алкален метал, като натрий, и вода; Той е експлозивен, но в началото парче от метален натрий е заобиколено от вода.

Както и при майонезата, в химията има хетерогенни системи, които макроскопски преминават през хомогенна, но в светлината на мощния микроскоп, показват истинската си хетерогенна фаза.

индекс

  • 1 Характеристики на хетерогенната система
    • 1.1 Степен на наблюдение
  • 2 Класификация
    • 2.1 Наситени разтвори (течност-течност, течност-твърдо вещество, течен газ)
    • 2.2 Разтвори с утаени соли
    • 2.3 Фазови преходи
    • 2.4 Твърди вещества и газове
  • 3 Методи на фракциониране
    • 3.1 Филтрация
    • 3.2 Декантиране
    • 3.3 Проверка
    • 3.4 Създаване на изображения
    • 3.5 Центрофугиране
    • 3.6 Сублимация
  • 4 Примери
  • 5 Препратки

Характеристики на хетерогенната система

Какви са характеристиките на една хетерогенна химическа система? Като цяло те могат да бъдат изброени, както следва:

-Те са съставени от две или повече фази; с други думи, тя не е еднаква.

-По принцип той може да се състои от всяка от следните двойки фази: твърдо вещество, твърдо вещество, течност, твърдо вещество, течност-течност, течен газ; и в допълнение, и трите могат да присъстват в една и съща система с твърда и течна газ.

-Неговите компоненти и фази се различават на пръв поглед. Следователно, достатъчно е да се наблюдава системата, за да се направят изводи от нейните характеристики; като цвят, вискозитет, размер и форма на кристалите, миризма и т.н..

-Той обикновено включва термодинамично равновесие или висок или нисък афинитет между частиците в рамките на една фаза или между две различни фази..

-Физикохимичните свойства варират в зависимост от региона или посоката на системата. По този начин, стойностите за, например, точката на топене, могат да колебаят от една област на хетерогенна твърда до друга. Също така (най-често срещаните случаи) цветовете или тоновете се променят в цялото твърдо вещество (течност или газ), тъй като се сравняват.

-Те са смеси от вещества; това не се отнася за чисти вещества.

Степен на наблюдение

Всяка хомогенна система може да се счита за хетерогенна, ако мащабите или степените на наблюдение се променят. Например карина, пълна с чиста вода, е хомогенна система, но тъй като нейните молекули се наблюдават, има милиони със собствени скорости..

От молекулярна гледна точка, системата продължава да бъде хомогенна, защото е само Н молекула.2О. Но, като допълнително намалява скалата на наблюдение до атомните нива, водата става разнородна, тъй като не се състои от един вид атом, а от водород и кислород..

Следователно, характеристиките на хетерогенните химически системи зависят от степента на наблюдение. Ако разгледате микроскопичния мащаб, можете да намерите многостранни системи.

Твърдият А, очевидно хомогенен и сребрист, може да се състои от множество слоеве от различни метали (ABCDAB ...) и следователно да е хетерогенна. Следователно, А е хомогенна макроскопски, но хетерогенна на микро (или нано) нива.

Същите атоми са хетерогенни системи, защото са направени от вакуум, електрони, протони, неутрони и други субатомни частици (като кварки)..

класификация

Като се има предвид след това степен на макроскопично наблюдение, която определя видимите характеристики или измеримо свойство, химическите хетерогенни системи могат да бъдат класифицирани по следните начини:

Наситени разтвори (течност-течност, течност-твърдо вещество, течен газ)

Наситените разтвори са вид хетерогенна химична система, в която разтвореното вещество не може да продължи да се разтваря и образува фаза, отделена от тази на разтворителя. Примерът с кристали вода и захар попада в тази класификация.

Молекулите на разтворителя достигат точката, в която не могат да приемат или да разтварят разтвореното вещество. След това допълнително разтворено вещество, независимо дали твърдо или газообразно, ще се прегрупира бързо, за да образува твърдо вещество или мехурчета; т.е. течно-твърда система или газообразна течност.

Разтвореното вещество може също да бъде течност, която се смесва с разтворителя до определена концентрация; в противен случай те биха могли да се смесват във всички концентрации и да не образуват наситен разтвор. Разбираемо е, че смесицата от двете течности образува една единствена еднородна фаза.

Ако, от друга страна, течното разтворено вещество е несмесимо с разтворителя, какъвто е случаят със сместа от масло и вода, разтворът се насища при най-малкото добавено количество. В резултат се образуват две фази: една водна и друга маслена.

Разтвори с утаени соли

Някои соли установяват баланс на разтворимост, тъй като взаимодействията между техните йони са много силни и се прегрупират в кристали, които водата не може да дисоциира..

Този тип хетерогенна система също се състои от течна фаза и твърда фаза; но за разлика от наситените разтвори, разтвореното вещество е сол, която не изисква големи количества да се утаят.

Например, когато се смесват два водни разтвора на ненаситени соли, един от NaCl и другият от AgNO3, неразтворимата сол AgCl се утаява. Сребърният хлорид установява баланс на разтворимост в разтворителя, като се наблюдава белезникаво твърдо вещество във водния контейнер.

По този начин характеристиките на тези разтвори зависят от вида на образуваната утайка. Като цяло, хромовите соли са много колоритни, както и манган, желязо или някакъв метален комплекс. Тази утайка може да бъде кристална, аморфна или желатинова твърда маса.

Фазови преходи

Един блок лед може да образува хомогенна система, но когато се стопи, образува допълнителна фаза от течната вода. Следователно, фазовите преходи на веществото също са хетерогенни системи.

Освен това, някои молекули могат да излязат от повърхността на леда в парната фаза. Това е така, защото не само течната вода представлява налягане на парите, но и лед, макар и в по-малка степен.

Хетерогенните системи от фазови преходи се отнасят за всяко вещество (чисто или нечисто). По този начин всички твърди вещества, които се топят, или течността, която се изпарява, принадлежат към този тип система.

Твърди вещества и газове

Много често срещан клас от хетерогенни системи в химията са твърди вещества или газове с няколко компонента. Например, пицата в изображението попада в тази класификация. И ако вместо сирене, червен пипер, аншоа, шунка, лук и т.н., тя съдържа сяра, въглища, фосфор и мед, тогава би имало друго хетерогенно твърдо вещество..

Сярата се отличава с жълтия си цвят; въглищата като черно твърдо вещество; фосфорът е червен; и лъскавата и метална мед. Всички те са твърди, следователно системата се състои от фаза, но с няколко компонента. В ежедневието примери за такъв тип системи са неизчислими.

Също така, газовете могат да образуват хетерогенни смеси, особено ако имат различни цветове или плътности. Те могат да влачат много малки частици, както се случва с водни частици в облаците. С нарастването им те поглъщат видимата светлина и в резултат облаците стават сиви.

Пример за хетерогенна система за твърд газ е димът, който се състои от много малки частици въглерод. Поради тази причина димът от непълно изгаряне е черно.

Методи на фракциониране

Фазите или компонентите на хетерогенната система могат да бъдат разделени, като се използват предимствата на разликите в техните физични или химични свойства. По този начин, първоначалната система се фракционира, докато останат само хомогенни фази. Някои от най-често срещаните методи са тези, които следват.

филтриране

Филтрирането се използва за отделяне на твърдо вещество или утайка от течност. Така двете фази успяват да се разделят, макар и с определено ниво на нечистота. Поради тази причина, твърдото вещество обикновено се подлага на промиване и след това се суши в пещ. Тази процедура може да се извърши чрез прилагане на вакуум или просто чрез гравитация.

преливане

Този метод е полезен и за отделяне на твърдо вещество от течност. Тя се различава малко от предишната, тъй като твърдото вещество обикновено има твърда консистенция и се отлага изцяло в дъното на контейнера. За да направите това, просто наклонете устата на контейнера под подходящ ъгъл, така че течността да изтече от нея.

По същия начин, декантирането позволява отделянето на две течности, т.е. течно-течна система. В този случай използваме разделителна фуния.

Двуфазната смес (две несмесващи се течности) се прехвърля в фунията и течността с по-ниска плътност ще се намира в горната част; докато по-високата плътност, в долната част, е в контакт с изходния отвор.

Горното изображение представлява разделителна или декантираща фуния. Този стъклен материал също се използва за извършване на течно-течни екстракции; т.е. екстрахиране на разтворено вещество от първоначалната течност чрез добавяне на друга течност, в която тя е още по-разтворима.

пресяване

Скринингът се използва за разделяне на твърдите компоненти с различни размери. Много често се среща в кухнята сито или сито за почистване на зърната, пречистване на пшеничното брашно или премахване на твърди остатъци от гъсти сокове. В химията той може да се използва за отделяне на малки кристали от други по-големи размери.

намагнитване

Този метод се използва за твърдо-твърди системи, където един или повече от компонентите са привлечени от магнит. Така първоначалната хетерогенна фаза се пречиства, когато магнитът отстранява феромагнитните елементи. Например, намагнитването се използва за отделяне на ламарина от боклука.

центрофугиране

Центрофугирането отделя суспендирано твърдо вещество от течност. Не може да се филтрира, защото частиците плуват равномерно, заемайки целия обем на течността. За да се разделят двете фази, количество от хетерогенната смес се подлага на центробежна сила, която утаява твърдото вещество на дъното на центрофужната тръба..

сублимация

Методът на сублимационно разделяне се прилага само за летливи твърди вещества; т.е. за тези с високо налягане на парите при ниски температури.

При нагряване на хетерогенната смес летливото твърдо вещество излиза в газовата фаза. Пример за неговото приложение е пречистването на проба, замърсена с йод или амониев хлорид.

Примери

Досега са споменати няколко примера за хетерогенни химически системи. За да ги допълнят, допълнителни и други извън химическия контекст са изброени по-долу:

-Гранитът, камъните на реката, планините или всяка друга скала с вени на много цветове.

-Минералите също се считат за хетерогенни системи, тъй като те се формират от няколко вида твърди структури, съставени от йони. Неговите качества са продукт на взаимодействието между йони на кристална структура и примесите.

-Безалкохолните напитки. В тях има равновесно течно-газово равновесие, което при понижаване на външното налягане намалява разтворимостта на разтворения газ; поради тази причина се наблюдават много мехурчета (газообразно разтворено вещество), които се издигат до повърхността на течността, когато те са открити.

-Всяка реакционна среда, която включва реагенти в различни фази и която също се нуждае от магнитна бъркалка, за да се гарантира по-висока скорост на реакция.

-Хетерогенните катализатори. Тези твърди частици осигуряват места на тяхната повърхност или пори, където контактът между реагентите се ускорява и те не се намесват или претърпяват необратима трансформация в реакцията..

-Стена на фрисада, стена от мозайки или архитектурен дизайн на сграда.

-Многослойни желета от много вкусове.

-Кубик на Рубик.

препратки

  1. Равновесие в хетерогенни системи. Изтеглено от: science.uwaterloo.ca
  2. Fernández G. (7 ноември 2010 г.). Хомогенни и хетерогенни системи. Възстановен от: quimicafisica.com
  3. Джил. (7 юни 2006 г.). Хомогенни и хетерогенни системи. Взето от: chemistryforstudents.blogspot.com
  4. Красота. (2018). Примери за хетерогенна смес. Взето от: examples.yourdictionary.com
  5. Shiver & Atkins. (2008 г.). Неорганична химия В Елементите на група 15. (четвърто издание). Mc Graw Hill.
  6. Wikipedia. (2018). Хомогенност и хетерогенност. Изтеглено от: en.wikipedia.org
  7. F. Holleman, Egon Wiberg, Nils Wiberg. (2001 г.). Неорганична химия Получено от: books.google.com