HETEROGENT SYSTEM: EGENSKAPER, KLASSIFICERING OCH METODER - KEMI - 2026

Ett heterogent system är den del av universum som upptas av atomer, molekyler eller joner, på ett sådant sätt att de bildar två eller flera åtskiljbara faser. Med "del av universum" förstås det vara en droppe, en boll, reaktorn, stenar; och per fas, till ett tillstånd eller ett aggregeringssätt, vare sig det är fast, flytande eller gasformigt.

Ett systems heterogenitet varierar från dess definition från ett kunskapsområde till ett annat. Men detta koncept delar många likheter inom matlagning och kemi.

Källa: Pexels

Exempelvis är en pizza med ytan packad med ingredienser, som den på bilden ovan, ett heterogent system. På samma sätt räknas sallad, en blandning av nötter och spannmål eller en frisk drink också som heterogena system.

Observera att dess element syns vid första anblicken och kan separeras manuellt. Hur är det med majonnäs? Eller mjölk? Vid första anblicken är de homogena, men mikroskopiskt är de heterogena system; mer specifikt är det emulsioner.

Inom kemi består ingredienser av reagens, partiklar eller ett ämne som studeras. Faserna är inget annat än fysiska aggregat av nämnda partiklar, som tillhandahåller alla kvaliteter som kännetecknar faserna. Således uppträder den flytande fasen av alkohol annorlunda än den för vatten, och ännu mer, från den för flytande kvicksilver.

I vissa system är faserna lika igenkända som en mättad sockerlösning med kristaller i bakgrunden. Var och en av sig kan klassificeras som homogen: över en fas som bildas av vatten, och under, en fast fas som består av sockerkristaller.

När det gäller vatten-sockersystemet talar vi inte om en reaktion utan om mättnad. I andra system är omvandlingen av materia närvarande. Ett enkelt exempel är blandningen av en alkalimetall, såsom natrium, och vatten; Det är explosivt, men till en början är biten av metalliskt natrium omgiven av vatten.

Liksom med majonnäs finns det heterogena system inom kemi som makroskopiskt passerar för homogent, men under ljuset av ett kraftfullt mikroskop lyser deras verkliga heterogena faser.

Egenskaper hos det heterogena systemet

Vilka är egenskaperna hos ett heterogent kemiskt system? I allmänna termer kan de listas enligt följande:

-De består av två eller flera faser; med andra ord, det är inte enhetligt.

-Det kan i allmänhet bestå av något av följande par av faser: fast-fast, fast-vätska, fast gas, vätska-vätska, flytande gas; Dessutom kan alla tre vara närvarande i samma fast-vätske-gas-system.

-Dina komponenter och faser kan urskiljas i första hand med blotta ögat. Därför räcker det att observera systemet för att dra slutsatser från dess egenskaper; såsom färg, viskositet, storlek och form på kristaller, lukt, etc.

-Det innebär vanligtvis en termodynamisk jämvikt, eller en hög eller låg affinitet mellan partiklarna i en fas eller mellan två olika faser.

-Fysisk-kemiska egenskaper varierar beroende på systemets region eller riktning. Således kan värdena för till exempel smältpunkten sträcka sig från ett område av ett heterogent fast ämne till ett annat. Även (det vanligaste fallet) ändras färgerna eller nyanserna i det fasta materialet (vätska eller gas) när de jämförs.

-De är blandningar av ämnen; det vill säga det gäller inte för rena ämnen.

Observationsgrad

Alla homogena system kan betraktas som heterogena om vågen eller observationsgraderna modifieras. Till exempel är en karaff fylld med rent vatten ett homogent system, men när dess molekyler observeras finns det miljoner av dem med sina egna hastigheter.

Från molekyl synvinkel, fortsätter systemet att vara homogen eftersom det bara är H ₂ O molekyler . Men, genom att ytterligare minska omfattningen av observationen att atom nivåer, blir vattnet heterogena, eftersom den inte består av en enda typ av atom men väte och syre.

Därför beror egenskaperna hos heterogena kemiska system beroende på graden av observation. Om du tänker på den mikroskopiska skalan kan du stöta på mångfacetterade system.

En fast A, till synes homogen och silverfärgad, kan bestå av flera lager av olika metaller (ABCDAB …) och därför vara heterogen. Därför är A makroskopiskt homogent, men heterogent på mikro (eller nano) nivåer.

På samma sätt är samma atomer heterogena system, eftersom de är tillverkade av vakuum, elektroner, protoner, neutroner och andra subatomiska partiklar (såsom kvarkar).

Klassificering

Med hänsyn till en makroskopisk observationsgrad, som definierar de synliga egenskaperna eller en mätbar egenskap, kan heterogena kemiska system klassificeras på följande sätt:

Mättade lösningar (vätske-vätska, vätskeformigt, flytande gas)

Mättade lösningar är en typ av kemiskt heterogent system i vilket det lösta ämnet inte kan fortsätta att lösa sig och bildar en fas separat från lösningsmedlets. Exemplet med vatten- och sockerkristaller faller i denna klassificering.

Lösningsmedelsmolekyler når en punkt där de inte kan rymma eller lösa det lösta ämnet. Sedan kommer den extra solute, fast eller gasformig, snabbt att omgruppera för att bilda ett fast ämne eller bubblor; det vill säga ett vätskeformigt eller flytande-gassystem.

Löst ämne kan också vara en vätska, som är blandbar med lösningsmedlet upp till en viss koncentration; annars skulle de vara blandbara i alla koncentrationer och skulle inte bilda en mättad lösning. Med blandbarhet inses att blandningen av de två vätskorna bildar en enda enhetlig fas.

Om, å andra sidan, det flytande lösta ämnet är blandbart med lösningsmedlet, som är fallet med olja och vattenblandningen, blir den minsta mängden tillsatt lösningen mättad. Som ett resultat bildas två faser: en vattenhaltig och den andra oljig.

Lösningar med utfällda salter

Vissa salter upprättar en balans mellan lösligheten, på grund av att interaktionerna mellan deras joner är mycket starka och de grupperas om till kristaller som vattnet inte kan dissociera.

Denna typ av heterogent system består också av en vätskefas och en fast fas; Men till skillnad från mättade lösningar är det lösta ämnet ett salt som inte kräver stora mängder för att fälla ut.

Till exempel, blanda två vattenhaltiga lösningar av omättade salter, en av NaCl och den andra av AgNOs ₃ , fäller ut det olösliga saltet AgCl. Silverklorid upprättar en löslighetsjämvikt i lösningsmedlet, varvid ett benvitt fast ämne observeras i den vattenhaltiga behållaren.

Sålunda beror egenskaperna hos dessa lösningar på den bildade fällningstypen. I allmänhet är kromsalterna väldigt färgglada såväl som mangan, järn eller något metalliskt komplex. Denna fällning kan vara ett kristallint, amorft eller gelatinöst fast ämne.

Fasövergångar

Ett isblock kan utgöra ett homogent system, men när det smälter bildar det en ytterligare fas av flytande vatten. Därför är fasövergångarna för ett ämne också heterogena system.

Dessutom kan vissa molekyler fly från isens yta in i ångfasen. Detta beror på att inte bara flytande vatten har ångtryck utan också is, även om det i mindre utsträckning.

Heterogena system för fasövergångar gäller för alla ämnen (ren eller oren). Således tillhör alla de fasta ämnena som smälter eller vätskan som förångas till denna typ av system.

Fasta partiklar och gaser

En mycket vanlig klass av heterogena system inom kemi är fasta ämnen eller gaser med olika komponenter. Pizzan i bilden faller till exempel i denna klassificering. Och om det i stället för ost, paprika, ansjovis, skinka, lök, etc. hade svavel, kol, fosfor och koppar, skulle det finnas ett annat heterogent fast ämne.

Svavel sticker ut för sin gula färg; kol för att vara ett svart fast ämne; fosfor är röd; och blank metallisk koppar. Alla är solida, därför består systemet av en fas men med flera komponenter. I vardagen är exemplen på denna typ av system oberäkningsbara.

Gaser kan också bilda heterogena blandningar, särskilt om de har olika färger eller densiteter. De kan bära mycket små partiklar, som inträffar med vatten i molnen. När de växer i storlek absorberar de synligt ljus och molnen blir gråaktiga som ett resultat.

Ett exempel på ett heterogent fastgassystem är rök som består av mycket små kolpartiklar. Av denna anledning är röken från ofullständig förbränning svartaktig.

Fraktionsmetoder

Faserna eller komponenterna i ett heterogent system kan separeras med fördel av skillnader i deras fysikaliska eller kemiska egenskaper. På detta sätt fraktioneras det ursprungliga systemet tills endast homogena faser kvarstår. Några av de vanligare metoderna är följande.

Filtrering

Filtrering används för att separera ett fast ämne eller fälla ut från en vätska. Således lyckas de två faserna separera, även om de har en viss föroreningsnivå. Av detta skäl tvättas det fasta ämnet i allmänhet och torkas därefter i en ugn. Denna procedur kan utföras antingen genom att applicera vakuum eller helt enkelt genom tyngdkraften.

dekantering

Denna metod är också användbar för att separera ett fast ämne från en vätska. Det skiljer sig något från det föregående genom att det fasta ämnet i allmänhet är fast i konsistens och avsattes fullständigt i behållarens botten. För att göra detta, vipp bara behållarens mun i lämplig vinkel så att vätskan rinner ut ur den.

På samma sätt tillåter dekantering två vätskor att separeras, det vill säga ett vätske-vätskesystem. I detta fall används en separationstratt.

Den tvåfasiga blandningen (två blandbara vätskor) överförs till tratten, och vätskan med lägre densitet kommer att vara placerad överst; medan den med den högsta densiteten, i den nedre delen, är i kontakt med utloppsöppningen.

Källa: Pixabay

Den övre bilden representerar en separerande eller separerande tratt. Detta glas används också för vätskevätske-extraktioner; det vill säga för att extrahera ett löst ämne från den initiala vätskan genom att tillsätta en annan vätska i vilken den är ännu mer löslig.

Sifting

Sieving används för att separera fasta komponenter i olika storlekar. Det är mycket vanligt att hitta en sikt eller sikt i köket för att rengöra kornen, rena vetemjölet eller ta bort fasta rester från tjocka juicer. I kemi kan den användas för att separera små kristaller från större.

magnetisering

Denna metod används för fasta fasta system där en eller flera av komponenterna lockas av en magnet. Således renas den initiala heterogena fasen när magneten avlägsnar de ferromagnetiska elementen. Till exempel används magnetisering för att separera plåt från papperskorgen.

centrifugering

Centrifugering separerar ett suspenderat fast ämne från en vätska. Det kan inte filtreras eftersom partiklarna simmar jämnt och upptar hela vätskevolymen. För att separera de två faserna utsätts en mängd av den heterogena blandningen för en centrifugalkraft, som sedimenterar det fasta ämnet i botten av centrifugröret.

sublime

Metoden för sublimationsseparation används endast för flyktiga fasta ämnen; det vill säga för de med högt ångtryck vid låga temperaturer.

Vid upphettning av den heterogena blandningen flyr det flyktiga fasta ämnet in i gasfasen. Ett exempel på dess tillämpning är rening av ett prov förorenat med jod eller ammoniumklorid.

exempel

Hittills har flera exempel på heterogena kemiska system nämnts. För att komplettera dem anges ytterligare nedan och andra utanför den kemiska kontexten:

-Graniten, stenarna i en flod, bergen eller någon sten med vener i många färger.

-Mineraler räknas också som heterogena system, eftersom de består av olika typer av fasta strukturer som består av joner. Dess egenskaper är produkten av interaktionen mellan joner i en kristallin struktur och föroreningar.

- Läskan. I dem finns en jämvikt i flytande gas, som genom att sänka det yttre trycket minskar lösligheten hos den upplösta gasen; av denna anledning observeras många bubblor (gasformigt lösta ämne) stiga till vätskans yta när de avtäckts.

-Allt reaktionsmedium som involverar reagens i olika faser, och som också kräver en magnetomrörare för att garantera högre reaktionshastighet.

-Heterogena katalysatorer. Dessa fasta ämnen tillhandahåller platser på deras yta eller porer där kontakten mellan reaktanterna accelereras, och de ingriper inte eller genomgår en irreversibel transformation i reaktionen.

-En frysvägg, en mosaikvägg eller byggnadens arkitektoniska design.

-Multi-lager gelatiner av många smaker.

-En Rubiks kub.

referenser

1. Jämvikt i heterogena system. Återställd från: science.uwaterloo.ca
2. Fernández G. (7 november 2010). Homogena och heterogena system. Återställd från: quimicafisica.com
3. Jill. (7 juni 2006). Homogena och heterogena system. Återställd från: chemistryforstudents.blogspot.com
4. LoveToKnow. (2018). Exempel på heterogen blandning. Återställs från :voorbeeld.yourdiction.com
5. Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi. I elementen i grupp 15. (fjärde upplagan). Mc Graw Hill.
6. Wikipedia. (2018). Homogenitet och heterogenitet. Återställd från: en.wikipedia.org
7. F. Holleman, Egon Wiberg, Nils Wiberg. (2001). Oorganisk kemi. Återställs från: books.google.com