HETEROGENI SUSTAV: KARAKTERISTIKE, KLASIFIKACIJA I METODE - KEMIJA - 2026

Heterogeni sustav je da dio svemira zauzima atoma, molekula ili iona, na takav način da tvore dvije ili više će različite faze. Pod "dijelom svemira" podrazumijeva se kap, kugla, reaktor, stijene; i fazno, u stanje ili način agregacije, bilo čvrsto, tekuće ili plinovito.

Heterogenost sustava varira od njegove definicije od jednog do drugog polja znanja. Međutim, ovaj koncept dijeli mnoge sličnosti unutar kuhanja i kemije.

Izvor: Pexels

Na primjer, pizza čija je površina prepuna sastojaka, poput one na slici gore, heterogeni je sustav. Slično tome, salata, mješavina orašastih plodova i žitarica ili gazirano piće također se smatraju heterogenim sustavima.

Imajte na umu da su njegovi elementi vidljivi na prvi pogled i mogu se ručno odvojiti. Što je s majonezom? Ili mlijeko? Oni su na prvi pogled homogeni, ali mikroskopski su heterogeni sustavi; točnije, to su emulzije.

U kemiji sastojci se sastoje od reagensa, čestica ili tvari koje se proučavaju. Faze nisu ništa drugo do fizički agregati navedenih čestica, koji pružaju sve kvalitete koje karakteriziraju faze. Stoga se tekuća faza alkohola "ponaša" drugačije od one vode, a još više od one tekuće žive.

U određenim sustavima faze su prepoznatljive kao zasićena otopina šećera, s kristalima u pozadini. Svaki se sam po sebi može klasificirati kao homogeni: iznad faze koju tvori voda, a ispod, kruta faza sastavljena od kristala šećera.

U slučaju vodeno-šećernog sustava, ne govorimo o reakciji, nego o zasićenosti. U ostalim sustavima prisutna je transformacija materije. Jednostavan primjer je mješavina alkalnog metala, poput natrija i vode; To je eksplozivno, ali u početku je komad metalnog natrija okružen vodom.

Kao i kod majoneze, u kemiji postoje heterogeni sustavi koji makroskopski prolaze homogeno, ali pod svjetlošću moćnog mikroskopa sjaju njihove istinske heterogene faze.

Karakteristike heterogenog sustava

Koje su karakteristike heterogenog kemijskog sustava? Općenito ih se mogu navesti kako slijedi:

-Sastavljaju se od dvije ili više faza; drugim riječima, nije ujednačeno.

-On se može sastojati općenito od bilo kojeg od sljedećih parova faza: kruta-kruta, kruta-tekuća, kruta-plina, tekućina-tekućina, tekući-plin; Nadalje, sva tri mogu biti prisutna u istom sustavu kruta tekućina-plin.

- Njegove komponente i faze razlikuju se, u prvom redu, golim okom. Stoga je dovoljno promatrati sustav kako bi se iz njegovih karakteristika moglo izvući zaključak; poput boje, viskoznosti, veličine i oblika kristala, mirisa itd.

-Obično uključuje termodinamičku ravnotežu ili visoki ili niski afinitet između čestica unutar faze ili između dvije različite faze.

- Fizikalno-kemijska svojstva variraju ovisno o regiji ili smjeru sustava. Stoga se vrijednosti za, na primjer, talište, mogu kretati od jednog područja heterogene krutine do druge. Također (najčešći slučaj) boje ili nijanse se mijenjaju tijekom krute tvari (tekućina ili plin) u usporedbi.

-To su mješavine tvari; to jest, ne odnosi se na čiste tvari.

Stupanj promatranja

Svaki homogeni sustav može se smatrati heterogenim ako se izmjene ljestvice ili stupnjevi promatranja. Na primjer, karaf napunjen čistom vodom homogeni je sustav, ali kako se promatraju njegove molekule, postoje ih milijuni vlastitim brzinama.

Od molekularnoj točke gledišta, sustav i dalje biti homogena, jer to je samo H ₂ O molekule. No, uz daljnje smanjenje opseg promatranja na atomske razine, voda postaje heterogena, jer se ne sastoji od jednog tipa atoma, ali vodika i kisika.

Stoga karakteristike heterogenih kemijskih sustava ovise o stupnju promatranja. Ako razmislite o mikroskopskoj ljestvici, možete naići na višestruke sustave.

Čvrsti A, naizgled homogen i srebrne boje, može se sastojati od više slojeva različitih metala (ABCDAB…) i stoga može biti heterogen. Dakle, A je makroskopski homogen, ali heterogen na mikro (ili nano) razini.

Isto tako, isti su atomi heterogeni sustavi, budući da su napravljeni od vakuuma, elektrona, protona, neutrona i drugih subatomskih čestica (poput kvarkova).

Klasifikacija

S obzirom na tada makroskopski stupanj promatranja, koji definira vidljive karakteristike ili mjerljiva svojstva, heterogeni kemijski sustavi mogu se klasificirati na sljedeće načine:

Zasićene otopine (tekućina-tekućina, tekućina-kruta tvar, plin)

Zasićene otopine su vrsta hemijskog heterogenog sustava u kojem se rastvora ne može nastaviti otapati i tvori fazu koja je odvojena od otapala. Primjer kristala vode i šećera spada u ovu klasifikaciju.

Molekule otapala stižu do točke u kojoj ne mogu smjestiti ili otopiti rastvore. Tada će se dodatni rastvoreni, kruti ili plinoviti, brzo pregrupirati u obliku krutine ili mjehurića; to jest sustav tekućina-kruta tvar ili tekućina-plin.

Rastvarač može biti i tekućina, koja se može miješati s otapalom do određene koncentracije; inače bi bili mješljivi u svim koncentracijama i ne bi tvorili zasićenu otopinu. Pod miješanjem se podrazumijeva da mješavina dviju tekućina tvori jedinstvenu jednoličnu fazu.

Ako je, s druge strane, tekuće otapalo koje se ne miješa s otapalom, kao što je to slučaj sa smjesom ulja i vode, dodana manja količina otopine postaje zasićena. Kao rezultat, nastaju dvije faze: jedna vodena, a druga uljna.

Otopine s istaloženim solima

Neke soli uspostavljaju ravnotežu topljivosti zbog činjenice da su interakcije između njihovih iona vrlo jake i da se pregrupiraju u kristale koji voda ne može disocirati.

Ova vrsta heterogenog sustava također se sastoji od tekuće i čvrste faze; Ali, za razliku od zasićenih otopina, rastvora je sol koja ne zahtijeva velike količine taloga.

Na primjer, miješanjem dvije vodene otopine soli, jedan nezasićenih NaCl i drugi od Agno ₃, taloži netopljiva sol AgCl. Srebrni klorid uspostavlja ravnotežu topljivosti u otapalu, pri čemu se u vodenoj posudi opaža prljavo bijela kruta tvar.

Stoga karakteristike ovih otopina ovise o vrsti formiranog taloga. Općenito, kromove soli su vrlo šarene, kao i soli mangana, željeza ili nekog metalnog kompleksa. Taj talog može biti kristalna, amorfna ili želatinozna krutina.

Fazni prijelazi

Blok leda može predstavljati homogeni sustav, ali kad se rastopi, tvori dodatnu fazu tekuće vode. Stoga su i fazni prijelazi tvari heterogeni sustavi.

Uz to, neke molekule mogu pobjeći s površine leda u fazu pare. To je zbog činjenice da ne samo tekuća voda ima pritisak pare, već i led, iako u manjoj mjeri.

Heterogeni sustavi faznih prijelaza primjenjuju se na bilo koju tvar (čisto ili nečisto). Dakle, sve krute tvari koje se tope ili tekućina koja se isparava pripadaju ovoj vrsti sustava.

Čvrsta tvar i plinovi

Vrlo uobičajena klasa heterogenih sustava u kemiji su krute tvari ili plinovi s različitim komponentama. Na primjer, pizza na slici spada u ovu klasifikaciju. A ako bi umjesto sira, paprike, inćuna, šunke, luka itd. Imali sumpor, ugljen, fosfor i bakar, nastala bi još jedna heterogena kruta tvar.

Sumpor se ističe svojom žutom bojom; ugljen jer je crna kruta tvar; fosfor je crven; i sjajni, metalni bakar. Svi su čvrsti, dakle, sustav se sastoji od faze, ali s nekoliko komponenti. U svakodnevnom životu primjeri ove vrste sustava su nezamislivi.

Također, plinovi mogu tvoriti heterogene smjese, posebno ako imaju različite boje ili gustoće. Mogu nositi vrlo male čestice, kao što se događa s vodom u oblacima. Kako se povećavaju, apsorbiraju vidljivu svjetlost i oblaci kao rezultat postaju sivkast.

Primjer heterogenog sustava krutog plina je dim koji se sastoji od vrlo malih čestica ugljika. Iz tog razloga dim od nepotpunog izgaranja ima crnkastu boju.

Metode frakcioniranja

Faze ili komponente heterogenog sustava mogu se razdvojiti koristeći razlike u njihovim fizičkim ili kemijskim svojstvima. Na taj se način izvorni sustav frakcionira dok ne ostanu samo homogene faze. Neke od najčešćih metoda su sljedeće.

filtracija

Filtracija se koristi za odvajanje krute tvari ili taloga iz tekućine. Tako se dvije faze uspijevaju razdvojiti, iako s određenom razinom nečistoće. Zbog toga se krutina općenito ispere i nakon toga osuši u peći. Taj se postupak može izvesti bilo vakuumom, bilo jednostavno gravitacijom.

dekantiranje

Ova metoda je također korisna za odvajanje krute tvari od tekućine. Nešto se razlikuje od prethodnog u tome što je krutina uglavnom čvrste konzistencije i potpuno se taloži na dnu spremnika. Da biste to učinili, jednostavno nagnite usta spremnika pod prikladnim kutom, tako da tekućina istječe iz njega.

Slično tome, dekantiranje omogućava odvajanje dvije tekućine, odnosno sustav tekućina-tekućina. U ovom se slučaju koristi lijev za odvajanje.

Dvofazna smjesa (dvije tekućine koje se ne miješaju) prenosi se u lijevak, a tekućina s nižom gustoćom bit će smještena na vrhu; dok je onaj s najvećom gustoćom, u donjem dijelu u kontaktu s izlaznim otvorom.

Izvor: Pixabay

Gornja slika predstavlja lijevak za odvajanje ili odvajanje. Ova staklena posuda koristi se i za ekstrakciju tekućina-tekućina; to jest, da se iz početne tekućine izluči rastvora dodavanjem druge tekućine u kojoj je još topljiviji.

sijanje

Sijevanje se koristi za odvajanje čvrstih komponenti različitih veličina. Unutar kuhinje vrlo je često sito ili sito za čišćenje žitarica, pročišćavanje pšeničnog brašna ili uklanjanje čvrstih ostataka iz gustih sokova. U kemiji se može koristiti za odvajanje malih kristala od većih.

magnetizacija

Ova se metoda koristi za čvrste i čvrste sustave u kojima jedan ili više komponenti privlači magnet. Dakle, početna heterogena faza se pročišćava dok magnet uklanja feromagnetske elemente. Na primjer, magnetizacija se koristi za odvajanje limarije od smeća.

centrifugiranje

Centrifugiranjem se odvaja suspendirana kruta tvar od tekućine. Ne može se filtrirati jer čestice plivaju jednoliko, zauzimajući cijeli volumen tekućine. Za odvajanje dviju faza, količina heterogene smjese podvrgava se centrifugalnoj sili, koja taloži krutinu na dnu epruvete za centrifugu.

Sublimacija

Metoda odvajanja sublimacije primjenjuje se samo za isparljive krute tvari; to jest za one s visokim tlakom pare pri niskim temperaturama.

Zagrijavanjem heterogene smjese, isparljiva krutina izlazi u plinsku fazu. Primjer njegove primjene je pročišćavanje uzorka kontaminiranog jodom ili amonijevim kloridom.

Primjeri

Do sada je spomenuto nekoliko primjera heterogenih kemijskih sustava. Da bismo ih upotpunili, dolje su navedeni dodatni, a drugi izvan kemijskog konteksta:

- Granit, kamenje rijeke, planina ili bilo koja stijena s venama raznih boja.

-Minerali se također smatraju heterogenim sustavima, jer ih čine različite vrste čvrstih struktura sastavljenih od iona. Njegove su kvalitete proizvod interakcije između iona kristalne strukture i nečistoća.

- Bezalkoholna pića. U njima postoji ravnoteža tekućina-plin, koja smanjenjem vanjskog tlaka, smanjuje topljivost otopljenog plina; Iz tog razloga se opažaju mnogi mjehurići (plinoviti rastvor) koji se podižu na površinu tekućine kada nisu otkriveni.

-Svaki reakcijski medij koji uključuje reagense u različitim fazama, a za to je potrebna i magnetska miješalica koja jamči veću brzinu reakcije.

-Heterogeni katalizatori. Te krute tvari pružaju mjesta na njihovoj površini ili porama gdje se kontakt između reaktanata ubrzava, a oni ne interveniraju ili ne podliježu nepovratnoj transformaciji u reakciji.

-Frizni zid, mozaični zid ili arhitektonski dizajn zgrade.

-Više slojeviti žele s mnogo ukusa.

-Rubikova kocka.

Reference

1. Ravnoteža u heterogenim sustavima. Oporavak od: science.uwaterloo.ca
2. Fernández G. (7. studenog 2010). Homogeni i heterogeni sustavi. Oporavilo od: quimicafisica.com
3. Jill. (7. lipnja 2006.). Homogeni i heterogeni sustavi. Oporavak od: chemistryforstudents.blogspot.com
4. LoveToKnow. (2018.). Primjeri heterogene smjese. Oporavilo iz: primjeri.yourdictionary.com
5. Shiver & Atkins. (2008). Neorganska kemija. U Elementi grupe 15. (četvrto izdanje). Mc Graw Hill.
6. Wikipedia. (2018.). Homogenost i heterogenost. Oporavilo sa: en.wikipedia.org
7. F. Holleman, Egon Wiberg, Nils Wiberg. (2001). Neorganska kemija. Oporavak od: books.google.com