Raksturīga heterogēna sistēma, klasifikācija, frakcionēšanas metodes

A neviendabīga sistēma ir tā Visuma daļa, ko aizņem atomi, molekulas vai joni tādā veidā, ka tie veido divas vai vairākas atšķiramas fāzes. To saprot ar „Visuma daļu” uz pilienu, bumbu, reaktoru, klintīm; un pa fāzēm - uz cietvielu, šķidrumu vai gāzveida stāvokli vai agregācijas veidu.

Sistēmas neviendabīgums atšķiras no definīcijas no vienas zināšanu jomas uz citu. Tomēr šai koncepcijai ir daudz līdzību ēdiena gatavošanas un ķīmijas jomā.

Piemēram, picas ar tās virsmu, kas sašaurināta ar sastāvdaļām, kā tas ir attēlā iepriekš, ir neviendabīga sistēma. Līdzīgi salāti, riekstu un graudaugu maisījums vai burbuļojošs dzēriens arī tiek uzskatīti par neviendabīgām sistēmām.

Ņemiet vērā, ka tā elementi atšķiras ar vienkāršu redzamību un tos var atdalīt manuāli. Kas par majonēzi? Vai piens? No pirmā acu uzmetiena tie ir viendabīgi, bet mikroskopiski tie ir neviendabīgas sistēmas; precīzāk, tās ir emulsijas.

Ķīmijā sastāvdaļas sastāv no reaģentiem, daļiņām vai pētāmās vielas. Fāzes ir tikai šo daļiņu fizikālie agregāti, kas nodrošina visas īpašības, kas raksturo fāzes. Tādējādi alkohola šķidrā fāze "uzvedas" atšķirīgi no ūdens un pat vairāk šķidrā dzīvsudraba..

Dažās sistēmās fāzes ir tikpat atpazīstamas kā piesātināts cukura šķīdums, fonā ir kristāli. Katrs pats par sevi var tikt klasificēts kā viendabīgs: augšpusē veidojas ūdens, un zemāk - cieta fāze, kas sastāv no cukura kristāliem..

Ūdens un cukura sistēmas gadījumā nav runas par reakciju, bet par piesātinājumu. Citās sistēmās ir materiāla transformācija. Vienkāršs piemērs ir sārmu metālu, piemēram, nātrija un ūdens, sajaukšana; Tas ir sprādzienbīstams, bet sākumā metāla nātrija gabalu ieskauj ūdens.

Tāpat kā majonēzi, ķīmijā ir neviendabīgas sistēmas, kas makroskopiski šķērso viendabīgu, bet, ņemot vērā spēcīgu mikroskopu, tās parāda patiesās heterogēnās fāzes.

Indekss

• 1 Neviendabīgās sistēmas raksturojums
  • 1.1. Novērošanas pakāpe
• 2 Klasifikācija
  • 2.1. Piesātinātie šķīdumi (šķidrā, šķidrā, šķidrā, šķidrā gāze)
  • 2.2 Šķīdumi ar nogulsnētiem sāļiem
  • 2.3. Fāzes pārejas
  • 2.4. Cietās vielas un gāzes
• 3 Frakcionēšanas metodes
  • 3.1 Filtrēšana
  • 3.2 Dekantēšana
  • 3.3 Skrīnings
  • 3.4 Attēlveidošana
  • 3.5 Centrifugēšana
  • 3.6. Sublimācija
• 4 Piemēri
• 5 Atsauces

Neviendabīgās sistēmas raksturojums

Kādas ir neviendabīgās ķīmiskās sistēmas īpašības? Kopumā tos var uzskaitīt šādi:

-Tie sastāv no divām vai vairākām fāzēm; citiem vārdiem sakot, tas nav vienāds.

-Kopumā tas var sastāvēt no jebkura no šādiem fāžu pāriem: cieta, cieta, šķidra, cieta gāze, šķidrums-šķidrums, šķidrā gāze; turklāt visas trīs var būt vienā un tajā pašā cietā un šķidruma gāzu sistēmā.

-Tās sastāvdaļas un fāzes pirmām kārtām ir atšķirīgas. Tāpēc ir pietiekami novērot sistēmu, lai izdarītu secinājumus no tā īpašībām; piemēram, krāsa, viskozitāte, kristālu izmērs un forma, smarža utt..

-Tas parasti ietver termodinamisko līdzsvaru vai augstu vai zemu afinitāti starp daļiņām fāzē vai starp divām dažādām fāzēm..

-Fizikāli ķīmiskās īpašības atšķiras atkarībā no sistēmas reģiona vai virziena. Tādējādi, piemēram, kausēšanas punkta vērtības var svārstīties no viena neviendabīga cietā materiāla reģiona uz citu. Arī (visbiežāk sastopamajā gadījumā) krāsas vai toņi mainās visā cietajā vielā (šķidrums vai gāze), salīdzinot tos.

-Tie ir vielu maisījumi; tas ir, tas neattiecas uz tīrajām vielām.

Novērošanas pakāpe

Jebkuru homogēnu sistēmu var uzskatīt par neviendabīgu, ja tiek mainītas skalas vai novērošanas pakāpes. Piemēram, tīrā ūdenī piepildīta karafe ir viendabīga sistēma, bet, tā kā tās molekulas tiek novērotas, miljoniem no tiem ir savi ātrumi..

No molekulārā viedokļa sistēma joprojām ir viendabīga, jo tā ir tikai H molekulas.₂O. Bet, vēl vairāk samazinot novērošanas skalu līdz atomu līmenim, ūdens kļūst neviendabīgs, jo tas nesastāv no viena veida atoma, bet gan no ūdeņraža un skābekļa..

Tāpēc heterogēnu ķīmisko sistēmu īpašības ir atkarīgas no novērošanas pakāpes. Ja jūs uzskatāt par mikroskopisku skalu, jūs varat atrast daudzpusīgas sistēmas.

Cieta A, kas acīmredzot ir viendabīga un sudraba krāsa, var sastāvēt no vairākiem dažādu metālu slāņiem (ABCDAB ...) un tādēļ ir neviendabīga. Tāpēc A ir makroskopiski homogēns, bet mikro (vai nano) līmenī tas ir neviendabīgs.

Arī tie paši atomi ir neviendabīgas sistēmas, jo tās ir izgatavotas no vakuuma, elektroniem, protoniem, neitroniem un citām subatomiskām daļiņām (piemēram, kvarkām)..

Klasifikācija

Tādējādi, ņemot vērā makroskopisku novērojumu pakāpi, kas nosaka redzamās īpašības vai izmērāmu īpašību, ķīmiskās heterogēnās sistēmas var klasificēt šādos veidos:

Piesātinātie šķīdumi (šķidrā, šķidrā, šķidrā, šķidrā gāze)

Piesātinātie šķīdumi ir heterogēnas ķīmiskās sistēmas veids, kurā šķīdinātājs nevar turpināt izšķīst un veido fāzi, kas atšķiras no šķīdinātāja fāzes. Šajā klasifikācijā ietilpst ūdens un cukura kristālu piemērs.

Šķīdinātāju molekulas sasniedz punktu, kur tās nespēj noturēt vai solvēt. Tad papildu cietā vai gāzveida šķīdinātājs ātri pārgrupējas, veidojot cietu vai burbuļu; tas ir, šķidrā cietā sistēma vai gāzveida šķidrums.

Šķīdinātājs var būt arī šķidrums, kas sajaucas ar šķīdinātāju līdz noteiktai koncentrācijai; pretējā gadījumā tie būtu sajaucami visās koncentrācijās un neradītu piesātinātu šķīdumu. Sajaucams saprotams, ka abu šķidrumu maisījums veido vienu vienotu fāzi.

Ja, no otras puses, šķidrā šķīdinātāja nesajaucas ar šķīdinātāju, kā tas ir gadījumā ar eļļas un ūdens maisījumu, šķīdums ir piesātināts zemākajā pievienotajā daudzumā. Rezultātā veidojas divas fāzes: viena ūdens un otrā eļļaina.

Šķīdumi ar nogulsnētiem sāļiem

Daži sāļi rada šķīdības līdzsvaru, jo mijiedarbība starp to joniem ir ļoti spēcīga un pārgrupējas kristālos, lai ūdens nesadalītos.

Šāda veida neviendabīgā sistēma sastāv arī no šķidras fāzes un cietas; bet, atšķirībā no piesātinātajiem šķīdumiem, šķīdinātājs ir sāls, kam nav nepieciešams liels daudzums nogulsnēšanai.

Piemēram, sajaucot divus nepiesātināto sāļu ūdens šķīdumus, vienu no NaCl un otru no AgNO₃, nešķīstošais sāls AgCl nogulsnējas. Sudraba hlorīds nodrošina šķīdības līdzsvaru šķīdinātājā, novēršot baltā cietā viela ūdens tvertnē.

Tādējādi šo šķīdumu raksturojums ir atkarīgs no izveidoto nogulšņu veida. Kopumā hroma sāļi ir ļoti krāsaini, kā arī mangāns, dzelzs vai daži metāla kompleksi. Šīs nogulsnes var būt kristāliska, amorfa vai želatīna cieta viela.

Fāzes pārejas

Ledus bloks var veidot viendabīgu sistēmu, bet, izkausējot, veido papildu šķidrās ūdens fāzi. Tāpēc vielas fāzes pārejas ir arī neviendabīgas sistēmas.

Turklāt dažas molekulas var izplūst no ledus virsmas tvaika fāzē. Tas ir tāpēc, ka ne tikai šķidrais ūdens rada tvaika spiedienu, bet arī ledus, lai gan mazākā mērā.

Fāzes pāreju heterogēnās sistēmas attiecas uz jebkuru vielu (tīra vai netīra). Tādējādi visas cietās vielas, kas izkausē, vai šķidrums, kas iztvaiko, pieder pie šāda veida sistēmas.

Cietvielas un gāzes

Ļoti bieži sastopamā heterogēnās sistēmas ķīmijā ir cietvielas vai gāzes ar vairākām sastāvdaļām. Piemēram, attēlā iekļautā pica ietilpst šajā klasifikācijā. Un, ja siera, paprika, anšovu, šķiņķa, sīpolu utt. Vietā tas satur sēru, ogles, fosforu un varu, tad tam būtu vēl viens neviendabīgs cietums.

Sērs izceļas ar dzelteno krāsu; ogles ir melnā cietā viela; fosfors ir sarkans; un spīdīgais un metāliskais varš. Visi ir cieti, tāpēc sistēma sastāv no fāzes, bet ar vairākiem komponentiem. Ikdienas dzīvē šāda veida sistēmas piemēri nav aprēķināmi.

Arī gāzes var veidot neviendabīgus maisījumus, īpaši, ja tām ir dažādas krāsas vai blīvums. Tās var vilkt ļoti mazas daļiņas, kā tas notiek ar ūdens daļiņām mākoņos. Tā kā tie aug lielumā, tie absorbē redzamo gaismu un rezultātā mākoņi kļūst pelēcīgi.

Neviendabīgas cietās gāzes sistēmas piemērs ir dūmi, kas sastāv no ļoti mazām oglekļa daļiņām. Šī iemesla dēļ nepilnīgas sadegšanas dūmi ir melni.

Frakcijas metodes

Neviendabīgās sistēmas fāzes vai sastāvdaļas var atdalīt, izmantojot to fizikālo vai ķīmisko īpašību atšķirības. Tādējādi sākotnējā sistēma tiek frakcionēta, līdz paliek tikai viendabīgas fāzes. Dažas no visbiežāk izmantotajām metodēm ir tās, kas seko.

Filtrēšana

Filtrēšana tiek izmantota, lai atdalītu cieto vielu vai nogulsnes no šķidruma. Tādējādi abām fāzēm izdodas atdalīties, kaut arī ar zināmu piemaisījumu līmeni. Šī iemesla dēļ cieto vielu parasti mazgā un pēc tam žāvē krāsnī. Šo procedūru var veikt, izmantojot vakuumu vai vienkārši ar gravitāciju.

Dekantēšana

Šī metode ir noderīga arī cietas vielas atdalīšanai no šķidruma. Tas nedaudz atšķiras no iepriekšējās, jo cietajam materiālam parasti ir stingra konsistence un tas ir pilnīgi nogulsnēts tvertnes apakšā. Lai to izdarītu, vienkārši nolieciet konteinera muti piemērotā leņķī, lai šķidrums izplūst no tā.

Tāpat dekantēšana ļauj atdalīt divus šķidrumus, tas ir, šķidruma-šķidruma sistēmu. Šajā gadījumā mēs izmantojam dalāmo piltuvi.

Divfāzu maisījums (divi nesajaucoši šķidrumi) tiek pārnests uz piltuvi un šķidrums ar mazāku blīvumu atradīsies augšpusē; kamēr augstāks blīvums apakšējā daļā saskaras ar izejas atveri.

Augšējais attēls ir atdalīšanas vai dekantēšanas piltuve. Šo stikla materiālu izmanto arī šķidruma-šķidruma ekstrakciju veikšanai; tas ir, izšķīdina šķīdinātāju no sākotnējā šķidruma, pievienojot vēl vienu šķidrumu, kurā tas ir vēl šķīstošāks.

Skrīnings

Skrīningu izmanto, lai atdalītu dažādu izmēru cietos komponentus. Virtuvē ir ļoti bieži atrodams siets vai siets graudu tīrīšanai, kviešu miltu attīrīšanai vai biezu sulu cieto atlieku noņemšanai. Ķīmijā to var izmantot, lai atdalītu mazus kristālus no citiem lielākiem kristāliem.

Attēlveidošana

Šo metodi izmanto cietām cietām sistēmām, kurās vienu vai vairākus komponentus piesaista magnēts. Tādējādi sākotnējā heterogēna fāze tiek attīrīta, kad magnēts noņem feromagnētiskos elementus. Piemēram, magnetizāciju izmanto, lai atdalītu skārda no atkritumiem.

Centrifugēšana

Centrifugēšana atdala suspendēto cietvielu no šķidruma. To nevar filtrēt, jo daļiņas peldot vienmērīgi aizņem visu šķidruma tilpumu. Lai atdalītu abas fāzes, heterogēna maisījuma daudzums tiek pakļauts centrbēdzes spēkam, kas nogulsnē cieto vielu centrifūgas mēģenes apakšā..

Sublimācija

Sublimācijas atdalīšanas metodi piemēro tikai gaistošām cietvielām; tas ir, tiem, kam ir augsts tvaika spiediens zemās temperatūrās.

Karsējot heterogēnu maisījumu, gaistošā cietviela izplūst no gāzes fāzes. Tās piemērs ir parauga, kas piesārņots ar jodu vai amonija hlorīdu, attīrīšana.

Piemēri

Līdz šim ir minēti vairāki neviendabīgo ķīmisko sistēmu piemēri. Lai tos papildinātu, papildu un citi ārpus ķīmiskā konteksta ir uzskaitīti tālāk:

-Granīts, upes akmeņi, kalni vai jebkura akmens ar daudzu krāsu vēnām.

-Minerāli tiek uzskatīti arī par neviendabīgām sistēmām, jo ​​tos veido vairāki cieto struktūru veidi, kas sastāv no joniem. Tās īpašības ir kristāliskās struktūras jonu un piemaisījumu mijiedarbības rezultāts.

-Bezalkoholiskie dzērieni. Tajos ir šķidruma-gāzu līdzsvars, kas, samazinoties ārējam spiedienam, samazina izšķīdušās gāzes šķīdību; šī iemesla dēļ tiek novēroti daudzi burbuļi (gāzveida šķīdinātājs), kas nonāk līdz šķidruma virsmai, kad tie ir atklāti.

-Jebkura reakcijas vide, kas ietver reaģentus dažādās fāzēs un kam ir vajadzīgs arī magnētiskais maisītājs, lai garantētu lielāku reakcijas ātrumu.

-Neviendabīgie katalizatori. Šīs cietās vielas nodrošina virsmas vietas vai poras, kur saskare starp reaģentiem tiek paātrināta, un tie nereaģē vai neatgriezeniski pārveido reakciju..

-Frisada siena, mozaīkas siena vai ēkas arhitektūras projekts.

-Daudzslāņu želejas no daudziem aromātiem.

-Rubika kubs.

Atsauces

1. Līdzsvars heterogēnās sistēmās. Saturs iegūts no: science.uwaterloo.ca
2. Fernández G. (2010. gada 7. novembris). Homogēnas un neviendabīgas sistēmas. Atgūts no: quimicafisica.com
3. Jill. (2006. gada 7. jūnijs). Homogēnās un heterogēnās sistēmas. Saturs iegūts no: chemistryforstudents.blogspot.com
4. Lasīt vairāk. (2018). Heterogēna maisījuma piemēri. Saturs iegūts no. Example.yourdictionary.com
5. Shiver & Atkins. (2008). Neorganiskā ķīmija 15. grupas grupā (ceturtais izdevums). Mc Graw kalns.
6. Vikipēdija. (2018). Homogenitāte un neviendabīgums. Saturs iegūts no: en.wikipedia.org
7. F. Holleman, Egon Wiberg, Nils Wiberg. (2001). Neorganiskā ķīmija Izgūti no: books.google.com