A sistem eterogen Este acea porțiune a universului ocupată de atomi, molecule sau ioni, în așa fel încât formează două sau mai multe faze distincte. Prin „porțiune a universului” se înțelege a fi o picătură, o minge, reactorul, roci; și pe faze, la o stare sau mod de agregare, fie că este solid, lichid sau gazos.
Eterogenitatea unui sistem variază de la definiția acestuia de la un domeniu de cunoștințe la altul. Cu toate acestea, acest concept împărtășește multe asemănări în gătit și chimie..
De exemplu, o pizza cu suprafața ei plină de ingrediente, precum cea din imaginea de mai sus, este un sistem eterogen. În mod similar, salata, un amestec de nuci și cereale sau o băutură gazoasă sunt, de asemenea, considerate sisteme eterogene..
Rețineți că elementele sale sunt vizibile la prima vedere și pot fi separate manual. Dar maioneza? Sau lapte? La prima vedere sunt omogene, dar microscopic sunt sisteme eterogene; mai precis, sunt emulsii.
În chimie, ingredientele constau din reactivi, particule sau o substanță în studiu. Fazele nu sunt altceva decât agregate fizice ale particulelor menționate, care oferă toate calitățile care caracterizează fazele. Astfel, faza lichidă a alcoolului „se comportă” diferit de cea a apei și cu atât mai mult de cea a mercurului lichid.
În anumite sisteme, fazele sunt la fel de recunoscute ca o soluție de zahăr saturat, cu cristale în partea de jos. Fiecare din sine poate fi clasificat ca omogen: deasupra unei faze formate din apă, iar dedesubt, o fază solidă compusă din cristale de zahăr..
În cazul sistemului apă-zahăr, nu vorbim de o reacție, ci de saturație. În alte sisteme, transformarea materiei este prezentă. Un exemplu simplu este amestecul unui metal alcalin, cum ar fi sodiul și apa; Este exploziv, dar inițial bucata de sodiu metalic este înconjurată de apă.
Ca și în cazul maionezei, există sisteme eterogene în chimie care trec macroscopic pentru omogene, dar sub lumina unui microscop puternic, strălucesc adevăratele lor faze eterogene..
Indice articol
Care sunt caracteristicile unui sistem chimic eterogen? În termeni generali, acestea pot fi listate după cum urmează:
-Acestea sunt compuse din două sau mai multe faze; cu alte cuvinte, nu este uniform.
-În general, poate consta din oricare dintre următoarele perechi de faze: solid-solid, solid-lichid, solid-gaz, lichid-lichid, lichid-gaz; și în plus, toate cele trei pot fi prezente în același sistem solid-lichid-gaz.
-Componentele și fazele sale se disting, în primă instanță, cu ochiul liber. Prin urmare, este suficient să observați sistemul pentru a trage concluzii din caracteristicile sale; precum culoarea, vâscozitatea, dimensiunea și forma cristalelor, mirosul etc..
-De obicei implică un echilibru termodinamic sau o afinitate ridicată sau scăzută între particulele dintr-o singură fază sau între două faze distincte..
-Proprietățile fizico-chimice variază în funcție de regiunea sau direcția sistemului. Astfel, valorile pentru, de exemplu, punctul de topire, pot varia de la o regiune a unui solid eterogen la alta. De asemenea, (cel mai frecvent caz) culorile sau tonalitățile se schimbă de-a lungul solidului (lichid sau gazos) pe măsură ce sunt comparate..
-Sunt amestecuri de substanțe; adică nu se aplică substanțelor pure.
Orice sistem omogen poate fi considerat eterogen dacă scalele sau gradele de observare sunt modificate. De exemplu, o carafă umplută cu apă pură este un sistem omogen, dar pe măsură ce moleculele sale sunt observate, există milioane dintre ele cu propriile lor viteze..
Din punct de vedere molecular, sistemul continuă să fie omogen, deoarece este vorba doar de molecule HDouăO. Dar, prin reducerea în continuare a nivelului de observare la niveluri atomice, apa devine eterogenă, deoarece nu constă dintr-un singur tip de atom, ci de hidrogen și oxigen..
Prin urmare, caracteristicile sistemelor chimice eterogene depind de gradul de observare. Dacă luați în considerare scara microscopică, este posibil să vă regăsiți cu sisteme cu mai multe fațete.
Un solid A, aparent omogen și de culoare argintie, ar putea consta din mai multe straturi de metale diferite (ABCDAB ...) și, prin urmare, să fie eterogen. Prin urmare, A este macroscopic omogen, dar eterogen la nivelurile micro (sau nano)..
La fel, aceiași atomi sunt sisteme eterogene, deoarece sunt formate din vid, electroni, protoni, neutroni și alte particule subatomice (cum ar fi quarcii).
Având în vedere un grad macroscopic de observare, care definește caracteristicile vizibile sau o proprietate măsurabilă, sistemele chimice eterogene pot fi clasificate în următoarele moduri:
Soluțiile saturate sunt un tip de sistem chimic eterogen în care solutul nu poate continua să se dizolve și formează o fază separată de cea a solventului. Exemplul cristalelor de apă și zahăr se încadrează în această clasificare.
Moleculele de solvent ajung la un punct în care nu pot acomoda sau solvata soluția. Apoi solutul suplimentar, fie el solid sau gazos, se va regrupa rapid pentru a forma un solid sau bule; adică un sistem lichid-solid sau lichid-gaz.
Solutul poate fi, de asemenea, un lichid, care este miscibil cu solventul până la o anumită concentrație; altfel ar fi miscibile la toate concentrațiile și nu ar forma o soluție saturată. Se înțelege prin miscibil că amestecul celor două lichide formează o singură fază uniformă.
Dacă, pe de altă parte, soluția lichidă este nemiscibilă cu solventul, așa cum este cazul amestecului de ulei și apă, cu cât cantitatea mai mică adăugată, soluția devine saturată. Ca rezultat, se formează două faze: una apoasă și cealaltă uleioasă..
Unele săruri stabilesc un echilibru de solubilitate, deoarece interacțiunile dintre ionii lor sunt foarte puternice și se regrupează în cristale pe care apa nu le poate disocia..
Acest tip de sistem eterogen constă, de asemenea, dintr-o fază lichidă și o fază solidă; dar, spre deosebire de soluțiile saturate, soluția este o sare care nu necesită cantități mari pentru a precipita.
De exemplu, când se amestecă două soluții apoase de săruri nesaturate, una de NaCI și cealaltă de AgNO3, sarea insolubilă AgCl precipită. Clorura de argint stabilește un echilibru de solubilitate în solvent, cu un solid albicios observat în recipientul apos..
Astfel, caracteristicile acestor soluții depind de tipul de precipitat format. În general, sărurile de crom sunt foarte colorate, precum și cele de mangan, fier sau unele complexe metalice. Acest precipitat poate fi un solid cristalin, amorf sau gelatinos..
Un bloc de gheață poate constitui un sistem omogen, dar atunci când se topește, formează o fază suplimentară de apă lichidă. Prin urmare, tranzițiile de fază ale unei substanțe sunt, de asemenea, sisteme eterogene.
În plus, unele molecule pot scăpa de pe suprafața gheții în faza de vapori. Acest lucru se datorează faptului că nu numai apa lichidă are presiune de vapori, ci și gheață, deși într-o măsură mai mică.
Sistemele de tranziție de fază eterogene se aplică oricărei substanțe (pure sau impure). Astfel, toate solidele care se topesc sau lichidul care se evaporă aparțin acestui tip de sistem..
O clasă foarte comună de sisteme eterogene în chimie sunt solidele sau gazele cu diverse componente. De exemplu, pizza din imagine se încadrează în această clasificare. Și dacă în loc de brânză, boia, hamsii, șuncă, ceapă etc. ar avea sulf, cărbune, fosfor și cupru, atunci un alt solid eterogen ar fi.
Sulful se remarcă prin culoarea sa galbenă; cărbune pentru a fi un solid negru; fosforul are culoarea roșie; și cupru metalic strălucitor. Toate sunt solide, prin urmare, sistemul constă dintr-o fază, dar cu mai multe componente. În viața de zi cu zi exemplele acestui tip de sistem sunt incalculabile.
De asemenea, gazele pot forma amestecuri eterogene, mai ales dacă au culori sau densități diferite. Pot transporta particule foarte mici, cum ar fi cele de apă în interiorul norilor. Pe măsură ce cresc, absorb lumina vizibilă și, ca urmare, norii devin cenușii..
Un exemplu de sistem eterogen de gaz solid este fumul, care este alcătuit din particule de carbon foarte mici. Din acest motiv, fumul din arderea incompletă are o culoare negricioasă..
Fazele sau componentele unui sistem eterogen pot fi separate profitând de diferențe în proprietățile lor fizice sau chimice. În acest fel, sistemul original este fracționat până când rămân doar faze omogene. Unele dintre cele mai comune metode sunt următoarele.
Filtrarea este utilizată pentru a separa un solid sau un precipitat de un lichid. Astfel, cele două faze reușesc să se separe, deși cu un anumit nivel de impuritate. Din acest motiv, solidul este în general spălat și ulterior uscat într-un cuptor. Această procedură se poate face fie prin aplicarea unui vid, fie pur și simplu prin gravitație..
Această metodă este utilă și pentru separarea unui solid de un lichid. Acesta diferă oarecum de precedent, prin faptul că solidul are, în general, o consistență fermă și este complet depus la fundul recipientului. Pentru a face acest lucru, pur și simplu înclinați gura recipientului la un unghi adecvat, astfel încât lichidul să curgă din el..
În mod similar, decantarea permite separarea a două lichide, adică un sistem lichid-lichid. În acest caz, se utilizează o pâlnie separatoare.
Amestecul bifazic (două lichide nemiscibile) este transferat în pâlnie, iar lichidul cu densitate mai mică va fi situat în partea de sus; în timp ce cel cu cea mai mare densitate, în partea inferioară, în contact cu orificiul de ieșire.
Imaginea de sus reprezintă o pâlnie de separare sau separare. Această sticlărie este utilizată și pentru extracțiile lichid-lichid; adică extrageți un dizolvat din lichidul inițial adăugând un alt lichid în care este și mai solubil.
Cernerea este utilizată pentru a separa componentele solide de diferite dimensiuni. Este foarte comun să găsești o sită sau o sită în interiorul bucătăriei pentru a curăța boabele, purifica făina de grâu sau elimina reziduurile solide din sucurile groase. În chimie, poate fi folosit pentru a separa cristalele mici de cele mai mari.
Această metodă este utilizată pentru sistemele solid-solide în care una sau mai multe dintre componente sunt atrase de un magnet. Astfel, faza eterogenă inițială este purificată pe măsură ce magnetul îndepărtează elementele feromagnetice. De exemplu, magnetizarea este utilizată pentru a separa foaia de tablă de coșul de gunoi.
Centrifugarea separă un solid suspendat de un lichid. Nu poate fi filtrat deoarece particulele înoată uniform ocupând întregul volum al lichidului. Pentru a separa ambele faze, o cantitate din amestecul eterogen este supusă unei forțe centrifuge, care sedimentează solidul de la baza tubului centrifugii..
Metoda de separare a sublimării se aplică numai pentru solidele volatile; adică pentru cei cu presiune de vapori ridicată la temperaturi scăzute.
La încălzirea amestecului eterogen, solidul volatil scapă în faza gazoasă. Un exemplu de aplicare a acestuia este purificarea unei probe contaminate cu iod sau clorură de amoniu..
Până în prezent, au fost menționate câteva exemple de sisteme chimice eterogene. Pentru a le completa, mai multe sunt enumerate mai jos și altele în afara contextului chimic:
-Granit, pietre de râu, munți sau orice stâncă cu vene de multe culori.
-Mineralele se numără, de asemenea, ca sisteme eterogene, deoarece sunt alcătuite din diferite tipuri de structuri solide formate din ioni. Calitățile sale sunt produsul interacțiunii dintre ionii unei structuri cristaline și impurități.
-Bauturi acidulate. În ele există un echilibru lichid-gaz, care prin scăderea presiunii externe, scade solubilitatea gazului dizolvat; din acest motiv, se observă multe bule (solut gazos) care se ridică la suprafața lichidului atunci când sunt descoperite.
-Orice mediu de reacție care implică reactivi în diferite faze și care necesită, de asemenea, un agitator magnetic pentru a garanta o viteză de reacție mai mare.
-Catalizatori heterogeni. Aceste solide asigură situri pe suprafața sau porii lor în care contactul dintre reactanți este accelerat și nu intervin sau suferă o transformare ireversibilă în reacție..
-Un perete cu franjuri, un perete mozaic sau designul arhitectural al unei clădiri.
-Gelatine multistrat de multe arome.
-Un cub Rubik.
Nimeni nu a comentat acest articol încă.