A heterogenní systém Je to ta část vesmíru obsazená atomy, molekulami nebo ionty takovým způsobem, že tvoří dvě nebo více odlišitelných fází. Pod „částí vesmíru“ se rozumí kapka, koule, reaktor, kameny; a podle fáze do stavu nebo způsobu agregace, ať už pevné, kapalné nebo plynné.
Heterogenita systému se liší od jeho definice z jedné oblasti znalostí do druhé. Tento koncept však sdílí mnoho podobností ve vaření a chemii..
Například pizza se svým povrchem přeplněným přísadami, jako je ta na obrázku výše, je heterogenní systém. Podobně se salát, směs ořechů a cereálií nebo šumivý nápoj také počítají jako heterogenní systémy..
Všimněte si, že jeho prvky jsou viditelné na první pohled a lze je oddělit ručně. A co majonéza? Nebo mléko? Na první pohled jsou homogenní, ale mikroskopicky jsou to heterogenní systémy; konkrétněji jsou to emulze.
V chemii se přísady skládají z činidel, částic nebo zkoumané látky. Fáze nejsou nic jiného než fyzické agregáty uvedených částic, které poskytují všechny vlastnosti, které charakterizují fáze. Kapalná fáze alkoholu se tedy „chová“ odlišně od vody, a ještě lépe od kapalné rtuti.
V určitých systémech jsou fáze rozeznatelné stejně jako nasycený roztok cukru s krystaly na dně. Každý z nich lze klasifikovat jako homogenní: nad fází tvořenou vodou a pod pevnou fází složenou z krystalů cukru..
V případě systému voda-cukr nemluvíme o reakci, ale o nasycení. V jiných systémech je přítomna transformace hmoty. Jednoduchým příkladem je směs alkalického kovu, jako je sodík, a vody; Je výbušný, ale zpočátku je kousek kovového sodíku obklopen vodou.
Stejně jako u majonézy existují v chemii heterogenní systémy, které makroskopicky přecházejí na homogenní, ale ve světle silného mikroskopu září jejich skutečné heterogenní fáze..
Rejstřík článků
Jaké jsou vlastnosti heterogenního chemického systému? Obecně je lze uvést následovně:
-Skládají se ze dvou nebo více fází; jinými slovy, není jednotný.
-Obecně se může skládat z kterékoli z následujících dvojic fází: pevná látka-pevná látka, pevná látka-kapalina, tuhá látka-plyn, kapalina-kapalina, kapalina-plyn; a navíc mohou být všechny tři přítomny ve stejném systému pevná látka-kapalina-plyn.
-Jeho složky a fáze jsou rozlišitelné, v první řadě, pouhým okem. Proto stačí pozorovat systém a vyvodit závěry z jeho charakteristik; jako je barva, viskozita, velikost a tvar krystalů, zápach atd..
-Obvykle zahrnuje termodynamickou rovnováhu nebo vysokou nebo nízkou afinitu mezi částicemi v jedné fázi nebo mezi dvěma odlišnými fázemi..
-Fyzikálně-chemické vlastnosti se liší podle oblasti nebo směru systému. Hodnoty například pro teplotu tání se tedy mohou pohybovat od jedné oblasti heterogenní pevné látky k druhé. Také (nejběžnější případ) se barvy nebo tonality mění v porovnání s pevnou látkou (kapalinou nebo plynem)..
-Jsou to směsi látek; to znamená, že se nevztahuje na čisté látky.
Jakýkoli homogenní systém lze považovat za heterogenní, pokud se změní měřítka nebo stupně pozorování. Například karafa naplněná čistou vodou je homogenní systém, ale jak jsou pozorovány její molekuly, existují miliony z nich s vlastními rychlostmi..
Z molekulárního hlediska je systém nadále homogenní, protože se jedná pouze o molekuly H.dvaO. Ale dalším snížením rozsahu pozorování na atomovou hladinu se voda stává heterogenní, protože nespočívá v jediném typu atomu, ale ve vodíku a kyslíku..
Proto charakteristiky heterogenních chemických systémů závisí na stupni pozorování. Pokud vezmete v úvahu mikroskopické měřítko, můžete narazit na mnohostranné systémy.
Pevná látka A, zjevně homogenní a stříbrné barvy, může sestávat z více vrstev různých kovů (ABCDAB…), a proto může být heterogenní. Proto je A makroskopicky homogenní, ale heterogenní na mikro (nebo nano) úrovni..
Stejné atomy jsou rovněž heterogenní systémy, protože jsou tvořeny vakuem, elektrony, protony, neutrony a dalšími subatomárními částicemi (například kvarky)..
Vezmeme-li v úvahu makroskopický stupeň pozorování, který definuje viditelné charakteristiky nebo měřitelnou vlastnost, lze heterogenní chemické systémy klasifikovat následujícími způsoby:
Nasycené roztoky jsou typ chemického heterogenního systému, ve kterém se rozpuštěná látka nemůže nadále rozpouštět a tvoří fázi oddělenou od fáze rozpouštědla. Příklad vody a krystalů cukru spadá do této klasifikace.
Molekuly rozpouštědla dosáhnou bodu, kdy nemohou pojmout nebo solvatovat rozpuštěnou látku. Potom se další rozpuštěná látka, ať už pevná nebo plynná, rychle přeskupí a vytvoří pevnou látku nebo bubliny; to znamená systém kapalina-pevná látka nebo kapalný plyn.
Rozpuštěnou látkou může být také kapalina, která je mísitelná s rozpouštědlem až do určité koncentrace; jinak by byly mísitelné při všech koncentracích a nevytvořily by nasycený roztok. Mísitelným se rozumí, že směs dvou kapalin tvoří jednu jednotnou fázi.
Pokud je naopak kapalná rozpuštěná látka nemísitelná s rozpouštědlem, jako je tomu ve směsi oleje a vody, tím méně přidaného množství se roztok nasytí. Ve výsledku se vytvoří dvě fáze: jedna vodná a druhá olejová..
Některé soli vytvářejí rovnováhu rozpustnosti, protože interakce mezi jejich ionty jsou velmi silné a přeskupují se do krystalů, které voda nedokáže disociovat..
Tento typ heterogenního systému také sestává z kapalné a pevné fáze; ale na rozdíl od nasycených roztoků je rozpuštěnou látkou sůl, která nevyžaduje srážení ve velkém množství.
Například při míchání dvou vodných roztoků nenasycených solí, jednoho z NaCl a druhého z AgNO3, nerozpustná sůl AgCl se vysráží. Chlorid stříbrný vytváří rovnováhu rozpustnosti v rozpouštědle, přičemž ve vodné nádobě je pozorována bělavá pevná látka..
Vlastnosti těchto roztoků tedy závisí na typu vytvořené sraženiny. Obecně jsou chromové soli velmi barevné, stejně jako soli manganu, železa nebo nějakého kovového komplexu. Tato sraženina může být krystalická, amorfní nebo želatinová pevná látka..
Blok ledu může tvořit homogenní systém, ale když se roztaví, vytvoří další fázi kapalné vody. Proto jsou fázové přechody látky také heterogenní systémy.
Některé molekuly navíc mohou unikat z povrchu ledu do parní fáze. To je způsobeno skutečností, že nejen kapalná voda má tlak par, ale také led, i když v menší míře.
Heterogenní systémy fázového přechodu se vztahují na jakoukoli látku (čistou nebo nečistou). Všechny pevné látky, které se taví, nebo kapalina, která se odpařuje, tedy patří do tohoto typu systému..
Velmi běžnou třídou heterogenních systémů v chemii jsou pevné látky nebo plyny s různými složkami. Například pizza na obrázku spadá do této klasifikace. A kdyby místo sýra, papriky, ančoviček, šunky, cibule atd. Obsahovala síru, uhlí, fosfor a měď, pak by byla další heterogenní pevná látka.
Síra vyniká žlutou barvou; uhlí jako černá pevná látka; fosfor má červenou barvu; a lesklá kovová měď. Všechny jsou pevné, proto se systém skládá z fáze, ale s několika komponentami. V každodenním životě jsou příklady tohoto typu systému nevyčíslitelné.
Plyny také mohou tvořit heterogenní směsi, zejména pokud mají různé barvy nebo hustoty. Mohou nést velmi malé částice, jako jsou částice vody uvnitř mraků. Jak rostou, absorbují viditelné světlo a v důsledku toho se mraky stávají šedivými..
Příkladem heterogenního systému pevných látek je kouř, který je tvořen velmi malými uhlíkovými částicemi. Z tohoto důvodu má kouř z nedokonalého spalování černou barvu..
Fáze nebo složky heterogenního systému lze oddělit s využitím rozdílů v jejich fyzikálních nebo chemických vlastnostech. Tímto způsobem je původní systém frakcionován, dokud nezůstanou pouze homogenní fáze. Některé z běžnějších metod jsou následující.
Filtrace se používá k oddělení pevné látky nebo sraženiny od kapaliny. Obě fáze se tak dokáží oddělit, i když s určitou úrovní nečistoty. Z tohoto důvodu se pevná látka obvykle promyje a následně vysuší v sušárně. Tento postup lze provést buď použitím vakua, nebo jednoduše gravitací..
Tato metoda je také užitečná pro oddělení pevné látky od kapaliny. Trochu se liší od předchozího tím, že pevná látka má obecně pevnou konzistenci a je zcela usazena na dně nádoby. K tomu jednoduše nakloňte ústa nádoby do vhodného úhlu, aby z ní vytékala kapalina..
Podobně dekantace umožňuje oddělit dvě kapaliny, to znamená systém kapalina-kapalina. V tomto případě se použije oddělovací nálevka.
Dvoufázová směs (dvě nemísitelné kapaliny) se přenese do nálevky a kapalina s nižší hustotou bude umístěna nahoře; zatímco ten s nejvyšší hustotou, ve spodní části, v kontaktu s výstupním otvorem.
Horní obrázek představuje oddělovací nebo oddělovací nálevku. Toto sklo se také používá k extrakci kapalina-kapalina; to znamená, extrahovat rozpuštěnou látku z počáteční kapaliny přidáním další kapaliny, ve které je ještě více rozpustná.
Prosévání se používá k oddělení pevných složek různých velikostí. Je velmi běžné najít v kuchyni síto nebo síto k čištění zrn, čištění pšeničné mouky nebo odstranění pevných zbytků z hustých šťáv. V chemii jej lze použít k oddělení malých krystalů od větších.
Tato metoda se používá pro systémy typu solid-solid, kde je jedna nebo více složek přitahováno magnetem. Počáteční heterogenní fáze je tedy čištěna, protože magnet odstraňuje feromagnetické prvky. Například magnetizace se používá k oddělení pocínovaného plechu od odpadu.
Odstředěním se odděluje suspendovaná pevná látka od kapaliny. Nelze jej filtrovat, protože částice plavou rovnoměrně a zabírají celý objem kapaliny. K oddělení obou fází je určité množství heterogenní směsi vystaveno odstředivé síle, která usazuje pevnou látku na dně centrifugační zkumavky..
Metoda sublimační separace se používá pouze pro těkavé pevné látky; tj. pro osoby s vysokým tlakem par při nízkých teplotách.
Při zahřívání heterogenní směsi těkavá pevná látka uniká do plynné fáze. Příkladem jeho aplikace je čištění vzorku kontaminovaného jodem nebo chloridem amonným..
Dosud bylo zmíněno několik příkladů heterogenních chemických systémů. K jejich doplnění jsou níže uvedeny další a další mimo chemický kontext:
-Žula, říční kameny, hory nebo jakákoli skála s žilkami mnoha barev.
-Minerály se také považují za heterogenní systémy, protože jsou tvořeny různými typy pevných struktur tvořených ionty. Jeho vlastnosti jsou produktem interakce mezi ionty krystalické struktury a nečistotami.
-Šumivé nápoje. V nich je rovnováha kapalného plynu, která snížením vnějšího tlaku snižuje rozpustnost rozpuštěného plynu; z tohoto důvodu je pozorováno, že mnoho bublin (plynná rozpuštěná látka) stoupá na povrch kapaliny, když jsou odkryty.
-Jakékoli reakční médium, které zahrnuje činidla v různých fázích a které také vyžaduje magnetické míchadlo, které zaručuje vyšší reakční rychlost.
-Heterogenní katalyzátory. Tyto pevné látky poskytují místa na svém povrchu nebo v pórech, kde se kontakt mezi reaktanty zrychluje, a nezasahují ani nepodstoupí nevratnou transformaci v reakci..
-Prstencová zeď, mozaiková zeď nebo architektonický návrh budovy.
-Vícevrstvé želatiny mnoha příchutí.
-Rubikova kostka.
Zatím žádné komentáře