HETEROJEN SISTEM: ÖZELLIKLER, SINIFLANDIRMA VE YÖNTEMLER - KIMYA - 2024

Bir heterojen sistem evrenin bu kısım iki ya da daha çok ayırdedilebilir fazları oluşturdukları bir şekilde, atom, molekül veya iyon ile ilgilenir. "Evrenin bir kısmı" ile bir damla, bir top, reaktör, kayalar olduğu anlaşılmaktadır; ve faza göre, katı, sıvı veya gaz halinde bir kümelenme durumuna veya moduna.

Bir sistemin heterojenliği, tanımından bir bilgi alanından diğerine değişir. Bununla birlikte, bu konsept pişirme ve kimya ile birçok benzerliği paylaşıyor.

Kaynak: Pexels

Örneğin, yukarıdaki resimde olduğu gibi yüzeyi malzemelerle dolu bir pizza heterojen bir sistemdir. Benzer şekilde salata, fındık ve tahıl karışımı veya gazlı bir içecek de heterojen sistemler olarak sayılır.

Öğelerinin ilk bakışta görülebildiğini ve manuel olarak ayrılabileceğini unutmayın. Ya mayonez? Veya süt? İlk bakışta homojendirler, ancak mikroskobik olarak heterojen sistemlerdir; daha spesifik olarak, bunlar emülsiyonlardır.

Kimyada içerikler reaktifler, partiküller veya incelenen bir maddeden oluşur. Fazlar, fazları karakterize eden tüm nitelikleri sağlayan adı geçen parçacıkların fiziksel kümelerinden başka bir şey değildir. Dolayısıyla, alkolün sıvı fazı, sudan ve hatta sıvı civa fazından farklı "davranır".

Bazı sistemlerde, fazlar, arka planda kristaller bulunan doymuş bir şeker çözeltisi kadar tanınır. Her biri kendi başına homojen olarak sınıflandırılabilir: üstünde su tarafından oluşturulan bir faz ve altında şeker kristallerinden oluşan bir katı faz.

Su-şeker sistemi durumunda, bir reaksiyondan değil, doygunluktan söz ediyoruz. Diğer sistemlerde maddenin dönüşümü mevcuttur. Basit bir örnek, sodyum gibi bir alkali metal ve su karışımıdır; Patlayıcıdır, ancak başlangıçta metalik sodyum parçası suyla çevrilidir.

Mayonezde olduğu gibi, kimyada homojen olarak makroskopik olarak geçen heterojen sistemler vardır, ancak güçlü bir mikroskop ışığı altında gerçek heterojen fazları parlar.

Heterojen sistemin özellikleri

Heterojen bir kimyasal sistemin özellikleri nelerdir? Genel anlamda şu şekilde sıralanabilir:

-İki veya daha fazla aşamadan oluşurlar; başka bir deyişle, tek tip değildir.

-Genel olarak aşağıdaki faz çiftlerinden herhangi birini içerebilir: katı-katı, katı-sıvı, katı-gaz, sıvı-sıvı, sıvı-gaz; Ayrıca, üçü de aynı katı-sıvı-gaz ​​sisteminde mevcut olabilir.

- Bileşenleri ve fazları ilk etapta çıplak gözle ayırt edilebilir. Bu nedenle, sistemin özelliklerinden sonuç çıkarmak için sistemi gözlemlemek yeterlidir; renk, viskozite, kristallerin boyutu ve şekli, koku vb.

-Genellikle termodinamik bir denge veya bir faz içindeki veya iki farklı faz arasındaki partiküller arasında yüksek veya düşük afinite içerir.

-Fizikokimyasal özellikler sistemin bulunduğu bölgeye veya yönüne göre değişiklik gösterir. Bu nedenle, örneğin erime noktası için değerler, heterojen bir katının bir bölgesinden diğerine değişebilir. Ayrıca (en yaygın durum) renkler veya tonlar, karşılaştırıldıkça katı (sıvı veya gaz) boyunca değişir.

-Madde karışımlarıdır; yani saf maddeler için geçerli değildir.

Gözlem derecesi

Ölçekler veya gözlem dereceleri değiştirilirse, herhangi bir homojen sistem heterojen olarak kabul edilebilir. Örneğin saf suyla dolu bir karaf homojen bir sistemdir, ancak molekülleri gözlendiğinde kendi hızlarında milyonlarcası vardır.

Moleküler bakış açısına göre, sistem homojen olmaya devam ediyor çünkü sadece H ₂ O molekülleridir.Ancak , gözlem ölçeğini atomik seviyelere daha da düşürerek, su heterojen hale gelir, çünkü tek bir türden oluşmaz. atom ama hidrojen ve oksijen.

Bu nedenle, heterojen kimyasal sistemlerin özellikleri, gözlem derecesine bağlıdır. Mikroskobik ölçeği düşünürseniz çok yönlü sistemlerle karşılaşabilirsiniz.

Görünüşe göre homojen ve gümüş renkli katı bir A, farklı metallerin (ABCDAB…) birden çok katmanından oluşabilir ve bu nedenle heterojen olabilir. Bu nedenle, A makroskopik olarak homojendir, ancak mikro (veya nano) seviyelerde heterojendir.

Benzer şekilde, aynı atomlar, vakum, elektronlar, protonlar, nötronlar ve diğer atom altı parçacıklardan (kuarklar gibi) yapıldıkları için heterojen sistemlerdir.

sınıflandırma

Görünür özellikleri veya ölçülebilir bir özelliği tanımlayan makroskopik bir gözlem derecesi dikkate alındığında, heterojen kimyasal sistemler aşağıdaki şekillerde sınıflandırılabilir:

Doymuş çözeltiler (sıvı-sıvı, sıvı-katı, sıvı-gaz)

Doymuş çözeltiler, çözünen maddenin çözünmeye devam edemediği ve çözücününkinden ayrı bir faz oluşturduğu bir tür kimyasal heterojen sistemdir. Su ve şeker kristalleri örneği bu sınıflandırmaya girer.

Çözücü molekülleri, çözünen maddeyi barındıramayacakları veya çözemeyecekleri bir noktaya ulaşır. Daha sonra, katı veya gaz halindeki ilave çözünen madde, bir katı veya kabarcık oluşturmak için hızla yeniden toplanacaktır; yani sıvı-katı veya sıvı-gaz ​​sistemi.

Çözünen madde ayrıca çözücü ile belirli bir konsantrasyona kadar karışabilen bir sıvı olabilir; aksi takdirde tüm konsantrasyonlarda karışabilir ve doymuş bir çözelti oluşturmazlar. Karışabilir olarak, iki sıvının karışımının tek bir üniform faz oluşturduğu anlaşılmaktadır.

Öte yandan, sıvı çözünen madde, yağ ve su karışımında olduğu gibi çözücü ile karışmazsa, eklenen az miktar çözelti doymuş hale gelir. Sonuç olarak iki faz oluşur: biri sulu, diğeri yağlı.

Çöktürülmüş tuzlu çözeltiler

Bazı tuzlar, iyonları arasındaki etkileşimlerin çok güçlü olması ve suyun ayrıştıramayacağı kristaller halinde yeniden gruplaşması nedeniyle bir çözünürlük dengesi kurar.

Bu tür heterojen sistem ayrıca bir sıvı faz ve bir katı fazdan oluşur; Ancak, doymuş çözeltilerin aksine, çözünen, büyük miktarlarda çökelmesi gerektirmeyen bir tuzdur.

Örneğin, doymamış tuzlarının sulu solüsyonların, NaCI bir ve iyodinin diğer karıştırma ₃ , çözünür olmayan bir tuz AgCl çökelir. Gümüş klorür, sulu kap içinde tam beyaz olmayan bir katı gözlenmesiyle, çözücü içinde bir çözünürlük dengesi oluşturur.

Bu nedenle, bu çözeltilerin özellikleri, oluşan çökeltinin türüne bağlıdır. Genel olarak, krom tuzları ve ayrıca manganez, demir veya bazı metalik kompleksler çok renklidir. Bu çökelti kristal, amorf veya jelatinimsi bir katı olabilir.

Faz geçişleri

Bir buz bloğu homojen bir sistem oluşturabilir, ancak eridiğinde ek bir sıvı su fazı oluşturur. Dolayısıyla bir maddenin faz geçişleri de heterojen sistemlerdir.

Ek olarak, bazı moleküller buz yüzeyinden buhar fazına kaçabilir. Bunun nedeni, sadece sıvı suyun buhar basıncına değil, aynı zamanda daha az ölçüde de olsa buza sahip olmasıdır.

Heterojen faz geçiş sistemleri herhangi bir maddeye (saf veya saf olmayan) uygulanır. Bu nedenle eriyen tüm katılar veya buharlaşan sıvı bu tür bir sisteme aittir.

Katılar ve gazlar

Kimyadaki çok yaygın bir heterojen sistem sınıfı, çeşitli bileşenlere sahip katılar veya gazlardır. Örneğin, resimdeki pizza bu sınıflandırmaya girer. Ve peynir, kırmızı biber, hamsi, jambon, soğan vb. Yerine kükürt, kömür, fosfor ve bakır olsaydı, o zaman başka bir heterojen katı olurdu.

Kükürt sarı rengiyle öne çıkıyor; siyah bir katı olduğu için kömür; fosfor kırmızıdır; ve parlak, metalik bakır. Hepsi sağlamdır, bu nedenle sistem bir aşamadan oluşur, ancak birkaç bileşen içerir. Günlük yaşamda bu tür sistemlerin örnekleri hesaplanamaz.

Ayrıca, gazlar, özellikle farklı renk veya yoğunluklara sahiplerse, heterojen karışımlar oluşturabilir. Bulutların içindeki suda olduğu gibi çok küçük parçacıklar taşıyabilirler. Boyutları büyüdükçe, görünür ışığı emerler ve bunun sonucunda bulutlar grimsi olur.

Heterojen katı gaz sistemine bir örnek, çok küçük karbon parçacıklarından oluşan dumandır. Bu nedenle, eksik yanmadan kaynaklanan duman siyahımsı renktedir.

Fraksiyonasyon yöntemleri

Heterojen bir sistemin fazları veya bileşenleri, fiziksel veya kimyasal özelliklerindeki farklılıklardan yararlanılarak ayrılabilir. Bu şekilde, orijinal sistem sadece homojen fazlar kalana kadar parçalanır. Daha yaygın yöntemlerden bazıları aşağıdaki gibidir.

süzme

Filtrasyon, bir katı veya çökeltiyi sıvıdan ayırmak için kullanılır. Böylece, iki aşama, belirli bir safsızlık seviyesine rağmen ayrılmayı başarır. Bu nedenle katı genellikle yıkanır ve ardından bir fırında kurutulur. Bu prosedür, vakum uygulanarak veya basitçe yerçekimi ile yapılabilir.

Dekantasyon

Bu yöntem aynı zamanda bir katıyı bir sıvıdan ayırmak için de yararlıdır. Bir öncekinden biraz farklıdır, çünkü katının genellikle sıkı bir kıvamı vardır ve tamamen kabın dibinde birikir. Bunu yapmak için, kabın ağzını uygun bir açıyla eğin, böylece sıvı ondan dışarı akar.

Benzer şekilde, boşaltma, iki sıvının, yani bir sıvı-sıvı sisteminin ayrılmasına izin verir. Bu durumda ayırıcı bir huni kullanılır.

İki fazlı karışım (iki karışmayan sıvı) huniye aktarılır ve daha düşük yoğunluklu sıvı üstte yer alır; en yüksek yoğunluğa sahip olan alt kısımda ise çıkış açıklığı ile temas halindedir.

Kaynak: Pixabay

Üstteki resim bir ayırma veya ayırma hunisini temsil eder. Bu cam eşya, sıvı-sıvı ekstraksiyonları için de kullanılır; yani, içinde daha da çözünür olduğu başka bir sıvıyı ekleyerek ilk sıvıdan bir çözünen madde çıkarmak.

Eleme

Eleme, farklı boyutlardaki katı bileşenleri ayırmak için kullanılır. Mutfağın içinde tahılları temizlemek, buğday ununu saflaştırmak veya kalın meyve sularından katı kalıntıları çıkarmak için bir elek veya elek bulmak çok yaygındır. Kimyada, küçük kristalleri daha büyük olanlardan ayırmak için kullanılabilir.

Mıknatıslanma

Bu yöntem, bir veya daha fazla bileşenin bir mıknatıs tarafından çekildiği katı-katı sistemler için kullanılır. Böylece, mıknatıs ferromanyetik elementleri uzaklaştırırken ilk heterojen faz saflaştırılır. Örneğin, tenekeyi çöpten ayırmak için mıknatıslama kullanılır.

Santrifüjleme

Santrifüjleme, asılı bir katıyı bir sıvıdan ayırır. Filtrelenemez, çünkü partiküller eşit şekilde yüzerek sıvının tüm hacmini kaplar. İki fazı ayırmak için, bir miktar heterojen karışım, katıyı santrifüj tüpünün tabanında çökelten bir merkezkaç kuvvetine tabi tutulur.

yüceltme

Süblimasyonla ayırma yöntemi yalnızca uçucu katılar için uygulanır; yani, düşük sıcaklıklarda yüksek buhar basıncına sahip olanlar için.

Heterojen karışımın ısıtılması üzerine, uçucu katı gaz fazına kaçar. Uygulamasına bir örnek, iyot veya amonyum klorür ile kontamine olmuş bir numunenin saflaştırılmasıdır.

Örnekler

Şimdiye kadar, heterojen kimyasal sistemlerin birkaç örneğinden bahsedildi. Bunları tamamlamak için, aşağıda sıralananlar ve kimyasal bağlamın dışındaki diğerleri listelenmiştir:

-Granit, nehrin taşları, dağlar veya birçok renkte damarlı herhangi bir kaya.

-Mineraller ayrıca iyonlardan oluşan çeşitli katı yapı türlerinden oluştukları için heterojen sistemler olarak sayılır. Nitelikleri, kristal yapının iyonları ile safsızlıklar arasındaki etkileşimin ürünüdür.

- Alkolsüz içecekler. İçlerinde, dış basıncı düşürerek çözünmüş gazın çözünürlüğünü azaltan bir sıvı-gaz ​​dengesi vardır; bu nedenle, üstü kapatıldığında sıvının yüzeyine doğru yükselen çok sayıda kabarcık (gaz halinde çözünen) gözlenir.

-Farklı fazlarda reaktifler içeren ve ayrıca daha yüksek bir reaksiyon hızı sağlamak için manyetik bir karıştırıcı gerektiren herhangi bir reaksiyon ortamı.

-Heterojen katalizörler. Bu katılar, yüzeylerinde veya gözeneklerinde reaktanlar arasındaki temasın hızlandığı yerler sağlar ve reaksiyona müdahale etmez veya geri dönüşü olmayan bir dönüşüme uğramaz.

-Bir friz duvar, mozaik duvar veya bir binanın mimari tasarımı.

-Birçok tatta çok katmanlı jelatinler.

-Bir Rubik küpü.

Referanslar

1. Heterojen Sistemlerde Denge. Kurtarıldı: science.uwaterloo.ca
2. Fernández G. (7 Kasım 2010). Homojen ve heterojen sistemler. Quimicafisica.com'dan kurtarıldı
3. Jill. (7 Haziran 2006). Homojen ve Heterojen Sistemler. Kurtarıldı: chemistryforstudents.blogspot.com
4. LoveToKnow. (2018). Heterojen Karışım Örnekleri. Örnekler.yourdictionary.com adresinden kurtarıldı
5. Shiver ve Atkins. (2008). İnorganik kimya. 15. grubun unsurlarında (dördüncü baskı). Mc Graw Hill.
6. Vikipedi. (2018). Homojenlik ve heterojenlik. En.wikipedia.org adresinden kurtarıldı
7. F. Holleman, Egon Wiberg, Nils Wiberg. (2001). İnorganik kimya. Books.google.com adresinden kurtarıldı