Hệ thống không đồng nhất đặc trưng, ​​phân loại, phương pháp phân đoạn

Một hệ thống không đồng nhất là phần vũ trụ bị chiếm giữ bởi các nguyên tử, phân tử hoặc ion, theo cách mà chúng tạo thành hai hoặc nhiều pha phân biệt. Nó được hiểu bởi "một phần của vũ trụ" với một giọt, một quả bóng, lò phản ứng, đá; và theo pha, đến trạng thái hoặc chế độ kết tập, cho dù là rắn, lỏng hay khí.

Tính không đồng nhất của một hệ thống thay đổi từ định nghĩa của nó từ lĩnh vực kiến ​​thức này sang lĩnh vực kiến ​​thức khác. Tuy nhiên, khái niệm này có nhiều điểm tương đồng trong nấu ăn và hóa học.

Ví dụ, một chiếc bánh pizza với bề mặt được nhồi nhét các thành phần, giống như trong hình trên, là một hệ thống không đồng nhất. Tương tự, salad, hỗn hợp các loại hạt và ngũ cốc, hoặc đồ uống sủi bọt, cũng được tính là hệ thống không đồng nhất.

Lưu ý rằng các yếu tố của nó được phân biệt bằng cách nhìn đơn giản và có thể được tách bằng tay. Còn mayonnaise thì sao? Hay sữa? Thoạt nhìn chúng đồng nhất, nhưng về mặt kính hiển vi chúng là các hệ không đồng nhất; cụ thể hơn, chúng là nhũ tương.

Trong hóa học, các thành phần bao gồm thuốc thử, hạt hoặc một chất đang nghiên cứu. Các pha chỉ là tập hợp vật lý của các hạt này, cung cấp tất cả các phẩm chất đặc trưng cho các pha. Do đó, pha lỏng của rượu "cư xử" khác với nước và thậm chí nhiều hơn là thủy ngân lỏng..

Trong một số hệ thống nhất định, các pha dễ nhận biết như một dung dịch đường bão hòa, với các tinh thể trong nền. Mỗi một bản thân nó có thể được phân loại là đồng nhất: ở đầu một pha được hình thành bởi nước và bên dưới, một pha rắn gồm các tinh thể đường.

Trong trường hợp hệ thống đường nước, không có phản ứng nào về phản ứng, mà là về độ bão hòa. Trong các hệ thống khác, sự biến đổi của vật chất là hiện tại. Một ví dụ đơn giản là sự pha trộn của một kim loại kiềm, chẳng hạn như natri và nước; Nó là chất nổ, nhưng lúc đầu, mảnh natri kim loại được bao quanh bởi nước.

Như với mayonnaise, có những hệ thống không đồng nhất trong hóa học mà vĩ mô đi qua đồng nhất, nhưng dưới ánh sáng của kính hiển vi mạnh, chúng cho thấy các pha không đồng nhất thực sự của chúng.

Chỉ số

• 1 Đặc điểm của hệ không đồng nhất
  • 1.1 Mức độ quan sát
• 2 Phân loại
  • 2.1 Dung dịch bão hòa (lỏng-lỏng, lỏng-rắn, lỏng-khí)
  • 2.2 Giải pháp với muối kết tủa
  • 2.3 Chuyển pha
  • 2.4 Chất rắn và chất khí
• 3 phương pháp phân số
  • 3.1 Lọc
  • 3.2
  • 3.3 Sàng lọc
  • 3,4 hình ảnh
  • 3.5 Ly tâm
  • 3.6 Thăng hoa
• 4 ví dụ
• 5 tài liệu tham khảo

Đặc điểm của hệ không đồng nhất

Các đặc điểm của một hệ thống hóa học không đồng nhất là gì? Nói chung, chúng có thể được liệt kê như sau:

-Chúng bao gồm hai hoặc nhiều giai đoạn; nói cách khác, nó không đồng nhất.

-Nói chung, nó có thể bao gồm bất kỳ cặp pha nào sau đây: rắn-rắn, rắn-lỏng, rắn-khí, lỏng-lỏng, lỏng-khí; và ngoài ra, cả ba có thể có mặt trong cùng một hệ thống rắn-lỏng-khí.

-Các thành phần và giai đoạn của nó có thể phân biệt được, trong trường hợp đầu tiên, trong nháy mắt. Do đó, nó là đủ để quan sát hệ thống để rút ra kết luận từ các đặc điểm của nó; chẳng hạn như màu sắc, độ nhớt, kích thước và hình dạng của các tinh thể, mùi, vv.

-Nó thường liên quan đến trạng thái cân bằng nhiệt động lực học, hoặc ái lực cao hoặc thấp giữa các hạt trong một pha hoặc giữa hai pha khác nhau.

-Các tính chất hóa lý khác nhau tùy theo khu vực hoặc hướng của hệ thống. Do đó, các giá trị, ví dụ, điểm nóng chảy, có thể dao động từ vùng này của vật rắn không đồng nhất sang vùng khác. Ngoài ra, (trường hợp phổ biến nhất) màu sắc hoặc tông màu thay đổi trong suốt chất rắn (lỏng hoặc khí) khi chúng được so sánh.

-Chúng là hỗn hợp các chất; nghĩa là, nó không áp dụng cho các chất tinh khiết.

Mức độ quan sát

Bất kỳ hệ thống đồng nhất có thể được coi là không đồng nhất nếu quy mô hoặc mức độ quan sát được sửa đổi. Ví dụ, một bình chứa đầy nước tinh khiết là một hệ thống đồng nhất, nhưng khi các phân tử của nó được quan sát, có hàng triệu người trong số họ với vận tốc riêng của họ.

Từ quan điểm phân tử, hệ thống tiếp tục đồng nhất vì nó chỉ là phân tử H.₂O. Nhưng, càng giảm quy mô quan sát xuống mức nguyên tử, nước trở nên không đồng nhất, vì nó không bao gồm một loại nguyên tử duy nhất mà là hydro và oxy.

Do đó, đặc điểm của hệ thống hóa học không đồng nhất phụ thuộc vào mức độ quan sát. Nếu bạn xem xét quy mô hiển vi, bạn có thể tìm thấy các hệ thống nhiều mặt.

Một chất rắn A, dường như đồng nhất và có màu bạc, có thể bao gồm nhiều lớp kim loại khác nhau (ABCDAB ...) và do đó không đồng nhất. Do đó, A là đồng nhất về mặt vĩ mô, nhưng không đồng nhất ở mức độ vi mô (hoặc nano).

Ngoài ra, các nguyên tử tương tự là các hệ không đồng nhất, vì chúng được tạo ra từ chân không, electron, proton, neutron và các hạt hạ nguyên tử khác (như quark).

Phân loại

Khi xem xét một mức độ quan sát vĩ mô, xác định các đặc điểm có thể nhìn thấy hoặc một đặc tính có thể đo lường được, các hệ thống không đồng nhất hóa học có thể được phân loại theo các cách sau:

Dung dịch bão hòa (lỏng-lỏng, lỏng-rắn, lỏng-khí)

Dung dịch bão hòa là một loại hệ thống hóa học không đồng nhất, trong đó chất tan không thể tiếp tục hòa tan và tạo thành pha riêng biệt với dung môi. Ví dụ về tinh thể nước và đường rơi vào phân loại này.

Các phân tử dung môi đạt đến điểm mà chúng không thể lưu trữ hoặc hòa tan chất tan. Sau đó, chất tan bổ sung, dù là rắn hay khí, sẽ tập hợp lại nhanh chóng để tạo thành chất rắn hoặc bong bóng; đó là, một hệ thống chất lỏng-rắn hoặc chất lỏng khí.

Chất tan cũng có thể là một chất lỏng, có thể trộn với dung môi đến một nồng độ nhất định; nếu không, chúng sẽ bị trộn lẫn ở mọi nồng độ và sẽ không tạo thành dung dịch bão hòa. Điều này được hiểu là có thể trộn lẫn rằng hỗn hợp của hai chất lỏng tạo thành một pha đồng nhất.

Mặt khác, nếu chất tan trong chất lỏng không thể tách rời với dung môi, như trường hợp hỗn hợp dầu và nước, dung dịch được bão hòa ở lượng thấp nhất được thêm vào. Kết quả là hai giai đoạn được hình thành: một pha nước và một pha dầu khác.

Dung dịch muối kết tủa

Một số muối thiết lập sự cân bằng của độ hòa tan, bởi vì sự tương tác giữa các ion của chúng rất mạnh và tập hợp lại trong các tinh thể mà nước không thể phân ly.

Loại hệ không đồng nhất này cũng bao gồm pha lỏng và pha rắn; nhưng, không giống như các dung dịch bão hòa, chất tan là một loại muối không cần lượng lớn để kết tủa.

Ví dụ, khi trộn hai dung dịch nước muối không bão hòa, một dung dịch NaCl và dung dịch AgNO khác₃, các muối AgCl không hòa tan kết tủa. Clorua bạc tạo ra sự cân bằng độ hòa tan trong dung môi, quan sát chất rắn màu trắng trong bình chứa nước.

Do đó, đặc điểm của các giải pháp này phụ thuộc vào loại kết tủa được hình thành. Nhìn chung, muối crom rất sặc sỡ, cũng như mangan, sắt hoặc một số phức kim loại. Kết tủa này có thể là một chất rắn tinh thể, vô định hình hoặc gelatin.

Chuyển pha

Một khối băng có thể tạo thành một hệ thống đồng nhất, nhưng khi tan chảy, tạo thành một pha bổ sung của nước lỏng. Do đó, sự chuyển pha của một chất cũng là các hệ không đồng nhất.

Ngoài ra, một số phân tử có thể thoát khỏi bề mặt băng vào pha hơi. Điều này là do không chỉ nước lỏng có áp suất hơi, mà cả nước đá, mặc dù ở mức độ thấp hơn.

Các hệ thống không đồng nhất của sự chuyển pha áp dụng cho bất kỳ chất nào (tinh khiết hoặc không tinh khiết). Do đó, tất cả các chất rắn tan chảy, hoặc chất lỏng bay hơi, thuộc về loại hệ thống này.

Chất rắn và khí

Một lớp rất phổ biến của các hệ không đồng nhất trong hóa học là chất rắn hoặc khí có nhiều thành phần. Ví dụ, pizza trong hình ảnh rơi vào phân loại này. Và nếu thay vì phô mai, ớt bột, cá cơm, giăm bông, hành tây, v.v., nó sẽ chứa lưu huỳnh, than, phốt pho và đồng, thì nó sẽ có một chất rắn không đồng nhất khác.

Lưu huỳnh nổi bật vì màu vàng của nó; Than để làm chất rắn màu đen; phốt pho có màu đỏ; và đồng sáng bóng và kim loại. Tất cả đều là rắn, do đó, hệ thống bao gồm một pha nhưng với một số thành phần. Trong cuộc sống hàng ngày, các ví dụ về loại hệ thống này là không thể đo đếm được.

Ngoài ra, các chất khí có thể tạo thành hỗn hợp không đồng nhất, đặc biệt nếu chúng có màu sắc hoặc mật độ khác nhau. Chúng có thể kéo các hạt rất nhỏ, như xảy ra với các hạt nước bên trong các đám mây. Khi chúng tăng kích thước, chúng hấp thụ ánh sáng khả kiến ​​và kết quả là những đám mây chuyển sang màu xám.

Một ví dụ về hệ thống khí rắn không đồng nhất là khói, được tạo thành từ các hạt carbon rất nhỏ. Vì lý do này, khói của quá trình đốt cháy không hoàn toàn có màu đen.

Phương pháp phân số

Các pha hoặc thành phần của một hệ không đồng nhất có thể được tách ra để tận dụng sự khác biệt về tính chất vật lý hoặc hóa học của chúng. Theo cách này, hệ thống ban đầu được phân đoạn cho đến khi chỉ còn lại các pha đồng nhất. Một số phương pháp phổ biến nhất là những phương pháp tuân theo.

Lọc

Lọc được sử dụng để tách chất rắn hoặc kết tủa khỏi chất lỏng. Do đó, hai giai đoạn quản lý để tách ra, mặc dù với một mức độ tạp chất nhất định. Vì lý do này, chất rắn thường được rửa và sau đó sấy khô trong lò. Thủ tục này có thể được thực hiện bằng cách áp dụng chân không, hoặc đơn giản là bằng trọng lực.

Sắc

Phương pháp này cũng hữu ích để tách chất rắn khỏi chất lỏng. Nó khác một chút so với trước đó, trong đó chất rắn thường có tính nhất quán vững chắc và được lắng đọng hoàn toàn ở đáy thùng. Để làm điều này, chỉ cần nghiêng miệng bình chứa ở một góc thích hợp để chất lỏng chảy ra khỏi nó.

Tương tự như vậy, việc khử màu cho phép tách hai chất lỏng, nghĩa là một hệ thống chất lỏng-lỏng. Trong trường hợp này, chúng tôi sử dụng kênh phân tách.

Hỗn hợp biphasic (hai chất lỏng bất biến) được chuyển vào phễu và chất lỏng có mật độ thấp hơn sẽ nằm ở trên cùng; trong khi mật độ cao hơn, ở phần dưới, tiếp xúc với lối ra.

Hình ảnh phía trên đại diện cho một phễu tách hoặc tách. Vật liệu thủy tinh này cũng được sử dụng để thực hiện chiết xuất chất lỏng-lỏng; nghĩa là, chiết một chất tan từ chất lỏng ban đầu bằng cách thêm một chất lỏng khác trong đó nó hòa tan hơn.

Sàng lọc

Sàng lọc được sử dụng để tách các thành phần rắn có kích thước khác nhau. Nó rất phổ biến để tìm thấy trong nhà bếp một cái rây hoặc rây để làm sạch các loại ngũ cốc, làm sạch bột mì hoặc loại bỏ dư lượng rắn của nước ép dày. Trong hóa học, nó có thể được sử dụng để tách các tinh thể nhỏ khỏi các tinh thể khác có cường độ lớn hơn.

Hình ảnh

Phương pháp này được sử dụng cho các hệ thống rắn-rắn trong đó một hoặc nhiều thành phần bị thu hút bởi nam châm. Do đó, pha không đồng nhất ban đầu được tinh chế khi nam châm loại bỏ các yếu tố sắt từ. Ví dụ, từ hóa được sử dụng để tách thiếc ra khỏi rác.

Ly tâm

Việc ly tâm tách một chất rắn lơ lửng ra khỏi chất lỏng. Nó không thể được lọc bởi vì các hạt bơi đồng đều chiếm toàn bộ thể tích của chất lỏng. Để tách cả hai pha, một lượng hỗn hợp không đồng nhất phải chịu một lực ly tâm, làm lắng đọng chất rắn ở đáy ống ly tâm..

Thăng hoa

Phương pháp tách thăng hoa chỉ được áp dụng cho chất rắn dễ bay hơi; đó là, đối với những người có áp suất hơi cao ở nhiệt độ thấp.

Khi đun nóng hỗn hợp không đồng nhất, chất rắn dễ bay hơi thoát ra pha khí. Một ví dụ về ứng dụng của nó là tinh chế mẫu nhiễm iốt hoặc amoni clorua.

Ví dụ

Cho đến nay, một số ví dụ về các hệ thống hóa học không đồng nhất đã được đề cập. Để bổ sung cho chúng, bổ sung và khác ngoài bối cảnh hóa học được liệt kê dưới đây:

-Đá granit, đá của một dòng sông, những ngọn núi, hoặc bất kỳ tảng đá nào có nhiều màu sắc.

-Khoáng sản cũng được tính là hệ không đồng nhất, vì chúng được hình thành bởi một số loại cấu trúc rắn bao gồm các ion. Phẩm chất của nó là sản phẩm của sự tương tác giữa các ion của cấu trúc tinh thể và các tạp chất.

-Các loại nước ngọt. Trong chúng có trạng thái cân bằng khí-lỏng, khi áp suất bên ngoài giảm, độ hòa tan của khí hòa tan giảm dần; vì lý do này, nhiều bong bóng được quan sát thấy (chất tan trong khí) nổi lên bề mặt chất lỏng khi chúng được phát hiện.

-Bất kỳ môi trường phản ứng nào liên quan đến thuốc thử trong các pha khác nhau, và cũng cần một máy khuấy từ để đảm bảo tốc độ phản ứng cao hơn.

-Các chất xúc tác không đồng nhất. Các chất rắn này cung cấp các vị trí trên bề mặt hoặc lỗ chân lông của chúng, nơi tiếp xúc giữa các thuốc thử được tăng tốc và chúng không can thiệp hoặc trải qua một sự biến đổi không thể đảo ngược trong phản ứng.

-Một bức tường frisada, một bức tường khảm hoặc thiết kế kiến ​​trúc của một tòa nhà.

-Thạch đa lớp của nhiều hương vị.

-Một khối Rubik.

Tài liệu tham khảo

1. Cân bằng trong các hệ không đồng nhất. Lấy từ: khoa học.uwaterloo.ca
2. Fernández G. (ngày 7 tháng 11 năm 2010). Hệ thống đồng nhất và không đồng nhất. Phục hồi từ: quimicafisica.com
3. Jill. (Ngày 7 tháng 6 năm 2006). Hệ thống đồng nhất và không đồng nhất. Lấy từ: chemforstudents.blogspot.com
4. Yêu ToKnow. (2018). Ví dụ về hỗn hợp không đồng nhất. Lấy từ: example.yourdipedia.com
5. Rùng mình & Atkins. (2008). Hóa vô cơ Trong các yếu tố của nhóm 15. (phiên bản thứ tư). Đồi Mc Graw.
6. Wikipedia. (2018). Tính đồng nhất và tính không đồng nhất. Lấy từ: en.wikipedia.org
7. F. Holleman, Egon Wiberg, Nils Wiberg. (2001). Hóa vô cơ Lấy từ: Books.google.com