SISTEM HETEROGEN: CIRI, KLASIFIKASI DAN KAEDAH - KIMIA - 2024

Sistem yang heterogen adalah bahagian alam semesta yang dihuni oleh atom, molekul atau ion, sedemikian rupa sehingga membentuk dua atau lebih fasa yang dapat dibezakan. Dengan "bahagian alam semesta" difahami sebagai jatuhan, bola, reaktor, batu; dan mengikut fasa, ke keadaan atau mod pengagregatan, sama ada pepejal, cair atau gas.

Heterogenitas sistem berbeza dari definisinya dari satu bidang pengetahuan ke bidang yang lain. Walau bagaimanapun, konsep ini mempunyai banyak persamaan dalam memasak dan kimia.

Sumber: Pexels

Contohnya, pizza dengan permukaannya penuh dengan bahan-bahan, seperti yang terdapat dalam gambar di atas, adalah sistem yang heterogen. Begitu juga, salad, campuran kacang dan biji-bijian, atau minuman bersoda juga dikira sebagai sistem heterogen.

Perhatikan bahawa unsur-unsurnya dapat dilihat pada pandangan pertama dan dapat dipisahkan secara manual. Bagaimana dengan mayonis? Atau susu? Pada pandangan pertama mereka homogen, tetapi secara mikroskopik mereka adalah sistem heterogen; lebih khusus lagi, mereka adalah emulsi.

Dalam kimia, bahan terdiri daripada reagen, zarah, atau bahan yang dikaji. Fasa tidak lebih dari agregat fizikal zarah-zarah tersebut, yang memberikan semua kualiti yang menjadi ciri fasa tersebut. Oleh itu, fasa cecair alkohol "berkelakuan" berbeza dengan air, dan lebih-lebih lagi, daripada tahap merkuri cair.

Dalam sistem tertentu, fasa dapat dikenali sebagai larutan gula tepu, dengan kristal di latar belakang. Setiap satu dengan sendirinya dapat diklasifikasikan sebagai homogen: di atas fasa yang terbentuk oleh air, dan di bawahnya, fasa pepejal yang terdiri daripada kristal gula.

Dalam sistem gula-air, kita tidak membincangkan reaksi, tetapi ketepuan. Dalam sistem lain, transformasi jirim ada. Contoh mudah ialah campuran logam alkali, seperti natrium, dan air; Ia meletup, tetapi pada mulanya, sekeping natrium logam dikelilingi oleh air.

Seperti mayonis, terdapat sistem heterogen dalam kimia yang berlalu secara makroskopik untuk homogen, tetapi di bawah cahaya mikroskop yang kuat, fasa heterogen sebenarnya mereka bersinar.

Ciri-ciri sistem heterogen

Apakah ciri-ciri sistem kimia heterogen? Secara umum ia boleh disenaraikan seperti berikut:

-Mereka terdiri daripada dua atau lebih fasa; dengan kata lain, ia tidak seragam.

-Ia boleh terdiri, secara umum, dari salah satu daripada fasa berikut: pepejal-pepejal, pepejal-cecair, pepejal-gas, cecair-cecair, cecair-gas; Selanjutnya, ketiga-tiganya dapat hadir dalam sistem pepejal-cecair-gas yang sama.

-Komponen dan fasa dapat dibezakan, pada mulanya, dengan mata kasar. Oleh itu, cukup untuk memerhatikan sistem untuk membuat kesimpulan dari ciri-cirinya; seperti warna, kelikatan, ukuran dan bentuk kristal, bau, dll.

-Ini biasanya melibatkan keseimbangan termodinamik, atau pertalian tinggi atau rendah antara zarah dalam fasa atau antara dua fasa yang berbeza.

-Sifat fizikokimia berbeza mengikut kawasan atau arah sistem. Oleh itu, nilai-nilai untuk, misalnya, titik lebur, boleh berkisar dari satu kawasan pepejal heterogen ke yang lain. Juga (kes yang paling biasa) warna atau rona berubah di seluruh pepejal (cecair atau gas) ketika dibandingkan.

-Mereka adalah campuran bahan; iaitu, ia tidak berlaku untuk bahan tulen.

Tahap pemerhatian

Mana-mana sistem homogen dapat dianggap heterogen jika skala atau darjah pemerhatian diubah. Sebagai contoh, karaf yang diisi dengan air tulen adalah sistem yang homogen, tetapi apabila molekulnya diperhatikan, terdapat berjuta-juta di antaranya dengan kecepatan mereka sendiri.

Dari sudut pandang molekul, sistem tetap homogen kerana hanya molekul H ₂ O. Tetapi, dengan mengurangkan lagi skala pemerhatian ke tahap atom, air menjadi heterogen, kerana tidak terdiri daripada satu jenis atom tetapi hidrogen dan oksigen.

Oleh itu, ciri sistem kimia heterogen bergantung pada tahap pemerhatian. Sekiranya anda mempertimbangkan skala mikroskopik, anda mungkin menemui sistem pelbagai aspek.

A pepejal A, nampaknya homogen dan berwarna perak, boleh terdiri daripada pelbagai lapisan logam yang berbeza (ABCDAB…) dan oleh itu menjadi heterogen. Oleh itu, A bersifat makroskopik homogen, tetapi heterogen pada tahap mikro (atau nano).

Begitu juga, atom yang sama adalah sistem heterogen, kerana ia terbuat dari vakum, elektron, proton, neutron, dan zarah subatomik lain (seperti quark).

Pengelasan

Dengan mempertimbangkan tahap pemerhatian makroskopik, yang menentukan ciri-ciri yang dapat dilihat atau sifat yang dapat diukur, sistem kimia heterogen dapat diklasifikasikan dengan cara berikut:

Penyelesaian tepu (cecair-cecair, cecair-pepejal, cecair-gas)

Larutan tepu adalah sejenis sistem heterogen kimia di mana zat terlarut tidak dapat terus larut dan membentuk fasa yang terpisah dari pelarut. Contoh kristal air dan gula termasuk dalam klasifikasi ini.

Molekul pelarut mencapai titik di mana ia tidak dapat menampung atau melarutkan zat terlarut. Kemudian zat terlarut tambahan, pepejal atau gas, dengan cepat akan berkumpul semula untuk membentuk pepejal atau gelembung; iaitu sistem cecair-pepejal atau cecair-gas.

Zat terlarut juga boleh menjadi cairan, yang dapat dicampur dengan pelarut hingga kepekatan tertentu; jika tidak, mereka akan larut dalam semua kepekatan dan tidak akan membentuk larutan tepu. Dengan mencampuradukkan, difahami bahawa campuran kedua-dua cecair membentuk satu fasa seragam.

Sekiranya sebaliknya, zat terlarut cair tidak dapat dicampur dengan pelarut, seperti halnya campuran minyak dan air, jumlah paling sedikit yang ditambahkan larutan menjadi tepu. Akibatnya, dua fasa terbentuk: satu berair dan yang lain berminyak.

Penyelesaian dengan garam yang diendapkan

Sebilangan garam mewujudkan keseimbangan kelarutan, kerana interaksi antara ionnya sangat kuat dan mereka berkumpul kembali menjadi kristal yang tidak dapat dipisahkan oleh air.

Sistem heterogen jenis ini juga terdiri daripada fasa cecair dan fasa pepejal; Tetapi, tidak seperti larutan tepu, zat terlarut adalah garam yang tidak memerlukan pemendapan dalam jumlah besar.

Contohnya, mencampurkan dua larutan berair garam tak jenuh, satu NaCl dan yang lain dari AgNO ₃ , memicu AgCl garam tidak larut. Perak klorida mewujudkan keseimbangan kelarutan dalam pelarut, dengan pepejal berwarna putih diperhatikan dalam bekas berair.

Oleh itu, ciri penyelesaian ini bergantung pada jenis endapan yang terbentuk. Secara amnya, garam kromium sangat berwarna, seperti garam mangan, besi, atau sebilangan kompleks logam. Endapan ini boleh menjadi pepejal kristal, amorf atau gelatin.

Peralihan fasa

Sekumpulan ais dapat membentuk sistem homogen, tetapi ketika mencair, ia membentuk fasa tambahan air cair. Oleh itu, peralihan fasa suatu bahan juga merupakan sistem heterogen.

Selain itu, beberapa molekul dapat melepaskan diri dari permukaan ais ke fasa wap. Ini disebabkan oleh fakta bahawa air cair tidak hanya mempunyai tekanan wap, tetapi juga ais, walaupun pada tahap yang lebih rendah.

Sistem peralihan fasa yang heterogen berlaku untuk sebarang bahan (tulen atau tidak murni). Oleh itu, semua pepejal yang mencair, atau cecair yang menguap, tergolong dalam sistem jenis ini.

Pepejal dan gas

Kelas sistem heterogen yang sangat umum dalam kimia adalah pepejal atau gas dengan pelbagai komponen. Contohnya, pizza dalam gambar tergolong dalam klasifikasi ini. Dan jika bukan keju, paprika, ikan bilis, ham, bawang, dan lain-lain, ia mempunyai sulfur, arang batu, fosforus dan tembaga, maka akan ada pepejal heterogen lain.

Sulfur menonjol dengan warna kuningnya; arang batu kerana menjadi pepejal hitam; fosfor berwarna merah; dan tembaga logam berkilat. Semua padat, oleh itu, sistem terdiri daripada fasa tetapi dengan beberapa komponen. Dalam kehidupan seharian contoh sistem jenis ini tidak dapat dihitung.

Juga, gas dapat membentuk campuran heterogen, terutamanya jika ia mempunyai warna atau ketumpatan yang berbeza. Mereka dapat membawa zarah yang sangat kecil, seperti yang terjadi pada air di dalam awan. Seiring bertambahnya saiznya, mereka menyerap cahaya yang dapat dilihat dan hasilnya awan menjadi kelabu.

Contoh sistem gas pepejal yang heterogen adalah asap, yang terdiri daripada zarah karbon yang sangat kecil. Atas sebab ini asap dari pembakaran tidak lengkap berwarna kehitaman.

Kaedah pecahan

Fasa atau komponen sistem heterogen dapat dipisahkan dengan memanfaatkan perbezaan sifat fizikal atau kimianya. Dengan cara ini, sistem asal dipecah sehingga hanya fasa homogen yang tersisa. Beberapa kaedah yang lebih biasa adalah seperti berikut.

Penapisan

Penapisan digunakan untuk memisahkan pepejal atau mendapan dari cecair. Oleh itu, kedua-dua fasa berjaya berpisah, walaupun dengan tahap kekotoran tertentu. Atas sebab ini, pepejal tersebut biasanya dibasuh dan kemudian dikeringkan di dalam ketuhar. Prosedur ini boleh dilakukan dengan menggunakan vakum, atau hanya dengan graviti.

Decantation

Kaedah ini juga berguna untuk memisahkan pepejal dari cecair. Ia agak berbeza dari yang sebelumnya, kerana pepejal itu biasanya tegas dalam konsistensi dan sepenuhnya disimpan di bahagian bawah bekas. Untuk melakukan ini, hanya condongkan mulut bekas pada sudut yang sesuai sehingga cecair mengalir keluar dari dalamnya.

Begitu juga, dekantasi membolehkan dua cecair dipisahkan, iaitu sistem cecair-cecair. Dalam kes ini, corong pemisah digunakan.

Campuran biphasic (dua cecair yang tidak dapat dicampur) dipindahkan ke corong, dan cecair dengan ketumpatan yang lebih rendah akan terletak di bahagian atas; sementara yang mempunyai ketumpatan tertinggi, di bahagian bawah, bersentuhan dengan bukaan saluran keluar.

Sumber: Pixabay

Gambar atas mewakili corong pemisah atau pemisah. Alat gelas ini juga digunakan untuk pengekstrakan cecair-cecair; iaitu untuk mengeluarkan zat terlarut dari cecair awal dengan menambahkan cecair lain di mana ia lebih larut.

Mengayak

Sieving digunakan untuk memisahkan komponen pepejal dengan pelbagai ukuran. Sangat biasa mencari ayakan atau ayakan di dalam dapur untuk membersihkan biji-bijian, membersihkan tepung gandum, atau membuang sisa pepejal dari jus tebal. Dalam kimia, ia boleh digunakan untuk memisahkan kristal kecil dari yang lebih besar.

Pembesaran

Kaedah ini digunakan untuk sistem pepejal-pepejal di mana satu atau lebih komponen tertarik oleh magnet. Oleh itu, fasa heterogen awal disucikan kerana magnet menghilangkan unsur feromagnetik. Contohnya, magnetisasi digunakan untuk memisahkan plat timah dari tong sampah.

Sentrifugasi

Sentrifugasi memisahkan pepejal terampai dari cecair. Ia tidak dapat disaring kerana zarah-zarah berenang secara merata menempati keseluruhan isi padu cecair. Untuk memisahkan dua fasa, kuantiti campuran heterogen dikenakan daya sentrifugal, yang mendapan pepejal di bahagian bawah tiub empar.

Sublimasi

Kaedah pemisahan pemejalwapan hanya digunakan untuk pepejal yang mudah menguap; iaitu, bagi mereka yang mempunyai tekanan wap tinggi pada suhu rendah.

Semasa memanaskan campuran heterogen, pepejal yang mudah menguap keluar ke fasa gas. Contoh penerapannya ialah pemurnian sampel yang tercemar dengan yodium atau amonium klorida.

Contoh

Sejauh ini, beberapa contoh sistem kimia heterogen telah disebutkan. Untuk melengkapkannya, yang lain disenaraikan di bawah dan yang lain di luar konteks kimia:

- Granit, batu sungai, gunung, atau batu apa pun dengan urat pelbagai warna.

-Mineral juga dikira sebagai sistem heterogen, kerana terdiri daripada pelbagai jenis struktur pepejal yang terdiri daripada ion. Kualitinya adalah hasil interaksi antara ion struktur kristal dan kekotoran.

-Minuman ringan. Di dalamnya terdapat keseimbangan gas-cecair, yang dengan menurunkan tekanan luaran, menurunkan kelarutan gas terlarut; atas sebab ini, banyak gelembung (zat terlarut) diperhatikan naik ke permukaan cecair apabila tidak ditemui.

-Setiap medium reaksi yang melibatkan reagen dalam fasa yang berbeza, dan itu juga memerlukan pengaduk magnet untuk menjamin kelajuan tindak balas yang lebih tinggi.

-Memangkin heterogen. Pepejal ini menyediakan tapak di permukaan atau liang di mana hubungan antara reaktan dipercepat, dan mereka tidak campur tangan atau mengalami transformasi yang tidak dapat dipulihkan dalam tindak balas.

-Dinding batu, dinding mozek, atau reka bentuk seni bina bangunan.

-Gelatin berlapis-lapis dengan pelbagai rasa.

-Cube Rubik.

Rujukan

1. Keseimbangan dalam Sistem Heterogen. Dipulihkan dari: science.uwaterloo.ca
2. Fernández G. (7 November 2010). Sistem homogen dan heterogen. Dipulihkan dari: quimicafisica.com
3. Jill. (7 Jun 2006). Sistem Homogen dan Heterogen. Dipulihkan dari: chemistryforstudents.blogspot.com
4. LoveToKnow. (2018). Contoh Campuran Heterogen. Dipulihkan dari: example.yourdictionary.com
5. Shiver & Atkins. (2008). Kimia bukan organik. Dalam Elemen kumpulan 15. (edisi keempat). Bukit Mc Graw.
6. Wikipedia. (2018). Homogenitas dan heterogenitas. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
7. F. Holleman, Egon Wiberg, Nils Wiberg. (2001). Kimia bukan organik. Dipulihkan dari: books.google.com