Sistema eterogeneo

Un sistema eterogeneo è composto da parti o elementi diversi, come quando l'acqua e l'olio sono combinati

Cos'è un sistema eterogeneo?

UN Sistema eterogeneo È un sistema formato da diversi elementi o parti tra loro. Queste parti sono distinguibili e di solito hanno due o più fasi.

Esempi di sistemi eterogenei possono essere un'insalata, acqua con olio, yogurt e cereali o una pizza con diversi ingredienti. In ciascuno di questi esempi puoi notare i diversi componenti del sistema.

I suoi elementi si distinguono con gli occhi nudi e possono essere separati manualmente. In altre miscele, come maionese o latte, a prima vista sono omogenee, ma microscopicamente sono sistemi eterogenei; Più specificamente, emulsioni.

Caratteristiche del sistema eterogeneo

In termini generali possono elencare come segue:

- È composto da due o più fasi; In altre parole, non è uniforme.

- Può consistere, in generale, in una delle seguenti fasi: solido-solido, solido-liquido, bianco solido, liquido-liquido, gas liquido; E inoltre, le tre fasi possono essere presenti nello stesso sistema solido-líquido-gas.

- I suoi componenti e fasi sono distinguibili per gli occhi nudi. Pertanto, è sufficiente osservare il sistema per trarre conclusioni dalle sue caratteristiche, come colore, viscosità, dimensioni e forma dei cristalli, odore, ecc.

- Di solito comporta un equilibrio termodinamico o un'alta o una bassa affinità tra le particelle all'interno di una fase o tra due fasi diverse.

- Sono miscele di sostanze; cioè, non si applica alle sostanze pure.

Classificazione

Dal punto di vista macroscopico, i sistemi eterogenei chimici possono essere classificati come segue:

Soluzioni sature (liquido-liquido, fluido-solido, gas liquido)

Sono un tipo di sistema chimico eterogeneo in cui il soluto non può continuare a dissolvere e formare una fase separata a quella del solvente. Ad esempio, cristalli di acqua e zucchero.

Le molecole di solvente raggiungono un punto in cui il soluto non può dissolversi. Quindi, il soluto aggiuntivo, solido o gassoso, si raggrupperà rapidamente per formare un solido o bolle; cioè un sistema liquido solido o gassoso liquido.

Il soluto può anche essere un liquido, che può essere miscelato con il solvente per una certa concentrazione; In caso contrario, sarebbero miscibili in tutte le concentrazioni e non formare una soluzione satura. Miscibile significa che la miscela dei due liquidi forma una singola fase uniforme.

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Se, d'altra parte, il soluto liquido è impossibile con il solvente, come nel caso della miscela di olio e acqua, la soluzione è satura con la quantità minima aggiunta. Di conseguenza, si formano due fasi: una acquosa e l'altra oleosa.

Soluzioni con sali precipitati

Alcuni sali stabiliscono un equilibrio di solubilità, perché le interazioni tra i loro ioni sono molto forti e si raggruppano nei cristalli che l'acqua non riesce a dissociare.

Questo tipo di sistema eterogeneo è costituito anche da una fase liquida e solida; Ma, a differenza delle soluzioni sature, il soluto è un sale che non richiede grandi quantità per precipitare.

Ad esempio, mescolando due soluzioni acquose di sali insaturi, uno di NaCl e l'altro di AGNO₃, Precipita il sale insolubile AgCl. Il cloruro d'argento stabilisce un equilibrio con solvente solvente, osservando un solido biancastro nel contenitore acquoso.

Le caratteristiche di queste soluzioni dipendono dal tipo di precipitato formato. In generale, i sali cromati sono molto colorati, così come manganese, ferro o un complesso metallico. 

Transizioni di fase

Un blocco di ghiaccio può costituire un sistema omogeneo, ma quando si scioglie, forma una fase aggiuntiva di acqua liquida. Pertanto, le transizioni di fase di una sostanza sono anche sistemi eterogenei.

Inoltre, dalla superficie del ghiaccio alcune molecole possono sfuggire alla fase del vapore. Questo perché non solo l'acqua liquida ha una pressione del vapore, anche il ghiaccio, sebbene in misura minore.

Tutti i solidi che si sciolgono, o il liquido che evapora, appartengono a questo tipo di sistema.

Solidi e gas

Una classe molto comune di sistemi eterogenei in chimica sono solidi o gas con diversi componenti. Ad esempio, una pizza. E se invece di tutti i suoi ingredienti comuni, trasportano zolfo, carbone, fosforo e rame, un altro solido eterogeneo avrebbe quindi.

Lo zolfo si distingue per il suo colore giallo; carbone per essere un solido nero; Il fosforo è rosso; e rame luminoso e metallico. Tutti sono solidi, quindi, il sistema è costituito da una fase ma con diversi componenti. 

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Inoltre, i gas possono formare miscele eterogenee, specialmente se hanno colori o densità diverse. Possono trascinare particelle molto piccole, come nel caso dell'acqua all'interno delle nuvole. Man mano che crescono di dimensioni, assorbono la luce visibile e di conseguenza le nuvole diventano grigiastre.

Un esempio di un sistema eterogeneo del gas solido è il fumo, che consiste in particelle di carbone molto piccole. Per questo motivo il fumo della combustione incompleta è nerastro.

Metodi di frazionamento

Le fasi o i componenti di un sistema eterogeneo possono essere separate sfruttando le differenze nelle loro proprietà fisiche o chimiche. In questo modo, il sistema originale viene frazionato fino a quando non vengono lasciate solo fasi omogenee. Alcuni dei metodi più quotidiani sono i seguenti:

Filtrazione

Viene utilizzato per separare un solido o precipitato da un liquido. Pertanto, le due fasi riescono a separarsi, sebbene con un certo livello di impurità. Per questo motivo, il solido è generalmente sottoposto a lavaggio e successivamente si asciuga in una stufa.

Questa procedura può essere eseguita applicando il vuoto o semplicemente con gravità.

Decantazione

È anche utile separare un solido da un liquido. Si differenzia rispetto al precedente, in cui il solido di solito ha una consistenza ferma ed è completamente depositato nella parte inferiore del contenitore. Per fare questo, è sufficiente inclinare la bocca del contenitore ad un angolo adeguato in modo che il liquido fluisca fuori.

Allo stesso modo, la decantazione consente di separare due liquidi, ovvero un sistema liquido-liquido. In questo caso, viene utilizzato un imbuto di decantazione.

La miscela viene trasferita all'imbuto e il liquido con meno densità sarà posizionato nella parte superiore; mentre quello con la più alta densità, in basso, a contatto con l'apertura dell'uscita.

Metodo di decantazione

L'immagine superiore rappresenta una canalizzazione di separazione o decantazione. Questo materiale di vetro viene anche utilizzato per eseguire estrazioni liquide-liquid; cioè, estratto dal liquido iniziale un soluto che aggiunge un altro liquido in cui è ancora più solubile.

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Setaccio

Viene utilizzato per separare i componenti solidi da diverse dimensioni. È molto comune trovare un setaccio o un setaccio all'interno della cucina per pulire i cereali, purificare la farina di grano o rimuovere i rifiuti solidi da succhi spessi. 

Imantation

Viene utilizzato per sistemi solidi-solidi, in cui uno o più componenti sono attratti da un magnete. Pertanto, la fase eterogenea iniziale viene purificata mentre il magnete rimuove gli elementi ferromagnetici. Ad esempio, la magnetizzazione viene utilizzata per separare la scatola dalla spazzatura.

Centrifugazione

Separa un solido sospeso da un liquido. Non può essere filtrato perché le particelle nuotano uniformemente l'intero volume del liquido. Per separare entrambe le fasi, una quantità di miscela eterogenea viene presentata a una forza centrifuga, che coglie il solido nella parte inferiore della tuba di centrifuga.

Sublimazione

La sublimazione viene applicata solo per solidi volatili; cioè, per quelli con alta pressione del vapore a basse temperature.

Riscaldando la miscela eterogenea, il solido volatile sfugge alla fase gassosa. Un esempio della sua applicazione è la purificazione di un campione contaminato da iodio o cloruro di ammonio.

Esempi di sistemi eterogenei

- Il granito, le pietre di un fiume, le montagne o qualsiasi roccia con vene di numerosi colori.

- I minerali sono formati da vari tipi di strutture solide composte da ioni. Le sue qualità sono il prodotto dell'interazione tra gli ioni di una struttura cristallina e le impurità.

- Bevande gassose. In essi c'è un equilibrio liquido, che riducendo la pressione esterna, riduce la solubilità del gas disciolto; Per questo motivo, molte bolle (soluto gassoso) si osservano che salgono sulla superficie del liquido quando scoprono.

- Catalizzatori eterogenei. Questi solidi forniscono siti sulla loro superficie o pori in cui il contatto tra i reagenti è accelerato e non intervengono o subiscono una trasformazione irreversibile nella reazione.

- Un muro sfogliato, un muro di mosaici o il design architettonico di un edificio.

- Gelatina di molti sapori multicapapas.

- Un cubo Rubik.