Karakteristik sistem heterogen, klasifikasi, metode fraksinasi



A sistem heterogen adalah bagian dari alam semesta yang ditempati oleh atom, molekul atau ion, sedemikian rupa sehingga mereka membentuk dua atau lebih fase yang dapat dibedakan. Ini dipahami oleh "bagian dari alam semesta" untuk setetes, bola, reaktor, batu; dan secara fase, ke keadaan atau mode agregasi, apakah padat, cair atau gas.

Heterogenitas suatu sistem bervariasi dari definisi dari satu bidang pengetahuan ke yang lain. Namun, konsep ini memiliki banyak kesamaan dalam memasak dan kimia.

Sebagai contoh, pizza dengan permukaannya dijejali bahan-bahan, seperti yang ada pada gambar di atas, adalah sistem yang heterogen. Demikian pula, salad, campuran kacang-kacangan dan sereal, atau minuman bergula, juga dihitung sebagai sistem heterogen.

Perhatikan bahwa elemen-elemennya dibedakan oleh penglihatan sederhana dan dapat dipisahkan secara manual. Bagaimana dengan mayones? Atau susunya? Sepintas mereka homogen, tetapi secara mikroskopis mereka adalah sistem heterogen; lebih khusus, mereka adalah emulsi.

Dalam kimia, bahan-bahannya terdiri dari pereaksi, partikel, atau zat yang diteliti. Fasa hanya agregat fisik dari partikel-partikel ini, yang menyediakan semua kualitas yang menjadi ciri fase. Jadi, fase cair alkohol "berperilaku" secara berbeda dari air, dan bahkan lebih lagi, dari merkuri cair..

Dalam sistem tertentu, fase sama dikenali sebagai larutan gula jenuh, dengan kristal di latar belakang. Masing-masing dengan sendirinya dapat diklasifikasikan sebagai homogen: di atas fase yang dibentuk oleh air, dan di bawah, fase padat terdiri dari kristal gula.

Dalam kasus sistem gula-air, tidak ada pembicaraan tentang reaksi, tetapi saturasi. Dalam sistem lain, transformasi materi hadir. Contoh sederhana adalah pencampuran logam alkali, seperti natrium, dan air; Ini eksplosif, tetapi pada awalnya, potongan logam natrium dikelilingi oleh air.

Seperti halnya mayones, ada sistem heterogen dalam kimia yang secara makroskopik melewati homogen, tetapi dalam cahaya mikroskop yang kuat, mereka menunjukkan fase heterogen sejati mereka.

Indeks

  • 1 Karakteristik sistem heterogen
    • 1.1 Tingkat pengamatan
  • 2 Klasifikasi
    • 2.1 Solusi jenuh (cair-cair, cair-padat, cair-gas)
    • 2.2 Solusi dengan garam yang diendapkan
    • 2.3 transisi fase
    • 2.4 Bahan padat dan gas
  • 3 metode fraksinasi
    • 3.1 Filtrasi
    • 3.2 Dekantasi
    • 3.3 Pemutaran
    • 3.4 Gambar
    • 3.5 Sentrifugasi
    • 3.6 Sublimasi
  • 4 Contoh
  • 5 Referensi

Karakteristik sistem heterogen

Apa karakteristik sistem kimia yang heterogen? Secara umum mereka dapat didaftar sebagai berikut:

-Mereka terdiri dari dua fase atau lebih; dengan kata lain, itu tidak seragam.

-Secara umum dapat terdiri dari salah satu pasangan fase berikut: padat-padat, padat-cair, padat-gas, cair-cair, cair-gas; dan selain itu, ketiganya dapat hadir dalam sistem gas padat-cair yang sama.

-Komponen dan fase-nya dapat dibedakan, pada contoh pertama, sekilas. Karena itu, cukup mengamati sistem untuk menarik kesimpulan dari karakteristiknya; seperti warna, viskositas, ukuran dan bentuk kristal, bau, dll..

-Ini biasanya melibatkan kesetimbangan termodinamika, atau afinitas tinggi atau rendah antara partikel-partikel dalam fase atau antara dua fase yang berbeda..

-Sifat fisikokimia bervariasi sesuai dengan wilayah atau arah sistem. Jadi, nilai-nilai untuk, misalnya, titik lebur, dapat berosilasi dari satu daerah padatan heterogen ke yang lain. Juga, (warna yang paling umum) warna atau nada berubah di seluruh padatan (cair atau gas) saat dibandingkan.

-Mereka adalah campuran zat; artinya, itu tidak berlaku untuk zat-zat murni.

Tingkat pengamatan

Setiap sistem homogen dapat dianggap heterogen jika skala atau derajat pengamatan dimodifikasi. Sebagai contoh, satu botol diisi dengan air murni adalah sistem yang homogen, tetapi ketika molekul-molekulnya diamati, ada jutaan dari mereka dengan kecepatan mereka sendiri.

Dari sudut pandang molekul, sistem terus menjadi homogen karena hanya molekul H.2O. Tapi, semakin mengurangi skala pengamatan ke tingkat atom, air menjadi heterogen, karena tidak terdiri dari satu jenis atom tetapi hidrogen dan oksigen.

Oleh karena itu, karakteristik sistem kimia heterogen tergantung pada tingkat pengamatan. Jika Anda mempertimbangkan skala mikroskopis, Anda dapat menemukan sistem multifaset.

A padat, tampaknya homogen dan berwarna perak, dapat terdiri dari beberapa lapisan logam yang berbeda (ABCDAB ...) dan karenanya bersifat heterogen. Oleh karena itu, A adalah homogen secara makroskopik, tetapi heterogen pada tingkat mikro (atau nano).

Juga, atom yang sama adalah sistem heterogen, karena mereka terbuat dari vakum, elektron, proton, neutron, dan partikel subatom lainnya (seperti quark).

Klasifikasi

Mempertimbangkan tingkat pengamatan makroskopik, yang mendefinisikan karakteristik yang terlihat atau sifat yang dapat diukur, sistem heterogen kimia dapat diklasifikasikan dengan cara-cara berikut:

Solusi jenuh (cair-cair, cair-padat, cair-gas)

Solusi jenuh adalah jenis sistem kimia heterogen di mana zat terlarut tidak dapat terus larut dan membentuk fase terpisah dari pelarut. Contoh kristal air dan gula termasuk dalam klasifikasi ini.

Molekul pelarut mencapai titik di mana mereka tidak dapat meng-host atau melarutkan zat terlarut. Kemudian, zat terlarut tambahan, apakah padat atau gas, akan berkumpul kembali dengan cepat untuk membentuk padatan atau gelembung; yaitu, sistem cair-padat atau cairan gas.

Zat terlarut juga dapat berupa cairan, yang larut dengan pelarut hingga konsentrasi tertentu; jika tidak, mereka akan larut dalam semua konsentrasi dan tidak akan membentuk larutan jenuh. Dipahami secara miscible bahwa campuran kedua cairan membentuk fase seragam tunggal.

Sebaliknya, jika zat terlarut cair tidak larut dengan pelarut, seperti halnya dengan campuran minyak dan air, larutan jenuh pada jumlah terendah yang ditambahkan. Hasilnya, dua fase terbentuk: satu berair dan yang lainnya berminyak.

Solusi dengan garam yang diendapkan

Beberapa garam membentuk keseimbangan kelarutan, karena interaksi antara ion-ion mereka sangat kuat dan berkumpul kembali dalam kristal yang tidak dapat dipisahkan oleh air..

Jenis sistem heterogen ini juga terdiri dari fase cair dan padat; tetapi, tidak seperti larutan jenuh, zat terlarut adalah garam yang tidak memerlukan jumlah besar untuk mengendap.

Misalnya, ketika mencampur dua larutan garam tak jenuh, satu NaCl dan yang lain dari AgNO3, garam AgCl yang tidak larut mengendap. Perak klorida membentuk keseimbangan kelarutan dalam pelarut, mengamati padatan keputihan dalam wadah berair.

Dengan demikian, karakteristik larutan ini tergantung pada jenis endapan yang terbentuk. Secara umum, garam kromium sangat berwarna, serta mangan, besi, atau beberapa kompleks logam. Endapan ini dapat berupa padatan kristalin, amorf atau gelatin.

Transisi fase

Satu balok es dapat membentuk sistem yang homogen, tetapi ketika meleleh, membentuk fase tambahan air cair. Oleh karena itu, transisi fase suatu zat juga merupakan sistem heterogen.

Selain itu, beberapa molekul dapat melarikan diri dari permukaan es ke fase uap. Ini karena tidak hanya air cair yang memberikan tekanan uap, tetapi juga es, meskipun pada tingkat yang lebih rendah.

Sistem transisi fase yang heterogen berlaku untuk zat apa pun (murni atau tidak murni). Dengan demikian, semua padatan yang meleleh, atau cairan yang menguap, termasuk dalam jenis sistem ini.

Padatan dan gas

Kelas yang sangat umum dari sistem heterogen dalam kimia adalah padatan atau gas dengan beberapa komponen. Misalnya, pizza dalam gambar termasuk dalam klasifikasi ini. Dan jika bukan keju, paprika, ikan teri, ham, bawang, dll, itu akan mengandung belerang, batubara, fosfor dan tembaga, maka itu akan memiliki padatan heterogen lainnya.

Belerang menonjol karena warna kuningnya; batubara untuk menjadi padatan hitam; fosfor berwarna merah; dan tembaga mengkilap dan logam. Semua padat, oleh karena itu, sistem terdiri dari fase tetapi dengan beberapa komponen. Dalam kehidupan sehari-hari, contoh-contoh sistem jenis ini tidak dapat dihitung.

Juga, gas dapat membentuk campuran heterogen, terutama jika mereka memiliki warna atau kepadatan yang berbeda. Mereka dapat menyeret partikel yang sangat kecil, seperti yang terjadi pada partikel air di dalam awan. Ketika mereka tumbuh dalam ukuran, mereka menyerap cahaya yang terlihat dan akibatnya awan berubah menjadi abu-abu.

Contoh dari sistem gas padat heterogen adalah asap, yang terdiri dari partikel karbon yang sangat kecil. Untuk alasan ini, asap pembakaran tidak lengkap berwarna kehitaman.

Metode fraksinasi

Fasa atau komponen sistem heterogen dapat dipisahkan dengan memanfaatkan perbedaan dalam sifat fisik atau kimianya. Dengan cara ini, sistem asli difraksinasi sampai hanya fase homogen yang tersisa. Beberapa metode yang paling umum adalah yang mengikuti.

Filtrasi

Filtrasi digunakan untuk memisahkan padatan atau endapan dari cairan. Dengan demikian, dua fase berhasil terpisah, meskipun dengan tingkat ketidakmurnian tertentu. Untuk alasan ini, padatan umumnya dikenai pencucian dan kemudian dikeringkan dalam oven. Prosedur ini dapat dilakukan dengan menerapkan vakum, atau hanya dengan gravitasi.

Dekantasi

Metode ini juga berguna untuk memisahkan zat padat dari cairan. Ini sedikit berbeda dari yang sebelumnya, dalam hal padatan biasanya memiliki konsistensi yang kuat dan sepenuhnya disimpan di bagian bawah wadah. Untuk melakukan ini, cukup miringkan mulut wadah pada sudut yang tepat sehingga cairan mengalir keluar.

Demikian juga, decanting memungkinkan pemisahan dua cairan, yaitu, sistem cair-cair. Dalam hal ini, kami menggunakan corong pisah.

Campuran bifasik (dua cairan tak bercampur) dipindahkan ke corong, dan cairan dengan kepadatan lebih rendah akan ditempatkan di bagian atas; sedangkan kepadatan yang lebih tinggi, di bagian bawah, bersentuhan dengan bukaan keluar.

Gambar atas mewakili corong pisah atau decanting. Bahan gelas ini juga digunakan untuk melakukan ekstraksi cair-cair; yaitu, ekstrak zat terlarut dari cairan awal dengan menambahkan cairan lain yang bahkan lebih larut.

Pemutaran

Skrining digunakan untuk memisahkan komponen padat dari berbagai ukuran. Sangat umum untuk menemukan di dapur saringan atau saringan untuk membersihkan biji-bijian, memurnikan tepung gandum, atau menghilangkan residu padat jus kental. Dalam kimia, dapat digunakan untuk memisahkan kristal kecil dari yang lain dengan magnitudo lebih besar.

Imaging

Metode ini digunakan untuk sistem solid-solid di mana satu atau lebih komponen tertarik oleh magnet. Dengan demikian, fase heterogen awal dimurnikan sebagai magnet menghilangkan elemen feromagnetik. Sebagai contoh, magnetisasi digunakan untuk memisahkan pelat timah dari sampah.

Sentrifugasi

Sentrifugasi memisahkan padatan tersuspensi dari suatu cairan. Itu tidak dapat disaring karena partikel-partikel berenang secara seragam menempati semua volume cairan. Untuk memisahkan kedua fase, sejumlah campuran heterogen dikenakan gaya sentrifugal, yang mengendapkan padatan di bagian bawah tabung centrifuge..

Sublimasi

Metode pemisahan sublimasi hanya diterapkan untuk zat padat yang mudah menguap; yaitu, bagi mereka yang memiliki tekanan uap tinggi pada suhu rendah.

Setelah memanaskan campuran heterogen, padatan yang mudah menguap keluar ke fase gas. Contoh penerapannya adalah pemurnian sampel yang terkontaminasi dengan yodium atau amonium klorida.

Contohnya

Sejauh ini, beberapa contoh sistem kimia heterogen telah disebutkan. Untuk melengkapi mereka, tambahan dan lainnya di luar konteks kimia tercantum di bawah ini:

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

-Mineral juga dihitung sebagai sistem heterogen, karena mereka dibentuk oleh beberapa jenis struktur padat yang terdiri dari ion. Kualitasnya adalah produk dari interaksi antara ion-ion struktur kristal dan pengotor.

-Minuman ringan. Di dalamnya ada keseimbangan gas cair, yang ketika tekanan eksternal menurun, kelarutan gas terlarut berkurang; untuk alasan ini, banyak gelembung diamati (gas terlarut) naik ke permukaan cairan ketika mereka ditemukan.

-Media reaksi apa pun yang melibatkan reagen dalam fase yang berbeda, dan itu juga membutuhkan pengaduk magnet untuk menjamin laju reaksi yang lebih tinggi.

-Katalis heterogen. Padatan ini menyediakan situs pada permukaan atau pori-pori mereka di mana kontak antara reagen dipercepat, dan mereka tidak campur tangan atau mengalami transformasi ireversibel dalam reaksi.

-Dinding frisada, dinding mosaik, atau desain arsitektur bangunan.

-Jelly multilayer dengan banyak rasa.

-Sebuah kubus Rubik.

Referensi

  1. Keseimbangan dalam Sistem Heterogen. Diperoleh dari: science.uwaterloo.ca
  2. Fernández G. (7 November 2010). Sistem homogen dan heterogen. Dipulihkan dari: quimicafisica.com
  3. Jill. (7 Juni 2006). Sistem Homogen dan Heterogen. Diperoleh dari: chemistryforstudents.blogspot.com
  4. LoveToKnow. (2018). Contoh Campuran Heterogen. Diperoleh dari: example.yourdictionary.com
  5. Menggigil & Atkins. (2008). Kimia anorganik Dalam Unsur-unsur kelompok 15. (edisi keempat). Mc Graw Hill.
  6. Wikipedia. (2018). Homogenitas dan heterogenitas. Diperoleh dari: en.wikipedia.org
  7. F. Holleman, Egon Wiberg, Nils Wiberg. (2001). Kimia Anorganik Diperoleh dari: books.google.com