Sistem heterogen: ciri-ciri, klasifikasi dan metode

Sistem heterogen adalah bagian dari alam semesta yang ditempati oleh atom, molekul atau ion, sedemikian rupa sehingga membentuk dua atau lebih fase yang dapat dibedakan. Dengan “bagian dari alam semesta” dipahami sebagai setetes, bola, reaktor, batu; dan menurut fase, ke keadaan atau cara agregasi, apakah padat, cair atau gas.

Heterogenitas sistem bervariasi dari definisinya dari satu bidang pengetahuan ke bidang pengetahuan lainnya. Namun, konsep ini memiliki banyak kesamaan dalam memasak dan kimia.

Sumber: Pexels

Misalnya, pizza yang permukaannya penuh dengan bahan-bahan, seperti pada gambar di atas, adalah sistem yang heterogen. Demikian pula, salad, campuran kacang-kacangan dan biji-bijian, atau minuman bersoda juga dihitung sebagai sistem yang heterogen.

Perhatikan bahwa elemennya terlihat pada pandangan pertama dan dapat dipisahkan secara manual. Bagaimana dengan mayones? Atau susu? Sepintas mereka homogen, tetapi secara mikroskopis mereka adalah sistem yang heterogen; lebih khusus, mereka adalah emulsi.

Dalam kimia, bahan terdiri dari reagen, partikel, atau zat yang dipelajari. Fase tidak lebih dari agregat fisik partikel tersebut, yang memberikan semua kualitas yang menjadi ciri fase. Dengan demikian, fase cair alkohol “berperilaku” berbeda dari fase air, dan terlebih lagi, dari merkuri cair.

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

Dalam kasus sistem gula-air, kita tidak berbicara tentang reaksi, tetapi tentang kejenuhan. Dalam sistem lain, transformasi materi hadir . Contoh sederhana adalah campuran logam alkali, seperti natrium, dan air; Itu eksplosif, tetapi pada awalnya, potongan natrium logam dikelilingi oleh air.

Seperti halnya mayones, ada sistem heterogen dalam kimia yang secara makroskopis lolos untuk homogen, tetapi di bawah cahaya mikroskop yang kuat, fase heterogen mereka yang sebenarnya muncul.

Ciri-ciri sistem heterogen

Apa ciri-ciri sistem kimia heterogen? Secara umum mereka dapat didaftar sebagai berikut:

  • -Mereka terdiri dari dua atau lebih fase; dengan kata lain tidak seragam.
  • -Ini dapat terdiri, secara umum, salah satu dari pasangan fase berikut: padat-padat, padat-cair, padat-gas, cair-cair, cair-gas; Selanjutnya, ketiganya dapat hadir dalam sistem padat-cair-gas yang sama.
  • -Komponen dan fasenya dapat dibedakan, pertama-tama, dengan mata telanjang. Oleh karena itu, cukup mengamati sistem untuk menarik kesimpulan dari ciri-cirinya; seperti warna, kekentalan, ukuran dan bentuk kristal, bau, dll.
  • -Biasanya melibatkan kesetimbangan termodinamika, atau afinitas tinggi atau rendah antara partikel dalam fase atau antara dua fase yang berbeda.
  • -Sifat fisikokimia bervariasi menurut wilayah atau arah sistem. Jadi, nilai untuk, misalnya, titik leleh, dapat berkisar dari satu daerah padatan heterogen ke daerah lain. Juga, (kasus paling umum) warna atau rona berubah di seluruh padat (cair atau gas) saat dibandingkan.
  • -Mereka adalah campuran zat; yaitu, itu tidak berlaku untuk zat murni.

Derajat observasi

Setiap sistem homogen dapat dianggap heterogen jika skala atau derajat pengamatan diubah. Misalnya, teko yang diisi dengan air murni adalah sistem yang homogen, tetapi ketika molekulnya diamati, ada jutaan di antaranya dengan kecepatannya sendiri.

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

Oleh karena itu, ciri-ciri sistem kimia heterogen bergantung pada derajat pengamatan. Jika Anda mempertimbangkan skala mikroskopis, Anda mungkin menemukan sistem multifaset.

Sebuah padat A, tampaknya homogen dan berwarna perak, dapat terdiri dari beberapa lapisan logam yang berbeda (ABCDAB…) dan karena itu menjadi heterogen. Oleh karena itu, A secara makroskopis homogen, tetapi heterogen pada tingkat mikro (atau nano).

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

Klasifikasi

Dengan mempertimbangkan tingkat pengamatan makroskopik, yang menentukan ciri-ciri yang terlihat atau sifat yang dapat diukur, sistem kimia heterogen dapat diklasifikasikan dengan cara berikut:

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

Larutan jenuh adalah jenis sistem heterogen kimia 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 menampung atau melarutkan zat terlarut. Kemudian zat terlarut tambahan, apakah padat atau gas, akan dengan cepat berkumpul kembali untuk membentuk padatan atau gelembung; yaitu, sistem cair-padat atau cair-gas.

Zat terlarut juga dapat berupa cairan, yang dapat bercampur dengan pelarut hingga konsentrasi tertentu; jika tidak mereka akan larut pada semua konsentrasi dan tidak akan membentuk larutan jenuh. Dengan bercampur, dapat dipahami bahwa campuran kedua cairan membentuk satu fase seragam.

Sebaliknya, jika zat terlarut cair tidak dapat bercampur dengan pelarut, seperti halnya dengan campuran minyak dan air, semakin sedikit jumlah yang ditambahkan, larutan menjadi jenuh. Akibatnya, dua fase terbentuk: satu berair dan yang lainnya berminyak.

Larutan dengan garam yang diendapkan

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

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

Sebagai contoh, pencampuran dua larutan air garam jenuh, salah satu NaCl dan yang lainnya dari AgNO 3 , endapan garam larut AgCl. Perak klorida membentuk keseimbangan kelarutan dalam pelarut, dengan padatan putih pucat yang diamati dalam wadah berair.

Dengan demikian, ciri-ciri larutan ini tergantung pada jenis endapan yang terbentuk. Secara umum, garam kromium sangat berwarna, begitu juga dengan mangan, besi , atau beberapa kompleks logam. Endapan ini dapat berupa padatan kristal, amorf atau agar-agar.

Transisi fase

Balok es dapat membentuk sistem yang homogen, tetapi ketika mencair, ia membentuk fase tambahan air cair. Oleh karena itu, transisi fase suatu zat juga merupakan sistem yang heterogen.

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

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

Zat padat dan gas

Kelas yang sangat umum dari sistem heterogen dalam kimia adalah padatan atau gas dengan berbagai komponen. Misalnya, pizza dalam gambar termasuk dalam klasifikasi ini. Dan jika alih-alih keju, paprika, ikan teri, ham, bawang, dll., ia memiliki belerang, batu bara, fosfor, dan tembaga, maka akan ada padatan heterogen lainnya.

Belerang menonjol karena warna kuningnya; batubara untuk menjadi padatan hitam; fosfor berwarna merah; dan tembaga metalik mengkilat. Semuanya padat, oleh karena itu, sistem terdiri dari satu fase tetapi dengan beberapa komponen. Contoh sistem jenis ini tidak terhitung dalam kehidupan sehari-hari.

Juga, gas dapat membentuk campuran heterogen, terutama jika mereka memiliki warna atau kepadatan yang berbeda. Mereka dapat membawa partikel yang sangat kecil, seperti yang terjadi pada air di dalam awan. Saat mereka tumbuh dalam ukuran, mereka menyerap cahaya tampak dan awan berubah menjadi keabu-abuan.

Contoh sistem gas padat heterogen adalah asap, yang terdiri dari partikel karbon yang sangat kecil. Oleh karena itu asap hasil pembakaran tidak sempurna berwarna kehitaman.

Metode fraksinasi

Fase atau komponen dari sistem heterogen dapat dipisahkan dengan memanfaatkan perbedaan sifat fisik atau kimianya. Dengan cara ini, sistem asli difraksinasi sampai hanya fase homogen yang tersisa. Beberapa metode yang lebih umum adalah sebagai berikut.

Penyaringan

Penyaringan digunakan untuk memisahkan padatan atau endapan dari cairan. Dengan demikian, kedua fase tersebut berhasil berpisah, meskipun dengan tingkat pengotor tertentu. Untuk alasan ini, padatan umumnya dicuci dan kemudian dikeringkan dalam oven. Prosedur ini dapat dilakukan baik dengan menerapkan vakum, atau hanya dengan gravitasi.

Dekantasi

Metode ini juga berguna untuk memisahkan padatan dari cairan. Ini agak berbeda dari yang sebelumnya, di mana padatan umumnya padat dalam konsistensi dan sepenuhnya disimpan di bagian bawah wadah. Untuk melakukan ini, cukup miringkan mulut wadah pada sudut yang sesuai sehingga cairan mengalir keluar.

Demikian pula, dekantasi memungkinkan dua cairan untuk dipisahkan, yaitu sistem cair-cair. Dalam hal ini, corong pemisah digunakan.

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

Sumber: Pixabay

Gambar atas mewakili corong pemisah atau pemisah. Gelas ini juga digunakan untuk ekstraksi cair-cair; yaitu, untuk mengekstrak zat terlarut dari cairan awal dengan menambahkan cairan lain yang lebih larut.

Penyaringan

Filtrasi digunakan untuk memisahkan komponen padat dengan ukuran berbeda. Sangat umum untuk menemukan saringan di dalam dapur untuk membersihkan biji-bijian, memurnikan tepung terigu, atau menghilangkan residu padat dari jus kental. Dalam kimia, dapat digunakan untuk memisahkan kristal kecil dari yang lebih besar.

Magnetisasi

Metode ini digunakan untuk sistem padat-padat di mana satu atau lebih komponen ditarik oleh magnet. Dengan demikian, fase heterogen awal dimurnikan saat magnet menghilangkan unsur feromagnetik. Misalnya, magnetisasi digunakan untuk memisahkan pelat timah dari sampah.

Sentrifugasi

sentrifugasi memisahkan padatan tersuspensi dalam cairan. Itu tidak dapat disaring karena partikel-partikel berenang secara seragam menempati seluruh volume cairan. Untuk memisahkan dua fase, sejumlah campuran heterogen dikenai gaya sentrifugal, yang mengendapkan padatan di bagian bawah tabung sentrifugal.

Sublimasi

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

Pada pemanasan campuran heterogen, padatan yang mudah menguap lolos ke fase gas. Contoh penerapannya adalah pemurnian sampel yang terkontaminasi yodium atau amonium klorida.

Contoh

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

  • – Granit, batu sungai, gunung, atau batu apa pun dengan urat berbagai warna.
  • -Mineral juga dihitung sebagai sistem heterogen, karena terdiri dari berbagai jenis struktur padat yang terdiri dari ion. Kualitasnya adalah produk dari interaksi antara ion dari struktur kristal dan pengotor.
  • – Minuman ringan. Di dalamnya ada keseimbangan cair-gas, yang dengan mengurangi tekanan eksternal, mengurangi kelarutan gas terlarut; Untuk alasan ini, banyak gelembung (zat terlarut gas) yang terlihat naik ke permukaan cairan saat dibuka.
  • -Setiap media reaksi yang melibatkan reagen dalam fase yang berbeda, dan yang juga memerlukan pengaduk magnet untuk menjamin kecepatan reaksi yang lebih tinggi.
  • -Katalis heterogen. Padatan ini menyediakan situs pada permukaan atau pori-porinya di mana kontak antara reaktan dipercepat, dan mereka tidak mengintervensi atau mengalami transformasi ireversibel dalam reaksi.
  • – Dinding dekorasi, dinding mosaik, atau desain arsitektur suatu bangunan.
  • – Gelatin multilayer dengan banyak rasa.
  • -Kubus Rubik.

Referensi

  1. Kesetimbangan 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. CintaUntukTahu. (2018). Contoh Campuran Heterogen Dipulihkan dari: example.yourdictionary.com
  5. Menggigil & Atkins. (2008). kimia anorganik. Dalam Unsur-unsur kelompok 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 Anorganik. Dipulihkan dari: books.google.com

Disprosium: struktur, sifat, perolehan, kegunaan
Fukosa: ciri-ciri, struktur, fungsi
Kegunaan Keton — contoh, rumus, sifat, tata nama
Entalpi larutan: cara menghitung, kegunaan, dan latihan