نظام غير متجانسة مميزة ، تصنيف ، طرق تجزئة

ل نظام غير متجانسة هو ذلك الجزء من الكون الذي تشغله الذرات أو الجزيئات أو الأيونات ، بحيث تشكل مرحلتين أو أكثر يمكن تمييزهما. من المفهوم "جزء من الكون" قطرة ، كرة ، مفاعل ، صخور ؛ ومرحلة ، إلى حالة أو طريقة التجميع ، سواء كانت صلبة أو سائلة أو غازية.

يختلف عدم تجانس النظام من تعريفه من مجال المعرفة إلى مجال آخر. ومع ذلك ، فإن هذا المفهوم يشترك في العديد من أوجه التشابه داخل الطبخ والكيمياء.

على سبيل المثال ، البيتزا مع سطحها المحشو بالمكونات ، مثل تلك الموجودة في الصورة أعلاه ، هي نظام غير متجانسة. وبالمثل ، فإن السلطة ، وهي مزيج من المكسرات والحبوب ، أو مشروب بابلي ، تعد أيضًا أنظمة غير متجانسة.

لاحظ أن عناصرها تتميز بمشهد بسيط ويمكن فصلها يدويًا. ماذا عن المايونيز؟ أم الحليب؟ للوهلة الأولى ، أنها متجانسة ، لكنها مجهرية أنظمة غير متجانسة. بشكل أكثر تحديدا ، فهي مستحلبات.

في الكيمياء ، تتكون المكونات من الكواشف ، الجسيمات ، أو مادة قيد الدراسة. المراحل ليست سوى مجاميع مادية لهذه الجزيئات ، والتي توفر جميع الصفات التي تميز المراحل. وهكذا ، فإن "المرحلة السائلة من الكحول" تتصرف "بشكل مختلف عن تلك التي في الماء ، بل وأكثر من ذلك ، من الزئبق السائل..

في بعض الأنظمة ، يمكن التعرف على المراحل مثل محلول السكر المشبع ، مع وجود بلورات في الخلفية. يمكن تصنيف كل واحد على حدة على أنه متجانس: في الجزء العلوي يتكون الطور بواسطة الماء ، وفي الأسفل ، طور صلب يتكون من بلورات السكر.

في حالة نظام السكر في الماء ، لا يوجد حديث عن رد الفعل ، ولكن عن التشبع. في النظم الأخرى ، تحول المادة موجود. مثال بسيط هو خلط المعدن القلوي ، مثل الصوديوم والماء ؛ إنه متفجر ، ولكن في البداية ، يحيط قطعة من الصوديوم المعدني بالماء.

كما هو الحال مع المايونيز ، هناك أنظمة غير متجانسة داخل الكيمياء تمر عبر المجهرية من خلال متجانسة ، ولكن في ضوء مجهر قوي ، فإنها تظهر مراحلها غير المتجانسة الحقيقية.

مؤشر

• 1 خصائص الجهاز غير المتجانسة
  • 1.1 درجة الملاحظة
• 2 التصنيف
  • 2.1 المحاليل المشبعة (السائل السائل ، السائل الصلب ، الغاز السائل)
  • 2.2 حلول مع الأملاح المترسبة
  • 2.3 المرحلة التحولات
  • 2.4 المواد الصلبة والغازات
• 3 طرق تجزئة
  • 3.1 الترشيح
  • 3.2 الصب
  • 3.3 الفحص
  • 3.4 التصوير
  • 3.5 الطرد المركزي
  • 3.6 التسامي
• 4 أمثلة
• 5 المراجع

خصائص الجهاز غير المتجانسة

ما هي خصائص النظام الكيميائي غير المتجانسة؟ بعبارات عامة ، يمكن إدراجها على النحو التالي:

-وهي تتألف من مرحلتين أو أكثر ؛ وبعبارة أخرى ، أنها ليست موحدة.

-قد تتكون ، بشكل عام ، من أي من الأزواج التالية من المراحل: الصلبة الصلبة ، الصلبة السائل ، الغاز الصلب ، السائل السائل ، الغاز السائل ؛ بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تكون الثلاثة موجودة في نفس نظام الغاز الصلب السائل.

-مكوناته ومراحله مميزة ، في المقام الأول ، في لمحة. لذلك ، يكفي مراقبة النظام لاستخلاص النتائج من خصائصه ؛ مثل اللون ، اللزوجة ، حجم وشكل البلورات ، الرائحة ، إلخ..

-عادة ما ينطوي على توازن ديناميكي حراري ، أو تقارب عالٍ أو منخفض بين الجسيمات داخل الطور أو بين مرحلتين مختلفتين.

-تختلف الخصائص الفيزيائية والكيميائية وفقًا للمنطقة أو اتجاه النظام. وبالتالي ، قد تتأرجح قيم نقطة الانصهار ، على سبيل المثال ، من منطقة صلبة غير متجانسة إلى أخرى. أيضًا ، تتغير ألوان أو نغمات (الحالة الأكثر شيوعًا) في جميع أنحاء المادة الصلبة (سائلة أو غازية) عند مقارنتها.

-هم خليط من المواد. وهذا هو ، فإنه لا ينطبق على المواد النقية.

درجة الملاحظة

يمكن اعتبار أي نظام متجانس غير متجانسة إذا تم تعديل المقاييس أو درجات الملاحظة. على سبيل المثال ، قنينة مملوءة بالماء النقي هو نظام متجانس ، ولكن بما أن جزيئاتها تُلاحظ ، فهناك ملايين منها بسرعاتها الخاصة.

من وجهة النظر الجزيئية ، لا يزال النظام متجانسًا لأنه جزيئات H فقط.₂O. لكن ، مع زيادة تقليص حجم المراقبة إلى المستويات الذرية ، يصبح الماء غير متجانس ، لأنه لا يتكون من نوع واحد من الذرة ولكن من الهيدروجين والأكسجين.

لذلك ، تعتمد خصائص النظم الكيميائية غير المتجانسة على درجة الملاحظة. إذا كنت تفكر في النطاق المجهري ، يمكنك العثور على أنظمة متعددة الأوجه.

يمكن أن تتكون المادة الصلبة A ، المتجانسة والفضية على ما يبدو ، من طبقات متعددة من المعادن المختلفة (ABCDAB ...) وبالتالي تكون غير متجانسة. لذلك ، A متجانسة بشكل مجهري ، لكنها غير متجانسة على المستويات الجزئية (أو النانوية).

أيضا ، نفس الذرات هي أنظمة غير متجانسة ، لأنها مصنوعة من الفراغ ، والإلكترونات ، والبروتونات ، والنيوترونات ، وغيرها من الجسيمات دون الذرية (مثل الكواركات).

تصنيف

بالنظر إلى درجة من الملاحظة العيانية ، والتي تحدد الخصائص المرئية أو خاصية قابلة للقياس ، يمكن تصنيف النظم الكيميائية غير المتجانسة بالطرق التالية:

المحاليل المشبعة (سائل سائل ، سائل صلب ، غاز سائل)

المحاليل المشبعة هي نوع من النظام الكيميائي غير المتجانس حيث لا يستطيع المذاب الاستمرار في الذوبان ويشكل مرحلة منفصلة عن تلك الخاصة بالمذيب. مثال على بلورات الماء والسكر يندرج في هذا التصنيف.

تصل جزيئات المذيبات إلى نقطة حيث لا يمكنهم استضافة أو إذابة المذاب. بعد ذلك ، سيتم إعادة تجميع المادة المذابة الإضافية ، سواء كانت صلبة أو غازية ، بسرعة لتشكيل مادة صلبة أو فقاعات ؛ أي نظام سائل صلب أو سائل غازي.

يمكن أن يكون المذاب سائلاً ، وهو قابل للامتزاج مع المذيب حتى تركيز معين ؛ خلاف ذلك ، فإنها تكون قابلة للامتزاج في جميع التركيزات ولن تشكل حلاً مشبعة. من المفهوم عن طريق الخلط أن خليط السائلين يشكّل مرحلة موحدة واحدة.

من ناحية أخرى ، إذا كان المذاب السائل غير قابل للمزج مع المذيب ، كما هو الحال مع خليط الزيت والماء ، يكون المحلول مشبعًا بأقل كمية مضافة. نتيجة لذلك ، يتم تشكيل مرحلتين: الأولى مائي والأخرى الزيتية.

حلول مع الأملاح المترسبة

تثبت بعض الأملاح توازن الذوبان ، لأن التفاعلات بين أيوناتها قوية للغاية وتعيد تجميعها في البلورات التي لا يمكن فصل الماء عنها.

يتكون هذا النوع من النظام غير المتجانس أيضًا من مرحلة سائلة وطور صلب ؛ ولكن على عكس المحاليل المشبعة ، فإن المذاب عبارة عن ملح لا يحتاج إلى كميات كبيرة للترسيب.

على سبيل المثال ، عند خلط حلين مائيين للأملاح غير المشبعة ، أحد كلوريد الصوديوم والآخر من AgNO₃, الملح غير القابل للذوبان يترسب AgCl. يؤسس كلوريد الفضة توازن الذوبان في المذيب ، ويلاحظ وجود مادة صلبة بلون أبيض في الحاوية المائية..

وبالتالي ، فإن خصائص هذه الحلول تعتمد على نوع المادة المترسبة. بشكل عام ، أملاح الكروم ملوّنة جدًا ، وكذلك المنجنيز والحديد أو بعض المعقدات المعدنية. يمكن أن يكون هذا الترسب مادة صلبة بلورية أو غير متبلرة أو هلامية.

التحولات المرحلة

يمكن أن تشكل كتلة الجليد نظامًا متجانسًا ، ولكن عند ذوبانها ، تشكل مرحلة إضافية من الماء السائل. لذلك ، فإن تحولات المرحلة من مادة ما هي أيضًا أنظمة غير متجانسة.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لبعض الجزيئات الهروب من سطح الجليد إلى مرحلة البخار. وذلك لأن الماء السائل ليس فقط يمثل ضغط البخار ، ولكن أيضًا الجليد ، وإن كان بدرجة أقل.

تنطبق الأنظمة غير المتجانسة للتحولات الطورية على أي مادة (نقية أو غير نقية). وبالتالي ، فإن جميع المواد الصلبة التي تذوب ، أو السائل الذي يتبخر ، تنتمي إلى هذا النوع من النظام.

المواد الصلبة والغازات

وهناك فئة شائعة جدًا من النظم غير المتجانسة في الكيمياء وهي المواد الصلبة أو الغازات التي تحتوي على عدة مكونات. على سبيل المثال ، تقع البيتزا في الصورة في هذا التصنيف. وإذا كان يحتوي على الكبريت والفحم والفوسفور والنحاس بدلاً من الجبن والبابريكا والأنشوجة والبصل وغيرها ، فسيكون له مادة صلبة غير متجانسة.

الكبريت تبرز بسبب اللون الأصفر. الفحم لكونه مادة صلبة سوداء ؛ الفوسفور أحمر. والنحاس اللامع والمعدني. كلها صلبة ، وبالتالي ، فإن النظام يتكون من مرحلة ولكن مع العديد من المكونات. في الحياة اليومية ، أمثلة على هذا النوع من النظام لا تحصى.

أيضا ، يمكن أن تشكل الغازات مخاليط غير متجانسة ، خاصة إذا كانت لها ألوان أو كثافات مختلفة. يمكنهم سحب جزيئات صغيرة جدًا ، كما يحدث مع جزيئات الماء داخل السحب. نظرًا لأنها تنمو في الحجم ، فإنها تمتص الضوء المرئي ونتيجة لذلك تتحول السحب إلى اللون الرمادي.

مثال على نظام الغاز الصلب غير المتجانس هو الدخان ، الذي يتكون من جزيئات صغيرة جدًا من الكربون. لهذا السبب فإن دخان الاحتراق غير المكتمل مسود.

طرق تجزئة

يمكن فصل مراحل أو مكونات النظام غير المتجانس مع الاستفادة من الاختلافات في خواصهم الفيزيائية أو الكيميائية. وبهذه الطريقة ، يتم تجزئة النظام الأصلي إلى أن تبقى المراحل المتجانسة فقط. بعض الطرق الأكثر شيوعًا هي تلك التي تتبعها.

تصفية

يستخدم الترشيح لفصل مادة صلبة أو تترسب من سائل. وهكذا ، تنفصل المرحلتان ، على الرغم من وجود مستوى معين من الشوائب. لهذا السبب ، تتعرض المادة الصلبة عمومًا للغسيل ثم تجفف في فرن. يمكن القيام بهذا الإجراء عن طريق تطبيق فراغ ، أو ببساطة عن طريق الجاذبية.

الصب

هذه الطريقة مفيدة أيضًا لفصل المادة الصلبة عن السائل. إنه يختلف قليلاً عن سابقه ، حيث أن المادة الصلبة عادةً ما يكون لها ثبات ثابت وترسب بالكامل في قاع الحاوية. للقيام بذلك ، قم ببساطة بإمالة فم الحاوية بزاوية مناسبة حتى يتدفق السائل منها.

وبالمثل ، فإن الصب يسمح بفصل سائلين ، أي نظام سائل سائل. في هذه الحالة ، نستخدم قمع فصل.

يتم نقل الخليط ثنائي الطور (سائلان غير قابلين للإنصهار) إلى القمع ، وسيوضع السائل ذو الكثافة المنخفضة في الأعلى ؛ بينما الكثافة الأعلى ، في الجزء السفلي ، على اتصال مع فتح الخروج.

الصورة العليا تمثل قمع فصل أو صب. تستخدم هذه المادة الزجاجية أيضًا في إجراء عمليات الاستخراج السائلة. بمعنى ، استخلاص مادة مذابة من السائل الأولي بإضافة سائل آخر يكون أكثر قابلية للذوبان فيه.

غربلة

يستخدم الفرز لفصل المكونات الصلبة ذات الأحجام المختلفة. من الشائع جدًا أن تجد في الغربال غربالًا أو غربالًا لتنظيف الحبوب أو تنقية دقيق القمح أو إزالة المخلفات الصلبة للعصائر السميكة. في الكيمياء ، يمكن استخدامه لفصل البلورات الصغيرة عن غيرها من حجم أكبر.

مغنطة

تستخدم هذه الطريقة للأنظمة الصلبة حيث ينجذب المغناطيس إلى واحد أو أكثر من المكونات. وبالتالي ، يتم تنقية المرحلة غير المتجانسة الأولية حيث يزيل المغناطيس العناصر المغناطيسية. على سبيل المثال ، يتم استخدام مغنطة لفصل صفيح من القمامة.

الطرد المركزي

الطرد المركزي يفصل المواد الصلبة العالقة عن السائل. لا يمكن ترشيحها لأن الجزيئات تسبح بشكل موحد تحتل كل حجم السائل. لفصل كلتا المرحلتين ، تتعرض كمية من الخليط غير المتجانس لقوة الطرد المركزي ، والتي ترسبات الصلبة في الجزء السفلي من أنبوب الطرد المركزي..

تسامي

يتم تطبيق طريقة الفصل التسامي فقط للمواد الصلبة المتطايرة. وهذا هو ، لأولئك الذين يعانون من ارتفاع ضغط البخار في درجات حرارة منخفضة.

عند تسخين الخليط غير المتجانس ، تفلت المادة الصلبة المتطايرة إلى مرحلة الغاز. مثال على تطبيقها هو تنقية عينة ملوثة باليود أو كلوريد الأمونيوم.

أمثلة

حتى الآن ، تم ذكر العديد من الأمثلة على النظم الكيميائية غير المتجانسة. لاستكمالها ، يتم سرد العناصر الإضافية وغيرها خارج السياق الكيميائي أدناه:

-الجرانيت ، أحجار النهر ، الجبال ، أو أي صخرة بأوردة متعددة الألوان.

-تعد المعادن أيضًا أنظمة غير متجانسة ، نظرًا لأنها تتشكل من عدة أنواع من الهياكل الصلبة تتكون من الأيونات. صفاته هي نتاج التفاعل بين أيونات التركيب البلوري والشوائب.

-المشروبات الغازية. يوجد فيها توازن للغاز السائل ، عندما يتناقص الضغط الخارجي ، تتناقص قابلية ذوبان الغاز المذاب ؛ لهذا السبب ، تُلاحظ فقاعات كثيرة (ذوبان غازي) ترتفع إلى سطح السائل عندما يتم الكشف عنها.

-أي وسيط تفاعل يتضمن كواشف في مراحل مختلفة ، ويحتاج أيضًا إلى محرض مغناطيسي لضمان معدل تفاعل أعلى.

-المحفزات غير المتجانسة. توفر هذه المواد الصلبة مواقع على سطحها أو مسامها حيث يتم تسريع الاتصال بين الكواشف ، ولا تتدخل أو تمر بتحول لا رجعة فيه في التفاعل..

-جدار فريسادا ، جدار من الفسيفساء ، أو التصميم المعماري للمبنى.

-الهلام متعدد الطبقات من العديد من النكهات.

-مكعب روبيك.

مراجع

1. التوازن في النظم غير المتجانسة. تم الاسترجاع من: science.uwaterloo.ca
2. فرنانديز ج. (7 نوفمبر 2010). أنظمة متجانسة وغير متجانسة. تعافى من: quimicafisica.com
3. جيل. (7 يونيو 2006). أنظمة متجانسة وغير متجانسة. تم الاسترجاع من: chemistryforstudents.blogspot.com
4. LoveToKnow. (2018). أمثلة على خليط غير متجانسة. تم الاسترجاع من: example.yourdictionary.com
5. رعشة واتكينز. (2008). كيمياء غير عضوية في عناصر المجموعة 15. (الطبعة الرابعة). مولودية جراو هيل.
6. ويكيبيديا. (2018). التجانس وعدم التجانس. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
7. ف. هولمان ، ايغون فيبرغ ، نيلز فيبرغ. (2001). كيمياء غير عضوية تم الاسترجاع من: books.google.com