SISTEM HETEROGEN: KARAKTERISTIK, KLASIFIKASI DAN METODE - KIMIA - 2025

Sistem heterogen adalah bagian alam semesta yang ditempati oleh atom, molekul, atau ion, sedemikian rupa sehingga membentuk dua atau lebih fase yang dapat dibedakan. Yang dimaksud dengan "bagian dari alam semesta" adalah tetesan, bola, reaktor, batu; dan berdasarkan fase, ke keadaan atau mode agregasi, baik padat, cair, atau gas.

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

Sumber: Pexels

Misalnya, pizza yang permukaannya dikemas dengan bahan-bahan, seperti pada gambar di atas, merupakan 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 sekilas dan dapat dipisahkan secara manual. Bagaimana dengan mayones? Atau susu? Sekilas mereka homogen, tetapi secara mikroskopis mereka adalah sistem yang heterogen; lebih khusus lagi, mereka adalah emulsi.

Dalam kimia, bahan terdiri dari reagen, partikel, atau zat yang diteliti. Fase tidak lebih dari agregat fisik dari partikel-partikel tersebut, yang memberikan semua kualitas yang menjadi ciri fase. Jadi, fase cair alkohol "berperilaku" berbeda dari air, dan terlebih lagi, dari fase cair merkuri.

Dalam sistem tertentu, fasa dapat 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 yang terdiri dari kristal gula.

Dalam kasus sistem gula air, kita tidak berbicara tentang reaksi, tetapi tentang saturasi. Dalam sistem lain, transformasi materi hadir. Contoh sederhananya adalah campuran logam alkali, seperti natrium, dan air; Ini mudah meledak, tetapi pada awalnya, potongan natrium logam dikelilingi oleh air.

Seperti halnya mayones, ada sistem heterogen dalam kimia yang secara makroskopis dianggap homogen, tetapi di bawah cahaya mikroskop yang kuat, fase heterogen yang sebenarnya bersinar.

Karakteristik 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.

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

-Komponen dan fasenya dapat dibedakan, pada contoh pertama, dengan mata telanjang. Oleh 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 dalam satu fase atau antara dua fase yang berbeda.

-Sifat fisikokimia bervariasi menurut wilayah atau arah sistem. Jadi, nilai untuk, sebagai contoh, titik leleh, dapat berkisar dari satu wilayah padatan heterogen ke wilayah lain. Juga (kasus paling umum) warna atau corak berubah di seluruh padatan (cair atau gas) saat dibandingkan.

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

Derajat observasi

Setiap sistem homogen dapat dianggap heterogen jika skala atau derajat observasi dimodifikasi. Misalnya, teko berisi air murni adalah sistem yang homogen, tetapi menurut pengamatan molekulnya, ada jutaan molekul dengan kecepatannya sendiri.

Dari sudut pandang molekuler, sistem tetap homogen karena hanya berupa molekul H ₂ O. Namun, dengan lebih 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 bergantung pada tingkat pengamatan. Jika Anda mempertimbangkan skala mikroskopis, Anda mungkin menemukan sistem multifaset.

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

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

Klasifikasi

Mempertimbangkan tingkat pengamatan makroskopis, yang mendefinisikan karakteristik yang terlihat atau properti yang dapat diukur, sistem kimia heterogen dapat diklasifikasikan dengan cara berikut:

Larutan jenuh (liquid-liquid, liquid-solid, liquid-gas)

Larutan jenuh adalah jenis sistem heterogen kimiawi di mana zat terlarut tidak dapat terus larut dan membentuk fasa 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, padat atau gas, akan segera berkumpul kembali untuk membentuk padatan atau gelembung; yaitu, sistem cair-padat atau cair-gas.

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

Sebaliknya, jika zat terlarut cair tidak 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 endapan

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

Jenis sistem heterogen ini juga terdiri dari fasa cair dan fasa padat; Tapi, tidak seperti larutan jenuh, zat terlarut adalah garam yang tidak membutuhkan endapan dalam jumlah besar.

Misalnya, pencampuran dua larutan berair dari garam tak jenuh, satu NaCl dan yang lainnya dari AgNO ₃ , mengendapkan garam tak larut AgCl. Perak klorida membentuk kesetimbangan kelarutan dalam pelarut, dengan padatan putih pucat diamati dalam wadah berair.

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

Transisi fase

Sebuah 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 lepas dari permukaan es ke dalam fase uap. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa 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.

Padatan dan gas

Kelas yang sangat umum dari sistem heterogen dalam kimia adalah padatan atau gas dengan berbagai komponen. Misalnya, pizza pada gambar termasuk dalam klasifikasi ini. Dan jika alih-alih keju, paprika, ikan teri, ham, bawang, dll., Mengandung 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 yang mengkilap. Semuanya padat, oleh karena itu sistem terdiri dari satu fase tetapi dengan beberapa komponen. Dalam kehidupan sehari-hari, contoh sistem jenis ini tidak dapat dihitung.

Selain itu, gas dapat membentuk campuran yang heterogen, terutama jika memiliki warna atau kepadatan yang berbeda. Mereka dapat membawa partikel yang sangat kecil, seperti yang terjadi pada air di dalam awan. Saat ukurannya membesar, mereka menyerap cahaya tampak dan akibatnya awan berubah menjadi abu-abu.

Contoh sistem gas padat heterogen adalah asap, yang tersusun dari partikel karbon yang sangat kecil. Karena alasan inilah asap hasil pembakaran tidak sempurna berwarna kehitaman.

Metode pecahan

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

Penyaringan

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

Dekantasi

Cara ini juga berguna untuk memisahkan zat padat dari zat cair. Ini agak berbeda dari yang sebelumnya, padatan umumnya kokoh 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 dipisahkan, yaitu sistem cair-cair. Dalam hal ini, corong pemisah digunakan.

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

Sumber: Pixabay

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

Menyaring

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

Magnetisasi

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

Sentrifugasi

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

Sublimasi

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

Saat memanaskan 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 dicantumkan di bawah dan yang lain di luar konteks kimiawi:

Granit, batu sungai, pegunungan, atau batu apapun dengan urat banyak 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 kesetimbangan gas cair, yang dengan menurunkan tekanan eksternal, menurunkan kelarutan gas terlarut; karena alasan ini, banyak gelembung (zat terlarut gas) terlihat naik ke permukaan cairan saat tidak ditutup.

-Setiap media reaksi yang melibatkan reagen dalam fase yang berbeda, dan juga membutuhkan pengaduk magnet untuk menjamin kecepatan reaksi yang lebih tinggi.

-Katalis heterogen. Padatan ini menyediakan tempat 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 sebuah bangunan.

-Gelatin berlapis dengan berbagai rasa.

-Kubus Rubik.

Referensi

1. Ekuilibrium dalam Sistem Heterogen. Diperoleh dari: science.uwaterloo.ca
2. Fernández G. (7 November 2010). Sistem yang homogen dan heterogen. Diperoleh 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. Di Unsur kelompok 15. (edisi keempat). Mc Graw Hill.
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