Різниця між гомогенними та гетерогенними речовинами полягає в їхній фізичній однорідності та масштабі, в якому змішуються їхні компоненти. У той час як гомогенні суміші виглядають як єдина, послідовна фаза, гетерогенні суміші містять окремі області або фази, які можна візуально або фізично ідентифікувати.
Найважливіше
Однорідні суміші загальноприйнято називати розчинами.
Гетерогенні суміші можна розділяти, не змінюючи їх хімічного складу.
Повітря — це однорідна суміш різних газів.
Ґрунт і граніт є класичними прикладами складних неоднорідних твердих тіл.
Що таке Однорідний?
Суміш або речовина, яка має повністю однорідний склад і зовнішній вигляд на макроскопічному рівні.
Кожен зразок, взятий з однорідної суміші, матиме точно однакові пропорції компонентів.
Частинки змішуються на молекулярному або атомному рівні, що робить їх невидимими для неозброєного ока.
Зазвичай їх називають «розчинами», коли одна речовина розчинена в іншій.
Вони складаються лише з однієї фази речовини (наприклад, повністю рідина або повністю газ.
Світло зазвичай проходить через однорідні рідкі суміші без розсіювання (ефект Тіндаля).
Що таке Гетерогенний?
Суміш, що складається з фізично різних частин або фаз з неоднорідними властивостями.
Склад варіюється від однієї частини суміші до іншої.
Компоненти часто можна побачити неозброєним оком або під простим мікроскопом.
Вони містять дві або більше фаз, наприклад, тверду речовину, суспендовану в рідині.
Частинки зазвичай достатньо великі, щоб їх можна було відокремити механічними засобами, такими як фільтрація.
Суспензії та колоїди – це два основні типи гетерогенних сумішей.
Таблиця порівняння
Функція
Однорідний
Гетерогенний
Однорідність
Повністю однорідний по всій поверхні
Неоднорідний з видимими межами
Кількість фаз
Однофазний
Дві або більше фаз
Розмір частинок
Атомний/молекулярний розмір
Великі скупчення або видимі частинки
Метод розділення
Дистиляція або випаровування
Фільтрація, декантування або сортування
Видимість
Компоненти нерозрізнені
Компоненти часто видно
Узгодженість зразка
Ідентичні зразки незалежно від джерела
Зразки відрізняються залежно від місця розташування
Детальне порівняння
Розподіл фаз
У гомогенній суміші різні речовини настільки ретельно перемішані, що поводяться як єдина фаза. Якщо подивитися на склянку солоної води, то не можна побачити, де закінчується вода і починається сіль. І навпаки, гетерогенні суміші мають «кишені» з різних матеріалів, таких як олія, що плаває на воді, де між двома речовинами видно чітку межу або поверхню розділу.
Методи розділення
Оскільки гетерогенні суміші мають різні фізичні складові, їх часто можна розділити за допомогою простих фізичних методів, таких як використання фільтра або навіть пінцета. Однорідні суміші потребують більш енергоємних хімічних або термічних процесів. Щоб отримати сіль з води, необхідно випарувати рідину або використовувати дистиляцію, оскільки молекули занадто щільно інтегровані, щоб їх міг уловити простий фільтр.
Оптичні властивості
Світло взаємодіє з цими сумішами по-різному залежно від розміру частинок. Однорідні розчини зазвичай прозорі, оскільки розчинені частинки занадто малі, щоб відбивати світлові хвилі. Багато гетерогенних сумішей, особливо колоїди, такі як молоко або туман, розсіюють світло в явищі, яке називається ефектом Тіндаля, надаючи їм каламутного або непрозорого вигляду.
Масштабованість визначення
Визначення іноді може залежати від масштабу спостереження. У людському масштабі молоко виглядає однорідним, оскільки воно виглядає як консистентна біла рідина. Однак під мікроскопом молоко явно неоднорідне, складається з крихітних кульок жиру та білка, що плавають у воді. У хімії ми зазвичай визначаємо їх на мікроскопічному рівні.
Переваги та недоліки
Однорідний
Переваги
+Передбачувані концентрації
+Висока стабільність з часом
+Легко транспортувати
+Рівномірні швидкості реакцій
Збережено
−Важко відокремити
−Для екстракції потрібне тепло
−Може приховувати забруднення
−Важко ідентифікувати частини
Гетерогенний
Переваги
+Легко розділити
+Видимі компоненти
+Не потрібне спеціалізоване обладнання
+Різноманітні властивості
Збережено
−Непередбачувані зразки
−Може врегулюватися з часом
−Важко точно виміряти
−Непослідовні реакції
Поширені помилкові уявлення
Міф
Усі прозорі рідини є однорідними.
Реальність
Хоча більшість прозорих рідин є однорідними, деякі гетерогенні суміші можуть виглядати прозорими на мить, перш ніж осісти. І навпаки, деякі гомогенні розчини, такі як насичено забарвлений сульфат міді, є абсолютно однорідними, але не «прозорими» в тому сенсі, що вони безбарвні.
Міф
Однорідні суміші – це «чисті» речовини.
Реальність
Однорідна суміш все ще є сумішшю, а не чистою речовиною. Чиста речовина складається лише з одного типу атомів або молекул (наприклад, дистильована вода), тоді як однорідна суміш містить кілька речовин, змішаних разом (наприклад, водопровідна вода).
Міф
Гетерогенні суміші повинні мати великі, видимі шматки.
Реальність
Багато гетерогенних сумішей, таких як кров чи молоко, виглядають однорідними неозброєним оком. Вони класифікуються як гетерогенні лише тому, що їхні частинки більші за молекули та зрештою осідають або можуть бути розділені центрифугою.
Міф
Не може бути однорідного твердого тіла.
Реальність
Металеві сплави є чудовими прикладами однорідних твердих тіл. Латунь, наприклад, є твердим розчином, де атоми міді та цинку розподілені рівномірно, навіть якщо кінцевий продукт є твердим блоком.
Часті запитання
Кава однорідна чи неоднорідна?
Чорна кава – це однорідна суміш (розчин), оскільки кавові екстракти повністю розчинені у воді. Однак, якщо додати цукор, який не розчиняється і осідає на дні, або якщо це нефільтрований напій з меленою кавою на дні, він стає неоднорідним.
Що таке ефект Тіндаля?
Ефект Тіндаля — це розсіювання світла частинками в дрібній суспензії або колоїді. Якщо ви пропустите лазер через солону воду (гомогенну), ви не побачите промінь. Якщо ви пропустите його через суміш борошна та води (гетерогенну), промінь буде чітко видно, оскільки більші частинки відбивають світло.
Чи є атмосфера однорідною сумішшю?
У локальному масштабі, як і повітря в кімнаті, воно однорідне, оскільки кисень, азот та аргон рівномірно змішані. У глобальному масштабі його можна вважати неоднорідним через різний рівень водяної пари (хмар), забруднюючих речовин та пилу в різних регіонах.
Чому апельсиновий сік з м'якоттю неоднорідний?
Він неоднорідний, оскільки м'якоть складається з твердих рослинних волокон, які фізично відрізняються від рідкого соку. Якщо дати соку відстоятися, м'якоть зрештою опуститься на дно, що демонструє неоднорідність суміші.
Чи може суміш перейти з гетерогенної на гомогенну?
Так, зазвичай шляхом зміни температури або додавання розчинника. Наприклад, якщо додати ложку цукру в холодну воду, він може осісти на дні (неоднорідний). Після того, як ви перемішаєте його і він повністю розчиниться, він перетвориться на однорідний розчин.
Чи кров однорідна?
Біологічно кров вважається гетерогенною сумішшю. Хоча вона виглядає як однорідна червона рідина, насправді це суспензія клітин (еритроцитів, лейкоцитів) і тромбоцитів у рідині, яка називається плазмою. Якщо залишити їх у пробірці, ці компоненти розділяться на шари.
Що таке сплав у цьому контексті?
Сплав — це тверда однорідна суміш двох або більше металів. Такі елементи, як олово та мідь, плавляться разом, а потім охолоджуються. Оскільки атоми ретельно перемішуються в рідкому стані та залишаються такими, коли затвердівають, отримана бронза або латунь є однорідною по всій поверхні.
Водопровідна вода є чистою речовиною чи сумішшю?
Водопровідна вода — це однорідна суміш. Вона містить розчинені мінерали, гази та фтор. Хоча вона виглядає як чиста вода, наявність цих інших розчинених речовин робить її розчином, а не чистою хімічною сполукою.
Які два типи гетерогенних сумішей бувають?
Два основні типи – це суспензії та колоїди. Суспензії мають великі частинки, які зрештою осідають, як пісок у воді. Колоїди мають менші частинки, які залишаються у зваженому стані, але все ще розсіюють світло, як майонез або збиті вершки.
Як класифікувати миску пластівців?
Миска пластівців – це класична гетерогенна суміш. Ви можете чітко бачити окремі фази твердих шматочків пластівців та рідкого молока, і ви можете легко розділити їх за допомогою ложки або друшляка.
Висновок
Використовуйте термін «однорідний» для опису ідеально змішаних розчинів, де окремі частини нерозрізні, та «неоднорідний» для сумішей, де ви можете бачити або фізично розділити різні інгредієнти чи шари.