sistemas homogéneos y heterogéneos

SISTEMAS HOMOGÉNEOS Y HETEROGÉNEOS

Casi todas las sustancias que utilizamos a diario son mezclas; algunas tienen apariencia homogénea, como es el caso del aire, el champú, el café o el jugo que tomamos en el desayuno. Sabemos que estas mezclas están formadas por más de una sustancia; el aire, por ejemplo,  está compuesto por nitrógeno, oxígeno, argón, dióxido de carbono y otros gases; el champú contiene varias sustancias, como lauril sulfato de sodio, comperlan, cloruro de sodio, colorantes y aroma; estas sustancias no las podemos apreciar a simple vista porque forman una sola fase, por esta razón, se denominan mezclas homogéneas. Pero por el contrario, si a la leche de nuestro desayuno le agregamos cereal, azúcar y fruta picada, podemos distinguir a simple vista los componentes de esta mezcla; también observamos que éstos no están distribuidos de manera uniforme de ella y se encuentran en cantidades variables; este tipo de mezclas se llaman heterogéneas.       

Tomado: Química 1, Ed. Norma,2003

                              SISTEMA HOMOGÉNEOS

Cuando observamos un vaso con agua, a simple vista vemos que sólo hay una fase, sin embargo, el agua potable está constituida por varias sales que no podemos observar a simple vista, sólo vemos la fase líquida; estas mezclas son llamadas sistemas homogéneos; por lo tanto, estos sistemas no poseen una serie de propiedades únicas, sino que cada una de las sustancias constituyentes aporta sus propiedades específicas.

Una de las principales propiedades de los sistemas homogéneos consiste en que sus componentes pueden separarse mediante procesos físicos, es decir, que en ningún momento se cambia la identidad química de las sustancias participantes en la mezcla.

El agua de mar filtrada constituye una mezcla homogénea donde se encuentra disueltas diferentes clases de sales. La sal que encontramos en mayor proporción es el cloruro de sodio (NaCl), conocido comúnmente como sal de cocina o sal común. La sal se extrae del agua de mar y, luego de ser tratada, purificada y enriquecida con yodo y flúor, sirve para el consumo humano. En los grandes océanos su concentración es alrededor del 2%; esto equivale a decir que en cada cucharada de agua de mar hay casi 15g de sal.  

Los sistemas homogéneos están constituidos por una sustancia (elemento o compuesto puro) que es el medio conocido por fase dispersante, donde se encuentra una o más sustancias en proporción que se conocen como fase dispersa.

Entre los sistemas homogéneos tenemos unos de gran importancia conocidos como disoluciones o soluciones químicas, pues la mayoría de los procesos químicos y físicos que ocurren en la naturaleza se realizan en esta clase de sistemas. Aunque de ellos nos ocuparemos más adelante, veamos algunas de sus características.

Las soluciones químicas están formadas por una o más sustancias conocidas como soluto (fase dispersa), distribuidas uniformemente en un medio (fase dispersante). El soluto se encuentra por lo general en menor proporción, mientras que el medio o fase dispersante es la sustancia que se encuentra en mayor cantidad.

Estos sistemas homogéneos presentan las siguientes propiedades.

·         La fase dispersa es soluble en la fase dispersante.

·         Las partículas que se disuelven no se depositan en el fondo del recipiente, sino que mantienen homogeneidad con la fase dispersante.

·         Dejan pasar la luz, es decir, muestran un aspecto translúcido.

Un ejemplo de esta clase de sistemas homogéneos es el agua de mar filtrada, donde la fase dispersante es el agua y la fase dispersa la forman las sales. En el agua de mar no hay una composición constante de las sales con relación al agua.

Las soluciones pueden ser líquidas, sólidas y gaseosas; como lo indica la siguiente tabla.

CLASES DE SOLUCIONES SEGÚN EL ESTADO DE LAS FASES
SOLUCIÓN	FASE DISPERSANTE	FASE DISPERSA	EJEMPLO
Líquida	Líquida	Líquida	Agua y Alcohol
Líquida	Líquida	Gaseosa	Una gaseosa
Líquida	Líquida	Sólida	Agua de mar
Sólida	Sólida	Líquida	Amalgama (mercurio y plata)
Sólida	Sólida	Sólida	Bronce (aleación)
Gaseosa	Gaseosa	Gaseosa	Aire

  

SISTEMA HETEROGÉNEO

En algunas mezclas, podemos identificar sus componentes a simple vista, por ejemplo, arena con sal, las rocas, el suelo; o si colocamos en un vaso agua con aceite o agua con arena, se conocen fácilmente sus componentes; estas mezclas se conocen con el nombre de mezclas heterogéneas o sistemas heterogéneos. Desde el punto de vista químico, las mezclas heterogéneas se consideran como un conjunto de sustancias o estados de la misma sustancia, con una superficie de separación apreciable. Éstasal contrario de las homogéneos, presentan varias fases, entendiéndose por fase de un sistema cada parte que se puede observar y que conserva sus propiedades físicas y químicas, por ejemplo, un vaso de agua con pedazos de hielo.

Las mezclas heterogéneas se clasifican en coloides y suspensiones.

LOS COLOIDES

Los coloides son sistemas heterogéneos en los cuales la fase dispersa no se distribuye uniformemente en el medio dispersante, por lo tanto, se forma dos o más fases. Sus partículas tienen un diámetro aproximado entre una décima y una milésima de micra (µ = 10^-6 m); por ello, aparecen como soluciones homogéneas, pero al analizarlas al microscopio, es posible apreciar sus partículas.

Los coloides presentan tres características importantes:

·         Contienen partículas formadas por grandes cantidades de moléculas que constituyen la unidad distintiva o fase dispersa.

·         Las partículas se distribuyen en medio continuo o fase dispersante.

·         Hay un agente estabilizador que presenta afinidad tanto con las partículas como con el medio. En muchos casos, el estabilizador es un grupo polar que evita la sedimentación.

Los coloides, las partículas (solutos) se hallan suspendidas en el medio dispersante (solvente). Pueden separarse porultrafiltros.

Se conocen varios tipos de coloides, dependiendo del estado de la fase dispersante (sólida, líquida o gaseosa) en el que se encuentre la sustancia dispersa, como lo observamos en la siguiente tabla.

ALGUNAS CLASES DE COLOIDES
Se dispersa un……	Ejemplo
Sólido en un gas	Humo
Líquido en un gas	Niebla
Sólido en un sólido	Vidrio
Líquido en un sólido	Las perlas
Gas en un líquido	Espuma
Gas en un sólido	Piedra pómez
Líquido en un líquido	Mayonesa
Sólido en un líquido	Mantequilla

John Tyndall fue el primero que realizó un experimento en el que hizo pasar un rayo de luz a través de una solución verdadera y un coloide. Observo que el rayo pasaba por la solución verdadera en forma directa (sin desviación) y no se hacía visible; mientras que la luz se dispersaba al pasar por un coloide, porque chocaba con las partículas coloidales, produciendo puntos luminosos que se veían a unos 90° de la línea de visión. Este fenómeno se conoce como efecto tyndall y nos permite diferenciar las soluciones verdaderas de los coloides.

LAS SUSPENSIONES

Las suspensiones son mezclas heterogéneas que se definen en función del tamaño de las partículas que intervienen en ellas; el tamaño de estas partículas es mayor al de una décima de micra, razón por la cual son visibles al microscopio. Son dispersiones de sustancias sólidas en un líquido o un gas. Las suspensiones por lo general, presentan un aspecto lechoso o nebuloso. En este tipo de mezclas, existe poca afinidad del medio dispersante y, al precipitar sus partículas, forman soles (mezclas donde las partículas sólidas están distribuidas en un medio líquido); un ejemplo muy claro lo constituye el hollín, donde las partículas sólidas se dispersan en el aire, presentando un limitada adsorción. Cuando el medio dispersante, en este caso el aire, es gaseoso, entonces se dice que es un aereosol; cuando el medio dispersante es el agua, se lo denomina hidrosol; y cuando el medio dispersante es un líquido orgánico, se denomina organosol.