Keverék (kémia) — definíció, típusok és példák: homogén, heterogén, oldat

Keverék (kémia) — definíció, típusok és példák: homogén, heterogén, kolloid, oldat és szuszpenzió egyszerű magyarázattal és mindennapi példákkal.

A kémiában a keverék olyan anyag, amely két vagy több egyszerűbb anyagból áll. Ezek az anyagok lehetnek kémiai elemek vagy vegyületek. A keverék állhat folyadékokból, szilárd anyagokból vagy gázokból.

A keverék nem azonos a vegyülettel, amely két vagy több atom összekapcsolódásából áll. Például a hidrogén és a nitrogén gázok keveréke hidrogént és nitrogént tartalmaz, nem pedig az ammónia vegyületet, amely hidrogén- és nitrogénatomokból áll.

Azt a keveréket, amelyben a különböző részek könnyen megkülönböztethetők, heterogénnek, azt, amelyben ez nem így van, homogénnek nevezzük. A harmadik formát kolloidnak nevezzük.

Ha egy keverék egyik anyaga feloldódik a másikban, akkor azt oldatnak nevezzük. Például, ha cukrot teszünk vízbe, akkor keveréket képez, majd feloldódik, és oldatot kapunk. Ha nem oldódik fel, akkor szuszpenziónak nevezzük.

A szilárd anyagok lehetnek keverékek is. Az ötvözetek is keverékek. Sokféle talaj és kőzet különböző ásványok keveréke. A keverék tehát két vagy több olyan elemből és/vagy vegyületből áll, amelyek kémiailag nem egyesülnek.

Típusok részletesebben

Homogén keverék: olyan keverék, amelyben az összetevők a makroszkopikus skálán egyenletesen eloszlanak, tehát nem különíthetők el szabad szemmel. Ilyen például a sóoldat, a levegő (mint gázelegy) vagy az ötvözetek egy része (pl. sárgaréz).

Heterogén keverék: az összetevők könnyen megkülönböztethetők, lehetnek különálló fázisok. Példák: olaj és víz keveréke, talaj, homok a vízben, beton. A heterogén rendszerekben gyakran láthatók határfelületek különböző fázisok között.

Kolloidok: köztes kategória a homogén és heterogén között. A kolloidok részecskeméretei olyanok (általában 1–1000 nm), hogy nem ülepednek le gyorsan, és a rendszer homogénnek tűnhet szabad szemmel, de fényáteresztéskor a Tyndall-effektus (a fény szétszóródása) jelzi kolloid jellegüket. Példák: tej, köd, habok, emulziók.

Oldatok, szuszpenziók és emulziók

Oldat akkor alakul ki, ha a solut (oldott anyag) valóban molekuláris vagy ionos szinten eloszlik a solventben (oldószerben). Jellemző tulajdonságok: átlátszó lehet, egy fázisú. Fogalmak: telítettség, telített, telítetlen és túltelített oldatok.

Szuszpenzió: olyan heterogén keverék, amelyben a diszpergált részecskék nagyobbak és idővel ülepednek (pl. homok vízben). Szűréssel vagy ülepítéssel elválaszthatók.

Emulzió: olyan folyadék-folyadék keverék, amelyben apró cseppek egyik folyadékból finoman eloszlanak a másikban (pl. olaj a vízben). Stabilizálásukhoz gyakran emulgeálószerek (felületaktív anyagok) szükségesek.

Összetétel és koncentráció

A keverékek összetétele megadható különböző módokon:

• tömegszázalék (w/w)
• térfogatszázalék (v/v)
móláris koncentráció (mol/dm³ vagy M)
• molfrakció (x)
• nyomelem-értékek: ppm, ppb

Oldatoknál fontos fogalmak: oldószer (amiben oldódik) és oldott anyag (a feloldódó komponens). Az oldhatóság függ a hőmérséklettől, nyomástól és a két anyag kölcsönhatásaitól (például a víz és a só jól oldódik egymásban, de a víz és az olaj nem).

Elválasztási módszerek

Keverékek komponenseinek szétválasztására számos fizikai módszer áll rendelkezésre:

• filtráció — szilárd részecskék leválasztása folyadékból vagy gázból
• dekantálás — szétválasztás két nem elegyedő folyadék vagy üledék esetén
• desztilláció — forráspont-különbségen alapuló elválasztás (egyszerű és frakcionált változata)
• kromatográfia — összetevők elválasztása eloszlás alapján (pl. papír-, gél-, gaschromatográfia)
• centrifugálás — sűrűségkülönbség alapján történő szétválasztás, különösen kolloidoknál
• mágneseparálás — mágnneses komponensek eltávolítása
• kristályosítás — oldott anyag kiválása kristály formájában

Gyakorlati példák és jelentőség

A keverékek mindennapi életben és iparban egyaránt fontosak:

• levegő: gázelegy (nitrogén, oxigén, argon, szén-dioxid és nyomokban más gázok) — homogén
• ivóvízben oldott sók és ásványi anyagok — oldat
• tej: fehérje- és zsírcseppek kolloid rendszere — kolloid
• ötvözetek (bronze, acél, sárgaréz): szilárd keverékek, amelyek mechanikai tulajdonságokat javítanak
• talaj és kőzetek: ásványi részecskék heterogén keveréke

Fontos megjegyzések

A keverék összetevői általában nem lépnek kémiai reakcióba egymással, ezért megőrzik saját tulajdonságaikat (pl. sűrűség, olvadás- és forráspont). Ugyanakkor bizonyos körülmények között (oxidáció, oldódás, hidrolízis stb.) kémiai változások is történhetnek, ezért a keverék viselkedését mindig a körülmények és az összetevők jellemzői határozzák meg.

Összefoglalva: a keverék olyan anyag, amely több komponens fizikai keverékéből áll; lehet homogén, heterogén vagy kolloid; fontos a gyakorlati elválasztási módszerek és a koncentráció megértése, mert ezek határozzák meg az alkalmazhatóságot és a feldolgozás módját.

Keresés betűvel