Rozptýlené sa nazývajú heterogénne systémy, v ktorých je jedna látka vo forme veľmi malých častíc rovnomerne rozložená v objeme druhej.
Látka, ktorá je prítomná v menšom množstve a rozložená v objeme inej, sa nazýva dispergovaná fáza. Môže pozostávať z niekoľkých látok.
Látka prítomná vo väčšom množstve, v objeme ktorej sa rozptýli dispergovaná fáza, sa nazýva tzv disperzné médium. Medzi ním a časticami dispergovanej fázy je rozhranie, preto sa dispergované systémy nazývajú heterogénne (nehomogénne).
Ako disperzné médium, tak aj dispergovaná fáza môžu byť zastúpené látkami v rôznom stave agregácie – tuhá, kvapalná a plynná.
V závislosti od kombinácie agregovaného stavu disperzného média a dispergovanej fázy možno rozlíšiť 8 typov takýchto systémov.
Na základe veľkosti častíc látok, ktoré tvoria dispergovanú fázu, sa dispergované systémy delia na hrubý(pozastavenie) s veľkosťou častíc väčšou ako 100 nm a jemne rozptýlené(koloidné roztoky alebo koloidné systémy) s veľkosťou častíc od 100 do 1 nm. Ak je látka fragmentovaná na molekuly alebo ióny s veľkosťou menšou ako 1 nm, vytvorí sa homogénny systém - Riešenie. Je rovnomerný (homogénny), medzi časticami dispergovanej fázy a prostredím nie je žiadne rozhranie.
Už rýchle zoznámenie sa s rozptýlenými systémami a riešeniami ukazuje, aké dôležité sú v každodennom živote av prírode (pozri tabuľku).
Tabuľka. Príklady rozptýlených systémov
| Disperzné médium | Dispergovaná fáza | Príklady niektorých prírodných a domácich disperzných systémov |
| Plyn | Kvapalina | Hmla, plyn spojený s kvapkami oleja, zmes karburátora v motoroch automobilov (kvapôčky benzínu vo vzduchu), aerosóly |
| pevný | Prach vo vzduchu, dym, smog, simoomy (prachové a pieskové búrky), aerosóly | |
| Kvapalina | Plyn | Šumivé nápoje, peny |
| Kvapalina | Emulzie. Tekuté médiá tela (krvná plazma, lymfa, tráviace šťavy), tekutý obsah buniek (cytoplazma, karyoplazma) | |
| pevný | Sole, gély, pasty (želé, želé, lepidlá). Riečny a morský bahno suspendovaný vo vode; mínomety | |
| pevný | Plyn | Snehová kôra so vzduchovými bublinami v nej, zemina, textílie, tehla a keramika, penová guma, sýtená čokoláda, prášky |
| Kvapalina | Vlhká pôda, lekárske a kozmetické výrobky (masti, maskara, rúž atď.) | |
| pevný | Kamene, farebné sklá, nejaké zliatiny |
Posúďte sami: bez nílskeho bahna by nevznikla veľká civilizácia starovekého Egypta; bez vody, vzduchu, hornín a minerálov by živá planéta – náš spoločný domov – Zem vôbec neexistovala; bez buniek by nebolo živých organizmov atď.
Ak majú všetky častice dispergovanej fázy rovnakú veľkosť, potom sa takéto systémy nazývajú monodisperzné (obr. 1, a a b). Častice dispergovanej fázy nerovnakej veľkosti tvoria polydisperzné systémy (obr. 1, c).
Ryža. 1. Voľne rozptýlené systémy: korpuskulárne - (a-c), vláknité - (d) a filmom rozptýlené - (e); a, b – monodisperzná; c – polydisperzný systém.
Rozptýlené systémy môžu byť voľne rozptýlené(obr. 1) a súdržne rozptýlené(obr. 2, a - c) v závislosti od neprítomnosti alebo prítomnosti interakcie medzi časticami dispergovanej fázy. Voľne dispergované systémy zahŕňajú aerosóly, zriedené suspenzie a emulzie. Sú tekuté v týchto systémoch, častice dispergovanej fázy nemajú žiadne kontakty, podieľajú sa na náhodnom tepelnom pohybe a voľne sa pohybujú pod vplyvom gravitácie. Súdržne rozptýlené systémy sú pevné; vznikajú, keď sa častice dispergovanej fázy dostanú do kontaktu, čo vedie k vytvoreniu štruktúry vo forme kostry alebo siete. Táto štruktúra obmedzuje tekutosť rozptýleného systému a dáva mu schopnosť zachovať si svoj tvar. Príklady kohéznych disperzných systémov sú prášky, koncentrované emulzie a suspenzie (pasty), peny, gély. Súvislá hmota látky môže prenikať pórmi a kapilárami a vytvárať kapilárne rozptýlené systémy (koža, lepenka, tkaniny, drevo).
Ryža. 3. Súdržne dispergované (a-c) a kapilárne dispergované (d, e) systémy: gél (a), koagulant s hustou (b) a voľne klenutou (c) štruktúrou.
Dispergované systémy v súlade s ich strednou polohou medzi svetom molekúl a veľkými telesami možno získať dvoma spôsobmi: metódami disperzie, t. j. mletím veľkých telies a metódami kondenzácie molekulárnych alebo iónových rozpustených látok.
Interakciou fáz disperzných systémov sa rozumejú procesy solvatácie (v prípade vodných systémov hydratácia), t.j. tvorba solvatačných (hydrátových) obalov z molekúl disperzného prostredia okolo častíc dispergovanej fázy. Podľa toho podľa intenzity interakcie medzi látkami dispergovanej fázy a disperzným prostredím (len pre systémy s kvapalným disperzným prostredím) sa podľa návrhu G. Freundlicha rozlišujú nasledovné disperzné systémy:
− Lyofilné (hydrofilné, ak je DS voda): micelárne roztoky povrchovo aktívnych látok, kritické emulzie, vodné roztoky niektorých prírodných vnútromaternicových teliesok, napr. proteíny (želatína, vaječný bielok), polysacharidy (škrob). Vyznačujú sa silnou interakciou častíc DF s molekulami DS. V obmedzujúcom prípade sa pozoruje úplné rozpustenie. Lyofilné disperzné systémy sa tvoria spontánne v dôsledku solvatačného procesu. Termodynamicky agregatívne stabilné.
− Lyofóbny (hydrofóbne, ak je DS voda): emulzie, suspenzie, sóly. Vyznačujú sa slabou interakciou častíc DP s molekulami DS. Netvoria sa spontánne, na ich formovanie je potrebná práca. Termodynamicky agregatívne nestabilné (t. j. majú sklon k samovoľnému zhlukovaniu častíc dispergovanej fázy), ich relatívna stabilita (tzv. metastabilita) je spôsobená kinetickými faktormi (t. j. nízkou rýchlosťou agregácie).
3. Zvážte.
Pozastaviť – ide o disperzné systémy, v ktorých je veľkosť fázových častíc väčšia ako 100 nm. Ide o nepriehľadné systémy, ktorých jednotlivé častice je možné vidieť voľným okom. Dispergovaná fáza a dispergované médium sa ľahko oddelia usadzovaním a filtráciou. Takéto systémy sa delia na:
1. Emulzie ( médium aj fáza sú navzájom nerozpustné kvapaliny). Z vody a oleja je možné pripraviť emulziu dlhým trepaním zmesi. Ide o známe mliečne, lymfatické, vodouriediteľné farby atď.
2. Pozastavenie (médium je kvapalina, fáza je v nej nerozpustná pevná látka). Na prípravu suspenzie je potrebné látku rozdrviť na jemný prášok, naliať do kvapaliny a dobre pretrepať. Časom častica spadne na dno nádoby. Je zrejmé, že čím menšie sú častice, tým dlhšie bude suspenzia pretrvávať. Ide o konštrukčné riešenia, riečne a morské bahno zavesené vo vode, živú suspenziu mikroskopických živých organizmov v morskej vode – planktón, ktorý živí obry – veľryby atď.
3. Aerosóly suspenzie malých častíc kvapalín alebo pevných látok v plyne (napríklad vo vzduchu). Je tam prach, dym a hmla. Prvé dva typy aerosólov sú suspenzie pevných častíc v plyne (väčšie častice v prachu), druhé sú suspenziou kvapiek kvapaliny v plyne. Napríklad: hmla, búrky - suspenzia kvapiek vody vo vzduchu, dym - malé pevné častice. A smog visiaci nad najväčšími mestami sveta je tiež aerosól s tuhou a kvapalnou rozptýlenou fázou. Obyvatelia osád pri cementárňach trpia tým, že vo vzduchu vždy visí najjemnejší cementový prach, ktorý vzniká pri mletí cementárskych surovín a produktu jeho výpalu – slinku. Škodlivými aerosólmi sú aj dym z továrenských komínov, smog, drobné kvapôčky slín vylietavajúce z úst chorého na chrípku. Aerosóly zohrávajú dôležitú úlohu v prírode, každodennom živote a ľudských výrobných činnostiach. Hromadenie mrakov, ošetrovanie polí chemikáliami, nanášanie farieb a lakov pomocou striekacej pištole, ošetrovanie dýchacích ciest (inhalácia) sú príklady javov a procesov, pri ktorých sú aerosóly prospešné. Aerosóly sú hmly nad morským príbojom, v blízkosti vodopádov a fontán, dúha, ktorá sa v nich objavuje, dáva človeku radosť a estetické potešenie.
Pre chémiu majú najväčší význam disperzné systémy, v ktorých je médiom voda a kvapalné roztoky.
Prírodná voda vždy obsahuje rozpustené látky. Prírodné vodné roztoky sa podieľajú na procesoch tvorby pôdy a zásobujú rastliny živinami. V roztokoch sa vyskytujú aj zložité životné procesy vyskytujúce sa v ľudskom a zvieracom tele. Mnoho technologických procesov v chemickom a inom priemysle, napríklad výroba kyselín, kovov, papiera, sódy, hnojív, prebieha v roztokoch.
4. Koloidné systémy.
Koloidné systémy (v preklade z gréčtiny „kolla“ – lepidlo, „eidos“ – typ podobný lepidlu) – Sú to dispergované systémy, v ktorých je veľkosť fázových častíc od 100 do 1 nm. Tieto častice nie sú viditeľné voľným okom a dispergovaná fáza a dispergované médium v takýchto systémoch je ťažké oddeliť usadzovaním.
Z kurzu všeobecnej biológie viete, že častice tejto veľkosti sa dajú zistiť pomocou ultramikroskopu, ktorý využíva princíp rozptylu svetla. Vďaka tomu sa koloidná častica v ňom javí ako svetlá bodka na tmavom pozadí.
Delia sa na sóly (koloidné roztoky) a gély (želé).
1. Koloidné roztoky, alebo sol. Ide o väčšinu tekutín živej bunky (cytoplazma, jadrová šťava – karyoplazma, obsah organel a vakuol). A živý organizmus ako celok (krv, lymfa, tkanivový mok, tráviace šťavy atď.) Takéto systémy tvoria lepidlá, škrob, proteíny a niektoré polyméry.
Koloidné roztoky možno získať ako výsledok chemických reakcií; napríklad, keď roztoky kremičitanov draselných alebo sodných (“rozpustné sklo”) reagujú s roztokmi kyselín, vzniká koloidný roztok kyseliny kremičitej. Sól sa tvorí aj počas hydrolýzy chloridu železitého v horúcej vode.
Charakteristickou vlastnosťou koloidných roztokov je ich priehľadnosť. Koloidné roztoky majú podobný vzhľad ako skutočné roztoky. Odlišujú sa od nich „svetelnou dráhou“, ktorá sa vytvára - kužeľom, keď cez ne prechádza lúč svetla. Tento jav sa nazýva Tyndallov efekt. Častice dispergovanej fázy sólu, väčšie ako v skutočnom roztoku, odrážajú svetlo od svojho povrchu a pozorovateľ vidí v nádobe s koloidným roztokom svetelný kužeľ. Netvorí sa v pravom roztoku. Podobný efekt, ale len pre aerosól a nie tekutý koloid, môžete pozorovať v lese a v kinách, keď vzduchom kinosály prechádza lúč svetla z filmovej kamery.
Prechod lúča svetla cez riešenia:
a – pravý roztok chloridu sodného;
b – koloidný roztok hydroxidu železitého.
Častice dispergovanej fázy koloidných roztokov sa často neusadzujú ani pri dlhodobom skladovaní v dôsledku kontinuálnych zrážok s molekulami rozpúšťadla v dôsledku tepelného pohybu. Pri približovaní sa k sebe nelepia kvôli prítomnosti rovnomenných elektrických nábojov na ich povrchu. Vysvetľuje sa to tým, že látky v koloidnom, t.j. jemne rozomletom stave, majú veľký povrch. Na tomto povrchu sú adsorbované buď kladne alebo záporne nabité ióny. Napríklad kyselina kremičitá adsorbuje záporné ióny SiO 3 2-, ktorých je veľa v roztoku v dôsledku disociácie kremičitanu sodného:
Častice s podobným nábojom sa navzájom odpudzujú, a preto sa nelepia.
Ale za určitých podmienok môže dôjsť ku koagulačnému procesu. Pri varení niektorých koloidných roztokov dochádza k desorpcii nabitých iónov, t.j. koloidné častice strácajú svoj náboj. Začnú sa zväčšovať a usadzovať. To isté sa pozoruje pri pridávaní akéhokoľvek elektrolytu. V tomto prípade koloidná častica priťahuje opačne nabitý ión a jeho náboj je neutralizovaný.
Koagulácia - jav zlepovania a zrážania koloidných častíc - pozorujeme, keď sa náboj týchto častíc neutralizuje, keď sa do koloidného roztoku pridá elektrolyt. V tomto prípade sa roztok zmení na suspenziu alebo gél. Niektoré organické koloidy sa pri zahrievaní zrážajú (lepidlo, vaječný bielok) alebo pri zmene acidobázického prostredia roztoku.
2. Gély alebo želé sú želatínové sedimenty vznikajúce pri koagulácii sólov. Patrí medzi ne veľké množstvo polymérových gélov, Vám tak dobre známych cukrárskych, kozmetických a medicínskych gélov (želatína, želé, lekvár, chlieb, mäso, džem, želé, lekvár, želé, syr, tvaroh, zrazené mlieko, Vtáčie mlieko koláč) a samozrejme nekonečné množstvo prírodných gélov: minerály (opál), telá medúz, chrupavky, šľachy, vlasy, svalové a nervové tkanivo atď. Históriu vývoja na Zemi možno súčasne považovať za históriu vývoja koloidného stavu hmoty. Časom sa štruktúra gélov naruší (odlupuje) – uvoľňuje sa z nich voda. Tento jav sa nazýva syneréza .
Želé − ide o štruktúrované systémy s vlastnosťami elastických pevných látok. Želatínový stav látky možno považovať za medziprodukt medzi kvapalným a pevným stavom.
Rôsoly z vysokomolekulárnych látok je možné získať najmä dvoma spôsobmi: metódou tvorby želé z polymérnych roztokov a metódou napučiavania suchých vysokomolekulových látok vo vhodných kvapalinách.
Proces prechodu roztoku polyméru alebo sólu na želé sa nazýva tvorba želé . Želatinizácia je spojená so zvýšením viskozity a spomalením Brownovho pohybu a spočíva v zjednotení častíc dispergovanej fázy vo forme siete alebo buniek a naviazaní všetkého rozpúšťadla.
Proces tvorby želé výrazne ovplyvňuje charakter rozpustených látok, tvar ich častíc, koncentrácia, teplota, doba procesu a nečistoty iných látok, najmä elektrolytov .
Na základe ich vlastností sú želé rozdelené do dvoch veľkých skupín:
a) elastické alebo reverzibilné, získané z vysokomolekulárnych látok;
b) krehké alebo nevratné, získané z anorganických hydrofóbnych sólov.
Ako už bolo spomenuté, želé z vysokomolekulárnych látok je možné získať nielen metódou želatinizácie roztokov, ale aj metódou napučiavania suchých látok. Obmedzené napučiavanie končí tvorbou želé a neprechádza do rozpustenia a pri neobmedzenom napučiavaní je želé medzistupeň na ceste k rozpusteniu.
Želé sa vyznačujú množstvom vlastností pevných látok: zachovávajú si tvar, majú elastické vlastnosti a elasticitu. Ich mechanické vlastnosti však určuje koncentrácia a teplota.
Po zahriatí sa želé premenia na viskózny tekutý stav. Tento proces sa nazýva tavenie. Je to reverzibilné, pretože po ochladení roztok opäť vytvorí rôsol.
Mnohé želé sú schopné skvapalniť a premeniť sa na roztoky pod mechanickým vplyvom (miešanie, pretrepávanie). Tento proces je reverzibilný, pretože v pokoji po určitom čase roztok vytvorí želé. Vlastnosť rôsolov pri mechanickom namáhaní opakovane izotermicky skvapalňovať a v pokoji vytvárať rôsol je tzv. tixotropia . Napríklad čokoládová hmota, margarín a cesto sú schopné tixotropných zmien.
Želé, ktoré má vo svojom zložení obrovské množstvo vody, má okrem vlastností pevných telies aj vlastnosti tekutého telesa. Môžu v nich prebiehať rôzne fyzikálne a chemické procesy: difúzia, chemické reakcie medzi látkami.
Čerstvo pripravené želé sa časom menia, pretože proces štruktúrovania želé pokračuje. Súčasne sa na povrchu želé začnú objavovať kvapôčky kvapaliny, ktoré po zlúčení vytvárajú tekuté médium. Výsledným disperzným médiom je zriedený roztok polyméru a dispergovaná fáza je želatínová frakcia. Štúdio nazýva tento spontánny proces delenia želé do fáz sprevádzaný zmenou objemu syneréza ( namáčanie).
Syneréza sa považuje za pokračovanie procesov, ktoré určujú tvorbu želé. Rýchlosť synerézy rôznych želé je rôzna a závisí hlavne od teploty a koncentrácie.
Syneréza v želé tvorených polymérmi je čiastočne reverzibilná. Niekedy stačí zahriatie, aby sa želé, ktoré prešlo synerézou, vrátilo do pôvodného stavu V kulinárskej praxi sa tento spôsob používa napríklad na osvieženie kaší, pyré, starého chleba. Ak počas skladovania želé nastanú chemické procesy, syneréza sa skomplikuje a stratí sa jej reverzibilita a želé starne. V tomto prípade rôsol stráca schopnosť zadržiavať viazanú vodu (zatuchnutie chleba). Praktický význam synerézy je dosť veľký. Syneréza je najčastejšie nežiaduca v každodennom živote a priemysle. Ide o dusenie chleba, namáčanie marmelády, želé, karamelu a ovocných džemov.
5. Roztoky látok s vysokou molekulovou hmotnosťou.
Polyméry, podobne ako nízkomolekulové látky, v závislosti od podmienok na získanie roztoku (povaha polyméru a rozpúšťadla, teplota atď.) môžu tvoriť koloidné aj pravé roztoky. V tomto ohľade je zvykom hovoriť o koloidnom alebo skutočnom stave látky v roztoku. Nebudeme sa dotýkať koloidných systémov polymér-rozpúšťadlo. Uvažujme len roztoky polymérov molekulárneho typu. Je potrebné poznamenať, že vzhľadom na veľkú veľkosť molekúl a zvláštnosti ich štruktúry majú roztoky IUD množstvo špecifických vlastností:
1. Rovnovážne procesy v roztokoch IUD sa vytvárajú pomaly.
2. Procesu rozpúšťania IUD zvyčajne predchádza proces opuchu.
3. Polymérne roztoky sa neriadia zákonmi ideálnych riešení, t.j. Raoultov a Van't Hoffov zákon.
4. Pri prúdení polymérnych roztokov dochádza k anizotropii vlastností (nerovnaké fyzikálne vlastnosti roztoku v rôznych smeroch) v dôsledku orientácie molekúl v smere prúdenia.
5. Vysoká viskozita roztokov IUD.
6. Kvôli svojej veľkej veľkosti majú molekuly polyméru tendenciu spájať sa v roztokoch. Životnosť polymérnych zložiek je dlhšia ako životnosť látok s nízkou molekulovou hmotnosťou.
Proces rozpúšťania BMC prebieha spontánne, ale počas dlhého časového obdobia a často mu predchádza napučiavanie polyméru v rozpúšťadle. Polyméry, ktorých makromolekuly majú symetrický tvar, môžu prejsť do roztoku bez predchádzajúceho napučiavania. Napríklad hemoglobín, pečeňový škrob - glykogén pri rozpustení takmer nenapučiava a roztoky týchto látok nemajú vysokú viskozitu ani pri relatívne vysokých koncentráciách. Zatiaľ čo látky s vysoko asymetrickými predĺženými molekulami pri rozpustení veľmi silno napučiavajú (želatína, celulóza, prírodné a syntetické kaučuky).
Napučiavanie je zvýšenie hmotnosti a objemu polyméru v dôsledku prenikania molekúl rozpúšťadla do priestorovej štruktúry IMC.
Existujú dva typy opuchov: neobmedzene, končiace úplným rozpustením IUD (napríklad napučaním želatíny vo vode, gumy v benzéne, nitrocelulózy v acetóne) a obmedzené, čo vedie k vytvoreniu napučaného polyméru - želé (napríklad napučiavanie celulózy vo vode, želatíny v studenej vode, vulkanizovaného kaučuku v benzéne).
Dispergované systémy
Čisté látky sú v prírode veľmi zriedkavé. Zmesi rôznych látok v rôznom stave agregácie môžu vytvárať heterogénne a homogénne systémy – disperzné systémy a roztoky.
Rozptýlené
sa nazývajú heterogénne systémy, v ktorých je jedna látka vo forme veľmi malých častíc rovnomerne rozložená v objeme druhej.
Látka, ktorá je prítomná v menšom množstve a rozložená v objeme inej, sa nazýva dispergovaná fáza
. Môže pozostávať z niekoľkých látok.
Látka prítomná vo väčšom množstve, v objeme ktorej sa rozptýli dispergovaná fáza, sa nazýva tzv disperzné médium
. Medzi ním a časticami dispergovanej fázy je rozhranie, preto sa dispergované systémy nazývajú heterogénne (nehomogénne).
Ako disperzné médium, tak aj dispergovaná fáza môžu byť zastúpené látkami v rôznom stave agregácie – tuhá, kvapalná a plynná.
V závislosti od kombinácie agregovaného stavu disperzného média a dispergovanej fázy možno rozlíšiť 9 typov takýchto systémov.
Na základe veľkosti častíc látok, ktoré tvoria dispergovanú fázu, sa dispergované systémy delia na hrubo dispergované (suspenzie) s veľkosťou častíc väčšou ako 100 nm a jemne dispergované (koloidné roztoky alebo koloidné systémy) s veľkosťou častíc od 100 do 1 nm. Ak je látka fragmentovaná na molekuly alebo ióny s veľkosťou menšou ako 1 nm, vzniká homogénny systém - roztok. Je homogénna (homogénna), medzi časticami a médiom neexistuje rozhranie.
Už rýchle zoznámenie sa s rozptýlenými systémami a riešeniami ukazuje, aké dôležité sú v každodennom živote av prírode.
Posúďte sami: bez nílskeho bahna by nevznikla veľká civilizácia starovekého Egypta; bez vody, vzduchu, hornín a minerálov by vôbec neexistovala živá planéta – náš spoločný domov – Zem; bez buniek by nebolo živých organizmov atď.
Klasifikácia disperzných systémov a roztokov
Pozastaviť
Pozastaviť
- ide o disperzné systémy, v ktorých je veľkosť fázových častíc väčšia ako 100 nm. Ide o nepriehľadné systémy, ktorých jednotlivé častice je možné vidieť voľným okom. Dispergovaná fáza a disperzné médium sa ľahko oddelia usadzovaním. Takéto systémy sa delia na:
1) emulzie
(médium aj fáza sú navzájom nerozpustné kvapaliny). Ide o známe mliečne, lymfatické, vodouriediteľné farby atď.;
2) pozastavenia
(médium je kvapalina a fáza je v nej nerozpustná pevná látka). Ide o konštrukčné riešenia (napríklad „vápenné mlieko“ na bielenie), riečny a morský kal suspendovaný vo vode, živú suspenziu mikroskopických živých organizmov v morskej vode - planktón, ktorým sa živia obrie veľryby atď.;
3) aerosólov
- suspenzie malých častíc kvapalín alebo pevných látok v plyne (napríklad vo vzduchu). Rozlišujte medzi prachom, dymom a hmlou. Prvé dva typy aerosólov sú suspenzie pevných častíc v plyne (väčšie častice v prachu), druhý je suspenzia malých kvapiek kvapaliny v plyne. Napríklad prírodné aerosóly: hmla, búrky - suspenzia kvapiek vody vo vzduchu, dym - malé pevné častice. A smog visiaci nad najväčšími mestami sveta je tiež aerosól s tuhou a kvapalnou rozptýlenou fázou. Obyvatelia osád pri cementárňach trpia tým, že vo vzduchu vždy visí najjemnejší cementový prach, ktorý vzniká pri mletí cementárskych surovín a produktu jeho výpalu – slinku. Podobné škodlivé aerosóly – prach – sú prítomné aj v mestách s hutníckou výrobou. Dym z továrenských komínov, smog, drobné kvapôčky slín vylietavajúce z úst chorého na chrípku a tiež škodlivé aerosóly.
Aerosóly zohrávajú dôležitú úlohu v prírode, každodennom živote a ľudských výrobných činnostiach. Nahromadenie mrakov, chemické ošetrenie polí, nanášanie farieb v spreji, rozprašovanie paliva, výroba sušeného mlieka a ošetrenie dýchacích ciest (inhalácia) sú príklady javov a procesov, pri ktorých aerosóly prinášajú výhody. Aerosóly sú hmly nad morským príbojom, v blízkosti vodopádov a fontán, dúha, ktorá sa v nich objavuje, dáva človeku radosť a estetické potešenie.
Pre chémiu majú najväčší význam disperzné systémy, v ktorých je médiom voda a kvapalné roztoky.
Prírodná voda vždy obsahuje rozpustené látky. Prírodné vodné roztoky sa podieľajú na procesoch tvorby pôdy a zásobujú rastliny živinami. V roztokoch sa vyskytujú aj zložité životné procesy vyskytujúce sa v ľudskom a zvieracom tele. Mnoho technologických procesov v chemickom a inom priemysle, napríklad výroba kyselín, kovov, papiera, sódy, hnojív, prebieha v roztokoch.
Koloidné systémy
Koloidné systémy
- ide o disperzné systémy, v ktorých je veľkosť fázových častíc od 100 do 1 nm. Tieto častice nie sú viditeľné voľným okom a dispergovaná fáza a disperzné médium v takýchto systémoch sa ťažko separujú usadzovaním.
Delia sa na sóly (koloidné roztoky) a gély (želé).
1.
Koloidné roztoky alebo sóly.
Ide o väčšinu tekutín živej bunky (cytoplazma, jadrová šťava - karyoplazma, obsah organel a vakuol) a živého organizmu ako celku (krv, lymfa, tkanivový mok, tráviace šťavy, humorálne tekutiny a pod.). Takéto systémy tvoria lepidlá, škrob, proteíny a niektoré polyméry.
Koloidné roztoky možno získať ako výsledok chemických reakcií; napríklad, keď roztoky kremičitanov draselných alebo sodných (“rozpustné sklo”) reagujú s roztokmi kyselín, vzniká koloidný roztok kyseliny kremičitej. Sól sa tvorí aj počas hydrolýzy chloridu železitého (III) v horúcej vode. Koloidné roztoky majú podobný vzhľad ako skutočné roztoky. Odlišujú sa od nich „svetelnou dráhou“, ktorá sa vytvára - kužeľom, keď cez ne prechádza lúč svetla.
Častice dispergovanej fázy koloidných roztokov sa často neusadzujú ani pri dlhodobom skladovaní v dôsledku kontinuálnych zrážok s molekulami rozpúšťadla v dôsledku tepelného pohybu. Pri približovaní sa k sebe nelepia kvôli prítomnosti rovnomenných elektrických nábojov na ich povrchu. Ale za určitých podmienok môže dôjsť ku koagulačnému procesu.
Koagulácia - jav zlepovania a zrážania koloidných častíc - pozorujeme, keď sa náboj týchto častíc neutralizuje, keď sa do koloidného roztoku pridá elektrolyt. V tomto prípade sa roztok zmení na suspenziu alebo gél. Niektoré organické koloidy sa pri zahrievaní zrážajú (lepidlo, vaječný bielok) alebo pri zmene acidobázického prostredia roztoku.
2.
Gély
, alebo želé, čo sú želatínové usadeniny vznikajúce pri koagulácii sólov. Patrí medzi ne veľké množstvo polymérových gélov, ktoré sú vám tak dobre známe cukrárske, kozmetické a lekárske (želatína, želé, želé, marmeláda, torta z vtáčieho mlieka) a samozrejme nekonečné množstvo prírodných gélov: minerály (opál), medúzy telieska, chrupavky, šľachy, vlasy, svalové a nervové tkanivo atď. Dejiny vývoja života na Zemi možno súčasne považovať za históriu evolúcie koloidného stavu hmoty. Časom sa štruktúra gélov naruší a uvoľní sa z nich voda. Tento jav sa nazýva syneréza
.
Riešenia
Volá sa riešenie
homogénny systém pozostávajúci z dvoch alebo viacerých látok.
Roztoky sú vždy jednofázové, to znamená, že ide o homogénny plyn, kvapalinu alebo tuhú látku. Je to spôsobené tým, že jedna z látok je rozložená v hmote druhej vo forme molekúl, atómov alebo iónov (veľkosť častíc menšia ako 1 nm).
Riešenia sú tzv pravda
, ak chcete zdôrazniť ich odlišnosť od koloidných roztokov.
Za rozpúšťadlo sa považuje látka, ktorej stav agregácie sa pri tvorbe roztoku nemení. Napríklad voda vo vodných roztokoch kuchynskej soli, cukru, oxidu uhličitého. Ak roztok vznikol zmiešaním plynu s plynom, kvapaliny s kvapalinou a pevnej látky s pevnou látkou, rozpúšťadlo sa považuje za zložku, ktorá je v roztoku zastúpená vo väčšom množstve. Vzduch je teda roztok kyslíka, vzácnych plynov, oxidu uhličitého v dusíku (rozpúšťadle). Stolový ocot, ktorý obsahuje od 5 do 9% kyseliny octovej, je roztok tejto kyseliny vo vode (rozpúšťadlom je voda). V octovej podstate však kyselina octová zohráva úlohu rozpúšťadla, pretože jej hmotnostný podiel je 70 - 80%, preto je to roztok vody v kyseline octovej.
Pri kryštalizácii tekutej zliatiny striebra a zlata možno získať tuhé roztoky rôzneho zloženia.
Riešenia sa delia na:
molekulárne - sú to vodné roztoky neelektrolytov - organických látok (alkohol, glukóza, sacharóza atď.);
molekulárny ión- ide o roztoky slabých elektrolytov (dusík, sulfidové kyseliny atď.);
iónové - sú to roztoky silných elektrolytov (zásady, soli, kyseliny - NaOH, K 2 S0 4, HN0 3, HC1O 4).
Predtým existovali dva pohľady na povahu rozpúšťania a roztokov: fyzikálny a chemický. Podľa prvého boli roztoky považované za mechanické zmesi, podľa druhého - ako nestabilné chemické zlúčeniny častíc rozpustenej látky s vodou alebo iným rozpúšťadlom. Posledná teória bola vyjadrená v roku 1887 D.I. Mendelejevom, ktorý sa viac ako 40 rokov venoval štúdiu riešení. Moderná chémia považuje rozpúšťanie za fyzikálno-chemický proces a roztoky za fyzikálno-chemické systémy.
Presnejšia definícia riešenia je:
Riešenie
- homogénna (homogénna) sústava pozostávajúca z častíc rozpustenej látky, rozpúšťadla a produktov ich vzájomného pôsobenia.
Správanie a vlastnosti roztokov elektrolytov, ako dobre viete, vysvetľuje ďalšia dôležitá teória chémie - teória elektrolytickej disociácie, ktorú vypracoval S. Arrhenius, rozpracovali a doplnili ju žiaci D. I. Mendelejeva a predovšetkým I. A. Kablukov.
Otázky na konsolidáciu:
1. Čo sú disperzné systémy?
2. Pri poškodení kože (rane) sa pozoruje zrážanie krvi - koagulácia solu. Čo je podstatou tohto procesu? Prečo tento jav plní ochrannú funkciu tela? Ako sa nazýva ochorenie, pri ktorom je zrážanie krvi ťažké alebo nie je pozorované?
3. Povedzte nám o význame rôznych disperzných systémov v každodennom živote.
4. Sledujte vývoj koloidných systémov počas vývoja života na Zemi.
Disperzné systémy možno rozdeliť podľa veľkosti častíc disperznej fázy. Ak je veľkosť častíc menšia ako jeden nm, ide o molekulárne iónové systémy, od jednej do sto nm sú koloidné a viac ako sto nm sú hrubé. Skupinu molekulárne dispergovaných systémov predstavujú roztoky. Ide o homogénne systémy, ktoré pozostávajú z dvoch alebo viacerých látok a sú jednofázové. Patria sem plyny, tuhé látky alebo roztoky. Na druhej strane je možné tieto systémy rozdeliť do podskupín:
- Molekulárne. Keď sa organické látky, ako je glukóza, spoja s neelektrolytmi. Takéto roztoky sa nazývali pravdivé, aby sa dali odlíšiť od koloidných. Patria sem roztoky glukózy, sacharózy, alkoholu a iných.
- Molekulárne iónové. V prípade interakcie medzi slabými elektrolytmi. Do tejto skupiny patria kyslé roztoky, dusíkaté, sírovodík a iné.
- Iónový. Zlúčenina silných elektrolytov. Významnými predstaviteľmi sú roztoky zásad, solí a niektorých kyselín.
Koloidné systémy
Koloidné systémy sú mikroheterogénne systémy, v ktorých sa veľkosť koloidných častíc pohybuje od 100 do 1 nm. V dôsledku solvatačného iónového obalu a elektrického náboja sa nemusia dlho vyzrážať. Pri distribúcii v médiu koloidné roztoky rovnomerne vyplnia celý objem a rozdelia sa na sóly a gély, ktoré sú zase zrazeninami vo forme želé. Patria sem roztoky albumínu, želatíny a roztoky koloidného striebra. Želé mäso, suflé, pudingy sú svetlé koloidné systémy, ktoré sa nachádzajú v každodennom živote.
Hrubé systémy
Nepriehľadné systémy alebo suspenzie, v ktorých sú zložky s jemnými časticami viditeľné voľným okom. Počas procesu usadzovania sa dispergovaná fáza ľahko oddelí od dispergovaného média. Delia sa na suspenzie, emulzie a aerosóly. Systémy, v ktorých je tuhá látka s väčšími časticami umiestnená v kvapalnom disperznom médiu, sa nazývajú suspenzie. Patria sem vodné roztoky škrobu a hliny. Na rozdiel od suspenzií sa emulzie získavajú zmiešaním dvoch kvapalín, z ktorých jedna sa v kvapkách distribuuje do druhej. Príkladom emulzie je zmes oleja a vody, kvapôčky tuku v mlieku. Ak sú v plyne rozptýlené malé tuhé alebo kvapalné častice, ide o aerosóly. Aerosól je v podstate suspenzia v plyne. Jedným z predstaviteľov aerosólu na báze kvapaliny je hmla - ide o veľké množstvo malých vodných kvapiek suspendovaných vo vzduchu. Pevný aerosól - dym alebo prach - viacnásobné nahromadenie malých pevných častíc suspendovaných aj vo vzduchu.
Sekcie: Chémia
Trieda: 11
Po preštudovaní témy lekcie sa naučíte:
- Čo sú disperzné systémy?
- čo sú disperzné systémy?
- Aké vlastnosti majú disperzné systémy?
- význam rozptýlených systémov.
Čisté látky sú v prírode veľmi zriedkavé. Kryštály čistých látok – cukru alebo napríklad kuchynskej soli, sa dajú zohnať v rôznych veľkostiach – veľké aj malé. Bez ohľadu na veľkosť kryštálov majú všetky rovnakú vnútornú štruktúru pre danú látku – molekulárnu alebo iónovú kryštálovú mriežku.
V prírode sa najčastejšie vyskytujú zmesi rôznych látok. Zmesi rôznych látok v rôznych stavoch agregácie môžu vytvárať heterogénne a homogénne systémy. Takéto systémy budeme nazývať rozptýlené.
Dispergovaný systém je systém pozostávajúci z dvoch alebo viacerých látok, z ktorých jedna je vo forme veľmi malých častíc rovnomerne rozložených v objeme druhej.
Látka sa rozkladá na ióny, molekuly, atómy, čo znamená, že sa „rozdeľuje“ na malé častice. „drvenie“ > rozptyľovanie, t.j. látky sú rozptýlené na rôzne veľkosti častíc, viditeľné a neviditeľné.
Látka, ktorá je prítomná v menšom množstve, rozptýlená a rozložená v objeme inej, sa nazýva dispergovaná fáza. Môže pozostávať z niekoľkých látok.
Látka prítomná vo väčšom množstve, v objeme ktorej sa rozptýli dispergovaná fáza, sa nazýva tzv rozptýlené médium. Medzi ním a časticami dispergovanej fázy je rozhranie, preto sa dispergované systémy nazývajú heterogénne (nehomogénne).
Dispergované prostredie aj dispergovaná fáza môžu predstavovať látky v rôznom stave agregácie – pevné, kvapalné a plynné.
V závislosti od kombinácie agregovaného stavu dispergovaného média a dispergovanej fázy možno rozlíšiť 9 typov takýchto systémov.
Tabuľka
Príklady rozptýlených systémov
| Disperzné médium | Dispergovaná fáza | Príklady niektorých prírodných a domácich disperzných systémov |
| Plyn | Plyn | Vždy homogénna zmes (vzduch, zemný plyn) |
| Kvapalina | Hmla, plyn spojený s kvapkami oleja, zmes karburátora v motoroch automobilov (kvapôčky benzínu vo vzduchu), aerosóly | |
| pevný | Prach vo vzduchu, dym, smog, simoomy (prachové a pieskové búrky), aerosóly | |
| Kvapalina | Plyn | Šumivé nápoje, peny |
| Kvapalina | Emulzie. Tekuté médiá tela (krvná plazma, lymfa, tráviace šťavy), tekutý obsah buniek (cytoplazma, karyoplazma) | |
| pevný | Sole, gély, pasty (želé, želé, lepidlá). Riečny a morský bahno suspendovaný vo vode; mínomety | |
| pevný | Plyn | Snehová kôra so vzduchovými bublinami v nej, zemina, textílie, tehla a keramika, penová guma, sýtená čokoláda, prášky |
| Kvapalina | Vlhká pôda, lekárske a kozmetické výrobky (masti, maskara, rúž atď.) | |
| pevný | Kamene, farebné sklá, nejaké zliatiny |
Podľa veľkosti častíc látok, ktoré tvoria dispergovanú fázu, sa dispergované systémy delia na hrubý (suspenzie) s veľkosťou častíc väčšou ako 100 nm a jemne rozptýlené (koloidné roztoky alebo koloidné systémy) s veľkosťou častíc od 100 do 1 nm. Ak je látka fragmentovaná na molekuly alebo ióny s veľkosťou menšou ako 1 nm, vytvorí sa homogénny systém - Riešenie. Je homogénny, medzi časticami a médiom nie je žiadne rozhranie.
Rozptýlené systémy a riešenia sú veľmi dôležité v každodennom živote a v prírode. Posúďte sami: bez nílskeho bahna by nevznikla veľká civilizácia starovekého Egypta; bez vody, vzduchu, hornín a minerálov by vôbec neexistovala živá planéta – náš spoločný domov – Zem; bez buniek by nebolo živých organizmov atď.
ZASTAVENIE
Suspenzie sú disperzné systémy, v ktorých je veľkosť fázových častíc väčšia ako 100 nm. Ide o nepriehľadné systémy, ktorých jednotlivé častice je možné vidieť voľným okom. Dispergovaná fáza a dispergované médium sa ľahko oddelia usadzovaním a filtráciou. Takéto systémy sa delia na:
- Emulzie ( médium aj fáza sú navzájom nerozpustné kvapaliny). Z vody a oleja je možné pripraviť emulziu dlhým trepaním zmesi. Ide o známe mliečne, lymfatické, vodouriediteľné farby atď.
- Pozastavenie(médium je kvapalina, fáza je v nej nerozpustná pevná látka). Na prípravu suspenzie je potrebné látku rozdrviť na jemný prášok, naliať do kvapaliny a dobre pretrepať. Časom častica spadne na dno nádoby. Je zrejmé, že čím menšie sú častice, tým dlhšie bude suspenzia pretrvávať. Ide o konštrukčné riešenia, riečne a morské bahno zavesené vo vode, živú suspenziu mikroskopických živých organizmov v morskej vode – planktón, ktorý živí obry – veľryby atď.
- Aerosóly suspenzie malých častíc kvapalín alebo pevných látok v plyne (napríklad vo vzduchu). Je tam prach, dym a hmla. Prvé dva typy aerosólov sú suspenzie pevných častíc v plyne (väčšie častice v prachu), druhé sú suspenziou kvapiek kvapaliny v plyne. Napríklad: hmla, búrky - suspenzia kvapiek vody vo vzduchu, dym - malé pevné častice. A smog visiaci nad najväčšími mestami sveta je tiež aerosól s tuhou a kvapalnou rozptýlenou fázou. Obyvatelia osád pri cementárňach trpia tým, že vo vzduchu vždy visí najjemnejší cementový prach, ktorý vzniká pri mletí cementárskych surovín a produktu jeho výpalu – slinku. Škodlivými aerosólmi sú aj dym z továrenských komínov, smog, drobné kvapôčky slín vylietavajúce z úst chorého na chrípku. Aerosóly zohrávajú dôležitú úlohu v prírode, každodennom živote a ľudských výrobných činnostiach. Hromadenie mrakov, ošetrovanie polí chemikáliami, nanášanie farieb a lakov pomocou striekacej pištole, ošetrovanie dýchacích ciest (inhalácia) sú príklady javov a procesov, pri ktorých sú aerosóly prospešné. Aerosóly sú hmly nad morským príbojom, v blízkosti vodopádov a fontán, dúha, ktorá sa v nich objavuje, dáva človeku radosť a estetické potešenie.
Pre chémiu majú najväčší význam disperzné systémy, v ktorých je médiom voda a kvapalné roztoky.
Prírodná voda vždy obsahuje rozpustené látky. Prírodné vodné roztoky sa podieľajú na procesoch tvorby pôdy a zásobujú rastliny živinami. V roztokoch sa vyskytujú aj zložité životné procesy vyskytujúce sa v ľudskom a zvieracom tele. Mnoho technologických procesov v chemickom a inom priemysle, napríklad výroba kyselín, kovov, papiera, sódy, hnojív, prebieha v roztokoch.
KOLOIDNÉ SYSTÉMY
Koloidné systémy (preložené z gréckeho „colla“ – lepidlo, „eidos“ – typ podobný lepidlu) – Sú to dispergované systémy, v ktorých je veľkosť fázových častíc od 100 do 1 nm. Tieto častice nie sú viditeľné voľným okom a dispergovaná fáza a dispergované médium v takýchto systémoch je ťažké oddeliť usadzovaním.
Z kurzu všeobecnej biológie viete, že častice tejto veľkosti sa dajú zistiť pomocou ultramikroskopu, ktorý využíva princíp rozptylu svetla. Vďaka tomu sa koloidná častica v ňom javí ako svetlá bodka na tmavom pozadí.
Delia sa na sóly (koloidné roztoky) a gély (želé).
1. Koloidné roztoky alebo sóly. Ide o väčšinu tekutín živej bunky (cytoplazma, jadrová šťava – karyoplazma, obsah organel a vakuol). A živý organizmus ako celok (krv, lymfa, tkanivový mok, tráviace šťavy atď.) Takéto systémy tvoria lepidlá, škrob, proteíny a niektoré polyméry.
Koloidné roztoky možno získať ako výsledok chemických reakcií; napríklad, keď roztoky kremičitanov draselných alebo sodných (“rozpustné sklo”) reagujú s roztokmi kyselín, vzniká koloidný roztok kyseliny kremičitej. Sól sa tvorí aj počas hydrolýzy chloridu železitého v horúcej vode.
Charakteristickou vlastnosťou koloidných roztokov je ich priehľadnosť. Koloidné roztoky majú podobný vzhľad ako skutočné roztoky. Odlišujú sa od nich „svetelnou dráhou“, ktorá sa vytvára - kužeľom, keď cez ne prechádza lúč svetla. Tento jav sa nazýva Tyndallov efekt. Častice dispergovanej fázy sólu, väčšie ako v skutočnom roztoku, odrážajú svetlo od svojho povrchu a pozorovateľ vidí v nádobe s koloidným roztokom svetelný kužeľ. Netvorí sa v pravom roztoku. Podobný efekt, ale len pre aerosól a nie tekutý koloid, môžete pozorovať v lese a v kinách, keď vzduchom kinosály prechádza lúč svetla z filmovej kamery.
Prechod lúča svetla cez riešenia;
a – pravý roztok chloridu sodného;
b – koloidný roztok hydroxidu železitého.
Častice dispergovanej fázy koloidných roztokov sa často neusadzujú ani pri dlhodobom skladovaní v dôsledku kontinuálnych zrážok s molekulami rozpúšťadla v dôsledku tepelného pohybu. Pri približovaní sa k sebe nelepia kvôli prítomnosti rovnomenných elektrických nábojov na ich povrchu. Vysvetľuje sa to tým, že látky v koloidnom, t.j. jemne rozomletom stave, majú veľký povrch. Na tomto povrchu sú adsorbované buď kladne alebo záporne nabité ióny. Napríklad kyselina kremičitá adsorbuje záporné ióny SiO 3 2-, ktorých je veľa v roztoku v dôsledku disociácie kremičitanu sodného:
Častice s podobným nábojom sa navzájom odpudzujú, a preto sa nelepia.
Ale za určitých podmienok môže dôjsť ku koagulačnému procesu. Pri varení niektorých koloidných roztokov dochádza k desorpcii nabitých iónov, t.j. koloidné častice strácajú svoj náboj. Začnú sa zväčšovať a usadzovať. To isté sa pozoruje pri pridávaní akéhokoľvek elektrolytu. V tomto prípade koloidná častica priťahuje opačne nabitý ión a jeho náboj je neutralizovaný.
Koagulácia - jav, kedy sa koloidné častice zlepia a vyzrážajú - sa pozoruje, keď sa náboj týchto častíc neutralizuje, keď sa do koloidného roztoku pridá elektrolyt. V tomto prípade sa roztok zmení na suspenziu alebo gél. Niektoré organické koloidy sa pri zahrievaní zrážajú (lepidlo, vaječný bielok) alebo pri zmene acidobázického prostredia roztoku.
2. Gély alebo želé sú želatínové zrazeniny vznikajúce pri koagulácii sólov. Patrí medzi ne veľké množstvo polymérových gélov, Vám tak dobre známych cukrárskych, kozmetických a medicínskych gélov (želatína, želé, marmeláda, torta z vtáčieho mlieka) a samozrejme nekonečné množstvo prírodných gélov: minerály (opál), telíčka medúz, chrupavky, šľachy, vlasy, svalové a nervové tkanivo atď. Históriu vývoja na Zemi možno súčasne považovať za históriu vývoja koloidného stavu hmoty. Časom sa štruktúra gélov naruší (odlupuje) – uvoľňuje sa z nich voda. Tento jav sa nazýva syneréza.
Vykonajte laboratórne pokusy na danú tému (skupinová práca, v skupine 4 ľudí).
Dostali ste vzorku rozptýleného systému. Vaša úloha: určiť, ktorý systém rozptylu ste dostali.
Študenti dostanú: cukrový roztok, roztok chloridu železitého, zmes vody a riečneho piesku, želatínu, roztok chloridu hlinitého, roztok kuchynskej soli, zmes vody a rastlinného oleja.
Pokyny na vykonávanie laboratórnych experimentov
- Starostlivo si prezrite vzorku, ktorú ste dostali (vonkajší popis). Vyplňte stĺpec č. 1 tabuľky.
- Disperzný systém premiešajte. Pozorujte schopnosť usadiť sa.
Usadzuje sa alebo stratifikuje v priebehu niekoľkých minút, alebo s ťažkosťami počas dlhého časového obdobia, alebo sa neusadí. Vyplňte stĺpec č. 2 tabuľky.
Ak nepozorujete usadzovanie častíc, skontrolujte proces koagulácie. Do dvoch skúmaviek nalejte trochu roztoku a do jednej pridajte 2-3 kvapky žltej krvnej soli a do druhej 3-5 kvapiek alkálie, čo pozorujete?
- Nechajte dispergovaný systém prejsť cez filter.čo pozoruješ? Vyplňte stĺpec č. 3 tabuľky. (Niektoré prefiltrujte do skúmavky).
- Osvieťte lúčom baterky cez roztok na pozadí tmavého papiera.čo pozoruješ? (Je možné pozorovať Tyndallov efekt)
- Urobte záver: čo je to za rozptýlený systém? Čo je to rozptýlené médium? Čo je to disperzná fáza? Aké sú v ňom veľkosti častíc? (stĺpec č. 5).
Pravidlá písania syncwine:
- Prvý riadok používa jedno slovo (zvyčajne podstatné meno) na pomenovanie témy.
- Druhý riadok je popis tejto témy s dvoma prídavnými menami.
- Tretím riadkom sú tri slovesá (alebo slovesné tvary) pomenúvajúce najcharakteristickejšie činnosti predmetu.
- Štvrtý riadok je štvorslovná fráza, ktorá vyjadruje osobný postoj k téme.
- Posledný riadok je synonymom témy, zdôrazňujúc jej podstatu.
Leto 2008 Viedeň. Schönbrunn.
Leto 2008, región Nižný Novgorod.
Oblaky a ich úloha v ľudskom živote Celá príroda, ktorá nás obklopuje – živočíšne a rastlinné organizmy, hydrosféra a atmosféra, zemská kôra a podložie sú komplexnou zbierkou mnohých rôznych a rôznych typov hrubých a koloidných systémov. Krasnova Maria, |
P.S.
Veľká vďaka patrí O.G. Pershine, učiteľke chémie na gymnáziu Dmitrov, počas hodiny sme pracovali s prezentáciou, ktorú sme našli, a bola doplnená o naše príklady.
Dispergované systémy sú tie, ktoré pozostávajú z mnohých malých častíc distribuovaných v kvapalnom, pevnom alebo plynnom médiu.
Pojem „rozptýlený“ pochádza z lat. disperzus - roztrieštený, roztrúsený.
Všetky rozptýlené systémy sa vyznačujú dvoma hlavnými znakmi: vysokou fragmentáciou (disperzitou) a heterogenitou.
Heterogenita disperzných systémov sa prejavuje v tom, že tieto systémy pozostávajú z dvoch (alebo viacerých) fáz: z disperznej fázy a z disperzného média. Dispergovaná fáza je rozdrvená fáza. Pozostáva z častíc nerozpustnej jemne mletej látky rozmiestnených v celom objeme disperzného prostredia.
Vysoká disperzia dáva látkam nové kvalitatívne charakteristiky: zvýšená reaktivita a rozpustnosť, intenzita farby, rozptyl svetla atď. Veľká plocha rozhrania vytvára v týchto systémoch veľkú zásobu povrchovej energie, čo ich robí termodynamicky nestabilnými a extrémne reaktívnymi. Ľahko sa v nich vyskytujú spontánne procesy, ktoré vedú k zníženiu rezervy povrchovej energie: adsorpcia, koagulácia (zlepenie dispergovaných častíc), tvorba makroštruktúr atď. Týmito najdôležitejšími a integrálnymi znakmi každého disperzného systému je heterogenita a vysoká disperzita - úplne určuje vlastnosti a správanie týchto systémov.
Klasifikácia disperzných systémov sa vykonáva na základe rôznych charakteristík, a to: podľa veľkosti častíc, podľa stavu agregácie dispergovanej fázy a disperzného média, podľa povahy interakcie častíc dispergovanej fázy navzájom. a so životným prostredím.
2.2. Klasifikácia disperzných systémov
Klasifikácia podľa veľkosti častíc (disperzita)
Rozptýlenosť D je hlavnou charakteristikou disperzného systému a mierou fragmentácie látky. Matematicky je disperzita definovaná ako prevrátená hodnota veľkosti častíc:
D = 1/A,
Kde A- veľkosť častíc (priemer alebo dĺžka hrany), m -1.
Na druhej strane sa špecifický povrch používa na charakterizáciu stupňa fragmentácie S poraziť. Špecifický povrch sa zistí ako pomer povrchu Sčastice na svoj objem V alebo omšu T:S poraziť = S/ V alebo S poraziť = S/ m. Ak sa merný povrch určuje vo vzťahu k hmotnosti častice drvenej látky, potom je jej rozmer m 2 /kg, ale ak vo vzťahu k objemu, potom sa rozmer zhoduje s rozmerom disperzie (m -1).
Fyzikálny význam pojmu „špecifický povrch“ je, že ide o celkový povrch všetkých častíc, ktorých celkový objem je 1 m 3 alebo ktorých celková hmotnosť je 1 kg.
Na základe disperzie sú systémy rozdelené do typov:
1) hrubo dispergované (hrubé suspenzie, suspenzie, emulzie, prášky) s polomerom častíc 10-4 - 10-7 m;
2) koloidné dispergované (soly) s veľkosťou častíc 10-7 - 10-9 m;
3) molekulárne a iónové roztoky s veľkosťou častíc menšou ako 10-9 m.
V koloidných systémoch sa dosahuje najvyšší stupeň fragmentácie látky, pri ktorom sú stále zachované pojmy „fáza“ a „heterogenita“. Zníženie veľkosti častíc o ďalší rád transformuje systémy na homogénne molekulárne alebo iónové roztoky.
Disperzita ovplyvňuje všetky základné vlastnosti disperzných systémov: kinetické, optické, katalytické atď.
Vlastnosti disperzných systémov sú porovnané v tabuľke. 1.2.
Tabuľka 1.2 Vlastnosti disperzných systémov rôznych typov
|
Hrubý |
Koloidné rozptýlené |
Molekulárne a iónové (pravé) roztoky |
|
Nepriehľadné - odráža svetlo |
Transparentná opalescentná - rozptyľuje svetlo, dáva Tyndallov kužeľ |
Transparentný neopalizujúci, Tyndallov kužeľ nie je pozorovaný |
|
Častice neprechádzajú cez filter |
Častice prechádzajú cez papierový filter |
Častice prechádzajú cez papierový filter |
|
Častice sú zachytené ultrafiltrami |
Častice prechádzajú ultrafiltrami |
|
|
Heterogénne |
Heterogénne |
Homogénne |
|
Nestabilné kineticky a termodynamicky |
Pomerne kineticky stabilný |
Stabilné hody. a termodynamiky |
|
Starnutie v čase |
Starnutie v čase |
Nestarnúť |
|
Častice viditeľné cez optický mikroskop |
Častice sú viditeľné v elektróne. Mikroskop a ultramikroskop |
Častice nie sú viditeľné v moderných mikroskopoch |
Okrem veľkosti častíc má pre vlastnosti disperzných systémov veľký význam aj geometrický tvar častíc. V závislosti od podmienok drvenia látky môže byť tvar častíc dispergovanej fázy veľmi rôznorodý. Jeden m3 východiskovej látky možno v zásade rozdrviť na kocky s dĺžkou hrany l= 10 -8 m, natiahnuť do vlákna s prierezom 10 -8 x 10 -8 m alebo sploštiť do dosky (fólie) hrúbky 10 -8 m V každom z týchto prípadov bude systém rozptýlený so všetkými inherentné vlastnosti.
Špecifický povrch kubických častíc sa zvyšuje z počiatočnej hodnoty 6 m2 na hodnotu určenú vzorcom
S poraziť = S/ V = 6l 2 / l 3 = 6 . 10 8 m -1
Pre vlákna S poraziť= 4-108 m-1; pre film S poraziť = 2. 108 m-1.
Častice kubického, guľovitého alebo podobného nepravidelného tvaru sú charakteristické pre mnohé koloidné roztoky - sóly a hrubšie dispergované systémy - emulzie.
Klasifikácia podľa stavu agregácie fáz
Najbežnejšia klasifikácia disperzných systémov je založená na stave agregácie dispergovanej fázy a disperzného média. Každá z týchto fáz môže byť v troch stavoch agregácie: plynná, kvapalná a tuhá. Preto je možná existencia ôsmich typov koloidných systémov (tabuľka 1.3). Systém „plyn v plyne“ nie je zahrnutý v tomto čísle, pretože ide o homogénny molekulárny systém a nemá žiadne rozhrania. Vysoko disperzné koloidné roztoky patriace do typu t/l sústav sa nazývajú sóly (z latinského solutio - roztok). Sóly, v ktorých je disperzným médiom voda, sa nazývajú hydrosóly. Ak je disperzným médiom organická kvapalina, koloidný roztok sa nazýva organosól. Tieto sa zase delia na alkosoly, benzosóly, éterosoly atď., v ktorých je disperzným prostredím alkohol, benzén, éter atď. Podľa agregačného stavu disperzného prostredia sa rozlišujú lyosoly - sóly s kvapalným disperzným prostredím (z gréckeho lios - kvapalina), aerosóly - sóly s plynným disperzným prostredím, tuhé sóly - systémy typu t/t. Hrubo disperzné systémy typu t/l sa nazývajú suspenzie a typu l/l sa nazývajú emulzie.
Tabuľka 2..2. Hlavné typy disperzných systémov
|
Disp fáza |
Disp.medium | ||
|
Nie stvorenia. |
|||
|
Kvapalina |
Hmla, oblaky, aerosóly tekutých liekov |
||
|
Pevné |
Dym, prach, prášky, aerosóly tuhých liečiv |
||
|
Kvapalina |
Peny, plynové emulzie |
||
|
Kvapalina |
Emulzie (mlieko, liečivé emulzie) |
||
|
Pevné |
Suspenzie, koloidné roztoky |
||
|
Pevné |
Pevné peny, chlieb, pemza, silikagél, aktívne uhlie |
||
|
Kvapalina |
Perly, kapilárne systémy, cementový kameň, gély |
||
|
Pevné |
Farebné sklá, minerály, zliatiny |
Klasifikácia podľa neprítomnosti alebo prítomnosti interakcie medzi časticami dispergovanej fázy
Podľa kinetických vlastností dispergovanej fázy možno všetky dispergované systémy rozdeliť do dvoch tried: voľne dispergované, v ktorých častice dispergovanej fázy nie sú navzájom prepojené a môžu sa voľne pohybovať (lyosóly, aerosóly, suspenzie, emulzie) a koherentne rozptýlené, v ktorých je jedna z fáz štrukturálne fixovaná a nemôže sa voľne pohybovať. Táto trieda zahŕňa gély a želé, peny, kapilárno-porézne telieska (diafragmy), tuhé roztoky atď.
Klasifikácia podľa stupňa interakcie dispergovanej fázy s disperzným prostredím
Na charakterizáciu interakcie medzi substanciou dispergovanej fázy a kvapalným disperzným médiom sa používajú pojmy „lyofilita“ a „lyofóbnosť“. Interakcia fáz dispergovaných systémov znamená procesy solvatácie (hydratácie), t.j. tvorby solvátových (hydrátových) obalov z molekúl disperzného prostredia okolo častíc dispergovanej fázy. Systémy, v ktorých je interakcia častíc dispergovanej fázy s rozpúšťadlom silne výrazná, sa nazývajú lyofilné(vo vzťahu k vode - hydrofilné). Ak častice dispergovanej fázy pozostávajú z látky, ktorá slabo interaguje s médiom, systémy sú lyofóbne(vo vzťahu k vode - hydrofóbny). Výraz „lyofilný“ pochádza z gréčtiny. 1уо - rozpustiť a philia - láska; „lyofóbny“ od 1уо – rozpustiť sa a fóbia – nenávisť, čo znamená „nemilujúci rozpustenie“. Dobre solvatované lyofilné disperzné systémy vznikajú spontánnou disperziou. Takéto systémy sú termodynamicky stabilné. Príkladmi takýchto systémov sú disperzie niektorých ílov a povrchovo aktívnych látok, roztoky látok s vysokou molekulovou hmotnosťou (HMW).
V hydrofóbnych sóloch častice pozostávajú z ťažko rozpustných zlúčenín a afinita dispergovanej fázy k rozpúšťadlu chýba alebo je slabo vyjadrená. Takéto častice sú slabo solvatované. Hydrofóbne sóly sú hlavnou triedou koloidných roztokov, ktoré majú výraznú heterogenitu a vysoký špecifický povrch.
