KALININGRADER HANDELS- UND WIRTSCHAFTSHOCHSCHULE

Zweig des Landeshaushalts

Bildungseinrichtung der höheren Berufsbildung

RUSSISCHE AKADEMIE FÜR VOLKSWIRTSCHAFT UND ÖFFENTLICHEN DIENST

unter dem PRÄSIDENTEN DER RUSSISCHEN FÖDERATION

Referenz-Abstract

Thema: "Verteilte Systeme"

Kaliningrad, 2013

Thema: "Verteilte Systeme"

Dispergierte Systeme sind Systeme, die aus vielen kleinen Teilchen bestehen, die in einem flüssigen, festen oder gasförmigen Medium verteilt sind.

Das dispergierte System enthält zwei obligatorische Komponenten - diese sinddispergierte Phase - GrundsubstanzDispersionsmedium - Substanz, in der die dispergierte Phase verteilt ist.
Alle dispersen Systeme zeichnen sich durch zwei Hauptmerkmale aus:

Hohe Streuung.

Heterogenität.

Zerstreute Systeme

Fein verteilt

Kolloidsysteme

Grob verteilt

Suspensionen Zoli True

Emulsionen Gele

Aerosole

Klassifizierung disperser Systeme

Je nach Aggregatzustand der Phasen

Sowohl das Dispersionsmedium als auch die dispergierte Phase können durch Stoffe in verschiedenen Aggregatzuständen – fest, flüssig und gasförmig – repräsentiert werden.Je nach Kombination des Aggregatzustandes des Dispersionsmediums und der dispergierten Phase lassen sich 9 Typen solcher Systeme unterscheiden.

Haupttypen disperser Systeme

Dispersionsmedium

Nach Partikelgröße

Entsprechend dem Dispersionsgrad werden die Systeme in Typen eingeteilt

Grobe Partikel mit einem Partikelradius von mehr als 100 nm

Kolloidal dispergiert (Sole) mit einer Partikelgröße von 100 nm bis 1 nm.

Molekulare oder ionische Lösungen mit einer Partikelgröße von weniger als 1 nm.

grobe Systeme.

Emulsionen (Sowohl das Medium als auch die Phase sind ineinander unlösliche Flüssigkeiten, bei denen eine der Flüssigkeiten in Form von Tröpfchen in der anderen suspendiert ist). Dies sind Milch, Lymphe, Farben auf Wasserbasis, Sauerrahm, Mayonnaise, Eiscreme usw.;

Aussetzungen (das Medium ist eine Flüssigkeit, und die Phase ist ein darin unlöslicher Feststoff). Dies sind Baulösungen (z. B. „Kalkmilch“ zum Tünchen), in Wasser suspendierter Fluss- und Meeresschlick, Suppenpüree.

Aerosole - disperse Systeme, deren Dispersionsmedium ein Gas ist und deren dispergierte Phase feste Partikel oder flüssige Tröpfchen sein können. Unterscheiden Sie zwischen Staub, Rauch, Nebel. Die ersten beiden Arten von Aerosolen sind Suspensionen von festen Partikeln in einem Gas (größere Partikel in Stäuben), die letzte ist eine Suspension von kleinen Flüssigkeitströpfchen in einem Gas. Bioaerosole - Pollen und Sporen von Pflanzen.

Schaum - hochkonzentrierte Grobsysteme, bei denen das Dispersionsmedium flüssig und die dispergierte Phase gasförmig ist.

Pulver – die dispergierte Phase ein Feststoff und das Dispersionsmedium ein Gas ist.

Grobdisperse Systeme sind instabil.

Kolloidsysteme

Kolloidsysteme - dies sind disperse Systeme, bei denen die Teilchengröße der Phase 100 bis 1 nm beträgt. Diese Partikel sind mit bloßem Auge nicht sichtbar, und die dispergierte Phase und das Dispergiermedium in solchen Systemen werden nur schwer durch Absetzen getrennt. Sie sind unterteilt inSole (kolloidale Lösungen) undGele(Gelees). 1. Kolloidale Lösungen, oderSole . Dies ist der Großteil der Flüssigkeiten einer lebenden Zelle (Zytoplasma, Kernsaft, Inhalt von Organellen und Vakuolen) und eines lebenden Organismus insgesamt (Blut, Lymphe, Gewebsflüssigkeit, Verdauungssäfte). Solche Systeme bilden Klebstoffe, Stärke, Proteine ​​und einige Polymere. Kolloidale Lösungen sind echten Lösungen äußerlich ähnlich. Sie unterscheiden sich von letzterem durch den resultierenden "Leuchtpfad" - einen Kegel, wenn ein Lichtstrahl durch sie hindurchgeht.Dieses Phänomen wird als Tyndall-Effekt bezeichnet. Größer als in einer echten Lösung reflektieren die Teilchen der dispergierten Phase des Sols Licht von ihrer Oberfläche, und der Betrachter sieht einen leuchtenden Kegel in einem Gefäß mit einer kolloidalen Lösung. Es bildet sich nicht in echter Lösung. Ein ähnlicher Effekt, jedoch nur für ein Aerosol und nicht für ein flüssiges Kolloid, kann in Kinos beobachtet werden, wenn ein Lichtstrahl einer Filmkamera die Luft des Kinosaals durchdringt. Partikel der dispergierten Phase kolloidaler Lösungen setzen sich oft nicht einmal während einer Langzeitlagerung ab, da sie aufgrund von thermischer Bewegung ständig mit Lösungsmittelmolekülen kollidieren. Sie haften nicht aneinander, wenn sie sich annähern, da auf ihrer Oberfläche ähnliche elektrische Ladungen vorhanden sind. Unter bestimmten Bedingungen kann es jedoch zu Gerinnungsprozessen kommen.Gerinnung - das Phänomen der Adhäsion kolloidaler Partikel und ihrer Ausfällung - wird beobachtet, wenn die Ladungen dieser Partikel neutralisiert werden, wenn der kolloidalen Lösung ein Elektrolyt zugesetzt wird. In diesem Fall verwandelt sich die Lösung in eine Suspension oder ein Gel. Einige organische Kolloide koagulieren beim Erhitzen (Leim, Eiweiß) oder wenn sich das Säure-Base-Milieu der Lösung ändert. 2. Gele, oder Gelees, die gallertartige Niederschläge sind, die während der Koagulation von Solen gebildet werden. Dazu gehören eine Vielzahl von Polymergelen, Süßwaren, kosmetischen und medizinischen Gelen, die Ihnen so bekannt sind (Gelatine, Aspik, Gelee, Marmelade, Vogelmilchkuchen) und natürlich unendlich viele natürliche Gele: Mineralien (Opal), Quallenkörper, Knorpel , Sehnen, Haare, Muskel- und Nervengewebe usw. Mit der Zeit wird die Struktur der Gele aufgebrochen - Wasser wird aus ihnen freigesetzt. Dieses Phänomen heißtSynärese.

Lösungen

Lösung - ein homogenes (homogenes) System, das aus Partikeln eines gelösten Stoffes, eines Lösungsmittels und den Produkten ihrer Wechselwirkung bestehtLösungen sind immer einphasig, das heißt, sie sind ein homogenes Gas, flüssig oder fest. Dies liegt daran, dass einer der Stoffe in Form von Molekülen, Atomen oder Ionen (Partikelgröße kleiner 1 nm) in der Masse des anderen verteilt ist. Lösungen werden wahr genannt, wenn es erforderlich ist, ihren Unterschied zu kolloidalen Lösungen hervorzuheben.

Tisch

Beispiele für disperse Systeme

Dispersionsmedium

Fragen zur Selbstprüfung

Was nennt man ein disperses System, Phase, Medium? Wie lässt sich die Dispersion mit der Partikelgröße in Beziehung setzen? Welche dispersen Systeme sind kolloidal? Was ist Gerinnung und welche Faktoren verursachen sie? Welche praktische Bedeutung hat die Gerinnung? Was ist eine Suspendierung? Was sind die Haupteigenschaften von Suspensionen? Was ist eine Emulsion und wie kann sie gebrochen werden? Wo werden Aerosole verwendet? Welche Methoden zur Zerstörung von Aerosolen gibt es?

Sicherheitsvorkehrungen beim Arbeiten mit Alkohollampen

Beim Arbeiten mit Alkohollampen sind Sicherheitsvorschriften zu beachten.

Die Spirituslampe darf nur für den im technischen Pass angegebenen Zweck verwendet werden.

Das Betanken der Spirituslampe in der Nähe von Geräten mit offener Flamme ist verboten.

Füllen Sie die Spirituslampe nicht mehr als die Hälfte des Tankvolumens mit Kraftstoff.

Bewegen oder tragen Sie keine Spirituslampe mit brennendem Docht.

Füllen Sie die Spirituslampe nur mit Ethylalkohol.

Löschen Sie die Flamme der Spirituslampe nur mit einer Kappe.

Bewahren Sie auf dem Schreibtisch, auf dem die Spirituslampe verwendet wird, keine brennbaren Substanzen und Materialien auf, die sich durch kurzzeitige Einwirkung einer Zündquelle mit geringer thermischer Energie (Flamme eines Streichholzes, Spirituslampe) entzünden können.

Kippen Sie die Spirituslampe beim Arbeiten nicht und verwenden Sie ggf. Spirituslampen in Schräglage (Facetten-Spirituslampen).

Wenn die Spirituslampe umkippt und brennender Alkohol auf den Tisch verschüttet wird, decken Sie die Spirituslampe sofort mit einem dicken Tuch ab und verwenden Sie gegebenenfalls einen Feuerlöscher, um die Flamme zu löschen.

Der Raum, in dem die Arbeit mit der Alkohollampe (Alkohollampen) durchgeführt wird, muss mit einer primären Feuerlöschausrüstung ausgestattet sein, z. B. einem Pulverfeuerlöscher der Marke OP-1 oder OP-2.

Literatur

HÖLLE. Zimon "Unterhaltende kolloidale Chemie", Moskau, "Agar", 2008 AUF DER. Zharkikh "Chemistry for Economic Colleges", Rostov-on-Don, "Phoenix", 2008 Physikalische und kolloidale Chemie in der Gemeinschaftsverpflegung, Moskau, Alfa - M 2010. E.A. Arustamov "Nature Management", Moskau, "Dashkov and K", 2008. http://de.wikipedia.org http://festival.1september.ru/articles/575855/

Die meisten Substanzen um uns herum sind Mischungen verschiedener Substanzen, daher spielt die Untersuchung ihrer Eigenschaften eine wichtige Rolle bei der Entwicklung der Chemie, Medizin, Lebensmittelindustrie und anderer Sektoren der Volkswirtschaft. Der Artikel befasst sich mit der Frage, was der Dispersionsgrad ist und wie er sich auf die Eigenschaften des Systems auswirkt.

Was sind disperse Systeme?

Bevor zur Diskussion des Dispersionsgrades übergegangen wird, muss geklärt werden, auf welche Systeme dieses Konzept angewendet werden kann.

Stellen Sie sich vor, wir haben zwei verschiedene Stoffe, die sich in der chemischen Zusammensetzung voneinander unterscheiden können, zum Beispiel Kochsalz und reines Wasser, oder im Aggregatzustand, zum Beispiel dasselbe Wasser in flüssigem und festem (Eis-)Zustand. Jetzt müssen Sie diese beiden Substanzen einnehmen und mischen und intensiv mischen. Was wird das Ergebnis sein? Es hängt davon ab, ob die chemische Reaktion während des Mischens stattgefunden hat oder nicht. Wenn man von dispergierten Systemen spricht, wird angenommen, dass während ihrer Bildung keine Reaktion stattfindet, das heißt, die Ausgangssubstanzen behalten ihre Struktur auf der Mikroebene und ihre inhärenten physikalischen Eigenschaften, zum Beispiel Dichte, Farbe, elektrische Leitfähigkeit und andere, bei.

Ein disperses System ist also ein mechanisches Gemisch, bei dem zwei oder mehr Stoffe miteinander vermischt werden. Wenn es gebildet wird, werden die Begriffe "Dispersionsmedium" und "Phase" verwendet. Die erste hat die Eigenschaft der Kontinuität innerhalb des Systems und findet sich in der Regel relativ stark darin wieder. Die zweite (dispergierte Phase) ist durch die Eigenschaft der Diskontinuität gekennzeichnet, dh sie liegt im System in Form kleiner Partikel vor, die durch die sie vom Medium trennende Oberfläche begrenzt sind.

Homogene und heterogene Systeme

Es ist klar, dass sich diese zwei Komponenten des dispergierten Systems in ihren physikalischen Eigenschaften unterscheiden werden. Wenn Sie zum Beispiel Sand ins Wasser werfen und umrühren, dann ist klar, dass die im Wasser vorhandenen Sandkörner, deren chemische Formel SiO 2 ist, sich in keiner Weise von dem Zustand unterscheiden, in dem sie nicht vorhanden waren im Wasser. In solchen Fällen spricht man von Heterogenität. Mit anderen Worten, ein heterogenes System ist eine Mischung aus mehreren (zwei oder mehr) Phasen. Letzteres wird als ein endliches Volumen des Systems verstanden, das durch bestimmte Eigenschaften gekennzeichnet ist. Im obigen Beispiel haben wir zwei Phasen: Sand und Wasser.

Jedoch kann die Größe der Teilchen der dispergierten Phase, wenn sie in irgendeinem Medium gelöst werden, so klein werden, dass sie ihre individuellen Eigenschaften nicht mehr zeigen. In diesem Fall spricht man von homogenen oder homogenen Stoffen. Obwohl sie mehrere Komponenten enthalten, bilden sie alle über das gesamte Volumen des Systems eine Phase. Ein Beispiel für ein homogenes System ist eine Lösung von NaCl in Wasser. Wenn es sich aufgrund der Wechselwirkung mit polaren H 2 O-Molekülen auflöst, zerfällt der NaCl-Kristall in separate Kationen (Na +) und Anionen (Cl –). Sie werden homogen mit Wasser gemischt, und es ist nicht mehr möglich, die Grenzfläche zwischen dem gelösten Stoff und dem Lösungsmittel in einem solchen System zu finden.

Partikelgröße

Wie hoch ist der Streuungsgrad? Dieser Wert muss genauer betrachtet werden. Was stellt sie dar? Sie ist umgekehrt proportional zur Teilchengröße der dispergierten Phase. Diese Eigenschaft liegt der Einstufung aller betrachteten Stoffe zugrunde.

Beim Studium disperser Systeme geraten Studierende oft in deren Namensverwirrung, weil sie glauben, dass ihre Klassifikation auch auf dem Aggregatzustand beruht. Das ist nicht wahr. Gemische unterschiedlicher Aggregatzustände haben wirklich unterschiedliche Namen, Emulsionen sind beispielsweise Wasserstoffe, und Aerosole lassen bereits die Existenz einer Gasphase vermuten. Die Eigenschaften disperser Systeme hängen jedoch hauptsächlich von der Teilchengröße der darin gelösten Phase ab.

Gemeinsame Klassifizierung

Die Einteilung von dispergierten Systemen nach dem Dispersionsgrad ist nachfolgend angegeben:

• Wenn die bedingte Partikelgröße weniger als 1 nm beträgt, werden solche Systeme als echte oder wahre Lösungen bezeichnet.
• Liegt die bedingte Partikelgröße zwischen 1 nm und 100 nm, spricht man von einer kolloidalen Lösung.
• Sind die Partikel größer als 100 nm, dann spricht man von Suspensionen oder Suspensionen.

Lassen Sie uns in Bezug auf die obige Klassifizierung zwei Punkte klarstellen: Erstens sind die angegebenen Zahlen indikativ, dh ein System, in dem die Partikelgröße 3 nm beträgt, ist nicht unbedingt ein Kolloid, es kann auch eine echte Lösung sein. Dies kann durch Untersuchung seiner physikalischen Eigenschaften festgestellt werden. Zweitens stellen Sie möglicherweise fest, dass die Liste den Ausdruck „bedingte Größe“ verwendet. Dies liegt daran, dass die Form der Partikel im System völlig beliebig sein kann und im Allgemeinen eine komplexe Geometrie aufweist. Daher sprechen sie von einer bestimmten durchschnittlichen (bedingten) Größe.

Wahre Lösungen

Wie oben erwähnt, ist der Dispersionsgrad von Partikeln in realen Lösungen so hoch (ihre Größe ist sehr klein,< 1 нм), что не существует поверхности раздела между ними и растворителем (средой), то есть имеет место однофазная гомогенная система. Для полноты информации напомним, что размер атома составляет порядка одного ангстрема (0,1 нм). Последняя цифра говорит о том, что частицы в настоящих растворах имеют атомные размеры.

Die Haupteigenschaften echter Lösungen, die sie von Kolloiden und Suspensionen unterscheiden, sind die folgenden:

• Der Zustand der Lösung bleibt beliebig lange unverändert bestehen, dh es bildet sich kein Niederschlag der dispergierten Phase.
• Die gelöste Substanz kann nicht durch Filtration durch Normalpapier vom Lösungsmittel getrennt werden.
• Auch bei der Passage durch die poröse Membran, die in der Chemie als Dialyse bezeichnet wird, wird die Substanz nicht abgetrennt.
• Es kann nur durch Veränderung des Aggregatzustandes des Lösungsmittels, beispielsweise durch Verdampfen, vom Lösungsmittel getrennt werden.
• Denn es ist möglich, eine Elektrolyse durchzuführen, dh einen elektrischen Strom zu leiten, wenn eine Potentialdifferenz (zwei Elektroden) an das System angelegt wird.
• Sie streuen kein Licht.

Ein Beispiel für echte Lösungen ist das Mischen verschiedener Salze mit Wasser, beispielsweise NaCl (Kochsalz), NaHCO 3 (Backpulver), KNO 3 (Kaliumnitrat) und andere.

Kolloidale Lösungen

Dies sind Zwischensysteme zwischen echten Lösungen und Suspensionen. Sie haben jedoch eine Reihe einzigartiger Eigenschaften. Lassen Sie uns sie auflisten:

• Sie sind beliebig lange mechanisch stabil, wenn sich die Umgebungsbedingungen nicht ändern. Es genügt, das System zu erhitzen oder seinen Säuregrad (pH-Wert) zu verändern, da das Kolloid koaguliert (ausfällt).
• Sie werden nicht mit Filterpapier getrennt, der Dialyseprozess führt jedoch zur Trennung der dispergierten Phase und des Mediums.
• Wie bei echten Lösungen kann für sie eine Elektrolyse durchgeführt werden.
• Für transparente kolloidale Systeme ist der sogenannte Tyndall-Effekt charakteristisch: Wird ein Lichtstrahl durch dieses System geleitet, kann man es sehen. Dies liegt an der Streuung elektromagnetischer Wellen im sichtbaren Teil des Spektrums in alle Richtungen.
• Die Fähigkeit, andere Substanzen zu adsorbieren.

Kolloidale Systeme werden aufgrund der aufgeführten Eigenschaften vom Menschen in verschiedenen Tätigkeitsbereichen (Lebensmittelindustrie, Chemie) weit verbreitet und kommen auch häufig in der Natur vor. Ein Beispiel für ein Kolloid ist Butter, Mayonnaise. In der Natur sind dies Nebel, Wolken.

Bevor wir zur Beschreibung der letzten (dritten) Klasse disperser Systeme übergehen, wollen wir einige der genannten Eigenschaften von Kolloiden näher erläutern.

Was sind kolloidale Lösungen?

Für diese Art von dispersen Systemen kann die Einteilung unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Aggregatzustände des Mediums und der darin gelösten Phase erfolgen. Unten ist die entsprechende Tabelle/

Die Tabelle zeigt, dass kolloidale Substanzen überall vorhanden sind, sowohl im Alltag als auch in der Natur. Beachten Sie, dass eine ähnliche Tabelle auch für Suspensionen angegeben werden kann, wobei zu beachten ist, dass der Unterschied zu den darin enthaltenen Kolloiden nur in der Größe der dispergierten Phase besteht. Suspensionen sind jedoch mechanisch instabil und daher von geringerem praktischem Interesse als kolloidale Systeme.

Der Grund für die mechanische Stabilität von Kolloiden

Warum Mayonnaise lange im Kühlschrank liegen kann und Schwebstoffe darin nicht ausfallen? Warum „fallen“ im Wasser gelöste Farbpartikel nicht irgendwann auf den Gefäßboden? Die Antwort auf diese Fragen ist die Brownsche Molekularbewegung.

Diese Art der Bewegung wurde in der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts von dem englischen Botaniker Robert Brown entdeckt, der unter einem Mikroskop beobachtete, wie sich kleine Pollenpartikel im Wasser bewegen. Aus physikalischer Sicht ist die Brownsche Bewegung eine Manifestation der chaotischen Bewegung flüssiger Moleküle. Seine Intensität nimmt zu, wenn die Temperatur der Flüssigkeit erhöht wird. Es ist diese Art von Bewegung, die dazu führt, dass kleine Partikel kolloidaler Lösungen in Suspension sind.

Adsorptionseigenschaft

Dispersion ist der Kehrwert der durchschnittlichen Partikelgröße. Da diese Größe bei Kolloiden im Bereich von 1 nm bis 100 nm liegt, haben sie eine sehr ausgeprägte Oberfläche, d.h. das Verhältnis S/m ist ein großer Wert, hier ist S die gesamte Grenzfläche zwischen den beiden Phasen (Dispersionsmedium und Partikel), m - Gesamtmasse der Partikel in Lösung.

Die Atome, die sich auf der Oberfläche der Partikel der dispergierten Phase befinden, haben ungesättigte chemische Bindungen. Das bedeutet, dass sie mit anderen Molekülen Verbindungen eingehen können. In der Regel entstehen diese Verbindungen aufgrund von Van-der-Waals-Kräften oder Wasserstoffbrückenbindungen. Sie sind in der Lage, mehrere Schichten von Molekülen auf der Oberfläche kolloidaler Partikel zu halten.

Ein klassisches Beispiel für ein Adsorptionsmittel ist Aktivkohle. Es ist ein Kolloid, bei dem das Dispersionsmedium ein Feststoff und die Phase ein Gas ist. Die spezifische Oberfläche dafür kann 2500 m 2 /g erreichen.

Dispersionsgrad und spezifische Oberfläche

Die Berechnung des S/m-Wertes ist keine leichte Aufgabe. Tatsache ist, dass die Partikel in einer kolloidalen Lösung unterschiedliche Größen und Formen haben und die Oberfläche jedes Partikels ein einzigartiges Relief aufweist. Daher führen theoretische Methoden zur Lösung dieses Problems zu qualitativen und nicht zu quantitativen Ergebnissen. Dennoch ist es sinnvoll, aus dem Dispersionsgrad die spezifische Oberflächenformel anzugeben.

Wenn wir davon ausgehen, dass alle Teilchen des Systems eine Kugelform und die gleiche Größe haben, dann ergibt sich durch einfache Rechnung folgender Ausdruck: S ud = 6 / (d * ρ), wobei S ud die Oberfläche ist (spezifisch), d ist der Partikeldurchmesser, ρ - die Dichte der Substanz, aus der es besteht. Aus der Formel ist ersichtlich, dass die kleinsten und schwersten Partikel den größten Beitrag zur betrachteten Menge leisten.

Eine experimentelle Methode zur Bestimmung von S ud ist die Berechnung des Gasvolumens, das von der untersuchten Substanz adsorbiert wird, sowie die Messung der Porengröße (disperse Phase) darin.

Lyophile und lyophobe Systeme

Lyophilie und Lyophobie sind jene Eigenschaften, die tatsächlich die Existenz der Klassifikation disperser Systeme in der oben angegebenen Form bestimmen. Beide Konzepte charakterisieren die Kraftbindung zwischen den Molekülen des Lösungsmittels und des gelösten Stoffes. Ist dieses Verhältnis groß, spricht man von Lyophilie. Alle Salze im Wasser sind also lyophil, da ihre Teilchen (Ionen) mit polaren H 2 O-Molekülen elektrisch verbunden sind.. Betrachten wir Systeme wie Butter oder Mayonnaise, dann sind dies Vertreter typischer hydrophober Kolloide, da sie Fettmoleküle enthalten ( Lipide ) werden von polaren H2O-Molekülen abgestoßen.

Es ist wichtig zu beachten, dass lyophobe (hydrophobe, wenn das Lösungsmittel Wasser ist) Systeme thermodynamisch instabil sind, was sie von lyophilen unterscheidet.

Federungseigenschaften

Betrachten Sie nun die letzte Klasse disperser Systeme – Suspensionen. Es sei daran erinnert, dass sie dadurch gekennzeichnet sind, dass das kleinste Teilchen in ihnen größer als oder in der Größenordnung von 100 nm ist. Welche Eigenschaften haben sie? Nachfolgend die entsprechende Liste:

• Sie sind mechanisch instabil, so dass sich in ihnen in kurzer Zeit ein Niederschlag bildet.
• Sie sind trüb und undurchlässig für Sonnenlicht.
• Die Phase kann mit Filterpapier vom Medium getrennt werden.

Beispiele für Suspensionen in der Natur sind trübes Wasser in Flüssen oder Vulkanasche. Die Anwendung von Suspensionen beim Menschen wird in der Regel mit Arzneimitteln (Arzneimittellösungen) in Verbindung gebracht.

Gerinnung

Was lässt sich über Stoffgemische mit unterschiedlichem Dispersionsgrad sagen? Teilweise wurde diese Problematik bereits im Artikel behandelt, da in jedem dispersen System die Partikelgröße innerhalb gewisser Grenzen liegt. Hier betrachten wir nur einen merkwürdigen Fall. Was passiert, wenn Sie ein Kolloid und eine echte Elektrolytlösung mischen? Das gewichtete System wird gebrochen und seine Koagulation wird auftreten. Ihr Grund liegt im Einfluss der elektrischen Felder der Ionen einer echten Lösung auf die Oberflächenladung kolloidaler Teilchen.

Abschnitte: Chemie

Klasse: 11

Nachdem Sie das Thema der Lektion studiert haben, lernen Sie:

• Was sind dispergierte Systeme?
• Was sind dispergierte Systeme?
• Welche Eigenschaften haben dispergierte Systeme?
• die Bedeutung verteilter Systeme.

Reinstoffe sind in der Natur sehr selten. Kristalle aus reinen Stoffen - Zucker oder Speisesalz zum Beispiel - können in verschiedenen Größen - groß und klein - gewonnen werden. Unabhängig von der Größe der Kristalle haben sie alle die gleiche innere Struktur für eine bestimmte Substanz - ein molekulares oder ionisches Kristallgitter.

In der Natur kommen am häufigsten Mischungen verschiedener Stoffe vor. Gemische verschiedener Stoffe in unterschiedlichen Aggregatzuständen können heterogene und homogene Systeme bilden. Wir werden solche Systeme dispergiert nennen.

Ein disperses System ist ein System, das aus zwei oder mehr Stoffen besteht, von denen der eine in Form von sehr kleinen Teilchen gleichmäßig im Volumen des anderen verteilt ist.

Der Stoff zerfällt in Ionen, Moleküle, Atome, das heißt, er „spaltet“ sich in kleinste Teilchen auf. „Crushing“ > Dispersion, d.h. Substanzen werden in verschiedene Partikelgrößen dispergiert, sichtbar und unsichtbar.

Ein Stoff, der in geringerer Menge vorhanden ist, dispergiert und im Volumen eines anderen verteilt wird, heißt dispergierte Phase. Es kann aus mehreren Stoffen bestehen.

Eine Substanz, die in größerer Menge vorhanden ist, in deren Volumen die dispergierte Phase verteilt ist, wird als bezeichnet dispergiertes Medium. Zwischen ihm und den Partikeln der dispergierten Phase gibt es eine Grenzfläche, daher werden disperse Systeme als heterogen (uneinheitlich) bezeichnet.

Sowohl das dispergierte Medium als auch die dispergierte Phase können Substanzen darstellen, die sich in verschiedenen Aggregatzuständen befinden – fest, flüssig und gasförmig.

Je nach Kombination des Aggregatzustandes des dispergierten Mediums und der dispergierten Phase lassen sich 9 Typen solcher Systeme unterscheiden.

Tisch
Beispiele für disperse Systeme

Dispersionsmedium	Dispergierte Phase	Beispiele einiger natürlicher und heimischer disperser Systeme
Gas	Gas	Immer homogenes Gemisch (Luft, Erdgas)
	Flüssig	Nebel, Begleitgas mit Öltröpfchen, Vergasergemisch in Automotoren (Benzintröpfchen in der Luft), Aerosole
	Fest	Staub in der Luft, Rauch, Smog, Simums (Staub- und Sandstürme), Aerosole
Flüssig	Gas	Brausegetränke, Schaum
	Flüssig	Emulsionen. Körperflüssigkeiten (Blutplasma, Lymphe, Verdauungssäfte), flüssige Zellinhaltsstoffe (Zytoplasma, Karyoplasma)
	Fest	Sole, Gele, Pasten (Gelees, Gelees, Klebstoffe). Im Wasser schwebender Fluss- und Meeresschlick; Mörser
Fest	Gas	Schneekruste mit darin enthaltenen Luftblasen, Erde, Textilgewebe, Ziegel und Keramik, Schaumgummi, Schaumschokolade, Pulver
	Flüssig	Nasser Schmutz, medizinische und kosmetische Produkte (Salben, Mascara, Lippenstift etc.)
	Fest	Steine, farbige Gläser, einige Legierungen

Dispergierte Systeme werden nach der Partikelgröße der Substanzen, aus denen die disperse Phase besteht, eingeteilt grob (Suspensionen) mit Partikelgrößen über 100 nm u fein verteilt (kolloidale Lösungen oder kolloidale Systeme) mit Partikelgrößen von 100 bis 1 nm. Wird die Substanz in Moleküle oder Ionen kleiner als 1 nm zerlegt, entsteht ein homogenes System - Lösung. Es ist homogen, es gibt keine Grenzfläche zwischen den Partikeln und dem Medium.

Verteilte Systeme und Lösungen sind im Alltag und in der Natur sehr wichtig. Überzeugen Sie sich selbst: Ohne den Nilschlick hätte es die große Hochkultur des alten Ägypten nicht gegeben; ohne Wasser, Luft, Gestein und Mineralien gäbe es überhaupt keinen lebenden Planeten – unser gemeinsames Zuhause – die Erde; ohne Zellen gäbe es keine lebenden Organismen und so weiter.

AUSSETZUNGEN

Suspensionen sind disperse Systeme, bei denen die Teilchengröße der Phase mehr als 100 nm beträgt. Dies sind opake Systeme, deren einzelne Partikel mit bloßem Auge erkennbar sind. Die dispergierte Phase und das dispergierte Medium lassen sich leicht durch Absetzen und Filtrieren trennen. Solche Systeme sind unterteilt in:

1. Emulsionen ( sowohl das Medium als auch die Phase sind ineinander unlösliche Flüssigkeiten). Aus Wasser und Öl können Sie eine Emulsion herstellen, indem Sie die Mischung lange schütteln. Das sind Ihnen wohlbekannte Milch-, Lymph-, Wasserfarben etc.
2. Aussetzungen(Das Medium ist eine Flüssigkeit, die Phase ein darin unlöslicher Feststoff.) Um eine Suspension herzustellen, muss die Substanz zu einem feinen Pulver gemahlen, in eine Flüssigkeit gegossen und gut geschüttelt werden. Mit der Zeit fällt das Partikel auf den Boden des Gefäßes. Offensichtlich hält die Suspension umso länger, je kleiner die Teilchen sind. Dies sind Baulösungen, im Wasser suspendierter Fluss- und Meeresschlick, eine lebende Suspension mikroskopisch kleiner lebender Organismen im Meerwasser - Plankton, das sich von Riesen ernährt - Wale usw.
3. Aerosole Suspensionen in einem Gas (z. B. in Luft) von kleinen Flüssigkeits- oder Feststoffpartikeln. Staub, Rauch, Nebel unterscheiden sich. Die ersten beiden Arten von Aerosolen sind Suspensionen von festen Partikeln in einem Gas (größere Partikel in Stäuben), die letzte ist eine Suspension von Flüssigkeitströpfchen in einem Gas. Zum Beispiel: Nebel, Gewitterwolken - eine Suspension von Wassertröpfchen in der Luft, Rauch - kleine feste Partikel. Und auch der Smog, der über den größten Städten der Welt hängt, ist ein Aerosol mit einer festen und einer flüssigen dispergierten Phase. Anwohner von Siedlungen in der Nähe von Zementwerken leiden unter dem ständig in der Luft schwebenden feinsten Zementstaub, der beim Mahlen von Zementrohstoffen und dem Brennprodukt Klinker entsteht. Auch der Rauch von Fabrikrohren, Smog, kleinste Speicheltröpfchen, die einem Grippepatienten aus dem Mund fliegen, sind gesundheitsschädliche Aerosole. Aerosole spielen eine wichtige Rolle in der Natur, im Alltag und in der menschlichen Produktion. Wolkenbildung, Feldbehandlung mit Chemikalien, Farbspritzen, Atemwegsbehandlung (Inhalation) sind Beispiele für Phänomene und Prozesse, bei denen Aerosole von Vorteil sind. Aerosole - Nebel über der Meeresbrandung, in der Nähe von Wasserfällen und Springbrunnen, der Regenbogen, der in ihnen entsteht, bereitet einem Menschen Freude und ästhetisches Vergnügen.

Für die Chemie sind die wichtigsten disperse Systeme, in denen das Medium Wasser und flüssige Lösungen sind.

Natürliches Wasser enthält immer gelöste Stoffe. Natürliche wässrige Lösungen sind an Prozessen der Bodenbildung beteiligt und versorgen Pflanzen mit Nährstoffen. Die komplexen Lebensvorgänge, die in menschlichen und tierischen Organismen ablaufen, laufen auch in Lösungen ab. Viele technologische Prozesse in der chemischen und anderen Industrien, wie die Herstellung von Säuren, Metallen, Papier, Soda, Düngemitteln, laufen in Lösungen ab.

Kolloidsysteme

Kolloidsysteme – dies sind disperse Systeme, bei denen die Teilchengröße der Phase 100 bis 1 nm beträgt. Diese Teilchen sind mit bloßem Auge nicht sichtbar, und die dispergierte Phase und das dispergierte Medium in solchen Systemen werden nur schwer durch Absetzen getrennt.

Sie wissen aus Ihrem allgemeinen Biologiestudium, dass sich Partikel dieser Größe mit einem Ultramikroskop nachweisen lassen, das nach dem Prinzip der Lichtstreuung arbeitet. Aus diesem Grund erscheint das darin enthaltene kolloidale Teilchen als heller Punkt auf dunklem Hintergrund.

Sie werden in Sole (kolloidale Lösungen) und Gele (Gelee) unterteilt.

1. Kolloidale Lösungen oder Sole. Dies ist die Mehrheit der Flüssigkeiten einer lebenden Zelle (Zytoplasma, Kernsaft - Karyoplasma, Inhalt von Organellen und Vakuolen). Und der lebende Organismus als Ganzes (Blut, Lymphe, Gewebeflüssigkeit, Verdauungssäfte usw.) Solche Systeme bilden Klebstoffe, Stärke, Proteine ​​und einige Polymere.

Kolloidale Lösungen können durch chemische Reaktionen erhalten werden; Wenn beispielsweise Lösungen von Kalium- oder Natriumsilikaten („lösliches Glas“) mit sauren Lösungen in Wechselwirkung treten, entsteht eine kolloidale Lösung von Kieselsäure. Das Sol entsteht auch bei der Hydrolyse von Eisen(III)chlorid in heißem Wasser.

Eine charakteristische Eigenschaft kolloidaler Lösungen ist ihre Transparenz. Kolloidale Lösungen sind echten Lösungen äußerlich ähnlich. Sie unterscheiden sich von letzterem durch den resultierenden „Leuchtpfad“ - einen Kegel, wenn ein Lichtstrahl durch sie hindurchgeht. Dieses Phänomen wird als Tyndall-Effekt bezeichnet. Größer als in einer echten Lösung reflektieren die Teilchen der dispergierten Phase des Sols Licht von ihrer Oberfläche, und der Betrachter sieht einen leuchtenden Kegel in einem Gefäß mit einer kolloidalen Lösung. Es bildet sich nicht in echter Lösung. Ein ähnlicher Effekt, jedoch nur für ein Aerosol und nicht für ein flüssiges Kolloid, kann im Wald und in Kinos beobachtet werden, wenn ein Lichtstrahl einer Filmkamera die Luft des Kinosaals durchdringt.

Durchleiten eines Lichtstrahls durch Lösungen;

a - eine echte Lösung von Natriumchlorid;
b – kolloidale Lösung von Eisen(III)-hydroxid.

Partikel der dispergierten Phase kolloidaler Lösungen setzen sich oft nicht einmal während einer Langzeitlagerung ab, da sie aufgrund von thermischer Bewegung ständig mit Lösungsmittelmolekülen kollidieren. Sie haften nicht aneinander, wenn sie sich annähern, da auf ihrer Oberfläche ähnliche elektrische Ladungen vorhanden sind. Dies erklärt sich dadurch, dass Stoffe in kolloidalem, also fein verteiltem Zustand, eine große Oberfläche haben. Auf dieser Oberfläche werden entweder positiv oder negativ geladene Ionen adsorbiert. Beispielsweise adsorbiert Kieselsäure negative Ionen SiO 3 2-, die aufgrund der Dissoziation von Natriumsilikat in Lösung reichlich vorhanden sind:

Teilchen mit gleicher Ladung stoßen sich ab und haften daher nicht aneinander.

Unter bestimmten Bedingungen kann es jedoch zu Gerinnungsprozessen kommen. Beim Kochen einiger kolloidaler Lösungen kommt es zur Desorption geladener Ionen, d.h. Kolloidale Teilchen verlieren ihre Ladung. Sie beginnen zu verdicken und sich zu beruhigen. Dasselbe wird beobachtet, wenn irgendein Elektrolyt hinzugefügt wird. In diesem Fall zieht das kolloidale Teilchen ein entgegengesetzt geladenes Ion an und seine Ladung wird neutralisiert.

Koagulation - das Phänomen des Zusammenklebens kolloidaler Partikel und ihrer Ausfällung - wird beobachtet, wenn die Ladungen dieser Partikel neutralisiert werden, wenn der kolloidalen Lösung ein Elektrolyt zugesetzt wird. In diesem Fall verwandelt sich die Lösung in eine Suspension oder ein Gel. Einige organische Kolloide koagulieren beim Erhitzen (Leim, Eiweiß) oder wenn sich das Säure-Base-Milieu der Lösung ändert.

2. Gele oder Gallerten sind gallertartige Niederschläge, die bei der Koagulation von Solen entstehen. Dazu gehören eine große Anzahl von Polymergelen, Süßwaren, kosmetische und medizinische Gele, die Ihnen so bekannt sind (Gelatine, Gelee, Marmelade, Vogelmilchkuchen) und natürlich unendlich viele natürliche Gele: Mineralien (Opal), Quallenkörper , Knorpel, Sehnen , Haare, Muskel- und Nervengewebe usw. Die Entwicklungsgeschichte auf der Erde kann gleichzeitig als Entwicklungsgeschichte des kolloidalen Aggregatzustandes betrachtet werden. Im Laufe der Zeit wird die Struktur der Gele aufgebrochen (abgelöst) - Wasser wird aus ihnen freigesetzt. Dieses Phänomen heißt Synärese.

Führen Sie Laborexperimente zum Thema durch (Gruppenarbeit, in einer Gruppe von 4 Personen).

Sie haben eine Probe des dispersen Systems erhalten. Ihre Aufgabe ist es, festzustellen, welches disperse System Ihnen gegeben wurde.

Ausgegeben an die Studierenden: Zuckerlösung, Eisen(III)chloridlösung, Mischung aus Wasser und Flusssand, Gelatine, Aluminiumchloridlösung, Kochsalzlösung, Mischung aus Wasser und Pflanzenöl.

Anleitung zur Durchführung eines Laborexperiments

1. Betrachten Sie sorgfältig das Ihnen übergebene Muster (externe Beschreibung). Füllen Sie Spalte Nr. 1 der Tabelle aus.
2. Rühren Sie das Dispersionssystem. Achten Sie auf die Fähigkeit, sich zu beruhigen.

Sedimentiert oder blättert innerhalb weniger Minuten oder nur schwer über einen langen Zeitraum ab oder setzt sich nicht ab. Füllen Sie Spalte Nr. 2 der Tabelle aus.

Wenn Sie kein Absetzen von Partikeln beobachten, untersuchen Sie es auf Koagulation. Gießen Sie ein wenig Lösung in zwei Reagenzgläser und geben Sie in das eine 2-3 Tropfen gelbes Blutsalz und in das andere 3-5 Tropfen Alkali, was beobachten Sie?

1. Führen Sie das dispergierte System durch den Filter. Was guckst du? Füllen Sie Spalte Nr. 3 der Tabelle aus. (Einige davon in ein Reagenzglas filtern).
2. Führen Sie einen Lichtstrahl von einer Taschenlampe durch die Lösung vor einem Hintergrund aus dunklem Papier. Was guckst du? (Sie können den Tyndall-Effekt sehen)
3. Ziehen Sie eine Schlussfolgerung: Was ist dieses verteilte System? Was ist ein dispergiertes Medium? Was ist die dispergierte Phase? Welche Partikelgrößen sind darin enthalten? (Spalte Nr. 5).

cinquain("Cinquain" - von fr. Wort mit der Bedeutung "fünf") ist ein Gedicht von 5 Zeilen zu einem bestimmten Thema. Zur Komposition cinquain 5 Minuten sind gegeben, danach können die geschriebenen Gedichte zu zweit, in Gruppen oder für das ganze Publikum gesprochen und diskutiert werden.

Regeln schreiben cinquain:

1. Die erste Zeile enthält ein einzelnes Wort (normalerweise ein Substantiv) für das Thema.
2. Die zweite Zeile ist eine Beschreibung dieses Themas mit zwei Adjektiven.
3. Die dritte Zeile besteht aus drei Verben (oder Verbformen), die die charakteristischsten Handlungen des Subjekts benennen.
4. Die vierte Zeile ist ein aus vier Wörtern bestehender Satz, der eine persönliche Beziehung zum Thema zeigt.
5. Die letzte Zeile ist ein Synonym für das Thema und betont dessen Essenz.

Sommer 2008 Wien. Schönbrunn.

Sommer 2008 Region Nischni Nowgorod.

Wolken und ihre Rolle im menschlichen Leben Die ganze Natur um uns herum - die Organismen von Tieren und Pflanzen, die Hydrosphäre und Atmosphäre, die Erdkruste und die Eingeweide sind ein komplexes Set aus vielen verschiedenen und vielfältigen groben und kolloidalen Systemen. Die Entwicklung der Kolloidchemie ist mit aktuellen Problemen in verschiedenen Bereichen der Naturwissenschaft und Technik verbunden. Das dargestellte Bild zeigt Wolken - eine der Arten von Aerosolen kolloidaler disperser Systeme. Bei der Untersuchung atmosphärischer Niederschläge stützt sich die Meteorologie auf die Theorie aerodisperser Systeme. Die Wolken unseres Planeten sind die gleichen Lebewesen wie die gesamte Natur, die uns umgibt. Sie sind für die Erde von großer Bedeutung, da sie Informationskanäle sind. Schließlich bestehen Wolken aus der Kapillarsubstanz von Wasser, und Wasser ist bekanntlich ein sehr guter Informationsspeicher. Der Wasserkreislauf in der Natur führt dazu, dass sich Informationen über den Zustand des Planeten und die Stimmung der Menschen in der Atmosphäre ansammeln und sich zusammen mit den Wolken durch den Raum der Erde bewegen. Wolken sind eine erstaunliche Schöpfung der Natur, die einem Menschen Freude und ästhetisches Vergnügen bereitet. Krasnova Maria, 11. "B"-Klasse

P.S.
Vielen Dank an Pershina O.G., Chemielehrerin am Dmitrov-Gymnasium, im Unterricht haben wir mit der gefundenen Präsentation gearbeitet, und sie wurde durch unsere Beispiele ergänzt.

Zerstreute Systeme

Reinstoffe sind in der Natur sehr selten. Mischungen verschiedener Stoffe in unterschiedlichen Aggregatzuständen können heterogene und homogene Systeme bilden – disperse Systeme und Lösungen.
verteilt sogenannte heterogene Systeme, in denen ein Stoff in Form sehr kleiner Teilchen gleichmäßig im Volumen eines anderen verteilt ist.
Der Stoff, der in geringerer Menge vorhanden und im Volumen eines anderen verteilt ist, wird als bezeichnet dispergierte Phase . Es kann aus mehreren Stoffen bestehen.
Eine Substanz, die in größerer Menge vorhanden ist, in deren Volumen die dispergierte Phase verteilt ist, wird als bezeichnet Dispersionsmedium . Zwischen ihm und den Partikeln der dispersen Phase besteht eine Grenzfläche, daher werden disperse Systeme als heterogen (uneinheitlich) bezeichnet.
Sowohl das Dispersionsmedium als auch die dispergierte Phase können durch Stoffe in verschiedenen Aggregatzuständen – fest, flüssig und gasförmig – repräsentiert werden.
Je nach Kombination des Aggregatzustandes des Dispersionsmediums und der dispergierten Phase lassen sich 9 Typen solcher Systeme unterscheiden.

Dispergierte Systeme werden nach der Teilchengröße der Stoffe, aus denen die disperse Phase besteht, in grobdisperse (Suspensionen) mit Teilchengrößen von mehr als 100 nm und feindisperse (kolloidale Lösungen oder kolloidale Systeme) mit Teilchengrößen von 100 bis 1 nm unterteilt . Wird die Substanz in Moleküle oder Ionen kleiner als 1 nm zerlegt, entsteht ein homogenes System – eine Lösung. Es ist homogen (homogen), es gibt keine Grenzfläche zwischen den Partikeln und dem Medium.

Schon eine flüchtige Bekanntschaft mit dispersen Systemen und Lösungen zeigt, wie wichtig sie im Alltag und in der Natur sind.

Überzeugen Sie sich selbst: Ohne den Nilschlick hätte es die große Hochkultur des alten Ägypten nicht gegeben; ohne Wasser, Luft, Gestein und Mineralien gäbe es überhaupt keinen lebenden Planeten – unser gemeinsames Zuhause – die Erde; ohne Zellen gäbe es keine lebenden Organismen usw.

Klassifikation disperser Systeme und Lösungen

Suspension

Suspension - es sich um disperse Systeme handelt, bei denen die Teilchengröße der Phase mehr als 100 nm beträgt. Dies sind opake Systeme, deren einzelne Partikel mit bloßem Auge erkennbar sind. Die dispergierte Phase und das Dispersionsmedium lassen sich leicht durch Absetzen trennen. Solche Systeme sind unterteilt in:
1) Emulsionen (Sowohl das Medium als auch die Phase sind ineinander unlösliche Flüssigkeiten). Dies sind Milch, Lymphe, Wasserfarben usw., die Ihnen gut bekannt sind;
2) Suspendierungen (das Medium ist eine Flüssigkeit, und die Phase ist ein darin unlöslicher Feststoff). Dies sind Baulösungen (z. B. „Kalkmilch“ zum Tünchen), in Wasser suspendierter Fluss- und Meeresschlick, eine lebende Suspension mikroskopisch kleiner lebender Organismen im Meerwasser - Plankton, von dem sich Riesenwale ernähren usw .;
3) Aerosole - Suspensionen kleiner Flüssigkeits- oder Feststoffpartikel in einem Gas (z. B. in Luft). Unterscheiden Sie zwischen Staub, Rauch, Nebel. Die ersten beiden Arten von Aerosolen sind Suspensionen von festen Partikeln in einem Gas (größere Partikel in Stäuben), die letzte ist eine Suspension von kleinen Flüssigkeitströpfchen in einem Gas. Zum Beispiel natürliche Aerosole: Nebel, Gewitterwolken - eine Suspension von Wassertröpfchen in der Luft, Rauch - kleine feste Partikel. Und auch der Smog, der über den größten Städten der Welt hängt, ist ein Aerosol mit einer festen und einer flüssigen dispergierten Phase. Anwohner von Siedlungen in der Nähe von Zementwerken leiden unter dem ständig in der Luft schwebenden feinsten Zementstaub, der beim Mahlen von Zementrohstoffen und dem Brennprodukt Klinker entsteht. Ähnliche schädliche Aerosole - Staub - finden sich auch in Städten mit metallurgischer Industrie. Auch der Rauch von Fabrikrohren, Smog, kleinste Speicheltröpfchen, die einem Grippepatienten aus dem Mund fliegen, sind gesundheitsschädliche Aerosole.
Aerosole spielen eine wichtige Rolle in der Natur, im Alltag und in der menschlichen Produktion. Wolkenansammlung, chemische Behandlung von Feldern, Farbsprühen, Sprühen von Kraftstoffen, Trockenmilchprodukten, Atemwegsbehandlung (Inhalation) sind Beispiele für Phänomene und Prozesse, bei denen Aerosole vorteilhaft sind. Aerosole - Nebel über der Meeresbrandung, in der Nähe von Wasserfällen und Springbrunnen, der Regenbogen, der in ihnen entsteht, bereitet einem Menschen Freude und ästhetisches Vergnügen.
Für die Chemie sind die wichtigsten disperse Systeme, in denen das Medium Wasser und flüssige Lösungen sind.
Natürliches Wasser enthält immer gelöste Stoffe. Natürliche wässrige Lösungen sind an Prozessen der Bodenbildung beteiligt und versorgen Pflanzen mit Nährstoffen. Die komplexen Lebensvorgänge, die in menschlichen und tierischen Organismen ablaufen, laufen auch in Lösungen ab. Viele technologische Prozesse in der chemischen und anderen Industrien, wie die Herstellung von Säuren, Metallen, Papier, Soda, Düngemitteln, laufen in Lösungen ab.

Kolloidsysteme

Kolloidsysteme - dies sind disperse Systeme, bei denen die Teilchengröße der Phase 100 bis 1 nm beträgt. Diese Partikel sind mit bloßem Auge nicht sichtbar, und die dispergierte Phase und das Dispergiermedium in solchen Systemen werden nur schwer durch Absetzen getrennt.
Sie werden in Sole (kolloidale Lösungen) und Gele (Gelee) unterteilt.
1. Kolloidale Lösungen oder Sole. Dies ist die Mehrheit der Flüssigkeiten einer lebenden Zelle (Zytoplasma, Kernsaft - Karyoplasma, Inhalt von Organellen und Vakuolen) und eines lebenden Organismus als Ganzes (Blut, Lymphe, Gewebeflüssigkeit, Verdauungssäfte, Humoralflüssigkeiten usw.). Solche Systeme bilden Klebstoffe, Stärke, Proteine ​​und einige Polymere.
Kolloidale Lösungen können durch chemische Reaktionen erhalten werden; Wenn beispielsweise Lösungen von Kalium- oder Natriumsilikaten („lösliches Glas“) mit sauren Lösungen in Wechselwirkung treten, entsteht eine kolloidale Lösung von Kieselsäure. Das Sol entsteht auch bei der Hydrolyse von Eisen(III)chlorid in heißem Wasser. Kolloidale Lösungen sind echten Lösungen äußerlich ähnlich. Sie unterscheiden sich von letzterem durch den resultierenden "Leuchtpfad" - einen Kegel, wenn ein Lichtstrahl durch sie hindurchgeht.

Dieses Phänomen heißt Tyndall-Effekt . Größer als in einer echten Lösung reflektieren die Teilchen der dispergierten Phase des Sols Licht von ihrer Oberfläche, und der Betrachter sieht einen leuchtenden Kegel in einem Gefäß mit einer kolloidalen Lösung. Es bildet sich nicht in echter Lösung. Ein ähnlicher Effekt, jedoch nur für ein Aerosol und nicht für ein flüssiges Kolloid, kann in Kinos beobachtet werden, wenn ein Lichtstrahl einer Filmkamera die Luft des Kinosaals durchdringt.

Partikel der dispergierten Phase kolloidaler Lösungen setzen sich oft nicht einmal während einer Langzeitlagerung ab, da sie aufgrund von thermischer Bewegung ständig mit Lösungsmittelmolekülen kollidieren. Sie haften nicht aneinander, wenn sie sich annähern, da auf ihrer Oberfläche ähnliche elektrische Ladungen vorhanden sind. Unter bestimmten Bedingungen kann es jedoch zu Gerinnungsprozessen kommen.

Gerinnung - das Phänomen der Adhäsion kolloidaler Partikel und ihrer Ausfällung - wird beobachtet, wenn die Ladungen dieser Partikel neutralisiert werden, wenn der kolloidalen Lösung ein Elektrolyt zugesetzt wird. In diesem Fall verwandelt sich die Lösung in eine Suspension oder ein Gel. Einige organische Kolloide koagulieren beim Erhitzen (Leim, Eiweiß) oder wenn sich das Säure-Base-Milieu der Lösung ändert.

2. Gele , oder Gelees, die gallertartige Niederschläge sind, die während der Koagulation von Solen gebildet werden. Dazu gehören eine Vielzahl von Polymergelen, Süßwaren, kosmetischen und medizinischen Gelen, die Ihnen so bekannt sind (Gelatine, Aspik, Gelee, Marmelade, Vogelmilchkuchen) und natürlich unendlich viele natürliche Gele: Mineralien (Opal), Quallenkörper, Knorpel, Sehnen, Haare, Muskel- und Nervengewebe usw. Die Entwicklungsgeschichte des Lebens auf der Erde kann gleichzeitig als Entwicklungsgeschichte des kolloidalen Aggregatzustands betrachtet werden. Mit der Zeit wird die Struktur der Gele aufgebrochen - Wasser wird aus ihnen freigesetzt. Dieses Phänomen heißt Synärese .

Lösungen

Die Lösung heißt homogenes System aus zwei oder mehr Stoffen.
Lösungen sind immer einphasig, das heißt, sie sind ein homogenes Gas, flüssig oder fest. Dies liegt daran, dass einer der Stoffe in Form von Molekülen, Atomen oder Ionen (Partikelgröße kleiner 1 nm) in der Masse des anderen verteilt ist.
Lösungen werden aufgerufen wahr , wenn Sie ihren Unterschied zu kolloidalen Lösungen hervorheben möchten.
Als Lösungsmittel gilt ein Stoff, dessen Aggregatzustand sich bei der Bildung einer Lösung nicht ändert. Zum Beispiel Wasser in wässrigen Lösungen von Salz, Zucker, Kohlendioxid. Wenn die Lösung durch Mischen eines Gases mit einem Gas, einer Flüssigkeit mit einer Flüssigkeit und eines Feststoffs mit einem Feststoff gebildet wurde, wird das Lösungsmittel als die Komponente betrachtet, die sich mehr in der Lösung befindet. Luft ist also eine Lösung von Sauerstoff, Edelgasen, Kohlendioxid in Stickstoff (Lösungsmittel). Tafelessig, der 5 bis 9 % Essigsäure enthält, ist eine Lösung dieser Säure in Wasser (das Lösungsmittel ist Wasser). In Essigessenz spielt Essigsäure jedoch die Rolle eines Lösungsmittels, da ihr Massenanteil 70-80% beträgt und es sich daher um eine Lösung von Wasser in Essigsäure handelt.

Bei der Kristallisation einer flüssigen Legierung aus Silber und Gold können feste Lösungen unterschiedlicher Zusammensetzung erhalten werden.
Lösungen sind unterteilt in:
molekular - dies sind wässrige Lösungen von Nichtelektrolyten - organische Substanzen (Alkohol, Glucose, Saccharose usw.);
Molekülion- dies sind Lösungen von schwachen Elektrolyten (Stickstoff, Schwefelwasserstoffsäuren usw.);
ionisch - das sind Lösungen starker Elektrolyte (Laugen, Salze, Säuren - NaOH, K 2 SO 4, HN0 3, HC1O 4).
Bisher gab es zwei Standpunkte zur Natur der Auflösung und Lösungen: physikalisch und chemisch. Nach ersterem galten Lösungen als mechanische Mischungen, nach zweitem als instabile chemische Verbindungen von Teilchen eines gelösten Stoffes mit Wasser oder einem anderen Lösungsmittel. Die letzte Theorie wurde 1887 von D. I. Mendeleev aufgestellt, der sich mehr als 40 Jahre lang dem Studium von Lösungen widmete. Die moderne Chemie betrachtet Auflösung als physikalisch-chemischen Prozess und Lösungen als physikalisch-chemische Systeme.
Eine genauere Definition einer Lösung lautet:
Lösung - homogenes (homogenes) System, bestehend aus Partikeln der gelösten Substanz, des Lösungsmittels und der Produkte ihrer Wechselwirkung.

Das Verhalten und die Eigenschaften von Elektrolytlösungen werden, wie Sie wissen, durch eine andere wichtige Theorie der Chemie erklärt - die von S. Arrhenius entwickelte Theorie der elektrolytischen Dissoziation, die von den Studenten von D. I. Mendeleev und vor allem von I. A. Kablukov entwickelt und ergänzt wurde .

Fragen zur Konsolidierung:
1. Was sind disperse Systeme?
2. Wenn die Haut beschädigt ist (Wunde), wird eine Blutgerinnung beobachtet - Koagulation des Sols. Was ist das Wesen dieses Prozesses? Warum erfüllt dieses Phänomen eine Schutzfunktion für den Körper? Wie heißt eine Krankheit, bei der die Blutgerinnung erschwert oder nicht beobachtet wird?
3. Erzählen Sie uns von der Bedeutung verschiedener disperser Systeme im Alltag.
4. Verfolgen Sie die Entwicklung kolloidaler Systeme während der Entwicklung des Lebens auf der Erde.

Es gibt keine reinen Elemente in der Natur. Im Grunde sind es alles Mischungen. Sie können wiederum heterogen oder homogen sein. Sie werden aus Stoffen im Aggregatzustand gebildet, wodurch ein bestimmtes Dispersionssystem entsteht, in dem verschiedene Phasen vorliegen. Außerdem enthalten Mischungen üblicherweise ein Dispergiermedium. Seine Essenz liegt in der Tatsache, dass es als Element mit großem Volumen betrachtet wird, in dem eine Substanz verteilt ist. In einem dispersen System sind Phase und Medium so angeordnet, dass sich zwischen ihnen Partikel der Grenzfläche befinden. Daher wird es als heterogen oder heterogen bezeichnet. In Anbetracht dessen ist die Wirkung der Oberfläche und nicht der Partikel insgesamt von großer Bedeutung.

Klassifizierung des dispersen Systems

Die Phase wird bekanntlich durch Substanzen mit unterschiedlichem Zustand repräsentiert. Und diese Elemente sind in mehrere Typen unterteilt. Der Aggregatzustand der dispergierten Phase hängt von der Kombination des darin enthaltenen Mediums ab, was zu 9 Arten von Systemen führt:

1. Gas. Flüssigkeit, Feststoff und das betreffende Element. Homogenes Gemisch, Nebel, Staub, Aerosole.
2. Flüssige dispergierte Phase. Gas, Feststoff, Wasser. Schäume, Emulsionen, Sole.
3. Feste dispergierte Phase. Flüssigkeit, Gas und der in diesem Fall betrachtete Stoff. Erde, bedeutet in der Medizin oder Kosmetik, Steine.

Die Dimensionen eines dispersen Systems werden in der Regel durch die Größe der Phasenpartikel bestimmt. Es gibt folgende Einteilung:

• rau (Aufhängungen);
• subtil und wahr).

Partikel des Dispersionssystems

Bei der Analyse grober Mischungen kann man beobachten, dass die Partikel dieser Verbindungen in der Struktur mit bloßem Auge zu sehen sind, da ihre Größe mehr als 100 nm beträgt. Suspensionen beziehen sich in der Regel auf ein System, bei dem die dispergierte Phase vom Medium abtrennbar ist. Dies liegt daran, dass sie als undurchsichtig gelten. Suspensionen werden unterteilt in Emulsionen (unlösliche Flüssigkeiten), Aerosole (feine Partikel und Feststoffe), Suspensionen (fest in Wasser).

Eine kolloidale Substanz ist alles, was die Eigenschaft hat, dass ein anderes Element gleichmäßig darüber verteilt ist. Das heißt, es ist vorhanden oder vielmehr Teil der dispergierten Phase. Dies ist ein Zustand, in dem ein Material vollständig in einem anderen oder besser gesagt in seinem Volumen verteilt ist. Im Milchbeispiel wird flüssiges Fett in einer wässrigen Lösung dispergiert. In diesem Fall befindet sich das kleinere Molekül innerhalb von 1 Nanometer und 1 Mikrometer, wodurch es für das optische Mikroskop unsichtbar wird, wenn die Mischung homogen wird.

Das heißt, kein Teil der Lösung hat eine größere oder geringere Konzentration der dispergierten Phase als jeder andere. Wir können sagen, dass es kolloidaler Natur ist. Die größere wird als kontinuierliche Phase oder Dispersionsmedium bezeichnet. Da sich Größe und Verteilung nicht ändern, wird das betreffende Element darüber verteilt. Arten von Kolloiden umfassen Aerosole, Emulsionen, Schäume, Dispersionen und Mischungen, die als Hydrosole bezeichnet werden. Jedes derartige System hat zwei Phasen: eine dispergierte und eine kontinuierliche Phase.

Kolloide aus der Geschichte

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts herrschte in allen Wissenschaften ein intensives Interesse an solchen Substanzen. Einstein und andere Wissenschaftler untersuchten sorgfältig ihre Eigenschaften und Anwendungen. Dieses neue Wissenschaftsgebiet war damals das führende Forschungsgebiet für Theoretiker, Forscher und Hersteller. Nach dem Höhepunkt des Interesses bis 1950 ging die Forschung zu Kolloiden stark zurück. Es ist interessant festzustellen, dass es seit dem jüngsten Aufkommen von Mikroskopen mit höherer Leistung und "Nanotechnologien" (der Untersuchung von Objekten in einem bestimmten winzigen Maßstab) ein erneutes wissenschaftliches Interesse an der Untersuchung neuer Materialien gegeben hat.

Mehr zu diesen Stoffen

Es gibt Elemente, die sowohl in der Natur als auch in künstlichen Lösungen mit kolloidalen Eigenschaften beobachtet werden. Beispielsweise sind Mayonnaise, kosmetische Lotion und Gleitmittel Arten von künstlichen Emulsionen, und Milch ist eine ähnliche Mischung, die natürlich vorkommt. Kolloidale Schäume umfassen Schlagsahne und Rasierschaum, während essbare Produkte Butter, Marshmallows und Gelee umfassen. Neben Lebensmitteln existieren diese Substanzen in Form bestimmter Legierungen, Farben, Tinten, Reinigungsmittel, Insektizide, Aerosole, Styropor und Gummi. Sogar schöne Naturobjekte wie Wolken, Perlen und Opale haben kolloidale Eigenschaften, weil sie eine andere Substanz enthalten, die gleichmäßig in ihnen verteilt ist.

Kolloidale Mischungen erhalten

Durch Vergrößerung kleiner Moleküle auf den Bereich von 1 bis 1 Mikrometer oder durch Verkleinerung großer Partikel auf die gleiche Größe. Es können kolloidale Substanzen erhalten werden. Die weitere Produktion hängt von der Art der Elemente ab, die in den dispergierten und kontinuierlichen Phasen verwendet werden. Kolloide verhalten sich anders als normale Flüssigkeiten. Und dies wird in Transport- und physikalisch-chemischen Eigenschaften beobachtet. Beispielsweise kann eine Membran eine echte Lösung mit festen Molekülen, die an flüssige Moleküle gebunden sind, durchlassen. Wohingegen eine kolloidale Substanz, die einen in einer Flüssigkeit dispergierten Feststoff aufweist, durch die Membran gedehnt wird. Die Parität der Verteilung ist gleichmäßig bis zur mikroskopischen Gleichheit in der Lücke über das gesamte zweite Element.

Wahre Lösungen

Kolloidale Dispersion wird als homogenes Gemisch dargestellt. Das Element besteht aus zwei Systemen: kontinuierliche und dispergierte Phase. Dies weist darauf hin, dass dieser Fall verwandt ist, da sie in direktem Zusammenhang mit dem oben genannten Gemisch aus mehreren Stoffen stehen. In einem Kolloid hat das zweite die Struktur von winzigen Partikeln oder Tröpfchen, die im ersten gleichmäßig verteilt sind. Von 1 nm bis 100 nm ist die Größe, die die dispergierte Phase, oder vielmehr die Partikel, in mindestens einer Dimension ausmacht. In diesem Bereich kann die disperse Phase mit den angegebenen Abmessungen als ungefähre Elemente bezeichnet werden, die zur Beschreibung passen: kolloidale Aerosole, Emulsionen, Schäume, Hydrosole. Beeinflusst durch die chemische Zusammensetzung der Oberfläche in hohem Maße Partikel oder Tröpfchen, die in den betrachteten Zusammensetzungen vorhanden sind.

Kolloidale Lösungen und Systeme

Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Größe der dispergierten Phase eine schwer messbare Variable im System ist. Lösungen sind manchmal durch ihre eigenen Eigenschaften gekennzeichnet. Um die Indikatoren der Zusammensetzungen leichter wahrzunehmen, ähneln Kolloide ihnen und sehen fast gleich aus. Zum Beispiel, wenn es eine flüssig dispergierte, feste Form hat. Als Ergebnis passieren Partikel die Membran nicht. Während andere Bestandteile wie gelöste Ionen oder Moleküle es passieren können. Wenn es einfacher zu analysieren ist, stellt sich heraus, dass die gelösten Komponenten die Membran passieren und kolloidale Partikel die betrachtete Phase nicht passieren können.

Das Erscheinen und Verschwinden von Farbmerkmalen

Aufgrund des Tyndall-Effekts sind einige dieser Substanzen durchscheinend. In der Struktur des Elements ist es die Lichtstreuung. Andere Systeme und Zusammensetzungen haben einen gewissen Farbton oder sind sogar deckend, mit einer bestimmten Farbe, auch wenn einige sogar schwach sind. Viele bekannte Substanzen, darunter Butter, Milch, Sahne, Aerosole (Nebel, Smog, Rauch), Asphalt, Farben, Farben, Kleber und Meeresschaum, sind Kolloide. Diese Studienrichtung wurde 1861 von dem schottischen Wissenschaftler Thomas Graham eingeführt. In einigen Fällen kann ein Kolloid als homogenes (nicht heterogenes) Gemisch betrachtet werden. Denn die Unterscheidung zwischen „gelöster“ und „körniger“ Materie kann mitunter Gegenstand eines Ansatzes sein.

Hydrokolloide Arten von Substanzen

Diese Komponente wird als kolloidales System definiert, in dem Partikel in Wasser dispergiert sind. Hydrokolloide Elemente können je nach Flüssigkeitsmenge verschiedene Zustände annehmen, beispielsweise ein Gel oder ein Sol. Sie sind irreversibel (einkomponentig) oder reversibel. Zum Beispiel Agar, die zweite Art von Hydrokolloid. Kann in Gel- und Sol-Zuständen existieren und zwischen den Zuständen durch Zufuhr oder Entfernung von Wärme wechseln.

Viele Hydrokolloide stammen aus natürlichen Quellen. Beispielsweise wird Carrageen aus Algen, Gelatine aus Rinderfett und Pektin aus Zitrusschalen und Apfeltrester gewonnen. Hydrokolloide werden in Lebensmitteln hauptsächlich zur Beeinflussung der Textur oder Viskosität (Sauce) verwendet. Wird auch zur Hautpflege oder als Heilmittel nach Verletzungen verwendet.

Wesentliche Eigenschaften kolloidaler Systeme

Aus diesen Informationen ist ersichtlich, dass kolloidale Systeme ein Unterabschnitt der dispergierten Sphäre sind. Sie können wiederum Lösungen (Sole) oder Gele (Gele) sein. Erstere werden in den meisten Fällen auf Basis lebendiger Chemie hergestellt. Letztere entstehen unter den Sedimenten, die bei der Koagulation der Sole entstehen. Lösungen können wässrig sein mit organischen Substanzen, mit schwachen oder starken Elektrolyten. Die Teilchengrößen der dispergierten Phase von Kolloiden betragen 100 bis 1 nm. Mit bloßem Auge sind sie nicht zu sehen. Durch das Absetzen lassen sich Phase und Medium nur schwer trennen.

Einteilung nach Art der Partikel der dispergierten Phase

Multimolekulare Kolloide. Wenn sich Atome oder kleinere Moleküle von Substanzen (mit einem Durchmesser von weniger als 1 nm) in Auflösung zu Partikeln ähnlicher Größe verbinden. In diesen Solen ist die dispergierte Phase eine Struktur, die aus Aggregaten von Atomen oder Molekülen mit einer Molekülgröße von weniger als 1 nm besteht. Zum Beispiel Gold und Schwefel. Diese werden durch Van-der-Waals-Kräfte zusammengehalten. Sie haben in der Regel einen lyophilen Charakter. Dies bedeutet eine signifikante Wechselwirkung von Partikeln.

Kolloide mit hohem Molekulargewicht. Das sind Substanzen, die große Moleküle (sog. Makromoleküle) besitzen, die gelöst einen bestimmten Durchmesser bilden. Solche Substanzen nennt man makromolekulare Kolloide. Diese die dispergierte Phase bildenden Elemente sind typischerweise Polymere mit sehr hohen Molekulargewichten. Natürliche Makromoleküle sind Stärke, Zellulose, Proteine, Enzyme, Gelatine usw. Zu den künstlichen gehören synthetische Polymere wie Nylon, Polyethylen, Kunststoffe, Polystyrol usw. Sie sind normalerweise lyophob, was in diesem Fall ein schwach wechselwirkendes Teilchen bedeutet.

verwandte Kolloide. Dies sind Substanzen, die sich, wenn sie in einem Medium gelöst sind, in niedriger Konzentration wie normale Elektrolyte verhalten. Aber sie sind kolloidale Partikel mit einem größeren enzymatischen Anteil der Komponenten aufgrund der Bildung aggregierter Elemente. Die so gebildeten Aggregatteilchen werden Micellen genannt. Ihre Moleküle enthalten sowohl lyophile als auch lyophobe Gruppen.

Mizellen. Sie sind geclusterte oder aggregierte Partikel, die durch die Assoziation eines Kolloids in Lösung gebildet werden. Gängige Beispiele sind Seifen und Waschmittel. Die Bildung erfolgt oberhalb einer bestimmten Kraft-Temperatur und oberhalb einer bestimmten kritischen Mizellbildungskonzentration. Sie sind in der Lage, Ionen zu bilden. Micellen können bis zu 100 Moleküle oder mehr enthalten, beispielsweise ist Natriumstearat ein typisches Beispiel. Wenn es sich in Wasser auflöst, gibt es Ionen ab.