KALININGRADIN KAUPPA- JA TALOUSKOLLEGIO

liittovaltion talousarvion osa

korkea-asteen ammatillisen koulutuksen oppilaitos

VENÄJÄN KANSSATALOUDEN JA JULKISEN PALVELUN AKATEMIA

VENÄJÄN FEDERATION PRESIDENTIN alaisuudessa

Viite abstrakti

Aihe: "Hajajärjestelmät"

Kaliningrad, 2013

Aihe: "Hajajärjestelmät"

Dispergoidut järjestelmät ovat järjestelmiä, jotka koostuvat monista pienistä hiukkasista, jotka ovat jakautuneet nestemäiseen, kiinteään tai kaasumaiseen väliaineeseen.

Hajautettu järjestelmä sisältää kaksi pakollista komponenttia - nämä ovatdispergoitu faasi - jauhettu ainedispersioväliaine - aine, johon dispergoitu faasi on jakautunut.
Kaikille hajautusjärjestelmille on tunnusomaista kaksi pääominaisuutta:

Korkea dispersio.

Heterogeenisuus.

Hajotusjärjestelmät

Hienoksi hajallaan

kolloidijärjestelmät

Karkeasti hajallaan

Jousitukset Zoli True

Emulsiot Geelit

Aerosolit

Hajautettujen järjestelmien luokittelu

Vaiheiden yhdistämistilan mukaan

Sekä dispersioväliainetta että dispergoitua faasia voivat edustaa aineet, jotka ovat aggregoituneet eri tilassa - kiinteitä, nestemäisiä ja kaasumaisia.Dispersioväliaineen ja dispergoidun faasin aggregaatiotilan yhdistelmästä riippuen voidaan erottaa 9 tyyppiä tällaisia ​​järjestelmiä.

Hajautusjärjestelmien päätyypit

Dispersioväliaine

Partikkelikoon mukaan

Hajautusasteen mukaan järjestelmät jaetaan tyyppeihin

Karkeat hiukkaset, joiden hiukkassäde on yli 100 nm

Kolloididispersio (soolit), joiden hiukkaskoko on 100 nm - 1 nm.

Molekyyli- tai ioniliuokset, joiden hiukkaskoko on alle 1 nm.

karkeat järjestelmät.

emulsiot (sekä väliaine että faasi ovat toisiinsa liukenemattomia nesteitä, joissa toinen neste on suspendoitunut toiseen pisaroiden muodossa). Näitä ovat maito, imusolmukkeet, vesipohjaiset maalit, smetana, majoneesi, jäätelö jne.;

Jousitukset (väliaine on nestettä ja faasi on siihen liukenematon kiinteä aine). Näitä ovat rakennusratkaisut (esim. "kalkkimaito" kalkkiin), veteen suspendoitu joki- ja meriliete, soseutettu keitto.

Aerosolit - dispersiojärjestelmät, joiden dispersioväliaine on kaasu ja dispergoitu faasi voi olla kiinteitä hiukkasia tai nestepisaroita. Erota pöly, savu, sumu. Kaksi ensimmäistä aerosolityyppiä ovat kiinteiden hiukkasten suspensioita kaasussa (suuremmat hiukkaset pölyissä), viimeinen on pienten nestepisaroiden suspensio kaasussa. Bioaerosolit - siitepöly ja kasvien itiöt.

Vaahto - erittäin väkevät karkeat järjestelmät, joissa dispersioväliaine on nestettä ja dispergoitu faasi kaasu.

Jauheet – dispergoitu faasi on kiinteä aine ja dispersioväliaine kaasu.

Karkeasti hajallaan olevat järjestelmät ovat epävakaita.

kolloidijärjestelmät

kolloidijärjestelmät - nämä ovat dispergoituja systeemejä, joissa faasin hiukkaskoko on 100 - 1 nm. Nämä hiukkaset eivät näy paljaalla silmällä, ja dispergoitu faasi ja dispersioväliaine tällaisissa järjestelmissä erottuvat laskeutumalla vaikeasti. Ne on jaettu alaosiinsols (kolloidiset liuokset) jageelit(hyytelöt). 1. Kolloidiset liuokset taisols . Tämä on suurin osa elävän solun nesteistä (sytoplasma, tuman mehu, organellien ja vakuolien sisältö) ja elävän organismin kokonaisuutena (veri, imusolmukkeet, kudosnesteet, ruoansulatusnesteet). Tällaiset järjestelmät muodostavat liimoja, tärkkelystä, proteiineja ja joitakin polymeerejä. Kolloidiset liuokset ovat ulkoisesti samanlaisia ​​kuin todelliset liuokset. Ne erottuvat jälkimmäisistä tuloksena olevalla "valopolulla" - kartiolla, kun valonsäde kulkee niiden läpi.Tätä ilmiötä kutsutaan Tyndall-ilmiöksi. Soolin dispergoituneen faasin hiukkaset heijastavat valoa pinnaltaan suurempia kuin todellisessa liuoksessa, jolloin havainnoitsija näkee kolloidisen liuoksen sisältävässä astiassa valokartion. Se ei muodostu todellisessa liuoksessa. Samanlainen vaikutus, mutta vain aerosolille nestemäisen kolloidin sijaan, voidaan havaita elokuvateattereissa, kun elokuvakameran valonsäde kulkee elokuvasalin ilman läpi. Kolloidisten liuosten dispergoituneen faasin hiukkaset eivät usein laskeudu pitkäaikaisessakaan varastoinnissa, koska jatkuvat törmäykset liuotinmolekyylien kanssa johtuvat lämpöliikkeestä. Ne eivät tartu toisiinsa lähestyessään toisiaan, koska niiden pinnalla on samanlaisia ​​sähkövarauksia. Mutta tietyissä olosuhteissa hyytymisprosessi voi tapahtua.Koagulaatio - kolloidisten hiukkasten tarttumisilmiö ja niiden saostuminen - havaitaan, kun näiden hiukkasten varaukset neutraloidaan, kun kolloidiseen liuokseen lisätään elektrolyyttiä. Tässä tapauksessa liuos muuttuu suspensioksi tai geeliksi. Jotkut orgaaniset kolloidit koaguloituvat kuumennettaessa (liima, munanvalkuainen) tai kun liuoksen happo-emäs-ympäristö muuttuu. 2. geelit, tai hyytelöt, jotka ovat geelimäisiä saostumia, jotka muodostuvat soolien koaguloitumisen aikana. Näitä ovat suuri määrä sinulle tuttuja polymeerigeelejä, makeisia, kosmeettisia ja lääketieteellisiä geelejä (gelatiini, lihahyytelö, hyytelö, marmeladi, Bird's Milk -kakku) ja tietysti loputon määrä luonnongeelejä: mineraaleja (opaali), meduusan kehot, rustot, jänteet, hiukset, lihas- ja hermokudokset jne. Ajan myötä geelien rakenne rikkoutuu - niistä vapautuu vettä. Tätä ilmiötä kutsutaansynereesi.

Ratkaisut

Liuos - homogeeninen (homogeeninen) järjestelmä, joka koostuu liuenneen aineen hiukkasista, liuottimesta ja niiden vuorovaikutuksen tuotteistaLiuokset ovat aina yksifaasisia, eli ne ovat homogeenista kaasua, nestettä tai kiinteää ainetta. Tämä johtuu siitä, että toinen aineista jakautuu toisen massaan molekyylien, atomien tai ionien muodossa (hiukkaskoko alle 1 nm). Liuoksia kutsutaan tosiksi, jos niiden eroa kolloidisiin liuoksiin vaaditaan korostamaan.

Pöytä

Esimerkkejä hajautetuista systeemeistä

Dispersioväliaine

Kysymyksiä itsetutkiskelua varten

Mitä kutsutaan hajautetuksi järjestelmäksi, faasiksi, väliaineeksi? Kuinka yhdistää dispersio hiukkaskokoon? Mitkä dispergoidut järjestelmät ovat kolloidisia? Mitä koagulaatio on ja mitkä tekijät sen aiheuttavat? Mikä on koagulaation käytännön merkitys? Mikä on jousitus? Mitkä ovat suspensioiden pääominaisuudet? Mikä on emulsio ja miten se voidaan rikkoa? Missä aerosoleja käytetään? Mitkä ovat aerosolien tuhoamismenetelmät?

Turvallisuusohjeet työskennellessäsi alkoholilamppujen kanssa

Alkoholilamppujen kanssa työskennellessä on noudatettava turvallisuusmääräyksiä.

Alkoholilamppua saa käyttää vain sen teknisessä passissa mainittuun tarkoitukseen.

Alkoholilampun tankkaus on kiellettyä avotulilaitteiden lähellä.

Älä täytä alkoholilamppua polttoaineella enempää kuin puolet säiliön tilavuudesta.

Älä siirrä tai kanna henkilamppua, jossa on palava sydän.

Täytä alkoholilamppu vain etyylialkoholilla.

Sammuta alkoholilampun liekki vain korkilla.

Älä säilytä työpöydällä, jossa alkoholilamppua käytetään, syttyviä aineita ja materiaaleja, jotka voivat syttyä lyhytaikaisesta altistumisesta sytytyslähteelle, jolla on alhainen lämpöenergia (tikkun liekki, alkoholilamppu).

Älä kallista työskennellessäsi alkoholilamppua ja käytä tarvittaessa kaltevassa asennossa toimivia alkoholilamppuja (fasettivalaisimet).

Jos alkoholilamppu kaatuu ja roiskuu polttavaa alkoholia pöydälle, peitä alkoholilamppu välittömästi paksulla liinalla ja käytä tarvittaessa sammutinta liekin sammuttamiseen.

Huone, jossa työskennellään alkoholilampulla (alkoholilamput), on varustettava ensisammutuslaitteilla, esimerkiksi OP-1- tai OP-2-merkkisellä jauhesammuttimella.

Kirjallisuus

HELVETTI. Zimon "Viihdyttävä kolloidinen kemia", Moskova, "Agar", 2008 PÄÄLLÄ. Zharkikh "Kemia talousopistoille", Rostov-on-Don, "Phoenix", 2008 Fysikaalinen ja kolloidinen kemia julkisissa ravintoloissa, Moskova, Alfa - M 2010. E.A. Arustamov "Nature Management", Moskova, "Dashkov ja K", 2008. http://en.wikipedia.org http://festival.1september.ru/articles/575855/

Suurin osa ympärillämme olevista aineista on erilaisten aineiden seoksia, joten niiden ominaisuuksien tutkimuksella on tärkeä rooli kemian, lääketieteen, elintarviketeollisuuden ja muiden kansantalouden sektoreiden kehityksessä. Artikkeli käsittelee kysymyksiä siitä, mikä on hajautusaste ja miten se vaikuttaa järjestelmän ominaisuuksiin.

Mitä ovat hajajärjestelmät?

Ennen kuin siirrytään hajautusasteen käsittelyyn, on tarpeen selvittää, mihin järjestelmiin tätä käsitettä voidaan soveltaa.

Kuvittele, että meillä on kaksi erilaista ainetta, jotka voivat erota toisistaan ​​kemialliselta koostumukseltaan, esimerkiksi ruokasuola ja puhdas vesi, tai aggregaatiotilassa, esimerkiksi sama vesi nestemäisessä ja kiinteässä (jää) tilassa. Nyt sinun on otettava ja sekoitettava nämä kaksi ainetta ja sekoitettava niitä intensiivisesti. Mikä on tulos? Se riippuu siitä, tapahtuiko kemiallinen reaktio sekoittamisen aikana vai ei. Dispergoituneista systeemeistä puhuttaessa uskotaan, että niiden muodostumisen aikana ei tapahdu reaktiota, eli alkuaineet säilyttävät rakenteensa mikrotasolla ja niiden luontaiset fysikaaliset ominaisuudet, kuten tiheyden, värin, sähkönjohtavuuden ja muut.

Näin ollen dispergoitu järjestelmä on mekaaninen seos, jonka seurauksena kaksi tai useampia aineita sekoittuu keskenään. Kun se muodostetaan, käytetään käsitteitä "dispersioväliaine" ja "faasi". Ensimmäisellä on jatkuvuuden ominaisuus järjestelmän sisällä, ja sitä esiintyy siinä yleensä suhteellisen paljon. Toiselle (dispergoituneelle faasille) on tunnusomaista epäjatkuvuusominaisuus, eli järjestelmässä se on pienten hiukkasten muodossa, joita rajoittaa ne väliaineesta erottava pinta.

Homogeeniset ja heterogeeniset järjestelmät

On selvää, että nämä kaksi dispergoidun järjestelmän komponenttia eroavat toisistaan ​​fysikaalisten ominaisuuksiensa suhteen. Jos esimerkiksi heität hiekkaa veteen ja sekoitat sitä, niin on selvää, että vedessä olevat hiekkajyvät, joiden kemiallinen kaava on SiO 2, eivät poikkea millään tavalla tilasta, jolloin ne eivät olleet. vedessä. Tällaisissa tapauksissa puhutaan heterogeenisyydestä. Toisin sanoen heterogeeninen järjestelmä on useiden (kahden tai useamman) faasin seos. Jälkimmäinen ymmärretään järjestelmän joksikin rajalliseksi tilavuudeksi, jolle on tunnusomaista tietyt ominaisuudet. Yllä olevassa esimerkissä meillä on kaksi vaihetta: hiekka ja vesi.

Dispergoituneen faasin hiukkasten koko voi kuitenkin, kun ne liuotetaan mihin tahansa väliaineeseen, tulla niin pieneksi, että ne lakkaavat osoittamasta yksilöllisiä ominaisuuksiaan. Tässä tapauksessa puhutaan homogeenisista tai homogeenisista aineista. Vaikka ne sisältävät useita komponentteja, ne kaikki muodostavat yhden vaiheen koko järjestelmän tilavuuden läpi. Esimerkki homogeenisesta järjestelmästä on NaCl:n liuos vedessä. Kun NaCl-kide hajoaa vuorovaikutuksessa polaaristen H 2 O -molekyylien kanssa, se hajoaa erillisiksi kationeiksi (Na +) ja anioneiksi (Cl -). Ne sekoittuvat homogeenisesti veteen, eikä tällaisessa järjestelmässä enää ole mahdollista löytää rajapintaa liuenneen aineen ja liuottimen välillä.

Hiukkaskoko

Mikä on dispersioaste? Tätä arvoa on harkittava tarkemmin. Mitä hän edustaa? Se on kääntäen verrannollinen dispergoidun faasin hiukkaskokoon. Tämä ominaisuus on kaikkien tarkasteltavien aineiden luokituksen perusta.

Hajajärjestelmiä opiskellessaan opiskelijat hämmentyvät usein nimessään, koska he uskovat luokittelunsa perustuvan myös aggregaatiotilaan. Tämä ei ole totta. Eri aggregaatioasteisilla seoksilla on todellakin eri nimiä, esimerkiksi emulsiot ovat vesiaineita ja aerosolit viittaavat jo kaasufaasin olemassaoloon. Dispersoituneiden järjestelmien ominaisuudet riippuvat kuitenkin pääasiassa niihin liuenneen faasin hiukkaskoosta.

Yleinen luokitus

Hajautettujen järjestelmien luokitus hajautusasteen mukaan on annettu alla:

• Jos ehdollinen hiukkaskoko on alle 1 nm, niin tällaisia ​​järjestelmiä kutsutaan todellisiksi tai tosiratkaisuiksi.
• Jos ehdollinen hiukkaskoko on välillä 1 nm - 100 nm, niin kyseistä ainetta kutsutaan kolloidiseksi liuokseksi.
• Jos hiukkaset ovat suurempia kuin 100 nm, puhumme suspensioista tai suspensioista.

Yllä olevasta luokittelusta selvennetään kaksi asiaa: ensinnäkin annetut luvut ovat likimääräisiä, eli järjestelmä, jossa hiukkaskoko on 3 nm, ei välttämättä ole kolloidi, se voi olla myös todellinen ratkaisu. Tämä voidaan todeta tutkimalla sen fysikaalisia ominaisuuksia. Toiseksi saatat huomata, että luettelossa käytetään ilmaisua "ehdollinen koko". Tämä johtuu siitä, että järjestelmän hiukkasten muoto voi olla täysin mielivaltainen, ja sillä on yleensä monimutkainen geometria. Siksi he puhuvat tietystä keskimääräisestä (ehdollisesta) koosta.

Todellisia ratkaisuja

Kuten edellä mainittiin, hiukkasten dispersioaste todellisissa liuoksissa on niin korkea (niiden koko on hyvin pieni,< 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.

Todellisten liuosten pääominaisuudet, jotka erottavat ne kolloideista ja suspensioista, ovat seuraavat:

• Liuoksen tila on mielivaltaisen pitkään muuttumattomana, eli dispergoidusta faasista ei muodostu sakkaa.
• Liuennutta ainetta ei voida erottaa liuottimesta suodattamalla tavallisen paperin läpi.
• Aine ei myöskään erotu huokoisen kalvon läpi kulkevan prosessin seurauksena, jota kemiassa kutsutaan dialyysiksi.
• Se voidaan erottaa liuottimesta vain muuttamalla viimeksi mainitun aggregaatiotilaa, esimerkiksi haihduttamalla.
• Sillä on mahdollista suorittaa elektrolyysi, eli siirtää sähkövirtaa, jos järjestelmään kohdistetaan potentiaaliero (kaksi elektrodia).
• Ne eivät hajoa valoa.

Esimerkki todellisista ratkaisuista on erilaisten suolojen sekoittaminen veteen, esimerkiksi NaCl (ruokasuola), NaHCO 3 (ruokasooda), KNO 3 (kaliumnitraatti) ja muut.

Kolloidiset liuokset

Nämä ovat välijärjestelmiä todellisten ratkaisujen ja jousituksen välillä. Niillä on kuitenkin useita ainutlaatuisia ominaisuuksia. Listataan ne:

• Ne ovat mekaanisesti stabiileja mielivaltaisen pitkään, jos ympäristöolosuhteet eivät muutu. Riittää, kun lämmittää järjestelmää tai muuttaa sen happamuutta (pH-arvo), kun kolloidi koaguloituu (saostuu).
• Niitä ei eroteta suodatinpaperilla, mutta dialyysiprosessi johtaa dispergoituneen faasin ja väliaineen erottamiseen.
• Kuten todellisille ratkaisuille, niille voidaan suorittaa elektrolyysi.
• Läpinäkyville kolloidisille järjestelmille on ominaista ns. Tyndall-ilmiö: kun valonsäde kulkee tämän järjestelmän läpi, näet sen. Tämä johtuu sähkömagneettisten aaltojen sironnasta spektrin näkyvässä osassa kaikkiin suuntiin.
• Kyky adsorboida muita aineita.

Kolloidisysteemit ovat lueteltujen ominaisuuksien vuoksi laajalti ihmisten käytössä eri toiminta-aloilla (elintarviketeollisuus, kemia), ja niitä esiintyy usein myös luonnossa. Esimerkki kolloidista on voi, majoneesi. Luonnossa nämä ovat sumuja, pilviä.

Ennen kuin siirrymme viimeisen (kolmannen) dispersiojärjestelmien luokan kuvaukseen, selitetään yksityiskohtaisemmin joitain kolloidien nimettyjä ominaisuuksia.

Mitä ovat kolloidiset liuokset?

Tämän tyyppisille hajautetuille järjestelmille luokitus voidaan antaa ottaen huomioon väliaineen ja siihen liuenneen faasin erilaiset aggregaattitilat. Alla asiaan liittyvä taulukko/

Taulukosta käy ilmi, että kolloidisia aineita on kaikkialla, sekä jokapäiväisessä elämässä että luonnossa. Huomaa, että samanlainen taulukko voidaan antaa myös suspensioille, muistaen, että ero niissä olevien kolloidien kanssa on vain dispergoituneen faasin koossa. Suspensiot ovat kuitenkin mekaanisesti epävakaita ja siksi niillä on vähemmän käytännön merkitystä kuin kolloidiset järjestelmät.

Syy kolloidien mekaaniseen stabiilisuuteen

Miksi majoneesi voi olla jääkaapissa pitkään, ja siinä olevat suspendoituneet hiukkaset eivät saostu? Miksi veteen liuenneet maalihiukkaset eivät lopulta "pudo" astian pohjalle? Vastaus näihin kysymyksiin on Brownin liike.

Tämän tyyppisen liikkeen löysi 1800-luvun alkupuoliskolla englantilainen kasvitieteilijä Robert Brown, joka havaitsi mikroskoopilla kuinka pienet siitepölyhiukkaset liikkuvat vedessä. Fysikaalisesta näkökulmasta Brownin liike on ilmentymä nestemolekyylien kaoottisesta liikkeestä. Sen intensiteetti kasvaa, jos nesteen lämpötilaa nostetaan. Juuri tämäntyyppinen liike aiheuttaa kolloidisten liuosten pienten hiukkasten suspension.

adsorptioominaisuus

Dispersio on keskimääräisen hiukkaskoon käänteisluku. Koska tämä koko kolloideissa on välillä 1 nm - 100 nm, niillä on hyvin kehittynyt pinta, eli suhde S / m on suuri arvo, tässä S on kahden faasin välinen rajapinta-ala (dispersioväliaine). ja hiukkaset), m - liuoksessa olevien hiukkasten kokonaismassa.

Dispergoituneen faasin hiukkasten pinnalla olevilla atomeilla on tyydyttymättömiä kemiallisia sidoksia. Tämä tarkoittaa, että ne voivat muodostaa yhdisteitä muiden molekyylien kanssa. Yleensä nämä yhdisteet syntyvät van der Waalsin voimien tai vetysidosten vaikutuksesta. Ne pystyvät pitämään kolloidisten hiukkasten pinnalla useita molekyylikerroksia.

Klassinen esimerkki adsorbentista on aktiivihiili. Se on kolloidi, jossa dispersioväliaine on kiinteä aine ja faasi on kaasu. Sen ominaispinta-ala voi olla 2500 m 2 /g.

Dispersioaste ja ominaispinta-ala

S/m-arvon laskeminen ei ole helppo tehtävä. Tosiasia on, että kolloidisen liuoksen hiukkasilla on eri kokoja, muotoja ja kunkin hiukkasen pinnalla on ainutlaatuinen kohokuvio. Siksi teoreettiset menetelmät tämän ongelman ratkaisemiseksi johtavat laadullisiin tuloksiin, eivät kvantitatiivisiin tuloksiin. Siitä huolimatta on hyödyllistä antaa ominaispinnan kaava dispersioasteen perusteella.

Jos oletetaan, että kaikki järjestelmän hiukkaset ovat pallomaisia ​​ja samankokoisia, niin yksinkertaisten laskelmien tuloksena saadaan seuraava lauseke: S ud = 6 / (d * ρ), missä S ud on pinta-ala (spesifinen), d on hiukkasen halkaisija, ρ - sen aineen tiheys, josta se koostuu. Kaavasta voidaan nähdä, että pienimmät ja raskaimmat hiukkaset vaikuttavat eniten tarkasteltavaan määrään.

Kokeellinen menetelmä Sud:n määrittämiseksi on laskea tutkittavan aineen adsorboiman kaasun tilavuus sekä mitata huokoskoko (dispersiofaasi) siinä.

Lyofiiliset ja lyofobiset järjestelmät

Lyofiilisyys ja lyofobisuus ovat niitä ominaisuuksia, jotka itse asiassa määräävät hajautettujen järjestelmien luokituksen olemassaolon siinä muodossa, jossa se on annettu edellä. Molemmat käsitteet luonnehtivat liuottimen ja liuenneen aineen molekyylien välistä voimasidosta. Jos tämä suhde on suuri, he puhuvat lyofiilisyydestä. Joten kaikki vedessä olevat suolat ovat lyofiilisiä, koska niiden hiukkaset (ionit) ovat sähköisesti yhteydessä polaarisiin H 2 O -molekyyleihin. Jos tarkastellaan järjestelmiä, kuten voita tai majoneesia, niin nämä edustavat tyypillisiä hydrofobisia kolloideja, koska ne sisältävät rasvamolekyylejä ( lipidit ) karkotetaan polaarisista H2O-molekyyleistä.

On tärkeää huomata, että lyofobiset (hydrofobiset, jos liuotin on vesi) järjestelmät ovat termodynaamisesti epävakaita, mikä erottaa ne lyofiilisistä.

Jousituksen ominaisuudet

Harkitse nyt viimeistä dispersiojärjestelmien luokkaa - suspensioita. Muista, että niille on ominaista se, että pienin hiukkanen niissä on suurempi tai luokkaa 100 nm. Mitä ominaisuuksia heillä on? Alla on asiaankuuluva luettelo:

• Ne ovat mekaanisesti epävakaita, joten niihin muodostuu sakka lyhyessä ajassa.
• Ne ovat sameita ja läpinäkymättömiä auringonvalolle.
• Faasi voidaan erottaa väliaineesta suodatinpaperilla.

Esimerkkejä luonnossa esiintyvistä suspensioista ovat jokien samea vesi tai vulkaaninen tuhka. Suspensioiden ihmiskäyttö liittyy yleensä lääkkeisiin (lääkeliuokset).

Koagulaatio

Mitä voidaan sanoa aineiden seoksista, joiden dispersioaste on erilainen? Tämä kysymys on osittain jo käsitelty artikkelissa, koska missä tahansa hajautetussa järjestelmässä hiukkasten koko on tietyissä rajoissa. Tässä tarkastellaan vain yhtä omituista tapausta. Mitä tapahtuu, jos sekoitat kolloidin ja oikean elektrolyyttiliuoksen? Painotettu järjestelmä rikkoutuu ja sen koaguloituminen tapahtuu. Syynä on todellisen liuoksen ionien sähkökenttien vaikutus kolloidisten hiukkasten pintavaraukseen.

Osat: Kemia

Luokka: 11

Kun olet tutkinut oppitunnin aiheen, opit:

• mitä ovat hajajärjestelmät?
• mitä ovat hajajärjestelmät?
• Mitkä ovat hajautettujen järjestelmien ominaisuudet?
• hajautettujen järjestelmien merkitys.

Puhtaat aineet ovat luonnossa hyvin harvinaisia. Puhtaiden aineiden - esimerkiksi sokerin tai ruokasuolan - kiteitä voidaan saada eri kokoisina - suuria ja pieniä. Riippumatta kiteiden koosta, niillä kaikilla on sama sisäinen rakenne tietylle aineelle - molekyyli- tai ionikidehila.

Luonnossa tavataan useimmiten eri aineiden seoksia. Eri aineiden seokset eri aggregaatiotasoissa voivat muodostaa heterogeenisiä ja homogeenisia järjestelmiä. Kutsumme tällaisia ​​järjestelmiä hajautetuiksi.

Dispergoitu järjestelmä on järjestelmä, joka koostuu kahdesta tai useammasta aineesta, joista toinen on hyvin pienten hiukkasten muodossa jakautunut tasaisesti toisen tilavuuteen.

Aine hajoaa ioneiksi, molekyyleiksi, atomeiksi, mikä tarkoittaa, että se "hajoaa" pienimmiksi hiukkasiksi. "Murskaus" > dispersio, ts. aineet hajaantuvat eri hiukkaskokoihin, näkyviin ja näkymättömiin.

Ainetta, jota on läsnä pienempi määrä, dispergoituu ja jakautuu toisen tilavuuteen, kutsutaan dispergoitu faasi. Se voi koostua useista aineista.

Ainetta, jota on läsnä suurempi määrä ja jonka tilavuuteen dispergoitunut faasi jakautuu, kutsutaan dispergoitu väliaine. Sen ja dispergoidun faasin hiukkasten välillä on rajapinta, joten dispergoituja järjestelmiä kutsutaan heterogeenisiksi (epäyhdenmukaisiksi).

Sekä dispergoitu väliaine että dispergoitu faasi voivat edustaa aineita, jotka ovat eri aggregaatiotilassa - kiinteitä, nestemäisiä ja kaasumaisia.

Dispergoidun väliaineen ja dispergoidun faasin aggregaatiotilan yhdistelmästä riippuen voidaan erottaa 9 tyyppiä tällaisia ​​järjestelmiä.

Pöytä
Esimerkkejä hajautetuista systeemeistä

Dispersioväliaine	Hajautunut vaihe	Esimerkkejä luonnollisista ja kotimaisista hajautusjärjestelmistä
Kaasu	Kaasu	Aina homogeeninen seos (ilma, maakaasu)
	Nestemäinen	Sumu, siihen liittyvä kaasu öljypisaroiden kanssa, kaasuttimen seos auton moottoreissa (bensiinipisaroita ilmassa), aerosolit
	Kiinteä	Pölyä ilmassa, savua, savusumua, simmit (pöly- ja hiekkamyrskyt), aerosolit
Nestemäinen	Kaasu	Poreilevat juomat, vaahto
	Nestemäinen	emulsiot. Kehon nesteet (veriplasma, imusolmukkeet, ruuansulatusnesteet), solujen nestesisältö (sytoplasma, karyoplasma)
	Kiinteä	Sols, geelit, tahnat (hyytelö, hyytelöt, liimat). Joki- ja meriliete suspendoituneena veteen; kranaatit
Kiinteä	Kaasu	Lumikuori, jossa on ilmakuplia, maaperä, tekstiilikankaat, tiilet ja keramiikka, vaahtokumi, hiilihapotettu suklaa, jauheet
	Nestemäinen	Märkä maaperä, lääketieteelliset ja kosmeettiset tuotteet (voiteet, ripsiväri, huulipuna jne.)
	Kiinteä	Kiviä, värillisiä laseja, joitain seoksia

Dispergoituneen faasin muodostavien aineiden hiukkaskoon mukaan dispergoidut järjestelmät jaetaan karkea (suspensiot), joiden hiukkaskoot ovat yli 100 nm ja hienoksi hajallaan (kolloidiset liuokset tai kolloidiset järjestelmät), joiden hiukkaskoot ovat 100-1 nm. Jos aine pirstoutuu alle 1 nm:n kokoisiksi molekyyleiksi tai ioneiksi, muodostuu homogeeninen järjestelmä - ratkaisu. Se on homogeeninen, hiukkasten ja väliaineen välillä ei ole rajapintaa.

Hajautetut järjestelmät ja ratkaisut ovat erittäin tärkeitä arjessa ja luonnossa. Tuomitkaa itse: ilman Niilin lietettä muinaisen Egyptin suurta sivilisaatiota ei olisi syntynyt; ilman vettä, ilmaa, kiviä ja mineraaleja ei olisi yhtään elävää planeettaa - yhteistä kotiamme - Maata; ilman soluja ei olisi eläviä organismeja ja niin edelleen.

SUSPENSIOT

Suspensiot ovat dispergoituja systeemejä, joissa faasin hiukkaskoko on yli 100 nm. Nämä ovat läpinäkymättömiä järjestelmiä, joiden yksittäiset hiukkaset voidaan nähdä paljaalla silmällä. Dispergoitu faasi ja dispergoitu väliaine erotetaan helposti laskeuttamalla, suodattamalla. Tällaiset järjestelmät on jaettu:

1. Emulsiot ( sekä väliaine että faasi ovat toisiinsa liukenemattomia nesteitä). Vedestä ja öljystä voit valmistaa emulsion ravistamalla seosta pitkään. Nämä ovat maito-, lymfa-, vesipohjaisia ​​maaleja jne., jotka ovat sinulle hyvin tuttuja.
2. Jousitukset(väliaine on neste, faasi on siihen liukenematon kiinteä aine.) Suspension valmistamiseksi aine on jauhettava hienoksi jauheeksi, kaadettava nesteeseen ja ravistettava hyvin. Ajan myötä hiukkanen putoaa astian pohjalle. Ilmeisesti mitä pienemmät hiukkaset ovat, sitä pidempään suspensio kestää. Näitä ovat rakennusratkaisut, veteen suspendoitunut joki- ja meriliete, mikroskooppisten elävien organismien elävä suspensio merivedessä - planktonia, joka ruokkii jättiläisiä - valaita jne.
3. Aerosolit pienten nesteiden tai kiinteiden hiukkasten suspensiot kaasussa (esimerkiksi ilmassa). Pölyt, savut, sumut vaihtelevat. Kaksi ensimmäistä aerosolityyppiä ovat kiinteiden hiukkasten suspensioita kaasussa (suuremmat hiukkaset pölyissä), viimeinen on nestepisaroiden suspensio kaasussa. Esimerkiksi: sumu, ukkospilvet - vesipisaroiden suspensio ilmassa, savu - pienet kiinteät hiukkaset. Ja maailman suurimpien kaupunkien päällä leijuva savusumu on myös aerosoli, jossa on kiinteä ja nestemäinen hajafaasi. Sementtitehtaiden lähellä olevien siirtokuntien asukkaat kärsivät hienoimmasta sementtipölystä, joka aina roikkuu ilmassa, joka muodostuu sementin raaka-aineiden ja sen polttotuotteen - klinkkerin - jauhamisen aikana. Tehdaspiippujen savu, savu, flunssapotilaan suusta lentävät pienimmät sylkipisarat ovat myös haitallisia aerosoleja. Aerosoleilla on tärkeä rooli luonnossa, arjessa ja ihmisen tuotantotoiminnassa. Pilvien kerääntyminen, kenttäkäsittely kemikaaleilla, maaliruiskutus, hengitysteiden käsittely (inhalaatio) ovat esimerkkejä ilmiöistä ja prosesseista, joissa aerosoleista on hyötyä. Aerosolit - sumua meren yli, lähellä vesiputouksia ja suihkulähteitä, niissä nouseva sateenkaari antaa ihmiselle iloa, esteettistä nautintoa.

Kemialle tärkeimmät ovat dispergoidut järjestelmät, joissa väliaineena on vesi ja nestemäiset liuokset.

Luonnonvesi sisältää aina liuenneita aineita. Luonnolliset vesiliuokset ovat mukana maaperän muodostumisprosesseissa ja tarjoavat kasveille ravinteita. Ihmis- ja eläinorganismeissa esiintyvät monimutkaiset elämänprosessit tapahtuvat myös liuoksissa. Monet kemian- ja muiden teollisuudenalojen teknologiset prosessit, kuten happojen, metallien, paperin, soodan, lannoitteiden valmistus, etenevät liuoksissa.

KOLLOIDIJÄRJESTELMÄT

Kolloidijärjestelmät – nämä ovat dispergoituja systeemejä, joissa faasin hiukkaskoko on 100 - 1 nm. Nämä hiukkaset eivät näy paljaalla silmällä, ja dispergoitu faasi ja dispergoitu väliaine tällaisissa järjestelmissä erottuvat laskeutumalla vaikeasti.

Tiedät yleisestä biologian kurssistasi, että tämän kokoiset hiukkaset voidaan havaita ultramikroskoopilla, joka käyttää valonsirontaperiaatetta. Tästä johtuen siinä oleva kolloidinen hiukkanen näkyy kirkkaana pisteenä tummalla taustalla.

Ne on jaettu sooleihin (kolloidiliuokset) ja geeleihin (hyytelö).

1. Kolloidiset liuokset tai soolit. Tämä on suurin osa elävän solun nesteistä (sytoplasma, tuman mehu - karyoplasma, organellien ja vakuolien sisältö). Ja elävä organismi kokonaisuudessaan (veri, imusolmukkeet, kudosnesteet, ruoansulatusnesteet jne.) Tällaiset järjestelmät muodostavat liimoja, tärkkelystä, proteiineja ja joitakin polymeerejä.

Kolloidisia liuoksia voidaan saada kemiallisten reaktioiden seurauksena; Esimerkiksi kun kalium- tai natriumsilikaattiliuokset ("liukoinen lasi") ovat vuorovaikutuksessa happoliuosten kanssa, muodostuu kolloidinen piihapon liuos. Soolia muodostuu myös rauta(III)kloridin hydrolyysin aikana kuumassa vedessä.

Kolloidisten liuosten ominaisuus on niiden läpinäkyvyys. Kolloidiset liuokset ovat ulkoisesti samanlaisia ​​kuin todelliset liuokset. Ne erottuvat jälkimmäisistä tuloksena olevalla "valopolulla" - kartiolla, kun valonsäde kulkee niiden läpi. Tätä ilmiötä kutsutaan Tyndall-ilmiöksi. Soolin dispergoituneen faasin hiukkaset heijastavat valoa pinnaltaan suurempia kuin todellisessa liuoksessa, jolloin havainnoitsija näkee kolloidisen liuoksen sisältävässä astiassa valokartion. Se ei muodostu todellisessa liuoksessa. Samanlainen vaikutus, mutta vain aerosolille nestemäisen kolloidin sijaan, voidaan havaita metsässä ja elokuvateattereissa, kun elokuvakameran valonsäde kulkee elokuvasalin ilman läpi.

Valosäteen ohjaaminen ratkaisujen läpi;

a - todellinen natriumkloridiliuos;
b – rauta(III)hydroksidin kolloidinen liuos.

Kolloidisten liuosten dispergoituneen faasin hiukkaset eivät usein laskeudu pitkäaikaisessakaan varastoinnissa, koska jatkuvat törmäykset liuotinmolekyylien kanssa johtuvat lämpöliikkeestä. Ne eivät tartu toisiinsa lähestyessään toisiaan, koska niiden pinnalla on samanlaisia ​​sähkövarauksia. Tämä selittyy sillä, että kolloidisessa eli hienojakoisessa tilassa olevilla aineilla on suuri pinta-ala. Joko positiivisesti tai negatiivisesti varautuneet ionit adsorboituvat tälle pinnalle. Esimerkiksi piihappo adsorboi negatiivisia ioneja SiO 3 2-, joita on runsaasti liuoksessa natriumsilikaatin dissosioitumisen vuoksi:

Hiukkaset, joilla on samankaltaisia ​​varauksia, hylkivät toisiaan eivätkä siksi tartu toisiinsa.

Mutta tietyissä olosuhteissa hyytymisprosessi voi tapahtua. Joitakin kolloidisia liuoksia keitettäessä tapahtuu varautuneiden ionien desorptio, ts. kolloidihiukkaset menettävät varauksensa. Ne alkavat paksuuntua ja asettua. Sama havaitaan lisättäessä mitä tahansa elektrolyyttiä. Tässä tapauksessa kolloidinen hiukkanen vetää puoleensa vastakkaisesti varautuneen ionin ja sen varaus neutraloituu.

Koagulaatio - ilmiö, jossa kolloidihiukkaset tarttuvat yhteen ja niiden saostuminen - havaitaan, kun näiden hiukkasten varaukset neutraloidaan, kun kolloidiseen liuokseen lisätään elektrolyyttiä. Tässä tapauksessa liuos muuttuu suspensioksi tai geeliksi. Jotkut orgaaniset kolloidit koaguloituvat kuumennettaessa (liima, munanvalkuainen) tai kun liuoksen happo-emäs-ympäristö muuttuu.

2. Geelit tai hyytelöt ovat geelimäisiä saostumia, jotka muodostuvat soolien koaguloitumisen aikana. Näitä ovat suuri määrä sinulle tuttuja polymeerigeelejä, makeisia, kosmeettisia ja lääketieteellisiä geelejä (gelatiini, hyytelö, marmeladi, Bird's Milk -kakku) ja tietysti loputon määrä luonnongeelejä: mineraalit (opaali), meduusarungot , rustot, jänteet, hiukset, lihas- ja hermokudokset jne. Maapallon kehityshistoriaa voidaan pitää samanaikaisesti kolloidisen aineen evoluutiohistoriana. Ajan myötä geelien rakenne rikkoutuu (kuoriutuu) - niistä vapautuu vettä. Tätä ilmiötä kutsutaan synereesi.

Tee aiheesta laboratoriokokeet (ryhmätyö, 4 hengen ryhmä).

Sinulle on annettu näyte hajautusjärjestelmästä. Sinun tehtäväsi on määrittää, mikä hajautusjärjestelmä sinulle on annettu.

Opiskelijoille annetut: sokeriliuos, rauta(III)kloridiliuos, veden ja jokihiekan seos, gelatiini, alumiinikloridiliuos, keittosuolaliuos, veden ja kasviöljyn seos.

Ohjeet laboratoriokokeen suorittamiseen

1. Harkitse tarkasti sinulle annettua näytettä (ulkoinen kuvaus). Täytä taulukon sarake 1.
2. Sekoita dispersiojärjestelmää. Varo kykyä asettua.

Sedimentoituu tai kuoriutuu muutamassa minuutissa tai vaikeasti pitkän ajan kuluessa tai ei laskeudu. Täytä taulukon sarake 2.

Jos et havaitse hiukkasten laskeutumista, tarkista sen koagulaatio. Kaada vähän liuosta kahteen koeputkeen ja lisää 2-3 tippaa keltaista verisuolaa toiseen ja 3-5 tippaa alkalia toiseen, mitä huomaat?

1. Ohjaa hajanainen järjestelmä suodattimen läpi. Mitä sinä katsot? Täytä taulukon sarake 3. (Suodata osa koeputkeen).
2. Ohjaa taskulampun valonsäde liuoksen läpi tummaa paperia vasten. Mitä sinä katsot? (näet Tyndall-efektin)
3. Tee johtopäätös: mikä tämä hajanainen järjestelmä on? Mikä on dispergoitu väliaine? Mikä on hajafaasi? Mitkä ovat sen hiukkaskoot? (sarake nro 5).

cinquain("cinquain" - alkaen fr. sana, joka tarkoittaa "viisi") on 5 rivin runo tietystä aiheesta. Koostumukseen cinquain Aikaa annetaan 5 minuuttia, jonka jälkeen kirjoitetut runot voidaan lausua ja keskustella pareittain, ryhmissä tai koko yleisölle.

Kirjoittamisen säännöt cinquain:

1. Ensimmäinen rivi sisältää yhden sanan (yleensä substantiivi) aihetta varten.
2. Toinen rivi on kuvaus tästä aiheesta kahdella adjektiivilla.
3. Kolmas rivi on kolme verbiä (tai verbimuotoa), jotka nimeävät kohteen tyypillisimpiä toimia.
4. Neljäs rivi on neljän sanan lause, joka osoittaa henkilökohtaisen suhteen aiheeseen.
5. Viimeinen rivi on synonyymi aiheelle ja korostaa sen olemusta.

Kesä 2008 Wien. Schönbrunn.

Kesä 2008 Nižni Novgorodin alue.

Pilvet ja niiden rooli ihmisen elämässä Kaikki ympärillämme oleva luonto - eläinten ja kasvien organismit, hydrosfääri ja ilmakehä, maankuori ja suolet ovat monimutkainen joukko monia erilaisia ​​ja erilaisia ​​karkea- ja kolloidisia järjestelmiä. Kolloidikemian kehittyminen liittyy ajankohtaisiin ongelmiin luonnontieteen ja tekniikan eri alueilla. Esitetyssä kuvassa on pilviä - yksi kolloidisten hajautusjärjestelmien aerosolityypeistä. Ilmakehän sademäärän tutkimuksessa meteorologia tukeutuu aerodispersiojärjestelmien teoriaan. Planeettamme pilvet ovat samoja eläviä olentoja kuin koko meitä ympäröivä luonto. Niillä on suuri merkitys maapallolle, koska ne ovat informaatiokanavia. Loppujen lopuksi pilvet koostuvat veden kapillaariaineesta, ja vesi, kuten tiedätte, on erittäin hyvä tiedon varasto. Luonnon veden kiertokulku johtaa siihen, että ilmakehään kerääntyy tietoa planeetan tilasta ja ihmisten mielialasta ja liikkuu yhdessä pilvien kanssa koko maan avaruudessa. Pilvet ovat hämmästyttävä luonnon luomus, joka antaa ihmiselle iloa, esteettistä nautintoa. Krasnova Maria, 11. "B" luokka

P.S.
Suuri kiitos Dmitrovin lukion kemian opettajalle Pershina O.G.:lle, jonka tunnilla työskentelimme löydetyn esityksen kanssa, ja sitä täydennettiin esimerkeillämme.

Hajotusjärjestelmät

Puhtaat aineet ovat luonnossa hyvin harvinaisia. Erilaisten aineiden seokset eri aggregaatiotilassa voivat muodostaa heterogeenisiä ja homogeenisia systeemejä - hajaantuneita systeemejä ja liuoksia.
hajallaan kutsutaan heterogeenisiksi systeemeiksi, joissa yksi aine hyvin pienten hiukkasten muodossa on jakautunut tasaisesti toisen tilavuuteen.
Ainetta, jota on läsnä pienempi määrä ja joka jakautuu toisen tilavuuteen, kutsutaan dispergoitu faasi . Se voi koostua useista aineista.
Ainetta, jota on läsnä suurempi määrä ja jonka tilavuuteen dispergoitunut faasi jakautuu, kutsutaan dispersioväliaine . Sen ja dispergoidun faasin hiukkasten välillä on rajapinta, joten dispergoituja järjestelmiä kutsutaan heterogeenisiksi (epäyhdenmukaisiksi).
Sekä dispersioväliainetta että dispergoitua faasia voivat edustaa aineet, jotka ovat aggregoituneet eri tilassa - kiinteitä, nestemäisiä ja kaasumaisia.
Dispersioväliaineen ja dispergoidun faasin aggregaatiotilan yhdistelmästä riippuen voidaan erottaa 9 tyyppiä tällaisia ​​järjestelmiä.

Dispergoituneen faasin muodostavien aineiden hiukkaskoon mukaan dispergoidut järjestelmät jaetaan karkeisiin (suspensioihin), joiden hiukkaskoko on yli 100 nm, ja hienojakoisiin (kolloidiliuokset tai kolloidiset järjestelmät), joiden hiukkaskoot ovat 100-1 nm. . Jos aine pirstoutuu alle 1 nm:n kokoisiksi molekyyleiksi tai ioneiksi, muodostuu homogeeninen järjestelmä - liuos. Se on homogeeninen (homogeeninen), hiukkasten ja väliaineen välillä ei ole rajapintaa.

Jo pintapuolinen tutustuminen hajajärjestelmiin ja ratkaisuihin osoittaa, kuinka tärkeitä ne ovat arjessa ja luonnossa.

Tuomitkaa itse: ilman Niilin lietettä muinaisen Egyptin suurta sivilisaatiota ei olisi syntynyt; ilman vettä, ilmaa, kiviä ja mineraaleja ei olisi yhtään elävää planeettaa - yhteistä kotiamme - Maata; ilman soluja ei olisi eläviä organismeja jne.

Hajautettujen järjestelmien ja ratkaisujen luokittelu

jousitus

jousitus - nämä ovat dispergoituja systeemejä, joissa faasin hiukkaskoko on yli 100 nm. Nämä ovat läpinäkymättömiä järjestelmiä, joiden yksittäiset hiukkaset voidaan nähdä paljaalla silmällä. Dispergoitu faasi ja dispersioväliaine erotetaan helposti laskeuttamalla. Tällaiset järjestelmät on jaettu:
1) emulsiot (sekä väliaine että faasi ovat toisiinsa liukenemattomia nesteitä). Nämä ovat maito-, imusolmukkeita, vesipohjaisia ​​maaleja jne., jotka ovat sinulle hyvin tuttuja;
2) suspensiot (väliaine on nestettä ja faasi on siihen liukenematon kiinteä aine). Näitä ovat rakennusratkaisut (esimerkiksi "kalkkimaito" valkaisuun), veteen suspendoitunut joki- ja meriliete, mikroskooppisten elävien organismien elävä suspensio merivedessä - plankton, jota jättiläiset valaat ruokkivat jne.;
3) aerosolit - pienten nesteiden tai kiinteiden hiukkasten suspensiot kaasussa (esimerkiksi ilmassa). Erota pöly, savu, sumu. Kaksi ensimmäistä aerosolityyppiä ovat kiinteiden hiukkasten suspensioita kaasussa (suuremmat hiukkaset pölyissä), viimeinen on pienten nestepisaroiden suspensio kaasussa. Esimerkiksi luonnolliset aerosolit: sumu, ukkospilvet - vesipisaroiden suspensio ilmassa, savu - pienet kiinteät hiukkaset. Ja maailman suurimpien kaupunkien päällä leijuva savusumu on myös aerosoli, jossa on kiinteä ja nestemäinen hajafaasi. Sementtitehtaiden lähellä olevien siirtokuntien asukkaat kärsivät hienoimmasta sementtipölystä, joka aina roikkuu ilmassa, joka muodostuu sementin raaka-aineiden ja sen polttotuotteen - klinkkerin - jauhamisen aikana. Samanlaisia ​​haitallisia aerosoleja - pölyä - löytyy myös metallurgisen teollisuuden kaupungeista. Tehdaspiippujen savu, savu, flunssapotilaan suusta lentävät pienimmät sylkipisarat ovat myös haitallisia aerosoleja.
Aerosoleilla on tärkeä rooli luonnossa, arjessa ja ihmisen tuotantotoiminnassa. Pilvien kerääntyminen, peltojen kemiallinen käsittely, maaliruiskutus, polttoaineiden ruiskutus, kuivat maitotuotteet, hengitysteiden käsittely (inhalaatio) ovat esimerkkejä ilmiöistä ja prosesseista, joissa aerosoleista on hyötyä. Aerosolit - sumua meren yli, lähellä vesiputouksia ja suihkulähteitä, niissä nouseva sateenkaari antaa ihmiselle iloa, esteettistä nautintoa.
Kemialle tärkeimmät ovat dispergoidut järjestelmät, joissa väliaineena on vesi ja nestemäiset liuokset.
Luonnonvesi sisältää aina liuenneita aineita. Luonnolliset vesiliuokset ovat mukana maaperän muodostumisprosesseissa ja tarjoavat kasveille ravinteita. Ihmis- ja eläinorganismeissa esiintyvät monimutkaiset elämänprosessit tapahtuvat myös liuoksissa. Monet kemian- ja muiden teollisuudenalojen teknologiset prosessit, kuten happojen, metallien, paperin, soodan, lannoitteiden valmistus, etenevät liuoksissa.

kolloidijärjestelmät

kolloidijärjestelmät - nämä ovat dispergoituja systeemejä, joissa faasin hiukkaskoko on 100 - 1 nm. Nämä hiukkaset eivät näy paljaalla silmällä, ja dispergoitu faasi ja dispersioväliaine tällaisissa järjestelmissä erottuvat laskeutumalla vaikeasti.
Ne on jaettu sooleihin (kolloidiliuokset) ja geeleihin (hyytelö).
1. Kolloidiset liuokset tai soolit. Tämä on suurin osa elävän solun nesteistä (sytoplasma, ydinmehu - karyoplasma, organellien ja vakuolien sisältö) ja elävän organismin kokonaisuutena (veri, imusolmuke, kudosneste, ruuansulatusnesteet, humoraaliset nesteet jne.). Tällaiset järjestelmät muodostavat liimoja, tärkkelystä, proteiineja ja joitakin polymeerejä.
Kolloidisia liuoksia voidaan saada kemiallisten reaktioiden seurauksena; esimerkiksi kun kalium- tai natriumsilikaattiliuokset ("liukoinen lasi") ovat vuorovaikutuksessa happoliuosten kanssa, muodostuu kolloidinen piihapon liuos. Soolia muodostuu myös rauta(III)kloridin hydrolyysin aikana kuumassa vedessä. Kolloidiset liuokset ovat ulkoisesti samanlaisia ​​kuin todelliset liuokset. Ne erottuvat jälkimmäisistä tuloksena olevalla "valopolulla" - kartiolla, kun valonsäde kulkee niiden läpi.

Tätä ilmiötä kutsutaan Tyndall-efekti . Soolin dispergoituneen faasin hiukkaset heijastavat valoa pinnaltaan suurempia kuin todellisessa liuoksessa, jolloin havainnoitsija näkee kolloidisen liuoksen sisältävässä astiassa valokartion. Se ei muodostu todellisessa liuoksessa. Samanlainen vaikutus, mutta vain aerosolille nestemäisen kolloidin sijaan, voidaan havaita elokuvateattereissa, kun elokuvakameran valonsäde kulkee elokuvasalin ilman läpi.

Kolloidisten liuosten dispergoituneen faasin hiukkaset eivät usein laskeudu pitkäaikaisessakaan varastoinnissa, koska jatkuvat törmäykset liuotinmolekyylien kanssa johtuvat lämpöliikkeestä. Ne eivät tartu toisiinsa lähestyessään toisiaan, koska niiden pinnalla on samanlaisia ​​sähkövarauksia. Mutta tietyissä olosuhteissa hyytymisprosessi voi tapahtua.

Koagulaatio - kolloidisten hiukkasten tarttumisilmiö ja niiden saostuminen - havaitaan, kun näiden hiukkasten varaukset neutraloidaan, kun kolloidiseen liuokseen lisätään elektrolyyttiä. Tässä tapauksessa liuos muuttuu suspensioksi tai geeliksi. Jotkut orgaaniset kolloidit koaguloituvat kuumennettaessa (liima, munanvalkuainen) tai kun liuoksen happo-emäs-ympäristö muuttuu.

2. Geelit tai hyytelöt, jotka ovat geelimäisiä saostumia, jotka muodostuvat soolien koaguloitumisen aikana. Näitä ovat suuri määrä sinulle tuttuja polymeerigeelejä, makeisia, kosmeettisia ja lääketieteellisiä geelejä (gelatiini, lihahyytelö, hyytelö, marmeladi, Bird's Milk -kakku) ja tietysti loputon määrä luonnongeelejä: mineraaleja (opaali), meduusan ruumiit, rustot, jänteet, hiukset, lihas- ja hermokudokset jne. Elämän kehityksen historiaa maapallolla voidaan pitää samanaikaisesti aineen kolloidisen tilan kehityksen historiana. Ajan myötä geelien rakenne rikkoutuu - niistä vapautuu vettä. Tätä ilmiötä kutsutaan synereesi .

Ratkaisut

Ratkaisu on ns homogeeninen järjestelmä, joka koostuu kahdesta tai useammasta aineesta.
Liuokset ovat aina yksifaasisia, eli ne ovat homogeenista kaasua, nestettä tai kiinteää ainetta. Tämä johtuu siitä, että toinen aineista jakautuu toisen massaan molekyylien, atomien tai ionien muodossa (hiukkaskoko alle 1 nm).
Ratkaisuja kutsutaan totta , jos haluat korostaa niiden eroa kolloidisiin liuoksiin.
Liuottimena pidetään ainetta, jonka aggregaatiotila ei muutu liuoksen muodostumisen aikana. Esimerkiksi vesi suolan, sokerin, hiilidioksidin vesiliuoksissa. Jos liuos on muodostettu sekoittamalla kaasu kaasun kanssa, neste nesteen kanssa ja kiinteä aine kiinteän aineen kanssa, liuottimen katsotaan olevan se komponentti, jota on enemmän liuoksessa. Joten ilma on hapen, jalokaasujen, hiilidioksidin liuos typessä (liuotin). Pöytäetikka, joka sisältää 5-9 % etikkahappoa, on tämän hapon liuos vedessä (liuotin on vesi). Mutta etikkapohjimmiltaan etikkahapolla on liuottimen rooli, koska sen massaosuus on 70-80%, joten se on vesiliuos etikkahapossa.

Nestemäisen hopean ja kullan lejeeringin kiteyttämisen aikana voidaan saada eri koostumusten kiinteitä liuoksia.
Ratkaisut on jaettu:
molekyyliset - nämä ovat ei-elektrolyyttien vesiliuoksia - orgaanisia aineita (alkoholi, glukoosi, sakkaroosi jne.);
molekyyli-ioni- nämä ovat heikkojen elektrolyyttien liuoksia (typpi, vetysulfidihapot jne.);
ioniset - nämä ovat vahvojen elektrolyyttien liuoksia (emäkset, suolat, hapot - NaOH, K 2 S0 4, HN0 3, HC1O 4).
Aiemmin liukenemisen ja liuosten luonteesta oli kaksi näkökulmaa: fysikaalinen ja kemiallinen. Ensimmäisen mukaan liuoksia pidettiin mekaanisina seoksina, toisen mukaan epästabiileina kemiallisina yhdisteinä liuenneen aineen hiukkasista veden tai muun liuottimen kanssa. Viimeisen teorian esitti vuonna 1887 D. I. Mendeleev, joka omisti yli 40 vuotta ratkaisujen tutkimiseen. Moderni kemia pitää liukenemista fysikaalis-kemiallisena prosessina ja liuoksia fysikaaliskemiallisina systeemeinä.
Tarkempi määritelmä ratkaisulle on:
Ratkaisu - homogeeninen (homogeeninen) järjestelmä, joka koostuu liuenneen aineen hiukkasista, liuottimesta ja niiden vuorovaikutuksen tuotteista.

Elektrolyyttiliuosten käyttäytyminen ja ominaisuudet, kuten hyvin tiedät, selittyy toisella tärkeällä kemian teorialla - S. Arrheniuksen kehittämällä elektrolyyttisen dissosiaation teorialla, jonka ovat kehittäneet ja täydentäneet D. I. Mendelejevin opiskelijat ja ennen kaikkea I. A. Kablukov.

Yhdistämistä koskevia kysymyksiä:
1. Mitä ovat hajajärjestelmät?
2. Kun iho on vaurioitunut (haava), havaitaan veren hyytymistä - soolin koaguloitumista. Mikä on tämän prosessin ydin? Miksi tämä ilmiö suorittaa kehon suojaavan toiminnon? Mikä on sairauden nimi, jossa veren hyytyminen on vaikeaa tai sitä ei havaita?
3. Kerro meille erilaisten hajajärjestelmien merkityksestä jokapäiväisessä elämässä.
4. Seuraa kolloidisten järjestelmien kehitystä elämän kehittymisen aikana maapallolla.

Luonnossa ei ole puhtaita alkuaineita. Periaatteessa ne ovat kaikki seoksia. Ne puolestaan ​​voivat olla heterogeenisiä tai homogeenisia. Ne muodostuvat aggregoituneista aineista, jolloin muodostuu tietty dispersiojärjestelmä, jossa on erilaisia ​​faaseja. Lisäksi seokset sisältävät tavallisesti dispersioväliainetta. Sen olemus on siinä, että sitä pidetään suuren tilavuuden omaavana elementtinä, jossa jokin aine jakautuu. Hajautetussa järjestelmässä faasi ja väliaine sijaitsevat siten, että niiden välillä on rajapinnan hiukkasia. Siksi sitä kutsutaan heterogeeniseksi tai heterogeeniseksi. Tämän vuoksi pinnan, ei hiukkasten kokonaisuutena, toiminnalla on suuri merkitys.

Dispergoituneen järjestelmän luokitus

Faasia, kuten tiedetään, edustavat aineet, joilla on eri tila. Ja nämä elementit on jaettu useisiin tyyppeihin. Dispergoituneen faasin aggregaatiotila riippuu siinä olevan väliaineen yhdistelmästä, mikä johtaa 9 tyyppiseen järjestelmään:

1. Kaasu. Neste, kiinteä ja kyseinen alkuaine. Homogeeninen seos, sumu, pöly, aerosolit.
2. Nestemäinen dispergoitu faasi. Kaasu, kiinteä, vesi. Vaahdot, emulsiot, soolit.
3. Kiinteä dispergoitu faasi. Neste, kaasu ja tässä tapauksessa huomioitu aine. Maaperä, tarkoittaa lääketieteessä tai kosmetiikassa, kiviä.

Yleensä dispergoidun järjestelmän mitat määräytyvät faasihiukkasten koon mukaan. Siellä on seuraava luokitus:

• karkea (suspensiot);
• hienovarainen ja totta).

Dispersiojärjestelmän hiukkaset

Karkeita seoksia analysoitaessa voidaan havaita, että näiden yhdisteiden hiukkaset rakenteessa ovat nähtävissä paljaalla silmällä, koska niiden koko on yli 100 nm. Suspensiot viittaavat pääsääntöisesti järjestelmään, jossa dispergoitu faasi on erotettavissa väliaineesta. Tämä johtuu siitä, että niitä pidetään läpinäkymättöminä. Suspensiot jaetaan emulsioihin (liukenemattomat nesteet), aerosoleihin (pienet hiukkaset ja kiinteät aineet), suspensioihin (kiinteät vedessä).

Kolloidinen aine on mitä tahansa, jolla on sellainen laatu, että toinen alkuaine on jakautunut tasaisesti sen päälle. Toisin sanoen se on läsnä, tai pikemminkin se on osa dispergoitunutta faasia. Tämä on tila, jossa yksi materiaali on täysin jakautunut toiseen tai pikemminkin sen tilavuuteen. Maitoesimerkissä nestemäinen rasva dispergoidaan vesiliuokseen. Tässä tapauksessa pienempi molekyyli on 1 nanometrin ja 1 mikrometrin sisällä, mikä tekee siitä näkymätön optiselle mikroskoopille, kun seoksesta tulee homogeeninen.

Toisin sanoen millään liuoksen osalla ei ole suurempi tai pienempi dispergoituneen faasin pitoisuus kuin millään muulla. Voimme sanoa, että se on luonteeltaan kolloidinen. Suurempaa kutsutaan jatkuvaksi faasiksi tai dispersioväliaineeksi. Koska sen koko ja jakautuminen eivät muutu, ja kyseinen elementti jakautuu sen päälle. Kolloidien tyyppejä ovat aerosolit, emulsiot, vaahdot, dispersiot ja seokset, joita kutsutaan hydrosoleiksi. Jokaisessa tällaisessa järjestelmässä on kaksi vaihetta: dispergoitu ja jatkuva faasi.

Kolloidit historian mukaan

Kiinnostava kiinnostus tällaisia ​​aineita kohtaan oli 1900-luvun alussa kaikissa tieteissä. Einstein ja muut tiedemiehet tutkivat huolellisesti niiden ominaisuuksia ja sovelluksia. Tämä uusi tieteenala oli tuolloin teoreetiikkojen, tutkijoiden ja valmistajien johtava tutkimusalue. Kiinnostuksen huipun jälkeen vuoteen 1950 asti kolloidien tutkimus väheni merkittävästi. On mielenkiintoista huomata, että korkeamman tehon mikroskooppien ja "nanoteknologian" (tietyn pienen mittakaavan esineiden tutkimus) äskettäisen ilmaantumisen jälkeen tieteellinen kiinnostus uusien materiaalien tutkimiseen on herättänyt uutta.

Lisää näistä aineista

Sekä luonnossa että keinotekoisissa liuoksissa havaitaan elementtejä, joilla on kolloidisia ominaisuuksia. Esimerkiksi majoneesi, kosmeettinen voide ja voiteluaineet ovat keinotekoisia emulsioita, ja maito on samanlainen luonnossa esiintyvä seos. Kolloidisia vaahtoja ovat kermavaahto ja partavaahto, kun taas syötäviä tuotteita ovat voita, vaahtokarkkeja ja hyytelöä. Ruoan lisäksi näitä aineita on tiettyjen metalliseosten, maalien, musteiden, pesuaineiden, hyönteismyrkkyjen, aerosolien, styroksi ja kumin muodossa. Jopa kauniilla luonnon esineillä, kuten pilvillä, helmillä ja opaaleilla, on kolloidisia ominaisuuksia, koska niiden läpi on tasaisesti jakautunut toinen aine.

Kolloidisten seosten saaminen

Suurentamalla pieniä molekyylejä 1-1 mikrometrin alueelle tai pienentämällä suuret hiukkaset samaan kokoon. Kolloidisia aineita voidaan saada. Jatkotuotanto riippuu dispergoidussa ja jatkuvassa faasissa käytettyjen alkuaineiden tyypistä. Kolloidit käyttäytyvät eri tavalla kuin tavalliset nesteet. Ja tämä havaitaan kuljetuksessa ja fysikaalis-kemiallisissa ominaisuuksissa. Esimerkiksi kalvo voi päästää todellisen liuoksen, jossa on nestemolekyyleihin kiinnittyneitä kiinteitä molekyylejä, kulkea sen läpi. Kalvo venyttää kolloidista ainetta, jossa on nesteen läpi dispergoitunutta kiinteää ainetta. Jakauman pariteetti on tasainen mikroskooppiseen tasa-arvoon asti koko toisen elementin raossa.

Todellisia ratkaisuja

Kolloidinen dispersio esitetään homogeenisena seoksena. Elementti koostuu kahdesta järjestelmästä: jatkuvasta ja hajafaasista. Tämä osoittaa, että tämä tapaus liittyy asiaan, koska ne liittyvät suoraan edellä mainittuun useiden aineiden seokseen. Kolloidissa toisella on pienten hiukkasten tai pisaroiden rakenne, jotka jakautuvat tasaisesti ensimmäiseen. 1 nm - 100 nm on koko, joka muodostaa dispergoituneen faasin, tai pikemminkin partikkelit, ainakin yhdessä ulottuvuudessa. Tällä alueella dispergoitua faasia - ilmoitetuilla mitoilla - voidaan kutsua likimääräisiksi elementeiksi, jotka sopivat kuvaukseen: kolloidiset aerosolit, emulsiot, vaahdot, hydrosolit. Pinnan kemiallinen koostumus vaikuttaa suurelta osin tarkasteluissa koostumuksissa oleviin hiukkasiin tai pisaroihin.

Kolloidiset ratkaisut ja järjestelmät

On otettava huomioon, että hajaantuneen faasin koko on järjestelmässä vaikeasti mitattava muuttuja. Ratkaisuille on joskus ominaista omat ominaisuudet. Koostumusten indikaattoreiden havaitsemisen helpottamiseksi kolloidit muistuttavat niitä ja näyttävät melkein samalta. Jos sillä on esimerkiksi nestedispersio, kiinteä muoto. Tämän seurauksena hiukkaset eivät kulje kalvon läpi. Vaikka muut komponentit, kuten liuenneet ionit tai molekyylit, pystyvät kulkemaan sen läpi. Jos se on yksinkertaisempi analysoida, käy ilmi, että liuenneet komponentit kulkevat kalvon läpi, eivätkä kolloidipartikkelit pääse kulkemaan tarkasteltavana olevan faasin läpi.

Väriominaisuuksien ilmestyminen ja katoaminen

Tyndall-ilmiön ansiosta jotkut näistä aineista ovat läpikuultavia. Elementin rakenteessa se on valon sironta. Muissa järjestelmissä ja koostumuksissa on jokin sävy tai jopa läpinäkymätön, tietyn värinen, vaikka jotkut olisivatkin himmeitä. Monet tutut aineet, kuten voi, maito, kerma, aerosolit (sumu, savu, savu), asfaltti, maalit, maalit, liima ja merivaahto, ovat kolloideja. Tämän tutkimusalan esitteli vuonna 1861 skotlantilainen tiedemies Thomas Graham. Joissakin tapauksissa kolloidia voidaan pitää homogeenisena (ei heterogeenisena) seoksena. Tämä johtuu siitä, että ero "liuenneen" ja "rakeisen" aineen välillä voi joskus olla lähestymistavan kohteena.

Hydrokolloidityyppiset aineet

Tämä komponentti määritellään kolloidiseksi järjestelmäksi, jossa hiukkaset ovat dispergoituneet veteen. Hydrokolloidielementit voivat nesteen määrästä riippuen olla eri muodoissa, esimerkiksi geelinä tai soolina. Ne ovat peruuttamattomia (yksikomponenttisia) tai palautuvia. Esimerkiksi agar, toinen hydrokolloidityyppi. Voi esiintyä geeli- ja soolitilassa ja vaihdella tilojen välillä lämmön lisäämisen tai poistamisen kanssa.

Monet hydrokolloidit ovat peräisin luonnollisista lähteistä. Esimerkiksi karrageenia uutetaan levistä, gelatiinia naudan rasvasta ja pektiiniä sitrushedelmien kuoresta ja omenan puristemassasta. Hydrokolloideja käytetään elintarvikkeissa pääasiassa rakenteeseen tai viskositeettiin vaikuttamiseen (kastike). Käytetään myös ihonhoitoon tai parantavana aineena vamman jälkeen.

Kolloidisten järjestelmien keskeiset ominaisuudet

Näistä tiedoista voidaan nähdä, että kolloidiset järjestelmät ovat hajallaan olevan pallon alaosa. Ne voivat puolestaan ​​olla liuoksia (sols) tai geelejä (hyytelö). Ensimmäiset ovat useimmiten luotu elävän kemian pohjalta. Jälkimmäiset muodostuvat sedimenttien alle, joita esiintyy soolien koaguloitumisen aikana. Liuokset voivat olla vesipitoisia orgaanisten aineiden kanssa, heikkoja tai vahvoja elektrolyyttejä. Kolloidien dispergoituneen faasin hiukkaskoot ovat 100 - 1 nm. Niitä ei voi nähdä paljaalla silmällä. Laskeutumisen seurauksena faasi ja väliaine on vaikea erottaa toisistaan.

Luokittelu dispergoituneen faasin hiukkastyyppien mukaan

monimolekyyliset kolloidit. Kun liukenemisen aikana aineiden atomit tai pienemmät molekyylit (joiden halkaisija on alle 1 nm) yhdistyvät yhteen muodostaen samankokoisia hiukkasia. Näissä sooleissa dispergoitu faasi on rakenne, joka koostuu atomien tai molekyylien aggregaateista, joiden molekyylikoko on alle 1 nm. Esimerkiksi kulta ja rikki. Van der Waalsin joukot pitävät niitä yhdessä. Niillä on yleensä lyofiilinen luonne. Tämä tarkoittaa merkittävää hiukkasten vuorovaikutusta.

korkeamolekyylipainoiset kolloidit. Nämä ovat aineita, joissa on suuria molekyylejä (niin sanottuja makromolekyylejä), jotka liukeneessaan muodostavat tietyn halkaisijan. Tällaisia ​​aineita kutsutaan makromolekyylikolloideiksi. Nämä dispergoituja faasia muodostavat alkuaineet ovat tyypillisesti polymeerejä, joilla on erittäin korkea molekyylipaino. Luonnollisia makromolekyylejä ovat tärkkelys, selluloosa, proteiinit, entsyymit, gelatiini jne. Keinotekoisia makromolekyylejä ovat synteettiset polymeerit, kuten nailon, polyeteeni, muovit, polystyreeni jne. Ne ovat yleensä lyofobisia, mikä tarkoittaa tässä tapauksessa heikkoa vuorovaikutusta.

liittyvät kolloidit. Nämä ovat aineita, jotka liuotettuna väliaineeseen käyttäytyvät kuin normaalit elektrolyytit pieninä pitoisuuksina. Mutta ne ovat kolloidisia hiukkasia, joissa komponenttien entsymaattinen komponentti on suurempi aggregoituneiden alkuaineiden muodostumisen vuoksi. Näin muodostuneita aggregaattihiukkasia kutsutaan miselleiksi. Niiden molekyylit sisältävät sekä lyofiilisiä että lyofobisia ryhmiä.

Misellit. Ne ovat klusteroituneita tai aggregoituneita hiukkasia, jotka muodostuvat liuoksessa olevan kolloidin yhdistymisestä. Yleisiä esimerkkejä ovat saippuat ja pesuaineet. Muodostumista tapahtuu tietyn Kraft-lämpötilan yläpuolella ja tietyn kriittisen misellipitoisuuden yläpuolella. Ne pystyvät muodostamaan ioneja. Misellit voivat sisältää jopa 100 molekyyliä tai enemmän, esimerkiksi natriumstearaatti on tyypillinen esimerkki. Kun se liukenee veteen, se vapauttaa ioneja.