Po preštudovaní témy lekcie sa naučíte:

• čo sú disperzné systémy?
• čo sú rozptýlené systémy?
• Aké sú vlastnosti disperzných systémov?
• význam rozptýlených systémov.

Čisté látky sú v prírode veľmi zriedkavé. Kryštály čistých látok – cukru alebo napríklad kuchynskej soli, sa dajú zohnať v rôznych veľkostiach – veľké aj malé. Bez ohľadu na veľkosť kryštálov majú všetky rovnakú vnútornú štruktúru pre danú látku – molekulárnu alebo iónovú kryštálovú mriežku.

V prírode sa najčastejšie vyskytujú zmesi rôznych látok. Zmesi rôznych látok v rôznych stavoch agregácie môžu vytvárať heterogénne a homogénne systémy. Takéto systémy budeme nazývať rozptýlené.

Dispergovaný systém je systém pozostávajúci z dvoch alebo viacerých látok, z ktorých jedna je vo forme veľmi malých častíc rovnomerne rozložená v objeme druhej.

Látka sa rozpadá na ióny, molekuly, atómy, čo znamená, že sa „rozdelí“ na najmenšie častice. “rozdrvenie” > disperzia, t.j. látky sú rozptýlené na rôzne veľkosti častíc, viditeľné a neviditeľné.

Látka, ktorá je prítomná v menšom množstve, rozptýli sa a rozloží sa v objeme inej, sa nazýva tzv dispergovaná fáza. Môže pozostávať z niekoľkých látok.

Látka, ktorá je prítomná vo väčšom množstve, v objeme ktorej sa rozptýli dispergovaná fáza, sa nazýva tzv rozptýlené médium. Medzi ním a časticami dispergovanej fázy existuje rozhranie, preto sa disperzné systémy nazývajú heterogénne (nerovnomerné).

Dispergované médium aj dispergovaná fáza môžu predstavovať látky, ktoré sú v rôznom stave agregácie – pevné, kvapalné a plynné.

V závislosti od kombinácie stavu agregácie dispergovaného média a dispergovanej fázy možno rozlíšiť 9 typov takýchto systémov.

Tabuľka
Príklady rozptýlených systémov

Disperzné médium	Dispergovaná fáza	Príklady niektorých prírodných a domácich disperzných systémov
Plyn	Plyn	Vždy homogénna zmes (vzduch, zemný plyn)
	Kvapalina	Hmla, plyn spojený s kvapkami oleja, zmes karburátora v motoroch automobilov (kvapôčky benzínu vo vzduchu), aerosóly
	Pevné	Prach vo vzduchu, dym, smog, simumy (prachové a pieskové búrky), aerosóly
Kvapalina	Plyn	Šumivé nápoje, pena
	Kvapalina	emulzie. Telesné tekutiny (krvná plazma, lymfa, tráviace šťavy), tekutý obsah buniek (cytoplazma, karyoplazma)
	Pevné	Sole, gély, pasty (želé, želé, lepidlá). Riečny a morský bahno suspendovaný vo vode; mínomety
Pevné	Plyn	Snehová kôra so vzduchovými bublinami, zemina, textílie, tehly a keramika, penová guma, sýtená čokoláda, prášky
	Kvapalina	Vlhká pôda, lekárske a kozmetické výrobky (masti, maskara, rúž atď.)
	Pevné	Kamene, farebné sklá, nejaké zliatiny

Podľa veľkosti častíc látok, ktoré tvoria dispergovanú fázu, sa dispergované systémy delia na hrubý (suspenzie) s veľkosťou častíc nad 100 nm a jemne rozptýlené (koloidné roztoky alebo koloidné systémy) s veľkosťou častíc od 100 do 1 nm. Ak je látka fragmentovaná na molekuly alebo ióny menšie ako 1 nm, vytvorí sa homogénny systém - Riešenie. Je homogénny, medzi časticami a médiom nie je žiadne rozhranie.

Rozptýlené systémy a riešenia sú veľmi dôležité v každodennom živote a v prírode. Posúďte sami: bez nílskeho bahna by nevznikla veľká civilizácia starovekého Egypta; bez vody, vzduchu, hornín a minerálov by vôbec neexistovala živá planéta – náš spoločný domov – Zem; bez buniek by nebolo živých organizmov atď.

ZASTAVENIA

Suspenzie sú disperzné systémy, v ktorých je veľkosť častíc fázy väčšia ako 100 nm. Ide o nepriehľadné systémy, ktorých jednotlivé častice je možné vidieť voľným okom. Dispergovaná fáza a dispergované médium sa ľahko oddelia usadzovaním, filtráciou. Takéto systémy sa delia na:

1. Emulzie ( médium aj fáza sú navzájom nerozpustné kvapaliny). Z vody a oleja pripravíte dlhým trepaním emulziu. Ide o vám dobre známe mliečne, lymfatické, vodou riediteľné farby atď.
2. Pozastavenie(médium je kvapalina, fáza je v nej nerozpustná pevná látka) Na prípravu suspenzie je potrebné látku rozdrviť na jemný prášok, vliať do kvapaliny a dobre pretrepať. Časom častica spadne na dno nádoby. Je zrejmé, že čím menšie sú častice, tým dlhšie suspenzia vydrží. Ide o stavebné riešenia, riečne a morské bahno zavesené vo vode, živú suspenziu mikroskopických živých organizmov v morskej vode – planktón, ktoré sa živia obrami – veľrybami atď.
3. Aerosóly suspenzie malých častíc kvapalín alebo pevných látok v plyne (napríklad vo vzduchu). Prach, dym, hmla sa líšia. Prvé dva typy aerosólov sú suspenzie pevných častíc v plyne (väčšie častice v prachu), posledným je suspenzia kvapiek kvapaliny v plyne. Napríklad: hmla, búrky - suspenzia kvapiek vody vo vzduchu, dym - malé pevné častice. A smog visiaci nad najväčšími mestami sveta je tiež aerosól s tuhou a kvapalnou rozptýlenou fázou. Obyvatelia osád pri cementárňach trpia najjemnejším cementovým prachom, ktorý vždy visí vo vzduchu, ktorý vzniká pri mletí cementárskych surovín a produktu jeho výpalu – slinku. Škodlivým aerosólom je aj dym továrenských fajok, smog, najmenšie kvapôčky slín vylietavajúce z úst chorého na chrípku. Aerosóly zohrávajú dôležitú úlohu v prírode, každodennom živote a ľudských výrobných činnostiach. Akumulácia mrakov, ošetrovanie chemikáliami v teréne, striekanie farieb, ošetrenie dýchacích ciest (inhalácia) sú príklady javov a procesov, pri ktorých sú aerosóly prospešné. Aerosóly - hmly nad morským príbojom, v blízkosti vodopádov a fontán, dúha, ktorá v nich vzniká, dáva človeku radosť, estetické potešenie.

Pre chémiu sú najdôležitejšie disperzné systémy, v ktorých je médiom voda a kvapalné roztoky.

Prírodná voda vždy obsahuje rozpustené látky. Prírodné vodné roztoky sa podieľajú na procesoch tvorby pôdy a zásobujú rastliny živinami. Zložité životné procesy, ktoré sa vyskytujú v ľudských a zvieracích organizmoch, sa vyskytujú aj v roztokoch. Mnohé technologické procesy v chemickom a inom priemysle, ako je výroba kyselín, kovov, papiera, sódy, hnojív, prebiehajú v roztokoch.

KOLOIDNÉ SYSTÉMY

Koloidné systémy – ide o dispergované systémy, v ktorých je veľkosť častíc fázy od 100 do 1 nm. Tieto častice nie sú viditeľné voľným okom a dispergovaná fáza a dispergované médium v ​​takýchto systémoch sú oddelené usadzovaním s ťažkosťami.

Z kurzu všeobecnej biológie viete, že častice tejto veľkosti sa dajú zistiť pomocou ultramikroskopu, ktorý využíva princíp rozptylu svetla. Vďaka tomu sa koloidná častica v ňom javí ako svetlá bodka na tmavom pozadí.

Delia sa na sóly (koloidné roztoky) a gély (želé).

1. Koloidné roztoky alebo sóly. Ide o väčšinu tekutín živej bunky (cytoplazma, jadrová šťava – karyoplazma, obsah organel a vakuol). A živý organizmus ako celok (krv, lymfa, tkanivový mok, tráviace šťavy atď.) Takéto systémy tvoria lepidlá, škrob, proteíny a niektoré polyméry.

Koloidné roztoky možno získať ako výsledok chemických reakcií; napríklad, keď roztoky kremičitanov draselných alebo sodných (“rozpustné sklo”) interagujú s roztokmi kyselín, vzniká koloidný roztok kyseliny kremičitej. Sól vzniká aj počas hydrolýzy chloridu železitého v horúcej vode.

Charakteristickou vlastnosťou koloidných roztokov je ich priehľadnosť. Koloidné roztoky sú navonok podobné skutočným roztokom. Odlišujú sa od nich výslednou „svetelnou dráhou“ - kužeľom, keď cez ne prechádza lúč svetla. Tento jav sa nazýva Tyndallov efekt. Častice dispergovanej fázy sólu väčšie ako v skutočnom roztoku odrážajú svetlo od svojho povrchu a pozorovateľ vidí v nádobe s koloidným roztokom svetelný kužeľ. Netvorí sa v pravom roztoku. Podobný efekt, ale len pre aerosól a nie pre tekutý koloid, možno pozorovať v lese a v kinách, keď vzduchom kinosály prechádza lúč svetla z filmovej kamery.

Prechod lúča svetla cez riešenia;

a - skutočný roztok chloridu sodného;
b – koloidný roztok hydroxidu železitého.

Častice dispergovanej fázy koloidných roztokov sa často neusadzujú ani pri dlhodobom skladovaní v dôsledku kontinuálnych zrážok s molekulami rozpúšťadla v dôsledku tepelného pohybu. Pri približovaní sa k sebe nelepia kvôli prítomnosti podobných elektrických nábojov na ich povrchu. Vysvetľuje sa to tým, že látky v koloidnom, t.j. v jemne rozomletom stave, majú veľký povrch. Na tomto povrchu sú adsorbované buď kladne alebo záporne nabité ióny. Napríklad kyselina kremičitá adsorbuje záporné ióny SiO 3 2-, ktoré sú v roztoku bohaté na disociáciu kremičitanu sodného:

Častice s podobným nábojom sa navzájom odpudzujú, a preto sa nelepia.

Ale za určitých podmienok môže dôjsť k procesu koagulácie. Pri varení niektorých koloidných roztokov dochádza k desorpcii nabitých iónov, t.j. koloidné častice strácajú svoj náboj. Začnú hustnúť a usadzovať sa. To isté sa pozoruje pri pridávaní akéhokoľvek elektrolytu. V tomto prípade koloidná častica priťahuje opačne nabitý ión a jeho náboj je neutralizovaný.

Koaguláciu - jav adhézie koloidných častíc a ich zrážanie - pozorujeme pri neutralizácii nábojov týchto častíc, keď sa do koloidného roztoku pridáva elektrolyt. V tomto prípade sa roztok zmení na suspenziu alebo gél. Niektoré organické koloidy sa pri zahrievaní zrážajú (lepidlo, vaječný bielok) alebo pri zmene acidobázického prostredia roztoku.

2. Gély alebo želé sú želatínové zrazeniny vznikajúce pri koagulácii sólov. Patrí medzi ne veľké množstvo polymérových gélov, cukroviniek, kozmetických a lekárskych gélov tak dobre známych (želatína, želé, marmeláda, torta z vtáčieho mlieka) a samozrejme nekonečné množstvo prírodných gélov: minerály (opál), telíčka medúz , chrupavky, šľachy, vlasy, svalové a nervové tkanivo atď. Históriu vývoja na Zemi možno súčasne považovať za históriu vývoja koloidného stavu hmoty. Časom sa štruktúra gélov poruší (odlúpne) – uvoľní sa z nich voda. Tento jav sa nazýva syneréza.

Vykonajte laboratórne pokusy na danú tému (skupinová práca, v skupine 4 osôb).

Dostali ste vzorku disperzného systému. Vašou úlohou je určiť, ktorý systém rozptylu ste dostali.

Vydané študentom: cukrový roztok, roztok chloridu železitého, zmes vody a riečneho piesku, želatína, roztok chloridu hlinitého, roztok kuchynskej soli, zmes vody a rastlinného oleja.

Pokyny na vykonanie laboratórneho experimentu

1. Starostlivo zvážte vzorku, ktorá vám bola poskytnutá (vonkajší popis). Vyplňte stĺpec č. 1 tabuľky.
2. Disperzný systém premiešajte. Sledujte schopnosť usadiť sa.

Sedimenty alebo exfoliácie v priebehu niekoľkých minút, alebo s ťažkosťami počas dlhého časového obdobia, alebo sa neusadzujú. Vyplňte stĺpec č. 2 tabuľky.

Ak nepozorujete usadzovanie častíc, skontrolujte ich koaguláciu. Do dvoch skúmaviek nalejte trochu roztoku a do jednej pridajte 2-3 kvapky žltej krvnej soli a do druhej 3-5 kvapiek alkálie, čo pozorujete?

1. Nechajte dispergovaný systém prejsť cez filter.Čo pozeráš? Vyplňte stĺpec č. 3 tabuľky. (Niektoré prefiltrujte do skúmavky).
2. Prejdite lúčom svetla z baterky cez roztok na pozadí tmavého papiera.Čo pozeráš? (môžete vidieť Tyndallov efekt)
3. Urobte záver: čo je tento rozptýlený systém? Čo je to rozptýlené médium? Čo je to disperzná fáza? Aké sú v ňom veľkosti častíc? (stĺpec č. 5).

cinquain("cinquain" - od fr. slovo s významom "päť") je báseň s 5 riadkami na konkrétnu tému. Pre kompozíciu cinquain Venuje sa 5 minút, po ktorých môžu byť napísané básne vyslovené a diskutované vo dvojiciach, skupinách alebo pre celé publikum.

Pravidlá písania cinquain:

1. Prvý riadok obsahuje jedno slovo (zvyčajne podstatné meno) pre danú tému.
2. Druhý riadok je popis tejto témy s dvoma prídavnými menami.
3. Tretí riadok sú tri slovesá (alebo slovesné tvary), ktoré pomenúvajú najcharakteristickejšie činnosti predmetu.
4. Štvrtý riadok je štvorslovná fráza ukazujúca osobný vzťah k téme.
5. Posledný riadok je synonymom témy, zdôrazňujúc jej podstatu.

Leto 2008 Viedeň. Schönbrunn.

Leto 2008 región Nižný Novgorod.

Oblaky a ich úloha v ľudskom živote Celá príroda okolo nás – organizmy živočíchov a rastlín, hydrosféra a atmosféra, zemská kôra a útroby sú zložitým súborom mnohých rôznorodých a rôznorodých hrubých a koloidných systémov. Rozvoj koloidnej chémie je spojený s aktuálnymi problémami v rôznych oblastiach prírodných vied a techniky. Prezentovaný obrázok ukazuje mraky - jeden z typov aerosólov koloidných disperzných systémov. Pri štúdiu atmosférických zrážok sa meteorológia opiera o teóriu aerodisperzných systémov. Mraky našej planéty sú rovnaké živé bytosti ako celá príroda, ktorá nás obklopuje. Pre Zem majú veľký význam, keďže sú to informačné kanály. Oblaky sa totiž skladajú z kapilárnej látky vody a voda, ako viete, je veľmi dobrým zdrojom informácií. Kolobeh vody v prírode vedie k tomu, že informácie o stave planéty a nálade ľudí sa hromadia v atmosfére a spolu s mrakmi sa pohybujú po celom priestore Zeme. Mraky sú úžasným výtvorom prírody, ktorý dáva človeku radosť, estetické potešenie. Krasnova Maria, 11. „B“ trieda

P.S.
Veľká vďaka patrí Pershine O.G., učiteľke chémie na gymnáziu Dmitrov, na hodine sme pracovali s nájdenou prezentáciou a bola doplnená o naše príklady.

Dispergované systémy sú systémy pozostávajúce z mnohých malých častíc rozmiestnených v kvapalnom, pevnom alebo plynnom médiu.

Pojem „rozptýlený“ pochádza z lat. disperzus - roztrieštený, roztrúsený.

Všetky rozptýlené systémy sa vyznačujú dvoma hlavnými znakmi: vysokou fragmentáciou (disperziou) a heterogenitou.

Heterogenita disperzných systémov sa prejavuje v tom, že tieto systémy pozostávajú z dvoch (alebo viacerých) fáz: z disperznej fázy a z disperzného média. Dispergovaná fáza je fragmentovaná fáza. Pozostáva z častíc nerozpustnej jemne rozomletej látky rozmiestnenej po celom objeme disperzného prostredia.

Vysoká disperzita dáva látkam nové kvalitatívne vlastnosti: zvýšená reaktivita a rozpustnosť, intenzita farby, rozptyl svetla atď. Veľké rozhranie vytvára v týchto systémoch veľkú zásobu povrchovej energie, čo ich robí termodynamicky nestabilnými, extrémne reaktívnymi. Ľahko v nich prebiehajú spontánne procesy vedúce k poklesu povrchovej energie: adsorpcia, koagulácia (adhézia dispergovaných častíc), tvorba makroštruktúr atď. a správanie týchto systémov.

Klasifikácia disperzných systémov sa vykonáva na základe rôznych charakteristík, a to: podľa veľkosti častíc, podľa stavu agregácie dispergovanej fázy a disperzného média, podľa povahy interakcie častíc dispergovanej fázy navzájom. a s médiom.

2.2. Klasifikácia disperzných systémov

Klasifikácia podľa veľkosti častíc (disperzita)

disperzia D je hlavnou charakteristikou rozptýleného systému a mierou fragmentácie látky. Matematicky je disperzia definovaná ako prevrátená hodnota veľkosti častíc:

D = 1/a,

kde a- veľkosť častíc (priemer alebo dĺžka rebra), m -1 .

Na druhej strane je stupeň fragmentácie charakterizovaný hodnotou špecifického povrchu S oud. Špecifický povrch sa zistí ako pomer povrchu Sčastice na svoj objem V alebo omšu t:S oud = S/ V alebo S oud = S/ m. Ak sa merný povrch určuje vo vzťahu k hmotnosti častice drvenej látky, potom jej rozmer je m 2 /kg, ak vo vzťahu k objemu, potom sa rozmer zhoduje s rozmerom disperzie (m -1).

Fyzikálny význam pojmu "špecifický povrch" je taký, že ide o celkový povrch všetkých častíc, ktorých celkový objem je 1 m 3 alebo ktorých celková hmotnosť je 1 kg.

Podľa disperzie sú systémy rozdelené do typov:

1) hrubo dispergované (hrubé suspenzie, suspenzie, emulzie, prášky) s polomerom častíc 10-4 - 10-7 m;

2) koloidne dispergované (soly) s veľkosťou častíc 10-7 - 10-9 m;

3) molekulárne a iónové roztoky s veľkosťou častíc menšou ako 10-9 m.

V koloidných systémoch sa dosahuje najvyšší stupeň fragmentácie látky, pri ktorom sú stále zachované pojmy „fáza“ a „heterogenita“. Zníženie veľkosti častíc o ďalší rád transformuje systémy na homogénne molekulárne alebo iónové roztoky.

Disperzita ovplyvňuje všetky hlavné vlastnosti disperzných systémov: kinetické, optické, katalytické atď.

Vlastnosti disperzných systémov sú porovnané v tabuľke. 1.2.

T a b l e 1.2 Vlastnosti disperzných systémov rôznych typov

Hrubý	Koloidne rozptýlené	Molekulárne a iónové (pravé) roztoky
Nepriehľadné - odráža svetlo	Transparentná opalizujúca - rozptyľujte svetlo, dajte Tyndallov kužeľ	Priehľadný, neopalizujúci, Tyndallov kužeľ nie je viditeľný
Častice neprechádzajú cez filter	Častice prechádzajú cez papierový filter	Častice prechádzajú cez papierový filter
	Častice sú zachytené ultrafiltrami	Častice prechádzajú ultrafiltrami
Heterogénne	Heterogénne	homogénne
Nestabilné kineticky a termodynamicky	Pomerne kineticky stabilný	Odolný hod. a termodynamické
zostarnúť v čase	zostarnúť v čase	Nestaraj sa
Častice sú viditeľné v optickom mikroskope	Častice sú viditeľné v elektróne. Mikroskop a ultramikroskop	Častice nie sú viditeľné v moderných mikroskopoch

Okrem veľkosti častíc má pre vlastnosti disperzných systémov veľký význam aj geometrický tvar častíc. V závislosti od podmienok drvenia látky môže byť tvar častíc dispergovanej fázy veľmi rôznorodý. Jeden m3 východiskovej látky je v zásade možné rozdrviť na kocky s dĺžkou hrany l= 10 -8 m, natiahnutý do vlákna s prierezom 10 -8 x 10 -8 m alebo sploštený do dosky (fólie) s hrúbkou 10 -8 m. V každom z týchto prípadov bude systém dispergovaný so všetkými inherentné vlastnosti.

Špecifický povrch kubických častíc sa zvyšuje z počiatočnej hodnoty 6 m 2 na hodnotu určenú vzorcom

S oud = S/ V = 6l 2 / l 3 = 6 . 10 8 m -1

Pre vlákna S oud= 4-108 m-1; pre film S oud = 2. 108 m-1.

Častice kubického, guľovitého alebo im blízkeho nepravidelného tvaru sú charakteristické pre mnohé koloidné roztoky - sóly a hrubšie dispergované systémy - emulzie.

Klasifikácia podľa stavu agregácie fáz

Najbežnejšia klasifikácia disperzných systémov je založená na stave agregácie dispergovanej fázy a disperzného média. Každá z týchto fáz môže byť v troch stavoch agregácie: plynná, kvapalná a tuhá. Preto je možná existencia ôsmich typov koloidných systémov (tabuľka 1.3). Systém „plyn v plyne“ v tomto čísle nie je zahrnutý, keďže ide o homogénny molekulárny systém, nie sú v ňom žiadne rozhrania. Vysoko disperzné koloidné roztoky patriace do typu t/l systémov sa nazývajú sóly (z latinského solutio - roztok). Sóly, v ktorých je disperzným prostredím voda, sa nazývajú hydrosóly. Ak je disperzným médiom organická kvapalina, koloidný roztok sa nazýva organosól. Tieto sa zase delia na alkosoly, benzoly, éterosoly atď., v ktorých je disperzným prostredím alkohol, benzén, éter atď. V závislosti od stavu agregácie disperzného prostredia sa rozlišujú lyosoly - sóly s kvapalným disperzným prostredím (z gréckeho lios - kvapalina), aerosóly - sóly s plynným disperzným prostredím, tuhé sóly - systémy typu t / t. Hrubo disperzné systémy typu s/l sa nazývajú suspenzie a typy s/l sa nazývajú emulzie.

Tabuľka 2..2. Hlavné typy rozptýlených systémov

Disp fáza	Prostredie displeja
			Nie stvorenia.
Kvapalina			Hmla, oblaky, aerosóly tekutých drog
pevné telo			Dym, prach, prášky, aerosóly pevných drog
	Kvapalina		Peny, plynové emulzie
Kvapalina			Emulzie (mlieko, liečivé emulzie)
pevné telo			Suspenzie, koloidné roztoky
	pevné telo		Tvrdé peny, chlieb, pemza, silikagél, aktívne uhlie
Kvapalina			Perly, kapilárne systémy, cementový kameň, gély
pevné telo			Farebné sklá, minerály, zliatiny

Klasifikácia podľa neprítomnosti alebo prítomnosti interakcie medzi časticami dispergovanej fázy

Podľa kinetických vlastností dispergovanej fázy možno všetky disperzné systémy rozdeliť do dvoch tried: voľne dispergované, v ktorých častice dispergovanej fázy nie sú navzájom viazané a môžu sa voľne pohybovať (lyosoly, aerosóly, suspenzie, emulzie ) a viazané rozptýlené, v ktorých je jedna z fáz štrukturálne pevná a nemôže sa voľne pohybovať. Táto trieda zahŕňa gély a želé, peny, kapilárno-porézne telieska (diafragmy), tuhé roztoky atď.

Klasifikácia podľa stupňa interakcie dispergovanej fázy s disperzným prostredím

Na charakterizáciu interakcie medzi substanciou dispergovanej fázy a kvapalným disperzným médiom sa používajú pojmy "lyofilita" a "lyofóbnosť". Pod interakciou fáz dispergovaných systémov sa rozumejú solvatačné (hydratačné) procesy, t.j. tvorba solvátových (hydrátových) obalov z molekúl disperzného prostredia okolo častíc dispergovanej fázy. Systémy, v ktorých je silne vyjadrená interakcia častíc dispergovanej fázy s rozpúšťadlom, sa nazývajú lyofilizovaný(vo vzťahu k vode - hydrofilné). Ak častice dispergovanej fázy pozostávajú z látky, ktorá slabo interaguje s médiom, systémy sú lyofóbne(vo vzťahu k vode - hydrofóbny). Výraz „lyofilný“ pochádza z gréčtiny. 1uo - rozpúšťam a philia - láska; „lyofóbny“ od luo – rozpúšťam sa a fóbia – nenávisť, čo znamená „nemilujúci rozpustenie“. Dobre rozpustné lyofilné disperzné systémy vznikajú spontánnou disperziou. Takéto systémy sú termodynamicky stabilné. Príkladmi takýchto systémov sú disperzie niektorých ílov a povrchovo aktívnych látok (tenzidov), roztoky makromolekulových látok (HMW).

V hydrofóbnych sóloch častice pozostávajú z ťažko rozpustných zlúčenín; afinita dispergovanej fázy k rozpúšťadlu chýba alebo je slabo vyjadrená. Takéto častice sú slabo solvatované. Hydrofóbne sóly sú hlavnou triedou koloidných roztokov s výraznou heterogenitou a vysokým špecifickým povrchom.

Všeobecná chémia: učebnica / A. V. Žolnin; vyd. V. A. Popková, A. V. Žolnina. - 2012. - 400 b.: chor.

Kapitola 13. FYZIKÁLNA CHÉMIA DISPERZÍVNYCH SYSTÉMOV

Kapitola 13. FYZIKÁLNA CHÉMIA DISPERZÍVNYCH SYSTÉMOV

Život je zvláštny koloidný systém... je to zvláštna ríša prírodných vôd.

IN AND. Vernadského

13.1 DISPERZÍVNE SYSTÉMY, ICH KLASIFIKÁCIE, VLASTNOSTI

Koloidné roztoky

Hmotný základ modernej civilizácie a samotná existencia človeka a celého biologického sveta je spojená s disperznými systémami. Človek žije a pracuje v prostredí rozptýlených systémov. Vzduch, najmä vzduch v pracovných miestnostiach, je rozptýlený systém. Mnohé potravinárske výrobky, polotovary a produkty ich spracovania sú disperzné systémy (mlieko, mäso, chlieb, maslo, margarín). Mnohé liečivé látky sa vyrábajú vo forme riedkych suspenzií alebo emulzií, mastí, pást alebo krémov (protargol, collargol, želatinol atď.). Všetky živé systémy sú rozptýlené. Svalové a nervové bunky, vlákna, gény, vírusy, protoplazma, krv, lymfa, cerebrospinálny mok – to všetko sú vysoko rozptýlené útvary. Procesy, ktoré sa v nich vyskytujú, sú riadené fyzikálnymi a chemickými zákonmi, ktoré študuje fyzikálno-chémia disperzných systémov.

Dispergované systémy sú systémy, v ktorých je látka v stave viac-menej vysokej fragmentácie a je rovnomerne rozložená v prostredí. Veda o vysoko disperzných systémoch sa nazýva koloidná chémia. Živá hmota je založená na zlúčeninách, ktoré sú v koloidnom stave.

Dispergovaný systém pozostáva z disperzného média a dispergovanej fázy. Existuje niekoľko klasifikácií disperzných systémov založených na rôznych vlastnostiach disperzných systémov.

1. Podľa stavu agregácie disperzné médium Všetky disperzné systémy je možné zredukovať na 3 typy. Dispergované systémy s plyn

disperzné médium - aerosólov(dym, vnútorný vzduch, oblaky atď.). Disperzné systémy s kvapalným disperzným médiom - lyosoly(peny, emulzie - mlieko, suspenzie, prach, ktorý sa dostal do dýchacieho traktu; krv, lymfa, moč sú hydrosóly). Dispergované systémy s pevným disperzným prostredím - solidozoli(pemza, silikagél, zliatiny).

2. Druhá klasifikácia zoskupuje dispergované systémy v závislosti od veľkosti častíc dispergovanej fázy. Mierou fragmentácie častíc je buď priečna veľkosť častíc – polomer (r), príp

(polomer) častíc (r) je vyjadrený v centimetroch, potom disperzia D je počet častíc, ktoré môžu byť tesne zbalené po dĺžke jedného centimetra. Nakoniec je možné charakterizovať špecifický povrch (∑), jednotky ∑ sú m 2 /g alebo m 2 /l. Pod špecifický povrch pochopiť vzťah povrchu (S) dispergovanej fázy na jeho

koeficient závislosti špecifického povrchu od tvaru častíc. Špecifický povrch je priamo úmerný disperzii (D) a nepriamo úmerný priečnej veľkosti častíc (r). So zvyšujúcim sa rozptylom, t.j. s klesajúcou veľkosťou častíc sa zväčšuje jej špecifický povrch.

Druhá klasifikácia zaraďuje disperzné systémy v závislosti od veľkosti častíc dispergovanej fázy do nasledujúcich skupín (tabuľka 13.1): hrubé systémy; koloidné roztoky; skutočné riešenia.

Koloidné systémy môžu byť plynné, kvapalné a pevné. Najbežnejšia a študovaná kvapalina (lyosoly). Koloidné roztoky sa bežne označujú skrátene ako sóly. V závislosti od charakteru rozpúšťadla - disperzného prostredia, t.j. voda, alkohol alebo éter, lyosóly sa nazývajú hydrosóly, alkosoly alebo éterosoly. Podľa intenzity interakcie medzi časticami dispergovanej fázy a disperzným prostredím sa sóly delia do 2 skupín: lyofilné- intenzívna interakcia, v dôsledku ktorej sa vytvárajú vyvinuté solvátové vrstvy, napríklad sól protoplazmy, krvi, lymfy, škrobu, proteínu atď.; lyofóbne sóly- slabá interakcia častíc dispergovanej fázy s časticami disperzného prostredia. Sóly kovov, hydroxidy, prakticky všetky klasické koloidné systémy. IUD a roztoky povrchovo aktívnych látok sú rozdelené do samostatných skupín.

Tabuľka 13.1. Klasifikácia disperzných systémov podľa veľkosti častíc a ich vlastností

Veľký prínos do teórie koloidných roztokov mali naši domáci vedci I.G. Borshchov, P.P. Weimarn, N.P. Peskov, D.I. Mendelejev, B.V. Deryagin, P.A. Rebinder atď.

Akýkoľvek koloidný roztok je mikroheterogénny, viacfázový, vysoko a polydisperzný systém s vysokým stupňom disperzie. Podmienkou vzniku koloidného roztoku je nerozpustnosť látky jednej fázy v látke druhej, pretože len medzi takýmito látkami môžu existovať fyzikálne rozhrania. Podľa sily interakcie medzi časticami dispergovanej fázy sa rozlišujú voľne dispergované a viazané dispergované systémy. Príkladom toho druhého sú biologické membrány.

Príprava koloidných roztokov sa uskutočňuje dvoma spôsobmi: disperzia veľkých častíc na koloidný stupeň disperzie a kondenzácia - vytvorenie podmienok, za ktorých sa atómy, molekuly alebo ióny spájajú do agregátov koloidného stupňa disperzie.

Kovy, vo vode ťažko rozpustné soli, oxidy a hydroxidy a mnohé nepolárne organické látky môžu vytvárať hydrosóly. Látky, ktoré sa dobre rozpúšťajú vo vode, ale sú zle rozpustné v nepolárnych zlúčeninách, nie sú schopné vytvárať hydrosóly, ale môžu vytvárať organosóly.

Ako stabilizátory používajú sa látky, ktoré zabraňujú zhlukovaniu koloidných častíc do väčších a ich zrážaniu. Tento účinok má: malý nadbytok jedného z činidiel, z ktorých sa získava látka dispergovanej fázy, povrchovo aktívne látky vrátane proteínov a polysacharidov.

Na dosiahnutie rozptylu požadovaného pre koloidné systémy (10 -7 -10 -9 m) použite:

Mechanické drvenie s použitím guľových a koloidných mlynov v prítomnosti kvapalného disperzného média a stabilizátora;

Pôsobenie ultrazvuku (napríklad hydrosól síry, grafit, hydroxidy kovov atď.);

Peptizačná metóda, pridanie malého množstva elektrolytu - peptizér;

Jednou z odrôd kondenzačnej metódy je metóda náhrady rozpúšťadla, ktorá vedie k zníženiu rozpustnosti látky dispergovanej fázy. Molekuly látky kondenzujú na častice koloidnej veľkosti v dôsledku deštrukcie vrstiev solvátu molekúl v pravom roztoku a tvorby väčších častíc. V srdci chémie -

Metódy tepelnej kondenzácie sú chemické reakcie (oxidácia, redukcia, hydrolýza, výmena) vedúce k tvorbe ťažko rozpustných látok v prítomnosti určitých stabilizátorov.

13.2. MOLEKULÁRNE KINETICKÉ VLASTNOSTI KOLOIDNÝCH ROZTOKOV. OSMOSIS.

OSMOTICKÝ TLAK

Brownov pohyb - ide o tepelný pohyb častíc v koloidných systémoch, ktorý má molekulárno-kinetickú povahu. Zistilo sa, že pohyb koloidných častíc je dôsledkom náhodných nárazov, ktoré na ne spôsobujú molekuly disperzného média, ktoré sú v tepelnom pohybe. V dôsledku toho koloidná častica často mení svoj smer a rýchlosť. Na 1 s môže koloidná častica zmeniť svoj smer viac ako 10 20-krát.

difúziou nazývaný spontánne prebiehajúci proces vyrovnávania koncentrácie koloidných častíc v roztoku pod vplyvom ich tepelného chaotického pohybu. Fenomén difúzie je nezvratný. Difúzny koeficient sa numericky rovná množstvu látky difundovanej cez jednotku plochy za jednotku času pri koncentračnom gradiente 1 (t.j. zmena koncentrácie 1 mol/cm 3 vo vzdialenosti 1 cm). A. Einstein (1906) odvodil rovnicu týkajúcu sa difúzneho koeficientu absolútnej teploty, viskozity a veľkosti častíc dispergovanej fázy:

kde T- teplota, K; r- polomer častice, m; η - viskozita, N s / m2; byť- Boltzmannova konštanta, 1,38 10 -23; D- koeficient difúzie, m 2 / s.

Difúzny koeficient je priamo úmerný teplote a nepriamo úmerný viskozite média (η) a polomeru častíc (r). Príčinou difúzie, ako aj Brownovho pohybu, je molekulárno-kinetický pohyb častíc rozpúšťadla a látky. Je známe, že kinetická energia pohybujúcej sa molekuly je tým menšia, čím je jej objem väčší (tab. 13.2).

Pomocou Einsteinovej rovnice môžete ľahko určiť hmotnosť 1 mólu látky, ak viete D, Tη a r. Z rovnice (13.1) možno určiť r:

kde R- univerzálna plynová konštanta, 8,3 (J / mol-K); N a Avogadro konštanta.

Tabuľka 13.2. Difúzny koeficient niektorých látok

V prípade, keď je systém oddelený od ostatných častí systému prepážkou, ktorá je priepustná pre jednu zložku (napríklad vodu) a nepriepustná pre druhú (napríklad rozpustenú látku), difúzia sa stáva jednosmernou (osmóza). Sila, ktorá spôsobuje osmózu na jednotku povrchu membrány, sa nazýva osmotický tlak.Úlohu polopriepustných priečok (membrán) môžu vykonávať tkanivá ľudí, zvierat a rastlín (močový mechúr, črevné steny, bunkové membrány atď.). V prípade koloidných roztokov je osmotický tlak nižší ako v skutočných roztokoch. Proces difúzie je sprevádzaný objavením sa potenciálneho rozdielu v dôsledku rozdielnej mobility iónov a tvorby koncentračného gradientu (membránový potenciál).

Sedimentácia. Distribúciu častíc ovplyvňuje nielen difúzia, ale aj gravitačné pole. Kinetická stabilita koloidného systému závisí od pôsobenia dvoch opačne smerujúcich faktorov: gravitačnej sily, pod ktorou sa častice usadzujú, a sily, pri ktorej majú častice tendenciu rozptyľovať sa v objeme a pôsobiť proti usadzovaniu.

Optické vlastnosti koloidných roztokov. Rozptyl svetla. D. Rayleighova rovnica. Na prvý pohľad nie je možné rozlíšiť medzi koloidnými a skutočnými roztokmi. Dobre pripravený sól je takmer čistá priehľadná kvapalina. Jeho mikroheterogenita sa dá zistiť špeciálnymi metódami. Ak je sól nachádzajúci sa na neosvetlenom mieste osvetlený úzkym lúčom, tak pri pohľade zboku je vidieť svetlý kužeľ, ktorého vrchol sa nachádza v mieste, kde lúč vstupuje do nehomogénneho priestoru. Ide o takzvaný Tyndallov kužeľ - akási zakalená žiara koloidov, pozorovaná pri bočnom osvetlení, tzv. Faradayov-Tyndallov efekt.

Dôvodom tohto javu charakteristickém pre koloidy je, že veľkosť koloidných častíc je menšia ako polovica vlnovej dĺžky svetla, pričom sa pozoruje difrakcia svetla v dôsledku rozptylu, častice žiaria, menia sa na nezávislý zdroj svetla a lúč sa stáva viditeľným.

Teóriu rozptylu svetla vypracoval Rayleigh v roku 1871, ktorý odvodil rovnicu pre sférické častice vzťahujúcu sa na intenzitu dopadajúceho svetla (I 0) k intenzite svetla rozptýleného jednotkovým objemom systému (I p).

kde Ja, I0- intenzita rozptýleného a dopadajúceho svetla, W/m 2 ; k p je Rayleighova konštanta, konštanta závislá od indexov lomu látok dispergovanej fázy a disperzného prostredia, m -3; s v- koncentrácia častíc sólu, mol/l; λ je vlnová dĺžka dopadajúceho svetla, m; r- polomer častice, m.

13.3. MICELÁRNA TEÓRIA ŠTRUKTÚRY KOLOIDNÝCH ČASTÍC

Micely tvoria dispergovanú fázu sólu a intermicelárna kvapalina tvorí disperzné médium, ktoré zahŕňa rozpúšťadlo, elektrolytové ióny a neelektrolytové molekuly. Micela pozostáva z elektricky neutrálneho agregátu a iónovej častice. Hmota koloidnej častice sa koncentruje hlavne v kamenive. Agregát môže mať amorfnú aj kryštalickú štruktúru. Podľa Panet-Fajansovho pravidla sa ióny nevratne adsorbujú na agregát za vzniku pevných väzieb s atómami agregátu, ktoré sú súčasťou kryštálovej mriežky agregátu (alebo s ním izomorfné). Indikátorom toho je nerozpustnosť týchto zlúčenín. Volajú sa potenciál určujúce ióny. V dôsledku selektívnej adsorpcie iónov alebo ionizácie povrchových molekúl agregát získava náboj. Agregátne a potenciálne ióny určujúce teda tvoria jadro micely a zoskupujú sa okolo iónov jadra opačného znamienka – protiiónov. Agregát spolu s ionogénnou časťou miciel tvorí dvojitú elektrickú vrstvu (adsorpčnú vrstvu). Agregát spolu s adsorpčnou vrstvou sa nazýva granula. Náboj granule sa rovná súčtu nábojov protiiónov a potenciál určujúcich iónov. ionogénne

časť micely pozostáva z dvoch vrstiev: adsorpčnej a difúznej. Tým sa dokončí tvorba elektricky neutrálnej micely, ktorá je základom koloidného roztoku. Micela je znázornená ako koloidno-chemický vzorec.

Uvažujme o štruktúre hydrosólovej micely na príklade tvorby koloidného roztoku síranu bárnatého za podmienky nadbytku BaCl 2:

Málo rozpustný síran bárnatý tvorí kryštalický agregát pozostávajúci z m molekuly BaSO4. Adsorbovaný na povrchu kameniva n Ba 2+ ióny. Existujú 2 (n - X) chloridový ión C1-. Zvyšné protiióny (2x) sa nachádzajú v difúznej vrstve:

Štruktúra micely sólu síranu bárnatého získaného s nadbytkom síranu sodného je napísaná ako:

Z vyššie uvedených údajov že znamienko náboja koloidnej častice závisí od podmienok na získanie koloidného roztoku.

13.4. ELEKTROKINETICKÝ POTENCIÁL

KOLOIDNÉ ČASTICE

Zeta-(ζ )-potenciál. Hodnota náboja ζ-potenciálu je určená nábojom granule. Je určená rozdielom medzi súčtom nábojov iónov určujúcich potenciál a nábojov protiiónov nachádzajúcich sa v adsorpčnej vrstve. Znižuje sa so zvyšujúcim sa počtom protiiónov v adsorpčnej vrstve a môže sa rovnať nule, ak sa náboj protiiónov rovná náboju jadra. Častica bude v izoelektrickom stave. Veľkosť ζ-potenciálu sa môže použiť na posúdenie stability disperzného systému, jeho štruktúry a elektrokinetických vlastností.

ζ-potenciál rôznych buniek tela sa líši. Živá protoplazma je negatívne nabitá. Pri pH 7,4 je hodnota ζ-potenciálu erytrocytov od -7 do -22 mV, u človeka je -16,3 mV. Monocyty sú asi 2-krát nižšie. Elektrokinetický potenciál sa vypočíta určením rýchlosti častíc dispergovanej fázy počas elektroforézy.

Elektroforetická pohyblivosť častíc závisí od množstva veličín a vypočítava sa pomocou Helmholtzovej-Smoluchowského rovnice:

kde a ef- elektroforetická pohyblivosť (rýchlosť elektroforézy), m/s; ε je relatívna permitivita roztoku; ε 0 - elektrická konštanta, 8,9 10 -12 A s / W m; Δφ - potenciálny rozdiel od externého zdroja prúdu, V; ζ - elektrokinetický potenciál, V; η je viskozita disperzného média, N s/m2; l- vzdialenosť medzi elektródami, m; do f- koeficient, ktorého hodnota závisí od tvaru koloidnej častice.

13.5. ELEKTROKINETICKÉ JAVY.

ELEKTROFORÉZA. ELEKTROFORÉZA

V LEKÁRSKOM A BIOLOGICKOM VÝSKUME

Elektrokinetické javy odrážajú vzťah, ktorý existuje medzi pohybom fáz rozptýleného systému voči sebe navzájom a elektrickými vlastnosťami rozhrania medzi týmito fázami. Existujú štyri typy elektrokinetických javov – elektroforéza, elektroosmóza, potenciál prúdenia (prúdenie) a potenciál poklesu (sedimentácia). Elektrokinetické javy objavil F.F. Reiss. Do kúska vlhkej hliny v určitej vzdialenosti ponoril dve sklenené trubice, do ktorých nasypal trochu kremenného piesku, nalial vodu na rovnakú úroveň a spustil elektródy (obr. 13.1).

Prechodom jednosmerného prúdu Reiss zistil, že v anódovom priestore sa voda nad vrstvou piesku zakalí v dôsledku objavenia sa suspenzie ílových častíc, zároveň sa zníži hladina vody v kolene; v katódovej trubici zostáva voda číra, ale jej hladina stúpa. Na základe výsledkov experimentu môžeme konštatovať, že častice hliny pohybujúce sa smerom ku kladnej elektróde sú negatívne nabité a priľahlá vrstva vody je nabitá kladne, keď sa pohybuje smerom k zápornému pólu.

Ryža. 13.1. Elektrokinetické javy pohybu častíc dispergovanej fázy

v rozptýlenom systéme

Fenomén pohybu nabitých častíc dispergovanej fázy voči časticiam disperzného prostredia pôsobením elektrického poľa sa nazýva elektroforéza. Fenomén pohybu kvapaliny voči tuhej fáze cez poréznu pevnú látku (membránu) sa nazýva elektroosmóza. V podmienkach opísaného experimentu boli súčasne pozorované dva elektrokinetické javy - elektroforéza a elektroosmóza. Pohyb koloidných častíc v elektrickom poli je jasným dôkazom toho, že koloidné častice nesú na svojom povrchu náboj.

Koloidnú časticu - micelu možno považovať za komplexný ión obrovskej veľkosti. Koloidný roztok podlieha elektrolýze pod vplyvom jednosmerného prúdu, koloidné častice sa prenášajú na anódu alebo katódu (v závislosti od náboja koloidnej častice). teda elektroforéza je elektrolýza vysoko disperzného systému.

Neskôr boli objavené 2 javy opačné ako elektroforéza a elektroosmóza. Dorn zistil, že keď sa nejaké častice usadia v kvapaline, ako je piesok vo vode, medzi 2 elektródami vloženými do rôznych miest stĺpca kvapaliny, tzv. sedimentačný potenciál (Dornov efekt).

Keď sa kvapalina pretlačí cez poréznu priehradku, na ktorej oboch stranách sú elektródy, objaví sa aj EMF - prietokový (tokový) potenciál.

Koloidná častica sa pohybuje rýchlosťou úmernou hodnoteζ -potenciál. Ak má systém komplexnú zmes, potom je možné ju študovať a separovať pomocou metódy elektroforézy založenej na elektroforetickej pohyblivosti častíc. Toto je široko používané v biomedicínskom výskume vo forme makro a mikro elektroforézy.

Generované elektrické pole spôsobuje, že častice dispergovanej fázy sa pohybujú rýchlosťou úmernou hodnote ζ-potenciálu, čo je možné pozorovať pohybom rozhrania medzi testovacím roztokom a pufrom pomocou optických zariadení. V dôsledku toho sa zmes rozdelí na niekoľko frakcií. Pri registrácii sa získa krivka s niekoľkými píkmi, výška píku je kvantitatívnym ukazovateľom obsahu každej frakcie. Táto metóda umožňuje izolovať a študovať jednotlivé frakcie bielkovín krvnej plazmy. Elektroforegramy krvnej plazmy všetkých ľudí sú zvyčajne rovnaké. V patológii majú charakteristický vzhľad pre každú chorobu. Používajú sa na diagnostiku a liečbu chorôb. Elektroforéza sa používa na oddelenie aminokyselín, antibiotík, enzýmov, protilátok atď. Mikroelektroforéza spočíva v stanovení rýchlosti pohybu častíc pod mikroskopom, elektroforéza - na papieri. Fenomén elektroforézy sa vyskytuje počas migrácie leukocytov do zápalových ložísk. Ako liečebné metódy sa vyvíjajú a implementujú imunoelektroforéza, disková elektroforéza, izotachoforéza atď.. Riešia mnohé medicínske a biologické problémy, preparatívne aj analytické.

13.6. STABILITA KOLOIDNÝCH ROZTOKOV. SEDIMENTÁCIA, AGREGÁCIA A KONDENZAČNÁ STABILITA LYOSOLOV. FAKTORY OVPLYVŇUJÚCE UDRŽATEĽNOSŤ

Otázka stability koloidných systémov je veľmi dôležitou otázkou priamo súvisiacou s ich samotnou existenciou. Odolnosť voči sedimentácii- odolnosť častíc rozptýleného systému voči usadzovaniu pôsobením gravitácie.

Peskov predstavil koncept agregačnej a kinetickej stability. Kinetická stabilita- schopnosť dispergovanej fázy koloidného systému byť v suspendovanom stave, neusadzovať sa a pôsobiť proti silám gravitácie. Vysoko disperzné systémy sú kineticky stabilné.

Pod agregačnej stability je potrebné pochopiť schopnosť disperzného systému udržiavať počiatočný stupeň disperzie. To je možné len so stabilizátorom. Dôsledkom porušenia agregačnej stability je kinetická nestabilita,

pretože agregáty vytvorené z počiatočných častíc pôsobením gravitácie vystupujú (usadzujú alebo vznášajú sa).

Agregačná a kinetická stabilita sú vzájomne prepojené. Čím väčšia je agregačná stabilita systému, tým väčšia je jeho kinetická stabilita. Stabilita je určená výsledkom boja medzi gravitáciou a Brownovým pohybom. Toto je príklad prejavu zákona jednoty a boja protikladov. Faktory, ktoré určujú stabilitu systémov: Brownov pohyb, disperzia častíc dispergovanej fázy, viskozita a iónové zloženie disperzného prostredia atď.

Faktory stability koloidných roztokov: prítomnosť elektrického náboja koloidných častíc.Častice nesú rovnaký náboj, takže keď sa stretnú, častice sa navzájom odpudzujú; schopnosť solvatovať (hydratovať) ióny difúznej vrstvy.Čím sú ióny v difúznej vrstve hydratovanejšie, čím je celkový hydratačný obal hrubší, tým je systém stabilnejší. Elastické sily vrstiev solvátu majú klinovitý účinok na dispergované častice a bránia im v priblížení; adsorpčno-štrukturálne vlastnosti systémov. Tretí faktor súvisí s adsorpčnými vlastnosťami disperzných systémov. Na vyvinutom povrchu dispergovanej fázy sa ľahko absorbujú molekuly povrchovo aktívnych látok (surfaktantov) a makromolekulárnych zlúčenín (HMC). Veľké veľkosti molekúl nesúcich svoje vlastné solvatačné vrstvy vytvárajú adsorpčno-solvatačné vrstvy značnej dĺžky a hustoty na povrchu častíc. Takéto systémy sú svojou stabilitou blízke lyofilným systémom. Všetky tieto vrstvy majú určitú štruktúru, sú vytvorené podľa P.A. Rebinder štrukturálno-mechanická bariéra na ceste konvergencie dispergovaných častíc.

13.7. KOAGULÁCIA JEDÍV. PRAVIDLÁ Koagulácie. KINETIKA Koagulácie

Sóly sú termodynamicky nestabilné systémy. Častice dispergovanej fázy sólov majú tendenciu znižovať voľnú povrchovú energiu znižovaním špecifického povrchu koloidných častíc, ku ktorému dochádza pri ich spojení. Proces spájania koloidných častíc do väčších agregátov a prípadne ich vyzrážania sa nazýva tzv koagulácia.

Koaguláciu spôsobujú rôzne faktory: mechanický vplyv, zmena teploty (var a mrazenie), žiarenie

ión, cudzie látky, najmä elektrolyty, čas (starnutie), koncentrácia dispergovanej fázy.

Najviac študovaným procesom je koagulácia sólov elektrolytmi. Pre koaguláciu sólov s elektrolytmi platia nasledujúce pravidlá.

1. Všetky elektrolyty sú schopné spôsobiť koaguláciu lyofóbnych sólov. Koagulačný účinok (P) majú ióny, ktoré majú opačný náboj ako náboj granule (potenciálne určujúce ióny) a rovnaké znamienko ako protiióny (Hurdyho pravidlo). Koaguláciu kladne nabitých sólov spôsobujú anióny.

2. Koagulačná schopnosť iónov (P) závisí od veľkosti ich náboja. Čím vyšší je náboj iónu, tým vyšší je jeho koagulačný účinok. (Schulzeho pravidlo): PA1 3+ > PCa 2+ > PK + .

V súlade s tým môžeme pre prah koagulácie napísať:

tie. čím nižší je náboj iónu, tým vyššia bude koncentrácia koagulovať.

3. Pre ióny rovnakého náboja závisí koagulačná schopnosť od polomeru (r) solvatovaného iónu: čím väčší je polomer, tým väčší je jeho koagulačný účinok:

4. Každý elektrolyt je charakterizovaný prahovou koncentráciou procesu zrážania koloidného roztoku (prah zrážania), t.j. najmenšia koncentrácia vyjadrená v milimoloch, ktorá sa musí pridať do jedného litra koloidného roztoku, aby došlo k jeho koagulácii. Koagulačný prah alebo prahová koncentrácia sa označuje C k. Koagulačný prah je relatívnou charakteristikou stability sólu vzhľadom na daný elektrolyt a je prevrátenou schopnosťou koagulácie:

5. Koagulačný účinok organických iónov je väčší ako u anorganických; koagulácia mnohých lyofóbnych sólov nastáva skôr,

než sa dosiahne ich izoelektrický stav, pri ktorom začína explicitná koagulácia. Táto akcia sa nazýva kritický. Jeho hodnota je +30 mV.

Proces koagulácie pre každý dispergovaný systém prebieha určitou rýchlosťou. Závislosť rýchlosti koagulácie od koncentrácie koagulačného elektrolytu je znázornená na obr. 13.2.

Ryža. 13.2. Závislosť rýchlosti koagulácie od koncentrácie elektrolytov.

Vysvetlivky v texte

Identifikujú sa tri oblasti a dva charakteristické body A a B. Oblasť ohraničená čiarou OA (pozdĺž osi koncentrácie) sa nazýva oblasť latentnej koagulácie. Tu je rýchlosť koagulácie takmer nulová. Toto je zóna stability sólu. Medzi bodmi A a B je oblasť pomalej koagulácie, v ktorej rýchlosť koagulácie závisí od koncentrácie elektrolytu. Bod A zodpovedá najnižšej koncentrácii elektrolytu, pri ktorej začína explicitná koagulácia (prah zrážania), a má kritickú hodnotu. Toto štádium možno posúdiť podľa vonkajších znakov: zmena farby, výskyt zákalu. Dochádza k úplnej deštrukcii koloidného systému: uvoľneniu látky dispergovanej fázy do zrazeniny, ktorá je tzv. koagulovať. V bode B začína rýchla koagulácia, t.j. všetky zrážky častíc sú účinné a nezávisia od koncentrácie elektrolytu. V bode B je ζ-potenciál rovný 0. Množstvo látky potrebné na koaguláciu koloidného roztoku závisí od toho, či sa elektrolyt pridáva okamžite alebo postupne, v malých dávkach. Bolo pozorované, že v druhom prípade sa musí pridať viac látky, aby sa dosiahol rovnaký jav koagulácie. Tento jav sa využíva pri dávkovaní liekov.

Ak spojíte dva koloidné roztoky s opačným nábojom, rýchlo sa koagulujú. Proces má elektrostatický charakter. Používa sa na čistenie priemyselných a odpadových vôd. Vo vodárňach sa do vody pred pieskovými filtrami pridáva síran hlinitý alebo chlorid železitý. Pri ich hydrolýze vznikajú kladne nabité sóly hydroxidov kovov, ktoré spôsobujú koaguláciu negatívne nabitých častíc mikroflóry, pôdy a organických nečistôt.

Koagulačné javy zohrávajú v biologických systémoch veľmi dôležitú úlohu. Plná krv je emulzia. Vytvorené prvky krvi - disperzná fáza, plazma - disperzné médium. Plazma je viac rozptýlený systém. Dispergovaná fáza: bielkoviny, enzýmy, hormóny. Funguje systém zrážania krvi a antikoagulačný systém. Prvú poskytuje trombín, ktorý pôsobí na fibrinogén a spôsobuje tvorbu fibrínových filamentov (krvná zrazenina). Erytrocyty sedimentujú určitou rýchlosťou (ESR). Proces zrážania zabezpečuje minimálnu stratu krvi a tvorbu krvných zrazenín v obehovom systéme. V patológii erytrocyty adsorbujú veľké molekuly gama globulínov a fibrinogénov a ESR sa zvyšuje. Hlavnou antikoagulačnou schopnosťou krvi je heparínový antikoagulant krvi. V ambulanciách sa využívajú koagulogramy – súbor vyšetrení na zrážanlivosť a antikoaguláciu krvi (obsah protrombínu, doba rekalcifikácie plazmy, tolerancia heparínu, celkový fibrinogén a pod.), to je dôležité pri silnom krvácaní, s tvorbou krvných zrazenín. Pri jej konzervácii treba brať do úvahy zrážanlivosť krvi. Ca 2+ ióny sa odstránia dusičnanom sodným, aby sa vyzrážali, čo zvyšuje zrážanlivosť. Aplikujte antikoagulant, heparín, dikumarín. Polyméry používané na endoprotézovú náhradu prvkov kardiovaskulárneho systému musia mať antitrombogénne alebo tromborezistentné vlastnosti.

13.8. STABILIZÁCIA KOLOIDNÝCH SYSTÉMOV (OCHRANA KOLOIDNÝCH ROZTOKOV)

Stabilizácia koloidných roztokov vzhľadom na elektrolyty vytvorením ďalších adsorpčných vrstiev na povrchu koloidných častíc so zlepšenými štruktúrnymi a mechanickými vlastnosťami, pridaním malého množstva roztoku v.

komolekulových zlúčenín (želatína, kazeinát sodný, vaječný albumín atď.) bol tzv koloidná ochrana. Chránené sóly sú vysoko odolné voči elektrolytom. Chránený sól nadobúda všetky vlastnosti adsorbovaného polyméru. Dispergovaný systém sa stáva lyofilným a preto stabilným. Ochranný účinok IUD alebo povrchovo aktívnej látky je charakterizovaný ochranným číslom. Ochranné číslo by sa malo chápať ako minimálna hmotnosť vnútromaternicového telieska (v miligramoch), ktorá sa musí pridať do 10 ml skúmaného sólu, aby sa chránil pred koaguláciou, keď sa do systémov zavedie 1 ml 10 % roztoku chloridu sodného. Stupeň ochranného pôsobenia roztokov HMS závisí od: povahy HMS, povahy chráneného sólu, stupňa disperzie, pH média a nečistôt.

Fenomén koloidnej ochrany v organizme hrá veľmi dôležitú úlohu v množstve fyziologických procesov. Ochranný účinok v organizme majú rôzne bielkoviny, polysacharidy, peptidy. Adsorbujú Ca na koloidných časticiach takých hydrofóbnych telesných systémov, ako sú uhličitany, fosforečnany vápenaté, čím ich prevádzajú do stabilného stavu. Príkladmi chránených sólov sú krv a moč. Ak odparíte 1 liter moču, zozbierate výslednú zrazeninu a pokúsite sa ju rozpustiť vo vode, potom si to vyžaduje 14 litrov rozpúšťadla. Preto je moč koloidný roztok, v ktorom sú rozptýlené častice chránené albumínmi, mucínmi a inými proteínmi. Sérové ​​proteíny zvyšujú rozpustnosť uhličitanu vápenatého takmer 5-krát. Zvýšený obsah fosforečnanu vápenatého v mlieku je spôsobený ochranou bielkovín, ktorá je starnutím narušená.

Pri rozvoji aterosklerózy hrá dôležitú úlohu rovnováha leucetín-cholesterol, pri porušení ktorej sa mení pomer medzi cholesterolom, fosfolipidmi a proteínmi, čo vedie k ukladaniu cholesterolu na stenách ciev, čo vedie k aterokalcinóze. Veľkú úlohu v ochrane zohrávajú vysokomolekulárne tukové a proteínové zložky. Na druhej strane, schopnosť krvi udržať sa v rozpustenom stave vo vysokých koncentráciách uhlíkových a kyslíkových plynov je tiež spôsobená ochranným účinkom bielkovín. V tomto prípade proteíny obaľujú plynové mikrobubliny a chránia ich pred zlepením.

Ochrana koloidných častíc používaných pri výrobe liečiv. Do organizmu je často potrebné zavádzať liečivé látky v koloidnom stave, aby sa v tele rovnomerne rozložili a vstrebali. Používajú sa teda koloidné roztoky striebra, ortuti, síry chránené bielkovinovými látkami

ako liečivá (protargol, collargol, lysorginón), sa stávajú nielen necitlivými na elektrolyty, ale môžu sa aj odparovať do sucha. Suchý zvyšok po ošetrení vodou sa opäť zmení na sól.

13.9. PEPTIZÁCIA

Peptizácia - proces, reverz koagulácie, proces prechodu koagulátu na sol. Peptizácia nastáva, keď sa k zrazenine (koagulácii) pridajú látky, ktoré uľahčia prechod zrazeniny na sól. Nazývajú sa pepti preťaženie. Typicky sú peptizéry potenciálne určujúce ióny. Napríklad zrazenina hydroxidu železitého sa peptizuje železitými soľami. Ale rozpúšťadlo (H 2 O) môže tiež hrať úlohu peptizéra. Proces peptizácie je spôsobený adsorpčnými javmi. Peptizér uľahčuje tvorbu elektrickej dvojvrstvovej štruktúry a tvorbu zeta potenciálu.

V dôsledku toho je proces peptizácie spôsobený najmä adsorpciou iónov určujúcich potenciál a desorpciou protiiónov, čo vedie k zvýšeniu ζ-potenciálu dispergovaných častíc a zvýšeniu stupňa solvatácie (hydratácie), vzniku solvátové obaly okolo častíc, ktoré vytvárajú klinovitý efekt (adsorpčná peptizácia).

Okrem adsorpcie existujú aj rozpúšťacia peptizácia. Tento typ pokrýva všetko, keď je proces peptizácie spojený s chemickou reakciou povrchových molekúl dispergovanej fázy. Pozostáva z dvoch fáz: vytvorenie peptizéra chemickou reakciou zavedeného elektrolytu peptizéra s dispergovanou časticou; adsorpcia výsledného peptizéra na povrch dispergovanej fázy, čo vedie k tvorbe miciel a peptizácii zrazeniny. Typickým príkladom rozpúšťacej peptizácie je peptizácia hydroxidov kovov kyselinami.

Maximálna jemnosť sólov získaných adsorpčnou peptizáciou je určená stupňom jemnosti primárnych častíc, ktoré tvoria vločky zrazeniny. Počas rozpúšťacej peptizácie môže hranica fragmentácie častíc opustiť oblasť koloidov a dosiahnuť molekulárny stupeň disperzie. Proces peptizácie má veľký význam v živých organizmoch, pretože koloidy buniek a biologických tekutín sú neustále vystavené pôsobeniu elektrolytov v tele.

Pôsobenie mnohých detergentov, vrátane detergentov, je založené na fenoméne peptizácie. Koloidný ión mydla je dipól, je adsorbovaný časticami nečistôt, dodáva im náboj a podporuje ich peptizáciu. Nečistoty vo forme sólu sa z povrchu ľahko odstránia.

13.10. GÉLY A ŽELY. TIXOTROPIA. SYNERÉZA

Roztoky HMS a sóly niektorých hydrofóbnych koloidov sa môžu za určitých podmienok meniť: dochádza k strate tekutosti, gélovateniu, gélovateniu roztokov, tvoria sa želé a gély (z latinského „zmrazené“).

želé (gély)- sú to pevné netekuté štruktúrované systémy vznikajúce pôsobením molekulárnych kohéznych síl medzi koloidnými časticami alebo makromolekulami polymérov. Sily medzimolekulovej interakcie vedú k vytvoreniu rámca priestorovej siete, bunky priestorových sietí sú naplnené tekutým roztokom, ako špongia nasiaknutá tekutinou. Tvorba želé môže byť reprezentovaná ako vysolením IUD alebo počiatočným štádiom koagulácie, výskytom štruktúrovania koagulácie.

Vodný roztok želatíny, keď sa zmes zahreje na 45 ° C, sa stáva homogénnym kvapalným médiom. Pri ochladzovaní na izbovú teplotu sa zvyšuje viskozita roztoku, systém stráca tekutosť, géluje, konzistencia polotuhej hmoty si zachováva svoj tvar (dá sa krájať nožom).

V závislosti od povahy látok, ktoré tvoria želé alebo gél, existujú: postavené z tvrdých častíc - krehké (nevratné); tvorené pružnými makromolekulami – elastické (reverzibilné). Krehké sú tvorené koloidnými časticami (TiO 2, SiO 2). Sušený je tvrdá pena s veľkým špecifickým povrchom. Sušené želé nenapučia, sušením dochádza k nezvratným zmenám.

Elastické gély sú tvorené polymérmi. Pri sušení sa ľahko deformujú, stláčajú, získava sa suchý polymér (pyrogél), ktorý si zachováva elasticitu. Vo vhodnom rozpúšťadle je schopný napučať, proces je reverzibilný a možno ho mnohokrát opakovať.

Slabé molekulárne väzby v želé môžu byť mechanicky zničené (trasením, polievaním, teplotou). Prerušenie väzby spôsobuje deštrukciu štruktúry, častice získavajú schopnosť

tepelným pohybom systém skvapalňuje a stáva sa tekutým. Po určitom čase sa štruktúra spontánne obnoví. Toto sa môže opakovať desiatky krát. Táto reverzibilná premena sa nazýva tixotropia. Táto izotermická transformácia môže byť znázornená schémou:

Tixotropia sa pozoruje v slabých roztokoch želatíny, bunkovej protoplazmy. Reverzibilita tixotropie naznačuje, že štruktúrovanie v zodpovedajúcich systémoch je spôsobené intermolekulárnymi (van der Waalsovými) silami - koagulačno-tixotropná štruktúra.

Gély v tele sú mozog, koža, očná buľva. Kondenzačno-kryštalizačný typ štruktúry sa vyznačuje silnejšou chemickou väzbou. V tomto prípade je narušená reverzibilita tixotropných zmien (gél kyseliny kremičitej).

Rôsol je nerovnovážny stav systému, určitá fáza pomaly prebiehajúceho procesu oddeľovania fáz a približovania sa systému k rovnovážnemu stavu. Proces je redukovaný na postupné stláčanie želé rámu do hustejšej kompaktnej hmoty so stláčaním druhej mobilnej kvapalnej fázy, ktorá je mechanicky držaná v priestorovej mriežke rámu. Na povrchu želé počas skladovania sa najskôr objavujú samostatné kvapky kvapaliny, časom sa zväčšujú a spájajú sa do súvislej hmoty kvapalnej fázy. Tento spontánny proces exfoliácie želé sa nazýva syneréza. Pre krehké želé je syneréza nezvratné zhlukovanie častíc, zhutnenie celej štruktúry. V prípade želé IUD môže zvýšenie teploty zastaviť synerézu a vrátiť želé do pôvodnej polohy. Oddeľovanie koagulovaných krvných zrazenín, tvrdnutie chleba, namáčanie cukroviniek sú príklady synerézy. Tkanivá mladých ľudí sú elastické, obsahujú viac vody, elasticita sa vekom stráca, menej vody je syneréza.

13.11. OTÁZKY A ÚLOHY NA SAMOKONTROLU

PRIPRAVENÉ NA HODINY A SKÚŠKY

1. Uveďte pojem disperzné systémy, disperzná fáza a disperzné médium.

2. Ako sa klasifikujú disperzné systémy podľa stavu agregácie dispergovanej fázy a disperzného prostredia? Uveďte príklady biomedicínskeho profilu.

3. Ako sa klasifikujú disperzné systémy podľa sily medzimolekulovej interakcie v nich? Uveďte príklady biomedicínskeho profilu.

4. Hlavnou časťou prístroja "umelej obličky" je dialyzátor. Aký je princíp zariadenia najjednoduchšieho dialyzátora? Aké nečistoty možno odstrániť z krvi dialýzou? Aké faktory ovplyvňujú rýchlosť dialýzy?

5. Akými spôsobmi možno rozlíšiť roztok nízkomolekulárnej látky a koloidný roztok? Na akých vlastnostiach sú tieto metódy založené?

6. Akými spôsobmi možno rozlíšiť sól od hrubého systému? Na akých vlastnostiach sú tieto metódy založené?

7. Aké sú metódy na získanie koloidne rozptýlených systémov? Ako sa od seba líšia?

8. Aké sú vlastnosti molekulovo-kinetických a optických vlastností koloidne disperzných systémov? Čo ich odlišuje od skutočných riešení a hrubých systémov?

9. Uveďte pojem agregačnej, kinetickej a kondenzačnej stability disperzných systémov. Faktory, ktoré určujú stabilitu systémov.

10. Ukážte vzťah medzi elektrokinetickými vlastnosťami koloidných disperzných systémov.

11. Aké elektrokinetické javy sa pozorujú pri mechanickom miešaní častíc dispergovanej fázy: a) vzhľadom na disperzné prostredie; b) vo vzťahu k časticiam dispergovanej fázy?

12. Vysvetlite, ktorý z nasledujúcich prípravkov sa vzťahuje na koloidné roztoky: a) prípravok síranu bárnatého vo vode, ktorý sa používa ako kontrastná látka pri RTG štúdiách s veľkosťou častíc 10 -7 m; b) prípravok striebra vo vode - collargol, používaný na liečbu hnisavých rán s veľkosťou častíc 10 -9 m.

13. Koncept koagulácie sólov. Koagulácia lyofilných sólov. Aké sú vonkajšie príznaky koagulácie? Uveďte možné produkty koagulácie sólov.

14. Faktory spôsobujúce koaguláciu sólov. Pravidlá pre koaguláciu sólov elektrolytmi. Kinetika koagulácie. koagulačný prah.

15. V dôsledku narušenia mikro (Ca 2+) - a makro (C 2 O 4 2-) -prvku a acidobázickej homeostázy v gastrointestinálnom trakte dochádza v obličkách k nasledovnej reakcii:

Aký je náboj solu? Ktorý z uvedených iónov bude mať koagulačný účinok na častice tohto sólu: K +, Mg 2+, SO 4 2-, NO 3 -, PO 4 3-, Al 3+?

Vznikne sól šťavelanu vápenatého. Zapíšme si vzorec micely sólu

(13.3.).

Náboj granule sólu je kladný, čo znamená, že ióny budú mať koagulačný účinok (k) pre častice tohto sólu: SO 4 2-, PO 4 3-, NO 3 -, podľa Hardyho pravidla. Čím vyšší je náboj koagulačného iónu, tým silnejší je jeho koagulačný účinok (Schulzeho pravidlo). Podľa Schulzeho pravidla môžu byť tieto anióny usporiadané v nasledujúcom rade: C až P0 4 3-> C až SO 4 2-> C až NO 3 -. Čím nižší je náboj iónu, tým vyššia koncentrácia spôsobí koaguláciu. Koagulačný prah (p) je relatívna charakteristika stability sólu vzhľadom na daný elektrolyt a je prevrátená

13.12. TESTY

1. Vyberte nesprávne tvrdenie:

a) kondenzačné metódy na získanie koloidných roztokov zahŕňajú OVR, hydrolýzu, náhradu rozpúšťadla;

b) disperzné metódy na získanie koloidných roztokov zahŕňajú mechanickú, ultrazvukovú, peptizáciu;

c) optické vlastnosti koloidných systémov zahŕňajú opalescenciu, difrakciu, Tyndallov efekt;

d) molekulárno-kinetické vlastnosti koloidných systémov zahŕňajú Brownov pohyb, rozptyl svetla a zmenu farby roztoku.

2. Vyberte nesprávne vyhlásenie:

a) elektroforéza je pohyb dispergovanej fázy v elektrickom poli vzhľadom na stacionárne disperzné prostredie;

b) elektroosmóza je pohyb v elektrickom poli disperzného prostredia vzhľadom na stacionárnu dispergovanú fázu;

c) prienik kvapalín obsahujúcich terapeutické ióny a molekuly cez kapilárny systém pod vplyvom elektrického poľa sa nazýva elektrodialýza;

d) elektroforéza sa používa na oddelenie bielkovín, nukleových kyselín a krviniek.

3. Koloidný roztok, ktorý stratil tekutosť, je:

a) emulzia;

b) gél;

c) sól;

d) pozastavenie.

4. Krvná plazma je:

a) sól;

b) gél;

c) skutočné riešenie;

d) emulzia.

5. Heterogénny systém pozostávajúci z mikrokryštálu dispergovanej fázy obklopenej solvatovanými iónmi stabilizátora sa nazýva:

a) granule;

b) jadro;

c) jednotka;

d) micela.

6. Keď sa vytvorí micela, ióny určujúce potenciál sa adsorbujú podľa pravidla:

a) Schulze-Hardy;

b) Rebinder;

c) Panet Faience;

d) Šilová.

7. Micelová granula je agregát:

a) spolu s adsorpčnou vrstvou;

b) difúzna vrstva;

c) adsorpčné a difúzne vrstvy;

d) ióny určujúce potenciál.

8. Medzifázový potenciál je potenciál medzi:

a) tuhá a kvapalná fáza;

b) adsorpčné a difúzne vrstvy na hranici sklzu;

c) jadro a protiióny;

d) ióny a protiióny určujúce potenciál.

9. Schopnosť jemne poréznych membrán zadržiavať častice dispergovanej fázy a voľne prechádzať ióny a molekuly sa nazýva:

č. 6. Pre klasifikáciu rozptýlených systémov pozri tabuľku. 3.

KLASIFIKÁCIA DISPERZÍVNYCH SYSTÉMOV Tabuľka PODĽA SÚHRNNÝCH STAVOV
Disperzné médium	rozptýlené	Príklady niektorých prírodných a domácich disperzných systémov
	Kvapalina	Hmla, plyn spojený s kvapkami oleja, zmes karburátora v motoroch automobilov (kvapôčky benzínu vo vzduchu), aerosóly
	Pevné	Prach vo vzduchu, výpary, smog, simumy (prachové a pieskové búrky), tuhé aerosóly
Kvapalina		Šumivé nápoje, pena
	Kvapalina	emulzie. Telesné tekutiny (krvná plazma, lymfa, tráviace šťavy), tekutý obsah buniek (cytoplazma, karyoplazma)
	Pevné	Sole, gély, pasty (želé, želé, lepidlá). Riečny a morský bahno suspendovaný vo vode; mínomety
pevné,		Snehová kôra so vzduchovými bublinami, zemina, textílie, tehly a keramika, penová guma, sýtená čokoláda, prášky
	Kvapalina	Vlhká pôda, lekárske a kozmetické výrobky (masti, maskara, rúž atď.)
	Pevné	Kamene, farebné sklá, nejaké zliatiny

Hodina chémie v 11. ročníku: "Dispergované systémy a roztoky"

Cieľom je poskytnúť pojem rozptýlené systémy, ich klasifikáciu. Odhaliť význam koloidných systémov v živote prírody a spoločnosti. Ukážte relativitu delenia roztokov na pravé a koloidné.

Vybavenie a materiály:

Technologické mapy: diagram-tabuľka, laboratórna práca, návod.

Vybavenie pre laboratórnu prácu:

Činidlá: cukrový roztok, roztok chloridu železitého, zmes vody a riečneho piesku, želatína, pasta, olej, roztok chloridu hlinitého, roztok chloridu sodného, ​​zmes vody a rastlinného oleja.

Chemické kadičky

Papierové filtre.

Čierny papier.

Baterky

Priebeh hodiny chémie v 11. ročníku:

Fáza lekcie	Vlastnosti javiska	Akcie učiteľa	Študentské akcie
Organizačné (2 min.)	Príprava na lekciu	Pozdravuje študentov.	Príprava na lekciu. Pozdravte pani učiteľku.
Úvod (5 min.)	Úvod do novej témy.	Vedie k téme lekcie, úlohám a „otázkam pre seba“ Uvádza tému lekcie. Zobrazuje úlohy dnešnej hodiny.	Zapojte sa do diskusie k téme. Oboznámte sa s témou hodiny a úlohami (PRÍLOHA č. 1) Napíšte tri otázky k téme, na ktorú by ste chceli odpovedať.
Teoretická časť (15 minút.)	Vysvetlenie novej témy.	Dáva úlohy na prácu v skupinách pri hľadaní nového materiálu (PRÍLOHA č. 3,4)	Po združení v skupinách plnia úlohy podľa technologickej mapy uvedenej v schéme (PRÍLOHA č. 4) a požiadaviek vyučujúceho.
Zhrnutie teoretickej časti (8 min.)	Závery na základe získaných teoretických poznatkov.	Vopred vyvesí na tabuľu prázdne schémy (formát A3) na názorné vyplnenie žiakmi. (PRÍLOHA č. 4) Spolu so študentmi formuluje hlavné teoretické závery.	Značkovači vyplnia schémy zodpovedajúce tej, na ktorej pracovali, podávajú správu o vykonanej práci v skupinách Zapíšte si hlavné závery do technologických máp.
Praktická časť (10 min.)	Vykonávanie laboratórnych prác, upevňovanie získaných skúseností.	Ponuky na vykonanie laboratórnych prác na tému „Disperzné systémy“ (PRÍLOHA č. 2)	Laboratórne práce (PRÍLOHA č. 2), vypĺňajte tlačivá, v súlade s pokynmi na laboratórne práce a požiadavkami vyučujúceho.
Zhrnutie a závery (5 min.)	Zhrnutie lekcie. Domáca úloha.	Spoločne so študentmi urobí záver o téme. Navrhuje dať do súladu otázky, ktoré boli napísané na začiatku hodiny, s tými, ktoré ste dostali na konci hodiny.	Zhrnutie, zapísanie domácich úloh.

Formy a spôsoby kontroly:

Technologické schémy plnenia (PRÍLOHA č. 4).

Laboratórne práce (PRÍLOHA č. 2)

Kontrola sa vykonáva frontálne ústnou a písomnou formou. Na základe výsledkov laboratórnych prác sa kartičky s laboratórnymi prácami odovzdajú vyučujúcemu na overenie.

1. Úvod:

Aký je rozdiel medzi mramorom a žulou? A čo minerálna a destilovaná voda?

(odpoveď: mramor je čistá látka, žula je zmes látok, destilovaná voda je čistá látka, minerálna voda je zmes látok).

Dobre. A čo mlieko? Je to čistá látka alebo zmes? A vzduch?

Stav akejkoľvek čistej látky je opísaný veľmi jednoducho – tuhá, kvapalná, plynná.

Ale absolútne čisté látky v prírode neexistujú. Aj malé množstvo nečistôt môže výrazne ovplyvniť vlastnosti látok: bod varu, elektrickú a tepelnú vodivosť, reaktivitu atď.

Získanie absolútne čistých látok je jednou z najdôležitejších úloh modernej chémie, pretože práve čistota látky určuje možnosť prejavu jej jednotlivých prostriedkov (demonštrácia značených činidiel).

V prírode a praktickom živote človeka teda neexistujú jednotlivé látky, ale ich systémy.

Zmesi rôznych látok v rôznych stavoch agregácie môžu vytvárať heterogénne a homogénne systémy. Homogénne systémy sú riešenia, s ktorými sme sa zoznámili v minulej lekcii.

Dnes sa zoznámime s heterogénnymi systémami.

2. Témou dnešnej hodiny sú DISPERZÍVNE SYSTÉMY.

Po preštudovaní témy lekcie sa naučíte:

význam rozptýlených systémov.

Toto, ako ste pochopili, je našou hlavnou úlohou. Sú zapísané vo vašich technologických mapách. Ale aby bola naša práca produktívnejšia a motivovanejšia, navrhujem, aby ste si vedľa hlavných úloh, na ktoré by ste chceli nájsť odpoveď v priebehu tejto lekcie, napísali aspoň tri otázky.

3. Teoretická časť.

Rozptýlené systémy - čo to je?

Skúsme spoločne odvodiť definíciu založenú na stavbe slov.

1) Systém (z iného gréckeho „systému“ - celok zložený z častí; spojenie) - súbor prvkov, ktoré sú vo vzájomných vzťahoch a spojeniach, ktoré tvoria určitú celistvosť, jednotu.

2) Disperzia - (z lat. disperzio - rozptyl) rozptyl niečoho, drvenie.

Disperzné systémy sú heterogénne (heterogénne) systémy, v ktorých je jedna látka vo forme veľmi malých častíc rovnomerne rozložená v objeme druhej.

Ak sa vrátime k recenzii a predchádzajúcej lekcii, môžeme si spomenúť, že: Roztoky sa skladajú z dvoch zložiek: rozpustenej látky a rozpúšťadla.

Dispergované systémy ako zmesi látok majú podobnú štruktúru: pozostávajú z malých častíc, ktoré sú rovnomerne rozložené v objeme inej látky.

Prezrite si svoje technologické mapy a pokúste sa vytvoriť dve podobné schémy z rôznych častí: pre riešenie a pre rozptýlený systém.

Skontrolujte výsledky porovnaním s obrázkom na obrazovke.

Takže disperzné médium v ​​disperznom systéme hrá úlohu rozpúšťadla a je to tzv. spojitá fáza a disperzná fáza - úloha rozpustenej látky.

Pretože disperzný systém je heterogénna zmes, existuje rozhranie medzi disperzným prostredím a disperznou fázou.

Klasifikácia disperzných systémov.

Každý disperzný systém môžete študovať samostatne, ale je lepšie si ich zatriediť, vyzdvihnúť spoločné, typické a zapamätať si to. Aby ste to dosiahli, musíte určiť, z akých dôvodov to urobiť. Ste zjednotení v skupinách, z ktorých každá dostane úlohu a k nej je pripojený vývojový diagram.

Riadiac sa literatúrou, ktorá vám je ponúknutá, nájdite v texte znak klasifikácie navrhnutý pre vás na preštudovanie, preštudujte si ho.

Vytvorte zhluk (blokový diagram) označujúci znaky a vlastnosti disperzných systémov, uveďte k nemu príklady. Aby sme vám s tým pomohli, už ste dostali prázdny vývojový diagram, ktorý musíte vyplniť.

4. Záver k teoretickej úlohe.

Poďme si to zhrnúť.

Z každého tímu požiadam jednu osobu, aby vystúpila a vyplnila schémy umiestnené na tabuli.

(študenti prídu a vyplnia každú zo schém fixkou, potom podajú správu o vykonanej práci)

Výborne, teraz opravíme:

Čo je základom pre klasifikáciu disperzných systémov?

Aké sú typy disperzných systémov?

Aké vlastnosti koloidných roztokov poznáte?

Aký je iný názov pre gély? Akú majú hodnotu? Aká je ich vlastnosť?

5. Praktická časť.

Teraz, keď ste oboznámení s vlastnosťami disperzných systémov a ich klasifikáciou a tiež ste určili, akým princípom sa disperzné systémy klasifikujú, navrhujem, aby ste si tieto znalosti upevnili v praxi vyplnením príslušnej laboratórnej práce, ktorú vám ponúkame na samostatnom formulári.

Ste v skupinách po 2 osobách. Pre každú skupinu máte vhodný formulár s laboratórnymi prácami, ako aj špecifickú sadu činidiel, ktoré potrebujete preštudovať.

Dostali ste vzorku disperzného systému.

Vaša úloha: pomocou pokynov určte, ktorý systém rozptylu ste dostali, vyplňte tabuľku a urobte záver o vlastnostiach systému rozptylu.

6. Zovšeobecnenie a závery.

Takže v tejto lekcii sme hlbšie študovali klasifikáciu rozptýlených systémov, ich význam v prírode a ľudskom živote.

Treba si však uvedomiť, že medzi typmi disperzných systémov neexistuje ostrá hranica. Klasifikácia by sa mala považovať za relatívnu.

A teraz späť k úlohám stanoveným pre dnešnú lekciu:

čo sú disperzné systémy?

čo sú rozptýlené systémy?

Aké sú vlastnosti disperzných systémov?

význam rozptýlených systémov.

Venujte pozornosť otázkam, ktoré ste si napísali. V poli reflexie označte užitočnosť tejto lekcie.

7. Domáce úlohy.

Neustále sa stretávame s rozptýlenými systémami v prírode a každodennom živote, dokonca aj v našom tele existujú rozptýlené systémy. Aby ste si upevnili vedomosti o význame disperzných systémov, môžete si urobiť domácu úlohu vo forme eseje /

Vyberte si disperzný systém, s ktorým sa vo svojom živote neustále stretávate. Napíšte esej na 1-2 strany: „Aký význam má tento rozptýlený systém v ľudskom živote? Aké podobné disperzné systémy s podobnými funkciami sú ešte známe?

Ďakujem za lekciu.