mozok.click » Хімія » Поняття про дисперсні системи. Колоїдні та істинні розчини
Інформація про новину
  • Переглядів: 50
  • Автор: admin
  • Дата: 1-02-2018, 17:38
1-02-2018, 17:38

Поняття про дисперсні системи. Колоїдні та істинні розчини

Категорія: Хімія

Опанувавши матеріал параграфа, ви зможете:

• формулювати визначення понять «дисперсні системи», «колоїдні розчини», «істинні розчини»;

• класифікувати дисперсні системи за розміром частинок;

• наводити приклади колоїдних та істинних розчинів;

• пояснювати значення колоїдних розчинів у житті людини;

• характеризувати колоїдні й істинні розчини.

Дисперсні системи вивчає розділ хімічної науки — колоїдна хімія.

Пригадайте, що називають системою.

Поняття про дисперсні системи. Вам уже відомо, що система —

це цілісність, яка складається з окремих частин, взаємопов’язаних між собою певними логічними зв’язками.

Тому дисперсними вважають системи, які складаються з двох або більше речовин, причому одна з них у подрібненому стані рівномірно розподілена серед частинок іншої. Кожна дисперсна система містить подрібнену речовину й речовину, у якій розподілені ці частинки. Подрібнену речовину називають дисперсною фазою, а ту речовину, у якій міститься дисперсна фаза, — дисперсійним середовищем. Дисперсній фазі, як і дисперсійному середовищу, у якому вона перебуває, властиві три агрегатні стани: твердий, рідкий і газоподібний.

Найчастіше використовують дисперсні системи, у яких дисперсійним середовищем є вода. Розглянемо класифікацію дисперсних систем за розміром частинок дисперсної фази (рис. 7, с. 20).



Різноманітність дисперсних систем залежить від того, у якому стані перебувають дисперсна фаза й дисперсійне середовище. Доведено, що вони можуть перебувати у твердому, рідкому та газоподібному станах. Тому дисперсні системи класифікують за агрегатним станом дисперсної фази й дисперсійного середовища.

До грубодисперсних систем за такими критеріями належать: суспензії, емульсії, піни, аерозолі. Інша назва грубодисперсних систем — зависі.

Суспензії, емульсії, піни, аерозолі. Найпоширенішими серед грубодисперсних систем є суспензії та емульсії. Суспензії (зависі) — це системи, у яких частинки твердої речовини рівномірно розподілені між молекулами рідини (води). Тверді частинки можна побачити неозброєним оком. Наприклад, ретельно перемішана суміш розтертої крейди чи глини у воді; запарена кава; крохмаль, змішаний з холодною водою; зубна паста тощо. До суспензій належать будівельні розчини, фарби, значна кількість лікарських препаратів.

Емульсії — це системи, у яких дисперсною фазою та дисперсійним середовищем є рідини, що не змішуються. До емульсій належать добре струшена олія або бензин з водою, майонез, маргарин і вершкове масло, косметичні засоби (шампуні, креми), нафта, а також певні лікарські препарати. Прикладом відомої вам емульсії є молоко, де дрібні частинки (крапельки) жиру рівномірно розміщуються в середовищі рідини.

З’ясуйте, скориставшись Інтернетом, які суспензії та емульсії застосовують як лікарські препарати.

Піни — це системи, у яких дисперсною фазою є гази, а дисперсійним середовищем слугує рідина. До таких систем належить

піна, утворена розчиненням у воді мийних засобів. Крім того, наявні й тверді піни, що є газами (дисперсна фаза), розчиненими у твердому середовищі. Приклади твердих пін — пемза, піно-пласти, активоване вугілля, пінобетон, хлібобулочні вироби, різноманітні сорбенти.

Дисперсними системами є й аерозолі. Це системи, які часто трапляються в природних умовах і характеризуються тим, що дисперсійним середовищем у них є гази. До аерозолів належать: туман, коли в повітрі розчиняються дрібні краплинки води; дим, коли в повітрі поширені частинки твердої речовини; смог, що за своїм складом подібний до диму.


Визначте самостійно, що є дисперсною фазою, а що — дисперсійним середовищем під час утворення хмар.

Грубодисперсні системи розшаровуються, тверді частинки, що утворюють дисперсну фазу, осідають упродовж кількох хвилин. Швидкість процесу розшарування залежить від розмірів частинок дисперсної фази. Що вони більші, то швидше відбувається розшарування.

Суспензії, емульсії, піни й аерозолі належать до двофазних систем.

Колоїдні розчини. За розмірами частинок колоїдні розчини розміщені між грубодисперсними системами й істинними розчинами.

Колоїдні розчини — це високодисперсні системи, у яких розмір частинок становить 1-100 нм, а колоїдне середовище є рідиною. Якщо в грубодисперсних системах частинки можна розділити механічно, то в колоїдних розчинах — ні.

Розрізняють колоїдні розчини двох видів (рис. 7):

• золі — рідкі колоїдні розчини;

• гелі — желатиноподібні драглисті маси.

У золях колоїдні частинки переміщаються вільно. Золі характеризуються в’язкістю, прозорістю та стійкістю. Згодом вони старіють, що пов’язано зі злипанням частинок дисперсної фази під дією температури чи додаванням розчину, здатного проводити електричний струм. Збільшені частинки не утримуються дисперсійним середовищем, осідають і випадають в осад. До колоїдних розчинів належать цитоплазма клітин, плазма крові, білок курячого яйця, силікатний клей, свіжоосаджені алюміній і ферум(ІІІ) гідроксиди, кисіль тощо.

Як приготувати колоїдний розчин?

Дослід 1. Реакція гідролізу ферум(ІІІ) хлориду.

Ця реакція полягає в утворенні золю ферум(Ш) гідроксиду під час розчинення ферум(ІІІ) хлориду в киплячій дистильованій воді.

У колбу з киплячою дистильованою водою об’ємом 100 мл додають краплями (10-12 крапель) насичений розчин FeCl3. При цьому йони Fe3+, що входять до складу солі, активно приєднують гідро-ксид-аніони від молекул води з утворенням нерозчинного у воді ферум(ІІІ) гідроксиду. Зі зниженням температури поступово відбувається конденсація утвореного ферум(ІІІ) гідроксиду в колоїдні частинки. Спостерігається зміна забарвлення на червоно-буре, що підтверджує наявність частинок золю.

Дослід 2. Реакції обміну.

Вам уже відомо, що чимало реакцій обміну відбуваються з випаданням осаду. Якщо таку реакцію провести з дуже розбавленими розчинами, де один із компонентів узятий у надлишку, то утворюються не осади, а колоїдні розчини.

Згодом частинки золів збільшуються (коагулюють) з утворенням гелів. Зі зниженням температури відбувається драгління гелів, тобто перетворення їх із в’язкого, але текучого стану, на твердопо-дібні драглі, що зберігають форму. Отже, у гелі колоїдні частинки взаємопов’язані. Такий процес називають коагуляцією.

В організмі людини також відбуваються процеси, що стосуються коагуляції. У медицині процес зсідання крові (перехід її з рідкого стану у твердий) теж називають коагуляцією.

До гелів належать драглисті маси, які желатин утворює в гарячій воді, а також різноманітні желе, мармелад, м’ясний і рибний холодці тощо.

істинні розчини. Систему, у якій молекули чи йони розчиненої речовини рівномірно розподіляються між молекулами розчинника, називають істинним розчином. Частинки розчиненої речовини настільки дрібні, що їх не можна побачити навіть за допомогою мікроскопа. Особливістю істинних розчинів є те, що розділити розчинену речовину та розчинник механічним способом неможливо. Це означає, що в істинних розчинах немає поверхні поділу фаз (тобто відсутній поділ між розчинником і розчиненою речовиною), тому вони є гомогенними системами. Таким системам властива висока стійкість розчинів. Істинні розчини є прозорими, не осідають і не фільтруються.

Як розрізнити істинні та колоїдні розчини?

Їх розпізнають, пропускаючи крізь розчин пучок світла в темному приміщенні. У склянці з істинним розчином світло проходить

крізь нього непомітно, а в склянці з колоїдним розчином його шлях чітко простежується (рис. 8).

Така відмінність зумовлена різним розміром частинок у розчинах. Очевидно, що колоїдні частинки є великими, тому й проявляють здатність розсіювати світло. Цим способом у домашніх умовах можна визначити, яким розчином — істинним чи колоїдним — є підсолоджений чай, кисіль, настоянка діамантового зеленого («зеленка»), виноградний сік, напій «Кока-кола», оцет. Як пучок світла можна використати лазерну указку.

Значення дисперсних систем. Дисперсні системи набули значного поширення в природі та практичного застосування в людській діяльності. За їх участю відбувається зміна структури та властивостей ґрунтів, утворення туману, хмар, вивітрювання гірських порід тощо. Їх застосовують під час технологічних процесів у хімічній, харчовій і фармацевтичній промисловості, медицині, парфумерії (рис. 9, с. 24). Зокрема, у хімічній промисловості — під час виробництва штучного шовку (віскозного, ацетатного) і синтетичних волокон (капрону, лавсану тощо), лаків і фарб, клеїв, пластмас, гуми. У сільському господарстві з використанням дисперсних систем виготовляють композиційні добрива, що ефективно діють на ріст, розвиток і врожайність сільськогосподарських культур.

На використанні властивостей різних суспензій та емульсій ґрунтується виробництво цементу, гіпсу, бетону, будівельних композиційних матеріалів. Змінюючи дисперсність, покращують якість багатьох матеріалів.

Фармацевтична промисловість виробляє значну кількість лікарських речовин у формі тонких суспензій або емульсій, мазей, паст, кремів. У природоохоронній індустрії дисперсні системи використовують для очищення природних і стічних вод, повітря, а також інших заходів.

Рис. 9. Схема застосування дисперсних систем

Значення дисперсних систем для життєдіяльності людини найрізноманітніше. Крім зазначеного, це й виробництво лаків і фарб, паперу, сажі, синтетичних каучуків, смол, клеїв, зубної пасти, продуктів харчування, видобуток і переробка нафти.

Широкого застосування набули істинні розчини. Насамперед їх використовують у шкільних хімічних лабораторіях, вивчаючи властивості речовин. Приготування їжі, догляд за рослинами, боротьба зі шкідниками рослин і тварин та їх лікування — усе це сфери застосування істинних розчинів.

ЦІКАВО ЗНАТИ

• У фармацевтичній промисловості використовують гелеві препарати як ефективний засіб місцевої дії для знеболювання при запальних ураженнях суглобів і м’яких тканин, що розміщені навколо них, незначних травмах, судинних пошкодженнях. Гелева основа сприяє проникненню активної речовини в найглибші тканини, викликає додатковий охолоджувальний ефект, безпечна для шкіри, гігієнічна. Гель здатний утворювати на поверхні шкіри суцільну плівку, під якою діючі речовини добре всмоктуються крізь шкіру та проникають в осередок запалення.

• Доведено, що сироп «Уролесан», який вживають для лікування сечокам’яної хвороби, можна застосовувати у ветеринарній медицині для лікування домашніх тварин, хворих на це саме захворювання.


ПІДСУМОВУЄМО ВИВЧЕНЕ

Дисперсні системи — фізико-хімічні системи, що складаються з двох або більше речовин, причому одна з них у подрібненому стані (дисперсна фаза) рівномірно розподілена серед частинок іншої (дисперсійне середовище).

За розмірами частинок дисперсні системи поділяють на: а) грубо-дисперсні системи; б) колоїдні розчини; в) істинні розчини.

До грубодисперсних систем належать суспензії, емульсії, піни й аерозолі.

Суспензії (зависі) — системи, у яких частинки твердої речовини рівномірно розподілені між молекулами рідини (води).

Емульсії — системи, у яких дисперсною фазою та дисперсійним середовищем є рідини, що не змішуються.

Піни — двофазні системи, у яких дисперсною фазою є гази, а дисперсійним середовищем — рідина. Є і тверді піни, для яких характерно те, що дисперсійним середовищем слугує тверда речовина.

Аерозолі — системи, у яких дисперсійним середовищем є гази. Колоїдні розчини — високодисперсні системи, у яких розмір частинок становить 1-100 нм, а колоїдне середовище є рідиною. Розрізняють золі — рідкі колоїдні розчини та гелі — желатиноподібні драглисті маси.

Істинні розчини — системи, у яких молекули чи йони розчиненої речовини рівномірно розподіляються між молекулами розчинника. Це гомогенні системи. Їм властива висока стійкість розчинів, вони прозорі, не осідають, піддаються фільтруванню.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

1. Наведіть приклади дисперсних систем, які трапляються в природі та побуті.

2. Установіть відповідність між назвами груп дисперсних систем і розмірами їх частинок.

А грубодисперсні системи Б колоїдні розчини В істинні розчини

1 1-100нм

2 < 1 нм

3 >100 нм

4 1-200 нм

3. Установіть відповідність між назвами груп дисперсних систем і прикладами систем, що до них належать.

А грубодисперсні системи Б колоїдні розчини В істинні розчини

1 молекулярні, йонні

2 суспензії, емульсії

3 золі, гелі

4 емульсії, золі

4. Установіть відповідність між назвами грубодисперсних систем та їх прикладами.

А суспензія Б емульсія В піна Г аерозоль

1 майонез

2 пемза

3 розчин цукру

4 зубна паста

5 туман

5. Установіть відповідність між назвами золю, гелю, істинного розчину, суспензії.

А золь Б гель

В істинний розчин Г суспензія

1 сік з м’якоттю

2 молоко

3 розчин натрій хлориду

4 алюміній гідроксид

5 кисіль

6. Позначте дві властивості істинних розчинів.

А розмір частинок становить 1-100 нм

Б розмір частинок — менше 1 нм В прозорі, не можна розділити механічним способом Г каламутні, колоїдні частинки осідають

7. Назвіть не менше шести галузей застосування дисперсних систем.

ДОМАШНІЙ ЕКСПЕРИМЕНТ

Виготовте в домашніх умовах колоїдні розчини (желе, кисіль, крохмаль для підкрохмалення білизни, холодець тощо), використавши потрібні для цього речовини, й опишіть послідовність ваших дій.

 

Це матеріал з підручника Хімія 9 клас Савчин

 



^