Системите за дисперзија може да се поделат според големината на честичките на фазата на дисперзија. Ако големината на честичката е помала од еден nm, тоа се молекуларни јонски системи, од еден до сто nm се колоидни, а повеќе од сто nm се груби. Групата на молекуларно дисперзирани системи е претставена со раствори. Тоа се хомогени системи кои се состојат од две или повеќе супстанции и се еднофазни. Тие вклучуваат гас, цврсти или раствори. За возврат, овие системи можат да се поделат во подгрупи:
- Молекуларна. Кога органските супстанции како што е гликозата се комбинираат со не-електролити. Ваквите решенија биле наречени вистинити за да може да се разликуваат од колоидните. Тие вклучуваат раствори на гликоза, сахароза, алкохол и други.
- Молекуларно-јонски. Во случај на интеракција помеѓу слаби електролити. Оваа група вклучува кисели раствори, азотни, водород сулфид и други.
- Јонски. Соединение од силни електролити. Истакнати претставници се растворите на алкалии, соли и некои киселини.
Колоидни системи
Колоидните системи се микрохетерогени системи во кои големините на колоидните честички варираат од 100 до 1 nm. Тие може да не таложат долго време поради солвациската јонска обвивка и електричниот полнеж. Кога се дистрибуираат во медиум, колоидните раствори рамномерно го исполнуваат целиот волумен и се делат на сол и гелови, кои пак се талог во форма на желе. Тие вклучуваат раствор на албумин, желатин, раствори на колоидно сребро. Месото од желе, суфлето, пудинзите се светли колоидни системи кои се наоѓаат во секојдневниот живот.
Груби системи
Непроѕирни системи или суспензии во кои состојките на фините честички се видливи со голо око. За време на процесот на таложење, дисперзираната фаза лесно се одвојува од дисперзираната средина. Тие се поделени на суспензии, емулзии и аеросоли. Системите во кои цврсто со поголеми честички се ставаат во течен медиум за дисперзија се нарекуваат суспензии. Тие вклучуваат водени раствори на скроб и глина. За разлика од суспензиите, емулзиите се добиваат со мешање на две течности, во кои едната се дистрибуира во капки во другата. Пример за емулзија е мешавина од масло и вода, капки маснотии во млекото. Ако малите цврсти или течни честички се распоредени во гас, тоа се аеросоли. Во суштина, аеросолот е суспензија во гас. Еден од претставниците на аеросол на база на течност е магла - ова е голем број мали капки вода суспендирани во воздухот. Цврст аеросол - чад или прашина - повеќекратна акумулација на мали цврсти честички исто така суспендирани во воздухот.
Чистите материи се многу ретки во природата. Мешавините на различни супстанции во различни состојби на агрегација можат да формираат хетерогени и хомогени системи - дисперзирани системи и раствори.
Супстанцијата која е присутна во помали количини и распоредена во волумен на друга се нарекува дисперзирана фаза. Може да се состои од неколку супстанции.
Супстанцијата присутна во поголеми количини, во чиј волумен е распоредена дисперзираната фаза, се нарекува дисперзиона средина. Постои интерфејс помеѓу него и честичките од дисперзираната фаза затоа, дисперзираните системи се нарекуваат хетерогени (нехомогени).
И дисперзионата средина и дисперзираната фаза можат да бидат претставени со супстанции во различни состојби на агрегација - цврсти, течни и гасовити.
Во зависност од комбинацијата на агрегатната состојба на медиумот за дисперзија и дисперзираната фаза, може да се разликуваат 8 типа на вакви системи (Табела 11).
Табела 11
Примери на дисперзирани системи
Врз основа на големината на честичките на супстанциите што ја сочинуваат дисперзираната фаза, дисперзираните системи се поделени на грубо дисперзирани (суспензии) со големини на честички поголеми од 100 nm и ситно дисперзирани (колоидни раствори или колоидни системи) со големини на честички од 100 до 1 nm. Ако супстанцијата е фрагментирана на молекули или јони со големина помала од 1 nm, се формира хомоген систем - раствор. Тој е униформен (хомоген), нема интерфејс помеѓу честичките од дисперзираната фаза и медиумот.
Дури и брзото запознавање со дисперзираните системи и решенија покажува колку тие се важни во секојдневниот живот и во природата (види Табела 11).
Проценете сами: без тињата на Нил немаше да се случи големата цивилизација на Стариот Египет; без вода, воздух, камења и минерали, живата планета воопшто не би постоела - нашиот заеднички дом - Земјата; без клетки нема да има живи организми итн.
Класификацијата на дисперзните системи и решенија е претставена во Шема 2.
Шема 2
Класификација на дисперзните системи и раствори
Суспендирај
Суспензиите се дисперзирани системи во кои големината на фазните честички е повеќе од 100 nm. Станува збор за непроѕирни системи, чии поединечни честички може да се видат со голо око. Дисперзираната фаза и медиумот за дисперзија лесно се одвојуваат со таложење. Таквите системи се поделени во три групи:
- емулзии (и медиумот и фазата се течности нерастворливи една во друга). Тоа се добро познати млечни, лимфни, водени бои итн.;
- суспензии (средината е течност, а фазата е цврста нерастворлива во неа). Тоа се градежни решенија (на пример, „варово млеко“ за варосуване), речна и морска тиња суспендирана во вода, жива суспензија на микроскопски живи организми во морската вода - планктон, со кои се хранат џиновските китови итн.;
- аеросоли се суспензии во гас (на пример, во воздухот) на мали честички на течности или цврсти материи. Прави разлика помеѓу прашина, чад и магла. Првите два типа на аеросоли се суспензии на цврсти честички во гас (поголеми честички во прашина), вториот е суспензија на мали капки течност во гас. На пример, природни аеросоли: магла, громови - суспензија на капки вода во воздухот, чад - мали цврсти честички. А смогот што виси над најголемите градови во светот е исто така аеросол со цврста и течна дисперзирана фаза. Жителите на населбите во близина на фабриките за цемент страдаат од најфината цементна прашина која секогаш виси во воздухот, која се формира при мелењето на цементните суровини и производот од неговото печење - клинкер. Слични штетни аеросоли - прашина - има и во градовите со металуршко производство. Чад од фабрички оџаци, смог, ситни капки плунка што излетуваат од устата на заболен од грип, а исто така и штетни аеросоли.
Аеросолите играат важна улога во природата, секојдневниот живот и човечкото производство. Акумулации на облаци, хемиски третман на полиња, нанесување боја со прскање, атомизација на горивото, производство на млеко во прав и респираторен третман (вдишување) се примери на феномени и процеси каде што аеросолите даваат придобивки.
Аеросолите се магли над морето, во близина на водопади и фонтани, виножитото што се појавува во нив му дава на човекот радост и естетско задоволство.
За хемијата, дисперзираните системи во кои водата е медиум се од најголемо значење.
Колоидни системи
Колоидните системи се дисперзирани системи во кои големината на фазните честички е од 100 до 1 nm. Овие честички не се видливи со голо око, а дисперзираната фаза и медиумот за дисперзија во таквите системи тешко се одвојуваат со таложење.
Тие се поделени на соли (колоидни раствори) и гелови (желе).
1. Колоидни раствори, или солс. Ова е најголемиот дел од течностите на живата клетка (цитоплазма, нуклеарен сок - кариоплазма, содржината на органели и вакуоли) и на живиот организам како целина (крв, лимфа, ткивна течност, дигестивни сокови, хуморални течности итн.). Таквите системи формираат лепила, скроб, протеини и некои полимери.
Колоидни раствори може да се добијат како резултат на хемиски реакции; на пример, кога растворите на калиум или натриум силикати („растворливо стакло“) реагираат со киселински раствори, се формира колоиден раствор на силициумова киселина. Сол се формира и при хидролиза на железо (III) хлорид во топла вода. Колоидните раствори по изглед се слични на вистинските раствори. Тие се разликуваат од вторите по „светлината патека“ што се формира - конус кога низ нив ќе помине зрак светлина. Овој феномен се нарекува Тиндалов ефект. Честичките од дисперзираната фаза на солот, поголеми отколку во вистинскиот раствор, ја рефлектираат светлината од нивната површина, а набљудувачот гледа светлечки конус во садот со колоиден раствор. Не се формира во вистинско решение. Може да забележите сличен ефект, но само за аеросол, а не за течен колоид, во кината кога зрак светлина од филмска камера поминува низ воздухот на кино салата.
Честичките од дисперзираната фаза на колоидните раствори често не се таложат дури и при долгорочно складирање поради континуирани судири со молекулите на растворувачите поради термичко движење. Тие не се држат заедно кога се приближуваат еден кон друг поради присуството на истоимените електрични полнежи на нивната површина. Но, под одредени услови, може да дојде до процес на коагулација.
Коагулација- феноменот на лепење и таложење на колоидни честички - се забележува кога полнежите на овие честички се неутрализираат кога ќе се додаде електролит во колоидниот раствор. Во овој случај, растворот се претвора во суспензија или гел. Некои органски колоиди коагулираат кога се загреваат (лепак, белка од јајце) или кога се менува киселинско-базната средина на растворот.
2. Втората подгрупа на колоидни системи е гелови, или желеа y што претставува желатинозни седименти формирани за време на коагулацијата на соловите. Тие вклучуваат голем број полимерни гелови, толку добро познати за вас кондиторски, козметички и медицински гелови (желатин, аспик, желе, мармалад, торта суфле од птичји млеко) и секако бескрајна разновидност на природни гелови: минерали (опал), медуза тела, 'рскавица, тетиви, коса, мускули и нервно ткиво, итн. Историјата на развојот на животот на Земјата истовремено може да се смета за историја на еволуцијата на колоидната состојба на материјата. Со текот на времето, структурата на геловите се нарушува и од нив се ослободува вода. Овој феномен се нарекува синереза.
§ 14. ДИСПЕРЗНИ СИСТЕМИ
Чистите материи се многу чести во природатаретко. Мешавини на различни супстанции во различни агрегатисостојбите можат да формираат хетерогени и хомогенски системи – дисперзирани системи и решенија.|
Дисперзирани
наречена хетерогени системи
,
во која една супстанција е во форма на многу мали честичкиудира е рамномерно распоредена во обемот на другиот.
|
Таа супстанција (или неколку супстанции) штоприсутни во дисперзираниот систем во помала количинаквалитетна и распределена во волумен се нарекувадисперзираатнова фаза
. Присутни во поголема количинасупстанција во чиј волумен се дистрибуира дисперзијатаоваа фаза се нарекува дисперзивен медиум
. Помеѓудисперзивен медиум и дисперзирани фазни честичкиима интерфејс, поради што се нарекуваат дисперзирани системи хетерогени, т.е. хетерогени.
И дисперзиониот медиум и дисперзираната фаза можат да бидат составени од супстанции во различни состојби на агрегација. Во зависност од комбинацијата на состојбите на медиумот за дисперзија и дисперзираната фаза, може да се разликуваат осум типа на такви системи (Табела 2).
табела 2
Класификација на дисперзните системи
по физичка состојба
| Дисперзија - наја средина | Распрснете нарна фаза | Примери за некои природни и домаќински дисперзирани системи |
| Гас | Течност | Магла, поврзан гас со капки масло, мешавина на карбураторот кај моторите на автомобилите жолчка (капки бен- зин во воздухот) |
| Цврсти супстанција | Прашина во воздухот чад, смог, чад (правливи и песочни бури) |
|
| Течност | Гас | Газирани пијалоци, меур бања |
| Течност | Органски течни медиуми низма (крвна плазма, лимфни, дигестивни телесни сокови), течни содржината на клетките (цитоплазма, карио- плазма) |
|
| Цврсти супстанција | Желе, желеа, лепила, суспендиран во вода река или море тиња, градба креации |
|
| Цврсти супстанција | Гас | Снежна кора со пу- воздушни меури во микроб, почва, текстил ткаенини, тули и керамика, пена гума, порозна чоколада, прашоци |
| Течност | Влажна почва, бакар Кинг и козметика локални лекови (масти, маскара, кармин, итн.) |
|
| Цврсти супстанција | Карпи, боја - нови очила, некои легури |
Врз основа на големината на честичките на супстанцијата што ја сочинуваат дисперзираната фаза, дисперзираните системи се поделени на груби со големини на честички поголеми од 100 nm и ситно дисперзирани со големини на честички од 1 до 100 nm. Ако супстанцијата е фрагментирана на молекули или јони со големина помала од 1 nm, се формира хомоген систем - раствор. Решението е хомогено, нема интерфејс помеѓу честичките и медиумот и затоа не припаѓа на дисперзните системи.
Запознавањето со дисперзираните системи и решенија покажува колку се тие важни во секојдневниот живот и природата. Проценете сами: без нилската тиња немаше да се случи големата цивилизација на Стариот Египет (сл. 15); без вода, воздух, карпи, минерали, живата планета воопшто не би постоела - нашиот заеднички дом - Земјата; без клетки нема да има живи организми.
Ориз. 15. Поплавите на Нил и историјата на цивилизацијата
Класификацијата на дисперзните системи и раствори во зависност од големината на фазните честички е дадена во Шема 1.
Шема 1
Класификација на дисперзните системи и раствори
Груби дисперзирани системи.
Грубо дисперзираните системи се поделени во три групи: емулзии, суспензии и аеросоли.
Емулзии– тоа се дисперзирани системи со течен дисперзивен медиум и течна дисперзирана фаза.
Тие исто така можат да се поделат во две групи:
1) директно – капки неполарна течност во поларна средина (масло во вода);
2) рикверц (вода во масло).
Промените во составот на емулзиите или надворешните влијанија може да доведат до трансформација на директна емулзија во обратна емулзија и обратно. Примери за најпознатите природни емулзии се млекото (директна емулзија) и маслото (обратна емулзија). Типична биолошка емулзија се масни капки во лимфата.
ЛАБОРАТОРИСКИ ЕКСПЕРИМЕНТ Истурете полномасно млеко во чинија. Ставете неколку шарени капки прехранбена боја на површината. Натопете памукче во детергент и допрете го до центарот на чинијата. Млекото почнува да се движи и боите почнуваат да се мешаат. Зошто?
Меѓу емулзиите познати во човечката практика се течности за сечење, битуменозни материјали, пестициди, лекови и козметика и прехранбени производи. На пример, во медицинската пракса, масни емулзии се широко користени за да се обезбеди енергија на гладно или ослабено тело преку интравенска инфузија. За да се добијат такви емулзии се користат маслиново, памучно семе и масло од соја.
Во хемиската технологија, полимеризацијата со емулзија е широко користена како главен метод за производство на гуми, полистирен, поливинил ацетат итн.
Суспензии– тоа се груби системи со цврста дисперзирана фаза и течен дисперзивен медиум.
Вообичаено, честичките од дисперзираната фаза на суспензијата се толку големи што се таложат под влијание на гравитацијата - талог. Системите во кои седиментацијата се случува многу бавно поради малата разлика во густината на дисперзираната фаза и медиумот за дисперзија се нарекуваат и суспензии. Практично значајни градежни суспензии
Празнините се варосуваме („варово млеко“), емајлирани бои, разни градежни суспензии, на пример оние наречени „цементен малтер“. Суспензиите вклучуваат и лекови, на пример течни масти - линименти.
Посебна група се состои од грубо дисперзирани системи, во кои концентрацијата на дисперзираната фаза е релативно висока во споредба со нејзината ниска концентрација во суспензии. Ваквите дисперзирани системи се нарекуваат пасти. На пример, стоматолошки, козметички, хигиенски итн., кои ви се добро познати од секојдневниот живот.
Аеросоли– тоа се грубо дисперзирани системи во кои медиумот за дисперзија е воздух, а дисперзираната фаза може да бидат течни капки (облаци, виножита, лак за коса или дезодоранс ослободени од конзерва) или честички од цврста супстанција (облак од прашина, торнадо) (Сл. 16).
Ориз. 16. Примери на груби системи со цврсти
Дисперзирана фаза: а – суспензија – малтер;
б – аеросол – прашина
Колоидни системи.
Колоидните системи заземаат средна позиција помеѓу грубите системи и вистинските решенија. Тие се широко распространети по природа. Почвата, глината, природните води, многу минерали, вклучително и некои скапоцени камења, се сите колоидни системи.
Колоидните системи се од големо значење за биологијата и медицината. Составот на секој жив организам вклучува цврсти, течни и гасовити материи кои се во сложена врска со животната средина. Од хемиска гледна точка, телото како целина е комплексна колекција од многу колоидни системи.
Биолошките течности (крв, плазма, лимфа, цереброспинална течност итн.) се колоидни системи во кои органските соединенија како што се протеините, холестеролот, гликогенот и многу други се во колоидна состојба. Зошто природата му дава таква предност? Оваа карактеристика првенствено се должи на фактот дека супстанцијата во колоидна состојба има голем интерфејс помеѓу фазите, што придонесува за подобри метаболички реакции.
ЛАБОРАТОРИСКИ ЕКСПЕРИМЕНТИ: Истурете една лажица скроб во пластична чаша. Постепено додавајте топла вода и темелно тријте ја смесата со лажица. Не можете да ја преполните водата, смесата мора да биде густа. Истурете една лажица од добиениот колоиден раствор во вашата дланка и допрете ја со прстот од другата рака. Смесата се стврднува. Ако го извадите прстот, смесата повторно станува течна.
Колоидите под притисок можат да ја променат нивната состојба. Како резултат на притисокот на прстот врз подготвениот колоид, честичките скроб се соединуваат едни со други, а смесата станува цврста. Кога ќе се ослободи притисокот, смесата се враќа во првобитната течна состојба.
Колоидните системи се поделени на солс (колоиден
решенија) и гелови (желеа).
Повеќето биолошки течности на клетката (веќе споменатата цитоплазма, нуклеарниот сок - кариоплазмата, содржината на вакуоли) и живиот организам како целина се колоидни раствори (соли).
Соловите се карактеризираат со феноменот на коагулација, т.е. адхезија на колоидни честички и нивно таложење. Во овој случај, колоидниот раствор се претвора во суспензија или гел. Некои органски колоиди коагулираат кога се загреваат (белки од јајца, лепила) или кога се менува киселинско-базната средина (дигестивни сокови).
Геловисе колоидни системи во кои честичките од дисперзираната фаза формираат просторна структура.
Геловите се дисперзирани системи со кои се среќавате во секојдневниот живот (шема 2).
Шема 2
Класификација на гелови
Со текот на времето, структурата на геловите се нарушува и од нив се ослободува течност. Се јавува синереза - спонтано намалување на волуменот на гелот, придружено со одвојување на течноста. Синерезис го одредува рокот на траење на храната, медицинските и козметичките гелови. Биолошката синереза е многу важна кога се прави сирење и урда. Топлокрвните животни имаат процес наречен коагулација на крвта: под влијание на специфични фактори, растворливиот крвен протеин фибриноген се претвора во фибрин, чиј тромб во текот на процесот на синереза се згуснува и ја затнува раната. Ако згрутчувањето на крвта е тешко, тогаш лицето може да има хемофилија. Како што знаете од вашиот курс по биологија, жените се носители на генот за хемофилија, а мажите го добиваат. Добро познат историски династички пример: руската династија Романови, која владееше повеќе од 300 години, страдаше од оваа болест.
По изглед, вистинските и колоидните раствори тешко се разликуваат едни од други. За да го направат ова, тие го користат ефектот Тиндалов - формирање на конус на „светлена патека“ кога зрак на светлина поминува низ колоиден раствор (сл. 17). Честичките од дисперзираната фаза на растворот ја рефлектираат светлината со нивната површина, но честичките од вистинскиот раствор не. Може да забележите сличен ефект, но само за аеросол, а не за течен колоид, во кино кога зрак светлина од филмска камера поминува низ правливиот воздух на гледалиштето.
Ориз. 17. Тиндаловиот ефект ви овозможува визуелно да разликувате
вистински раствор (во десното стакло) од колоиден
(во левата чаша)
? 1. Што се дисперзирани системи? Дисперзивен медиум? Дисперзирана фаза?
2. Како се класифицираат дисперзните системи според состојбата на агрегација на медиумот и фазата? Наведи примери.
3. Зошто воздухот, природниот гас и вистинските раствори не се класифицирани како дисперзирани системи?
4. Како се делат грубите системи? Наведете ги претставниците на секоја група и наведете го нивното значење.
5. Како се делат ситно дисперзираните системи? Наведете ги претставниците на секоја група и наведете го нивното значење.
6. На кои подгрупи може да се поделат геловите? Како се одредува рокот на траење на козметичките, медицинските и прехранбените гелови?
7. Што е коагулација? Што би можело да го предизвика?
8. Што е синереза? Што може да го предизвика?
9. Зошто природата ги избрала колоидните системи како носител на еволуцијата?
10. Подгответе порака на тема „Естетската, биолошката и културната улога на колоидните системи во животот на човекот“ користејќи интернет ресурси.
11. За какви дисперзни системи станува збор во кратката песна на М. Цветаева?
Одземи ги бисерите - солзи ќе останат,
Одземете го златото - остануваат лисја
Есенски јавор, одземи ја пурпурот -
Ќе остане крв.