Dispersinė sistema su skysta dispersine terpe. Išsklaidyta fazė – kas tai? Koloidiniai tirpalai ir sistemos

Išsklaidytos sistemos

Grynos medžiagos gamtoje yra labai retos. Įvairių medžiagų mišiniai skirtingose agregacijos būsenose gali sudaryti nevienalytes ir vienarūšes sistemas – išsklaidytas sistemas ir tirpalus.
Išsklaidyta vadinamos nevienalytėmis sistemomis, kuriose viena medžiaga labai mažų dalelių pavidalu tolygiai pasiskirsto kitos tūryje.
Medžiaga, kurios yra mažesniais kiekiais ir pasiskirsto kitos tūryje, vadinama dispersinė fazė . Jį gali sudaryti kelios medžiagos.
Medžiaga, esanti didesniais kiekiais, kurios tūryje pasiskirsto dispersinė fazė, vadinama dispersinė terpė . Tarp jo ir dispersinės fazės dalelių yra sąsaja, todėl išsklaidytos sistemos vadinamos heterogeninėmis (nehomogeninėmis).
Ir dispersinę terpę, ir dispersinę fazę gali pavaizduoti skirtingos agregacijos būsenos medžiagos – kietos, skystos ir dujinės.
Atsižvelgiant į dispersinės terpės agregatinės būsenos ir dispersinės fazės derinį, galima išskirti 9 tokių sistemų tipus.

Atsižvelgiant į medžiagų, sudarančių dispersinę fazę, dalelių dydį, dispersinės sistemos skirstomos į stambiai dispersines (suspensijas), kurių dalelių dydis didesnis nei 100 nm, ir smulkiai dispersines (koloidinius tirpalus arba koloidines sistemas), kurių dalelių dydis yra nuo 100 iki 1. nm. Jei medžiaga suskaidoma į mažesnius nei 1 nm molekules arba jonus, susidaro vienalytė sistema – tirpalas. Jis yra vienodas (homogeniškas), tarp dalelių ir terpės nėra sąsajos.

Jau greita pažintis su išsklaidytomis sistemomis ir sprendimais parodo, kokie jie svarbūs kasdieniame gyvenime ir gamtoje.

Spręskite patys: be Nilo dumblo nebūtų įvykusi didžioji Senovės Egipto civilizacija; be vandens, oro, uolienų ir mineralų gyvosios planetos iš viso nebūtų – mūsų bendrų namų – Žemės; be ląstelių nebūtų gyvų organizmų ir kt.

Dispersinių sistemų ir sprendimų klasifikavimas

Sustabdyti

Sustabdyti - tai yra dispersinės sistemos, kuriose fazių dalelių dydis yra didesnis nei 100 nm. Tai nepermatomos sistemos, kurių atskiras daleles galima pamatyti plika akimi. Disperguota fazė ir dispersinė terpė lengvai atskiriamos nusėdant. Tokios sistemos skirstomos į:
1) emulsijos (tiek terpė, tiek fazė yra vienas kitame netirpūs skysčiai). Tai gerai žinomi pieno, limfos, vandens pagrindo dažai ir kt.;
2) sustabdymai (terpė yra skystis, o fazė – joje netirpi kieta medžiaga). Tai yra skiediniai (pavyzdžiui, " kalkių pienas„balinimui), upių ir jūros dumblas, suspenduotas vandenyje, gyva mikroskopinių gyvų organizmų suspensija jūros vandenyje – planktonas, kuriuo minta milžiniški banginiai ir kt.;
3) aerozoliai - mažų skysčių arba kietųjų dalelių suspensijos dujose (pavyzdžiui, ore). Atskirkite dulkes, dūmus ir rūką. Pirmieji du aerozolių tipai yra kietųjų dalelių suspensijos dujose (didesnės dalelės dulkėse), pastaroji – mažų skysčio lašelių suspensija dujose. Pavyzdžiui, natūralūs aerozoliai: rūkas, perkūnijos debesys – vandens lašelių suspensija ore, dūmai – smulkios kietos dalelės. O virš didžiausių pasaulio miestų tvyrantis smogas taip pat yra aerozolis su kieta ir skysta dispersine faze. Šalia cemento gamyklų esančių gyvenviečių gyventojai kenčia nuo ore nuolat kabančių smulkiausių cemento dulkių, kurios susidaro malant cemento žaliavas ir jos degimo produktą – klinkerį. Panašių kenksmingų aerozolių – dulkių – yra ir miestuose, kuriuose gaminama metalurgija. Dūmai iš gamyklų kaminų, smogas, iš gripu sergančiojo burnos sklindantys smulkūs seilių lašeliai, taip pat kenksmingi aerozoliai.
Aerozoliai vaidina svarbų vaidmenį gamtoje, kasdieniame gyvenime ir žmogaus gamybinėje veikloje. Debesų kaupimasis, laukų cheminis apdorojimas, purškimas dažais, kuro purškimas, pieno miltelių gamyba ir kvėpavimo takų gydymas (įkvėpimas) yra reiškinių ir procesų, kai aerozoliai duoda naudos, pavyzdžiai. Aerozoliai – tai rūkas virš jūros banglentės, prie krioklių ir fontanų, juose atsirandanti vaivorykštė suteikia žmogui džiaugsmo ir estetinį malonumą.
Chemijoje didžiausią reikšmę turi dispersinės sistemos, kuriose terpė yra vanduo ir skysti tirpalai.
Natūraliame vandenyje visada yra ištirpusių medžiagų. Natūralūs vandeniniai tirpalai dalyvauja dirvožemio formavimosi procesuose ir aprūpina augalus maistinėmis medžiagomis. Sudėtingi gyvybės procesai, vykstantys žmonių ir gyvūnų kūnuose, vyksta ir tirpaluose. Daugelis technologinių procesų chemijos ir kitose pramonės šakose, pavyzdžiui, rūgščių, metalų, popieriaus, sodos, trąšų gamybos, vyksta tirpaluose.

Koloidinės sistemos

Koloidinės sistemos - tai yra dispersinės sistemos, kuriose fazių dalelių dydis yra nuo 100 iki 1 nm. Šios dalelės nėra matomos plika akimi, o dispersinę fazę ir dispersinę terpę tokiose sistemose sunku atskirti nusėdant.
Jie skirstomi į zolius (koloidinius tirpalus) ir gelius (želė).
1. Koloidiniai tirpalai arba zoliai. Tai didžioji dalis gyvos ląstelės skysčių (citoplazma, branduolio sultys – karioplazma, organelių ir vakuolių turinys) ir viso gyvo organizmo (kraujo, limfos, audinių skysčių, virškinimo sulčių, humoralinių skysčių ir kt.). Tokios sistemos sudaro klijus, krakmolą, baltymus ir kai kuriuos polimerus.
Koloidiniai tirpalai gali būti gauti kaip cheminių reakcijų rezultatas; pavyzdžiui, kalio ar natrio silikatų tirpalams („tirpių stiklų“) reaguojant su rūgšties tirpalais susidaro koloidinis silicio rūgšties tirpalas. Solis susidaro ir geležies chlorido (III) hidrolizės metu karštame vandenyje. Koloidiniai tirpalai savo išvaizda yra panašūs į tikrus tirpalus. Nuo pastarųjų jie išsiskiria „šviečiančiu keliu“, kuris susidaro – kūgiu, kai pro juos praleidžiamas šviesos pluoštas.

Šis reiškinys vadinamas Tyndall efektas . Solio dispersinės fazės dalelės, didesnės nei tikrame tirpale, atspindi šviesą nuo savo paviršiaus, o stebėtojas inde su koloidiniu tirpalu mato šviečiantį kūgį. Jis nesusidaro tikrame tirpale. Panašų efektą, bet tik aerozoliui, o ne skystam koloidui, galite stebėti kino teatruose, kai kino kameros šviesos spindulys praeina per kino salės orą.

Koloidinių tirpalų dispersinės fazės dalelės dažnai nenusėda net ir ilgai laikant dėl nuolatinių susidūrimų su tirpiklio molekulėmis dėl terminio judėjimo. Artėjant vienas prie kito jie nesulimpa dėl to, kad jų paviršiuje yra to paties pavadinimo elektros krūvių. Tačiau tam tikromis sąlygomis gali įvykti krešėjimo procesas.

Koaguliacija - koloidinių dalelių sulipimo ir nusodinimo reiškinys - stebimas, kai šių dalelių krūviai neutralizuojami, kai į koloidinį tirpalą įpilama elektrolito. Tokiu atveju tirpalas virsta suspensija arba geliu. Kai kurie organiniai koloidai koaguliuoja kaitinant (klijai, kiaušinio baltymas) arba pasikeitus tirpalo rūgščių-šarmų aplinkai.

2. Geliai , arba drebučiai, kurie yra želatininės nuosėdos, susidarančios zolių koaguliacijos metu. Tai labai daug polimerinių gelių, jums taip gerai žinomų konditerijos, kosmetinių ir medicininių gelių (želatina, želė mėsa, želė, marmeladas, paukščių pieno pyragas) ir, žinoma, begalė natūralių gelių: mineralų (opalas), medūzos kūnai, kremzlės, sausgyslės, plaukai, raumenys ir nervinis audinys ir kt. Gyvybės Žemėje vystymosi istorija gali būti kartu laikoma ir koloidinės materijos būsenos raidos istorija. Laikui bėgant sutrinka gelių struktūra ir iš jų išsiskiria vanduo. Šis reiškinys vadinamas sinerezė .

Sprendimai

Vadinamas sprendimas vienalytė sistema, susidedanti iš dviejų ar daugiau medžiagų.
Tirpalai visada yra vienfaziai, tai yra, jie yra vienalytės dujos, skystos arba kietos. Taip yra dėl to, kad viena iš medžiagų pasiskirsto kitos masėje molekulių, atomų arba jonų pavidalu (dalelių dydis mažesnis nei 1 nm).
Sprendimai vadinami tiesa , jei norite pabrėžti jų skirtumą nuo koloidinių tirpalų.
Tirpikliu laikoma medžiaga, kurios agregacijos būsena nesikeičia susidarant tirpalui. Pavyzdžiui, vanduo valgomosios druskos, cukraus, anglies dioksido vandeniniuose tirpaluose. Jei tirpalas susidarė maišant dujas su dujomis, skystį su skysčiu, o kietą – su kietu, tirpikliu laikomas komponentas, kurio tirpale yra daugiau. Taigi, oras yra deguonies, inertinių dujų, anglies dioksido tirpalas azote (tirpiklis). Stalo actas, kuriame yra nuo 5 iki 9% acto rūgšties, yra šios rūgšties tirpalas vandenyje (tirpiklis yra vanduo). Tačiau acto rūgštyje acto rūgštis atlieka tirpiklio vaidmenį, nes jos masės dalis yra 70–80%, todėl tai yra vandens tirpalas acto rūgštyje.

Kristalizuojant skystą sidabro ir aukso lydinį, galima gauti skirtingos sudėties kietus tirpalus.
Sprendimai skirstomi į:
molekuliniai - tai neelektrolitų vandeniniai tirpalai - organinės medžiagos (alkoholis, gliukozė, sacharozė ir kt.);
molekulinis jonas- tai silpnų elektrolitų (azoto, hidrosulfido rūgščių ir kt.) tirpalai;
joniniai – tai stiprių elektrolitų (šarmų, druskų, rūgščių – NaOH, K 2 S0 4, HN0 3, HC1O 4) tirpalai.
Anksčiau buvo du požiūriai į tirpimo ir tirpalų pobūdį: fizinį ir cheminį. Pagal pirmąjį tirpalai buvo laikomi mechaniniais mišiniais, pagal antrąjį - kaip nestabilūs cheminiai junginiai iš ištirpusios medžiagos dalelių su vandeniu ar kitu tirpikliu. Paskutinę teoriją 1887 metais išsakė D.I.Mendelejevas, daugiau nei 40 metų skyręs sprendimų tyrimui. Šiuolaikinė chemija tirpimą laiko fizikiniu ir cheminiu procesu, o tirpalus – fizikinėmis ir cheminėmis sistemomis.
Tikslesnis sprendimo apibrėžimas yra toks:
Sprendimas - vienalytė (homogeninė) sistema, susidedanti iš ištirpusios medžiagos dalelių, tirpiklio ir jų sąveikos produktų.

Elektrolitų tirpalų elgseną ir savybes, kaip jūs gerai žinote, paaiškina kita svarbi chemijos teorija - elektrolitinės disociacijos teorija, kurią sukūrė S. Arrhenius, kurią sukūrė ir papildė D. I. Mendelejevo studentai ir pirmiausia I. A. Kablukovas.

Klausimai konsolidavimui:
1. Kas yra dispersinės sistemos?
2. Pažeidus odą (žaizdą), stebimas kraujo krešėjimas – zolio krešėjimas. Kokia šio proceso esmė? Kodėl šis reiškinys atlieka apsauginę organizmo funkciją? Kaip vadinama liga, kurios metu sunku arba nepastebima kraujo krešėjimo?
3. Papasakokite apie įvairių dispersinių sistemų svarbą kasdieniame gyvenime.
4. Stebėkite koloidinių sistemų evoliuciją gyvybės Žemėje vystymosi metu.

Ir dispersinę terpę, ir dispersinę fazę gali sudaryti skirtingos agregacijos būsenos medžiagos. Atsižvelgiant į dispersinės terpės ir dispersinės fazės būsenų derinį, galima išskirti aštuonis tokių sistemų tipus.

Išsklaidytų sistemų klasifikavimas pagal agregacijos būseną

Dispersinė terpė	Išsklaidyta fazė	Kai kurių natūralių ir buitinių dispersinių sistemų pavyzdžiai
	Skystis	Rūkas, susijusios dujos su alyvos lašeliais, karbiuratoriaus mišinys automobilių varikliuose (benzino lašeliai ore)
Tvirtas	Dulkės ore, dūmai, smogas, simomai (dulkių ir smėlio audros)
Skystis		Gazuoti gėrimai, burbulinė vonia
Skystis	Skystosios organizmo terpės (kraujo plazma, limfa, virškinimo sultys), skystas ląstelių turinys (citoplazma, karioplazma)
Tvirtas	Kisieliai, drebučiai, klijai, upių ar jūros dumblas, suspenduotas vandenyje, skiediniai
Tvirtas		Sniego pluta su oro burbuliukais, gruntas, tekstilės audiniai, plytos ir keramika, putplastis, gazuotas šokoladas, milteliai
Skystis	Drėgnas dirvožemis, medicinos ir kosmetikos gaminiai (tepalai, tušas, lūpų dažai ir kt.)
Tvirtas	Akmenys, spalvoti stiklai, kai kurie lydiniai

Taip pat kaip klasifikavimo požymį galime išskirti tokią sąvoką kaip išsklaidytos sistemos dalelių dydis:

- Stambiai išsklaidytas (> 10 mikronų): granuliuotas cukrus, dirvožemis, rūkas, lietaus lašai, vulkaniniai pelenai, magma ir kt.
- Vidutinio smulkumo (0,1-10 mikronų): žmogaus kraujo eritrocitai, E. coli ir kt.

dispersinis emulsinis suspensijos gelis

- Labai išsibarstę (1-100 nm): gripo virusas, dūmai, drumstumas natūraliuose vandenyse, dirbtinai gauti įvairių medžiagų zoliai, vandeniniai natūralių polimerų tirpalai (albuminas, želatina ir kt.) ir kt.
- Nano dydžio (1-10 nm): glikogeno molekulė, smulkios anglies poros, metalo zoliai, gaunami esant organinių medžiagų molekulėms, ribojančioms dalelių augimą, anglies nanovamzdeliai, magnetiniai nanosiūlai iš geležies, nikelio ir kt.

Stambios dispersijos sistemos: emulsijos, suspensijos, aerozoliai

Atsižvelgiant į medžiagos dalelių, sudarančių dispersinę fazę, dydį, dispersinės sistemos skirstomos į stambiąsias, kurių dalelių dydis didesnis nei 100 nm, ir smulkiai išsklaidytas, kurių dalelių dydis yra nuo 1 iki 100 nm. Jei medžiaga suskaidoma į mažesnius nei 1 nm molekules arba jonus, susidaro vienalytė sistema – tirpalas. Tirpalas yra vienalytis, tarp dalelių ir terpės nėra sąsajos, todėl jis nepriklauso dispersinėms sistemoms. Stambiai dispersinės sistemos skirstomos į tris grupes: emulsijas, suspensijas ir aerozolius.

Emulsijos yra dispersinės sistemos su skysta dispersine terpe ir skysta dispersine faze.

Juos taip pat galima suskirstyti į dvi grupes: 1) tiesioginiai – nepolinio skysčio lašai polinėje aplinkoje (aliejus vandenyje); 2) atvirkštinis (vanduo aliejuje). Pakeitus emulsijų sudėtį ar išorinį poveikį, tiesioginė emulsija gali virsti atvirkštine emulsija ir atvirkščiai. Labiausiai žinomų natūralių emulsijų pavyzdžiai yra pienas (tiesioginė emulsija) ir aliejus (atvirkštinė emulsija). Tipiška biologinė emulsija yra riebalų lašeliai limfoje.

Tarp žmonių praktikoje žinomų emulsijų yra pjovimo skysčiai, bituminės medžiagos, pesticidai, vaistai ir kosmetika bei maisto produktai. Pavyzdžiui, medicinos praktikoje riebalų emulsijos yra plačiai naudojamos norint suteikti energijos badaujančiam ar nusilpusiam organizmui infuzijos būdu į veną. Tokioms emulsijoms gauti naudojamas alyvuogių, medvilnės sėklų ir sojų aliejus. Cheminėje technologijoje emulsinė polimerizacija plačiai naudojama kaip pagrindinis būdas gaminti kaučiukus, polistireną, polivinilacetatą ir kt. Suspensijos yra stambios sistemos su kieta dispersine faze ir skysta dispersine terpe.

Paprastai suspensijos dispersinės fazės dalelės yra tokios didelės, kad nusėda veikiamos gravitacijos - nuosėdų. Sistemos, kuriose sedimentacija vyksta labai lėtai dėl nedidelio dispersinės fazės ir dispersinės terpės tankio skirtumo, dar vadinamos suspensijomis. Praktiškai reikšmingos statybinės suspensijos yra balinimas („kalkių pienas“), emalio dažai ir įvairios statybinės suspensijos, pavyzdžiui, vadinamos „cemento skiediniu“. Suspensijos taip pat apima vaistus, pavyzdžiui, skystus tepalus - linimentus. Specialią grupę sudaro stambiai dispersinės sistemos, kuriose dispersinės fazės koncentracija yra santykinai didelė, palyginti su maža jos koncentracija suspensijose. Tokios išsklaidytos sistemos vadinamos pastomis. Pavyzdžiui, dantų, kosmetikos, higienos ir kt., kurios jums gerai žinomos iš kasdienybės.

Aerozoliai yra stambiai išsklaidytos sistemos, kuriose dispersinė terpė yra oras, o išsklaidyta fazė gali būti skysčio lašeliai (debesys, vaivorykštės, plaukų lakas ar dezodorantas, išsiskiriantis iš skardinės) arba kietos medžiagos dalelės (dulkių debesis, viesulas).

Koloidinės sistemos – jose koloidinių dalelių dydžiai siekia iki 100 nm. Tokios dalelės lengvai prasiskverbia pro popierinių filtrų poras, bet neprasiskverbia į augalų ir gyvūnų biologinių membranų poras. Kadangi koloidinės dalelės (micelės) turi elektrinį krūvį ir solvatinius joninius apvalkalus, dėl kurių jos lieka suspenduotos, gali ilgai nenusėsti. Ryškus koloidinės sistemos pavyzdys yra želatinos, albumino, gumos arabiko tirpalai ir aukso bei sidabro koloidiniai tirpalai.

Koloidinės sistemos užima tarpinę padėtį tarp grubių sistemų ir tikrų tirpalų. Jie yra plačiai paplitę gamtoje. Dirvožemis, molis, natūralūs vandenys, daugelis mineralų, įskaitant kai kuriuos brangakmenius, yra koloidinės sistemos.

Yra dvi koloidinių tirpalų grupės: skysti (koloidiniai tirpalai – zoliai) ir gelio pavidalo (želė – geliai).

Dauguma ląstelės biologinių skysčių (jau minėta citoplazma, branduolio sultys – karioplazma, vakuolių turinys) ir viso gyvo organizmo yra koloidiniai tirpalai (zoliai). Visi gyvybiniai procesai, vykstantys gyvuose organizmuose, yra susiję su koloidine medžiagos būsena. Kiekvienoje gyvoje ląstelėje biopolimerai (nukleorūgštys, baltymai, glikozaminoglikanai, glikogenas) randami išsklaidytų sistemų pavidalu.

Geliai yra koloidinės sistemos, kuriose dispersinės fazės dalelės sudaro erdvinę struktūrą.

Geliai gali būti: maistas – marmeladas, zefyrai, želė mėsa, želė; biologiniai - kremzlės, sausgyslės, plaukai, raumenų ir nervų audiniai, medūzų kūnai; kosmetika - dušo želė, kremai; medicininiai - vaistai, tepalai; mineralas – perlai, opalas, karneolis, chalcedonas.

Koloidinės sistemos turi didelę reikšmę biologijai ir medicinai. Bet kurio gyvo organizmo sudėtis apima kietas, skystas ir dujines medžiagas, kurios yra sudėtingai susijusios su aplinka. Cheminiu požiūriu visas kūnas yra sudėtingas daugelio koloidinių sistemų rinkinys.

Biologiniai skysčiai (kraujas, plazma, limfa, smegenų skystis ir kt.) yra koloidinės sistemos, kuriose organiniai junginiai, tokie kaip baltymai, cholesterolis, glikogenas ir daugelis kitų, yra koloidinės būsenos. Kodėl gamta jam teikia tokią pirmenybę? Ši savybė pirmiausia atsiranda dėl to, kad koloidinėje būsenoje esanti medžiaga turi didelę sąsają tarp fazių, o tai prisideda prie geresnių metabolinių reakcijų.

Natūralių ir dirbtinių dispersinių sistemų pavyzdžiai. Mineralai ir uolienos kaip natūralūs mišiniai

Visa mus supanti gamta – gyvūnų ir augalų organizmai, hidrosfera ir atmosfera, žemės pluta ir podirvis yra sudėtingas daugybės skirtingų ir skirtingų stambių ir koloidinių sistemų rinkinys. Mūsų planetos debesys yra tokios pat gyvos būtybės, kaip ir visa mus supanti gamta. Jie yra labai svarbūs Žemei, nes yra informacijos kanalai. Juk debesys susideda iš kapiliarinės vandens medžiagos, o vanduo, kaip žinote, yra labai geras informacijos saugojimo įrenginys. Vandens ciklas gamtoje lemia tai, kad informacija apie planetos būklę ir žmonių nuotaiką kaupiasi atmosferoje, o kartu su debesimis juda per visą Žemės erdvę. Nuostabus gamtos kūrinys – debesys, suteikiantys žmonėms džiaugsmą, estetinį malonumą ir tiesiog norą kartais pažvelgti į dangų.

Rūkas taip pat gali būti natūralios dispersinės sistemos pavyzdys, vandens kaupimasis ore, kai susidaro mažyčiai vandens garų kondensacijos produktai (esant oro temperatūrai aukštesnėje? 10° - mažyčiai vandens lašeliai, esant? 10..? 15° – vandens lašelių ir ledo kristalų mišinys, esant žemesnei nei 15° temperatūrai – ledo kristalai, kibirkščiuojantys saulės spinduliuose arba mėnulio ir žibintų šviesoje). Santykinė oro drėgmė rūko metu dažniausiai būna artima 100% (bent jau viršija 85-90%). Tačiau esant dideliam šalčiui (? 30° ir žemiau) apgyvendintose vietose, geležinkelio stotyse ir aerodromuose, esant bet kokiai santykinei oro drėgmei (net ir mažiau nei 50%) galima stebėti rūką – dėl kuro degimo metu susidarančio vandens garų kondensacijos. (varikliuose, krosnyse ir kt.) ir patenka į atmosferą per išmetimo vamzdžius ir kaminus.

Ištisinė rūko trukmė dažniausiai svyruoja nuo kelių valandų (o kartais ir nuo pusvalandžio iki valandos) iki kelių dienų, ypač šaltuoju metų laiku.

Rūkai trukdo normaliai dirbti visų rūšių transportui (ypač aviacijai), todėl rūko prognozės turi didelę ekonominę reikšmę.

Sudėtingos dispersinės sistemos pavyzdys yra pienas, kurio pagrindiniai komponentai (neskaičiuojant vandens) yra riebalai, kazeinas ir pieno cukrus. Riebalai yra emulsijos pavidalo, o kai pienas stovi, jis palaipsniui kyla į viršų (grietinėlė). Kazeinas yra koloidinio tirpalo pavidalu ir neišsiskiria spontaniškai, bet gali lengvai nusodinti (varškės pavidalu), kai pienas rūgštinamas, pavyzdžiui, actu. Natūraliomis sąlygomis pienui rūgstant išsiskiria kazeinas. Galiausiai pieno cukrus yra molekulinio tirpalo pavidalo ir išsiskiria tik išgaravus vandeniui.

Daugelis dujų, skysčių ir kietųjų medžiagų ištirpsta vandenyje. Cukrus ir valgomoji druska lengvai ištirpsta vandenyje; anglies dioksidas, amoniakas ir daugelis kitų medžiagų, susidūrusios su vandeniu, ištirpsta ir praranda ankstesnę agregaciją. Ištirpusią medžiagą iš tirpalo galima išskirti tam tikru būdu. Jei išgarinate valgomosios druskos tirpalą, druska lieka kietų kristalų pavidalu.

Medžiagoms ištirpus vandenyje (ar kitame tirpiklyje), susidaro vienoda (homogeniška) sistema. Taigi sprendimas yra vienalytė sistema, susidedanti iš dviejų ar daugiau komponentų. Tirpalai gali būti skysti, kieti ir dujiniai. KAM skysti tirpalai apima, pavyzdžiui, cukraus arba valgomosios druskos tirpalą vandenyje, alkoholį vandenyje ir panašiai. Kietiems vieno metalo tirpalams kitame priskiriami lydiniai: žalvaris – vario ir cinko lydinys, bronza – vario ir alavo lydinys ir panašiai. Dujinė medžiaga yra oras arba bet koks dujų mišinys.

KALININGRADO PREKYBOS IR EKONOMIKOS KOLEDIJA

federalinės valstybės biudžeto skyrius

aukštojo mokslo įstaiga profesinį išsilavinimą

RUSIJOS NACIONALINĖS EKONOMIKOS IR VIEŠŲJŲ PASLAUGŲ AKADEMIJA

vadovaujant RUSIJOS FEDERACIJOS PREZIDENTUI

Pagalbiniai užrašai

Tema: „Išsklaidytos sistemos“

Kaliningradas, 2013 m

Tema: „Išsklaidytos sistemos“

Išsklaidytos sistemos yra sistemos, susidedančios iš daugybės mažų dalelių, pasiskirstytų skystoje, kietoje arba dujinėje terpėje.

Išsklaidyta sistema apima du privalomus komponentus:dispersinė fazė - susmulkinta medžiagadispersinė terpė – medžiaga, kurioje pasiskirsto dispersinė fazė.
Visoms išsklaidytoms sistemoms būdingi du pagrindiniai bruožai:

Didelė dispersija.

Heterogeniškumas.

Išsklaidytos sistemos

Smulkiai paskirstytas

Koloidinės sistemos

Stambiai išsklaidyta

Tikros Sol suspensijos

Emulsijos geliai

Aerozoliai

Dispersinių sistemų klasifikacija

Pagal fazių agregacijos būseną

Ir dispersinę terpę, ir dispersinę fazę gali pavaizduoti skirtingos agregacijos būsenos medžiagos – kietos, skystos ir dujinės.Atsižvelgiant į dispersinės terpės agregatinės būsenos ir dispersinės fazės derinį, galima išskirti 9 tokių sistemų tipus.

Pagrindiniai dispersinių sistemų tipai

Dispersinė terpė

Pagal dalelių dydį

Pagal sklaidos laipsnį sistemos skirstomos į tipus

Stambiai išsklaidytos, kurių dalelių spindulys didesnis nei 100 nm

Koloidiniai dispersiniai (zoliai), kurių dalelių dydis yra nuo 100 nm iki 1 nm.

Molekuliniai arba joniniai tirpalai, kurių dalelių dydis mažesnis nei 1 nm.

Stambios dispersinės sistemos.

Emulsijos (tiek terpė, tiek fazė yra vienas kitame netirpūs skysčiai, kuriuose vienas iš skysčių yra suspenduotas kitame lašelių pavidalu). Tai pienas, limfa, vandens pagrindo dažai, grietinė, majonezas, ledai ir kt.;

Suspensijos (terpė yra skystis, o fazė – joje netirpi kieta medžiaga). Tai statybiniai sprendimai (pavyzdžiui, „kalkių pienas“ balinimui), upių ir jūros dumblas, suspenduotas vandenyje, sriuba.

Aerozoliai - dispersinės sistemos, kurių dispersinė terpė yra dujos, o dispersinė fazė gali būti kietosios dalelės arba skysčio lašeliai. Atskirkite dulkes, dūmus ir rūką. Pirmieji du aerozolių tipai yra kietųjų dalelių suspensijos dujose (didesnės dalelės dulkėse), pastaroji – mažų skysčio lašelių suspensija dujose. Bioaerozoliai yra žiedadulkės ir augalų sporos.

Putos - labai koncentruotos stambios sistemos, kuriose dispersinė terpė yra skysta, o dispersinė fazė – dujos.

Milteliai – dispersinė fazė yra kieta medžiaga, o dispersinė terpė – dujos.

Stambiai išsklaidytos sistemos yra nestabilios.

Koloidinės sistemos

Koloidinės sistemos - tai yra dispersinės sistemos, kuriose fazių dalelių dydis yra nuo 100 iki 1 nm. Šios dalelės nėra matomos plika akimi, o dispersinę fazę ir dispersinę terpę tokiose sistemose sunku atskirti nusėdant. Jie skirstomi įsols (koloidiniai tirpalai) irgeliai(želė). 1. Koloidiniai tirpalai arbasols . Tai didžioji dalis gyvos ląstelės skysčių (citoplazma, branduolio sultys, organelių ir vakuolių turinys) ir viso gyvo organizmo (kraujas, limfa, audinių skystis, virškinimo sultys). Tokios sistemos sudaro klijus, krakmolą, baltymus ir kai kuriuos polimerus. Koloidiniai tirpalai savo išvaizda yra panašūs į tikrus tirpalus. Nuo pastarųjų jie išsiskiria „šviečiančiu keliu“, kuris susidaro – kūgiu, kai pro juos praleidžiamas šviesos pluoštas.

Šis reiškinys vadinamas Tyndall efektu. Solio dispersinės fazės dalelės, didesnės nei tikrame tirpale, atspindi šviesą nuo savo paviršiaus, o stebėtojas inde su koloidiniu tirpalu mato šviečiantį kūgį. Jis nesusidaro tikrame tirpale. Panašų efektą, bet tik aerozoliui, o ne skystam koloidui, galite stebėti kino teatruose, kai kino kameros šviesos spindulys praeina per kino salės orą. Koloidinių tirpalų dispersinės fazės dalelės dažnai nenusėda net ir ilgai laikant dėl nuolatinių susidūrimų su tirpiklio molekulėmis dėl terminio judėjimo. Artėjant vienas prie kito jie nesulimpa dėl to, kad jų paviršiuje yra to paties pavadinimo elektros krūvių. Tačiau tam tikromis sąlygomis gali įvykti krešėjimo procesas.Koaguliacija - koloidinių dalelių sulipimo ir nusodinimo reiškinys - stebimas, kai šių dalelių krūviai neutralizuojami, kai į koloidinį tirpalą įpilama elektrolito. Tokiu atveju tirpalas virsta suspensija arba geliu. Kai kurie organiniai koloidai koaguliuoja kaitinant (klijai, kiaušinio baltymas) arba pasikeitus tirpalo rūgščių-šarmų aplinkai. 2. geliai, arba drebučiai, kurie yra želatininės nuosėdos, susidarančios zolių koaguliacijos metu. Tai labai daug polimerinių gelių, jums taip gerai žinomų konditerijos, kosmetinių ir medicininių gelių (želatina, želė mėsa, želė, marmeladas, paukščių pieno pyragas) ir, žinoma, begalė natūralių gelių: mineralų (opalas), medūzos kūnai, kremzlės, sausgyslės, plaukai, raumenys ir nerviniai audiniai ir kt. Laikui bėgant sutrinka gelių struktūra – iš jų išsiskiria vanduo. Šis reiškinys vadinamassinerezė.

Sprendimai

Tirpalas yra vienalytė (homogeniška) sistema, susidedanti iš ištirpusios medžiagos dalelių, tirpiklio ir jų sąveikos produktųTirpalai visada yra vienfaziai, tai yra, jie yra vienalytės dujos, skystos arba kietos. Taip yra dėl to, kad viena iš medžiagų pasiskirsto kitos masėje molekulių, atomų arba jonų pavidalu (dalelių dydis mažesnis nei 1 nm). Tirpalai vadinami tiesa, jei reikia pabrėžti jų skirtumą nuo koloidinių tirpalų.

Lentelė

Išsklaidytų sistemų pavyzdžiai

Dispersinė terpė

Savęs patikrinimo klausimai

Kas vadinama dispersine sistema, faze, terpe?

Kaip susieti dispersiškumą su dalelių dydžiu?

Kokios dispersinės sistemos klasifikuojamos kaip koloidinės?

Kas yra krešėjimas ir kokie veiksniai jį sukelia?

Kokia praktinė krešėjimo reikšmė?

Kas yra sustabdymas?

Kokios yra pagrindinės suspensijų savybės?

Kas yra emulsija ir kaip ją sulaužyti?

Kur naudojami aerozoliai?

Kokie aerozolių naikinimo būdai egzistuoja?

Saugos priemonės dirbant su alkoholio lempomis

Dirbdami su alkoholio lempomis, turite laikytis saugos taisyklių.

Alkoholinę lempą būtina naudoti tik pagal paskirtį, nurodytą jos techninių duomenų lape.

Nepilkite degalų į alkoholio lempą šalia atviros liepsnos įrenginių.

Nepildykite alkoholio lempos degalų daugiau nei pusės bako talpos.

Nejudinkite ir nenešiokite spiritinės lempos su degančia dagtimi.

Alkoholio lempą užpildykite tik etilo alkoholiu.

Alkoholio lempos liepsną gesinkite tik dangteliu.

Ant darbastalio, kuriame naudojama alkoholio lempa, nelaikykite degių medžiagų ir medžiagų, kurios gali užsidegti trumpalaikiu kontaktu su mažos šiluminės energijos uždegimo šaltiniu (degtuko liepsna, alkoholio lempa).

Dirbdami nepakreipkite spiritinės lempos, o esant tokiam poreikiui, naudokite spiritines lempas, kurios veikia nuožulnioje padėtyje (briaunuotos spiritinės lempos).

Jei spiritinė lempa apvirsta ir ant stalo išsiliejo degantis alkoholis, spiritinę lempą nedelsdami uždenkite storu skudurėliu, o prireikus liepsnai užgesinkite gesintuvą.

Patalpoje, kurioje dirbama su alkoholio lempa (-ėmis), turi būti įrengtos pagrindinės gaisro gesinimo priemonės, pavyzdžiui, miltelinis gesintuvas OP-1 arba OP-2.

Literatūra

PRAGARAS. Zimon „Pramoginė koloidinė chemija“, Maskva, „Agar“, 2008 m

ANT. Žarkichas „Chemija ekonomikos kolegijoms“, Rostovas prie Dono, „Feniksas“, 2008 m.

Fizikinė ir koloidinė chemija in maitinimas, Maskva, Alfa – M 2010 m.

E.A. Arustamovas „Gamtos tvarkymas“, Maskva, „Daškovas ir K“, 2008 m.

http://festival.1september.ru/articles/575855/

Dispersinės sistemos ir koloidiniai cheminiai procesai vyksta tiek maisto pramonėje, tiek viešajame maitinime. Koloidiniai cheminiai procesai, tokie kaip brinkimas, tirpimas, želėjimas, agregacija, koaguliacija, nusodinimas, peptizacija, adsorbcija, yra daugelio maisto produktų: sultinių, ledų, įvairių konditerijos gaminių, pieno produktų, taip pat kepinių, vyndarystės, alaus gamybos pagrindas. Sviestas, margarinas, majonezas, grietinė, grietinėlė, pienas yra sudėtingos koloidinės sistemos. Kontrolei atlikti technologiniai procesai maisto gamybos, ekonomikos inžinieriams reikia žinių apie išsklaidytų sistemų charakteristikas ir pagrindines jų savybes.

Išsklaidytos sistemos yra sistemos, susidedančios iš medžiagos, susmulkintos į didesnes ar mažesnes daleles ir paskirstytos kitoje medžiagoje. Ta pati medžiaga gali būti įvairaus suskaidymo laipsnio: makroskopiškai matomos dalelės (>0,2-0,1 mm, akies skiriamoji geba), mikroskopiškai matomos dalelės (nuo 0,2-0,1 mm iki 400-300 nm*), mikroskopo skiriamoji geba apšviečiant balta šviesa) ir molekulinėje (arba joninėje) būsenoje. Tarp molekulių pasaulio ir mikroskopiškai matomų dalelių yra materijos suskaidymo sritis su naujų savybių kompleksu, būdingu šiai materijos organizavimo formai. Tokios dalelės, nematomos optiniu mikroskopu, vadinamos koloidinis, ir susmulkintos (dispersinės) medžiagos, kurių dalelių dydis yra nuo 400–300 nm iki 1 nm, koloidinė medžiagos būsena.

Išsklaidytos sistemos susideda iš nepertraukiamos nepertraukiamos fazės - dispersinė terpė, kuriame pasiskirsto susmulkintos dalelės, o pačios vienokio ar kitokio dydžio susmulkintos dalelės yra šioje aplinkoje - dispersinė fazė. Išsklaidytos sistemos yra nevienalytės, t.y. jiems būdingos tikros fizinės fazės sąsajos tarp dispersijos fazės ir dispersinės terpės.

Būtina sąlyga norint gauti dispersines sistemas yra abipusis disperguojamos medžiagos ir dispersinės terpės netirpumas. Pavyzdžiui, koloidinių cukraus ar valgomosios druskos tirpalų vandenyje gauti neįmanoma, tačiau jų galima gauti žibale ar benzene, kuriuose šios medžiagos praktiškai netirpsta.

Kiekybinė medžiagos dispersijos (susmulkinimo) charakteristika yra dispersijos laipsnis (susmulkinimo laipsnis, D) - išsklaidytų dalelių dydžio (a) atvirkštinė vertė:

Čia a yra lygus arba sferinių, arba pluoštinių dalelių skersmeniui, arba kubinių dalelių krašto ilgiui, arba plėvelių storiui (1 pav.). Kuo mažesni dalelių dydžiai, tuo didesnė dispersija ir atvirkščiai.

*1 nm (nanometras) = 10–6 mm.

Grynos medžiagos gamtoje yra labai retos. Įvairių medžiagų mišiniai skirtingose agregacijos būsenose gali sudaryti nevienalytes ir vienarūšes sistemas – išsklaidytas sistemas ir tirpalus.

Medžiaga, kurios yra mažesniais kiekiais ir pasiskirsto kitos tūryje, vadinama dispersine faze. Jį gali sudaryti kelios medžiagos.

Didesniais kiekiais esanti medžiaga, kurios tūryje pasiskirsto dispersinė fazė, vadinama dispersine terpe. Tarp jo ir dispersinės fazės dalelių yra sąsaja, todėl išsklaidytos sistemos vadinamos heterogeninėmis (nehomogeninėmis).

Ir dispersinę terpę, ir dispersinę fazę gali pavaizduoti skirtingos agregacijos būsenos medžiagos – kietos, skystos ir dujinės.

Atsižvelgiant į dispersinės terpės agregatinės būsenos ir dispersinės fazės derinį, galima išskirti 8 tokių sistemų tipus (11 lentelė).

11 lentelė
Išsklaidytų sistemų pavyzdžiai

Net greita pažintis su išsklaidytomis sistemomis ir sprendimais parodo, kokie jie svarbūs kasdieniame gyvenime ir gamtoje (žr. 11 lentelę).

Dispersinių sistemų ir tirpalų klasifikacija pateikta 2 schemoje.

2 schema
Dispersinių sistemų ir sprendimų klasifikavimas

Sustabdyti

Suspensijos yra dispersinės sistemos, kuriose fazės dalelių dydis yra didesnis nei 100 nm. Tai nepermatomos sistemos, kurių atskiras daleles galima pamatyti plika akimi. Disperguota fazė ir dispersinė terpė lengvai atskiriamos nusėdant. Tokios sistemos skirstomos į tris grupes:

emulsijos (tiek terpė, tiek fazė yra vienas kitame netirpūs skysčiai). Tai gerai žinomi pieno, limfos, vandens pagrindo dažai ir kt.;
suspensijos (terpė yra skysta, o fazė – joje netirpi kieta medžiaga). Tai statybiniai sprendimai (pavyzdžiui, „kalkių pienas“ balinimui), upių ir jūros dumblas, suspenduotas vandenyje, gyva mikroskopinių gyvų organizmų suspensija jūros vandenyje - planktonas, kuriuo minta milžiniški banginiai ir kt.;
aerozoliai yra mažų skysčių arba kietųjų dalelių suspensijos dujose (pavyzdžiui, ore). Atskirkite dulkes, dūmus ir rūką. Pirmieji du aerozolių tipai yra kietųjų dalelių suspensijos dujose (didesnės dalelės dulkėse), pastaroji – mažų skysčio lašelių suspensija dujose. Pavyzdžiui, natūralūs aerozoliai: rūkas, perkūnijos debesys – vandens lašelių suspensija ore, dūmai – smulkios kietos dalelės. O virš didžiausių pasaulio miestų tvyrantis smogas taip pat yra aerozolis su kieta ir skysta dispersine faze. Šalia cemento gamyklų esančių gyvenviečių gyventojai kenčia nuo ore nuolat kabančių smulkiausių cemento dulkių, kurios susidaro malant cemento žaliavas ir jos degimo produktą – klinkerį. Panašių kenksmingų aerozolių – dulkių – yra ir miestuose, kuriuose gaminama metalurgija. Dūmai iš gamyklų kaminų, smogas, iš gripu sergančiojo burnos sklindantys smulkūs seilių lašeliai, taip pat kenksmingi aerozoliai.

Aerozoliai vaidina svarbų vaidmenį gamtoje, kasdieniame gyvenime ir žmogaus gamybinėje veikloje. Debesų kaupimasis, cheminis laukų apdorojimas, purškimo dažais, degalų purškimas, pieno miltelių gamyba ir kvėpavimo takų apdorojimas (įkvėpimas) yra reiškinių ir procesų, kai aerozoliai yra naudingi, pavyzdžiai.

Aerozoliai – tai rūkas virš jūros banglentės, prie krioklių ir fontanų, juose atsirandanti vaivorykštė suteikia žmogui džiaugsmo ir estetinį malonumą.

Chemijai didžiausią reikšmę turi dispersinės sistemos, kuriose terpė yra vanduo.

Koloidinės sistemos

Koloidinės sistemos yra dispersinės sistemos, kuriose fazių dalelių dydis yra nuo 100 iki 1 nm. Šios dalelės nėra matomos plika akimi, o dispersinę fazę ir dispersinę terpę tokiose sistemose sunku atskirti nusėdant.

Jie skirstomi į zolius (koloidinius tirpalus) ir gelius (želė).

1. Koloidiniai tirpalai, arba sols. Tai didžioji dalis gyvos ląstelės skysčių (citoplazma, branduolio sultys – karioplazma, organelių ir vakuolių turinys) ir viso gyvo organizmo (kraujo, limfos, audinių skysčių, virškinimo sulčių, humoralinių skysčių ir kt.). Tokios sistemos sudaro klijus, krakmolą, baltymus ir kai kuriuos polimerus.

Koloidiniai tirpalai gali būti gauti kaip cheminių reakcijų rezultatas; pavyzdžiui, kalio ar natrio silikatų tirpalams („tirpių stiklų“) reaguojant su rūgšties tirpalais susidaro koloidinis silicio rūgšties tirpalas. Solis susidaro ir geležies (III) chlorido hidrolizės metu karštame vandenyje. Koloidiniai tirpalai savo išvaizda yra panašūs į tikrus tirpalus. Nuo pastarųjų jie išsiskiria „šviečiančiu keliu“, kuris susidaro – kūgiu, kai pro juos praleidžiamas šviesos pluoštas. Šis reiškinys vadinamas Tyndall efektu. Solio dispersinės fazės dalelės, didesnės nei tikrame tirpale, atspindi šviesą nuo savo paviršiaus, o stebėtojas inde su koloidiniu tirpalu mato šviečiantį kūgį. Jis nesusidaro tikrame tirpale. Panašų efektą, bet tik aerozoliui, o ne skystam koloidui, galite stebėti kino teatruose, kai kino kameros šviesos spindulys praeina per kino salės orą.

Koaguliacija- koloidinių dalelių sulipimo ir nusodinimo reiškinys - stebimas, kai šių dalelių krūviai neutralizuojami, kai į koloidinį tirpalą įpilama elektrolito. Tokiu atveju tirpalas virsta suspensija arba geliu. Kai kurie organiniai koloidai koaguliuoja kaitinant (klijai, kiaušinio baltymas) arba pasikeitus tirpalo rūgščių-šarmų aplinkai.

2. Antrasis koloidinių sistemų pogrupis yra geliai, arba drebučiai y reiškia želatines nuosėdas, susidarančias zolių koaguliacijos metu. Tai labai daug polimerinių gelių, jums taip gerai žinomų konditerijos, kosmetinių ir medicininių gelių (želatina, aspicai, želė, marmeladas, Paukščių Pieno suflė pyragas) ir, žinoma, begalė natūralių gelių: mineralų (opalų), medūzų kūnai, kremzlės, sausgyslės, plaukai, raumenys ir nervinis audinys ir kt. Gyvybės Žemėje vystymosi istorija gali būti laikoma koloidinės materijos būsenos raidos istorija. Laikui bėgant sutrinka gelių struktūra ir iš jų išsiskiria vanduo. Šis reiškinys vadinamas sinereze.