Disperzný systém s kvapalným disperzným médiom. Dispergovaná fáza - čo to je? Koloidné roztoky a systémy

Dispergované systémy

Čisté látky sú v prírode veľmi zriedkavé. Zmesi rôznych látok v rôznom stave agregácie môžu vytvárať heterogénne a homogénne systémy – disperzné systémy a roztoky.
Rozptýlené sa nazývajú heterogénne systémy, v ktorých je jedna látka vo forme veľmi malých častíc rovnomerne rozložená v objeme druhej.
Látka, ktorá je prítomná v menšom množstve a rozložená v objeme inej, sa nazýva dispergovaná fáza . Môže pozostávať z niekoľkých látok.
Látka prítomná vo väčšom množstve, v objeme ktorej sa rozptýli dispergovaná fáza, sa nazýva tzv disperzné médium . Medzi ním a časticami dispergovanej fázy je rozhranie, preto sa dispergované systémy nazývajú heterogénne (nehomogénne).
Ako disperzné médium, tak aj dispergovaná fáza môžu byť zastúpené látkami v rôznom stave agregácie – tuhá, kvapalná a plynná.
V závislosti od kombinácie agregovaného stavu disperzného média a dispergovanej fázy možno rozlíšiť 9 typov takýchto systémov.

Na základe veľkosti častíc látok, ktoré tvoria dispergovanú fázu, sa dispergované systémy delia na hrubo dispergované (suspenzie) s veľkosťou častíc väčšou ako 100 nm a jemne dispergované (koloidné roztoky alebo koloidné systémy) s veľkosťou častíc od 100 do 1 nm. Ak je látka fragmentovaná na molekuly alebo ióny s veľkosťou menšou ako 1 nm, vzniká homogénny systém - roztok. Je rovnomerný (homogénny), medzi časticami a médiom neexistuje rozhranie.

Už rýchle zoznámenie sa s rozptýlenými systémami a riešeniami ukazuje, aké dôležité sú 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.

Klasifikácia disperzných systémov a roztokov

Pozastaviť

Pozastaviť - ide o disperzné systémy, v ktorých je veľkosť fázových častíc väčšia ako 100 nm. Ide o nepriehľadné systémy, ktorých jednotlivé častice je možné vidieť voľným okom. Dispergovaná fáza a disperzné médium sa ľahko oddelia usadzovaním. Takéto systémy sa delia na:
1) emulzie (médium aj fáza sú navzájom nerozpustné kvapaliny). Ide o známe mliečne, lymfatické, vodouriediteľné farby atď.;
2) pozastavenia (médium je kvapalina a fáza je v nej nerozpustná pevná látka). Sú to mínomety (napr. vápenné mlieko„na bielenie), riečny a morský bahno suspendovaný vo vode, živá suspenzia mikroskopických živých organizmov v morskej vode – planktón, ktorým sa živia obrovské veľryby atď.;
3) aerosólov - suspenzie malých častíc kvapalín alebo pevných látok v plyne (napríklad vo vzduchu). Rozlišujte medzi prachom, dymom a hmlou. Prvé dva typy aerosólov sú suspenzie pevných častíc v plyne (väčšie častice v prachu), druhý je suspenzia malých kvapiek kvapaliny v plyne. Napríklad prírodné aerosóly: 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 tým, že vo vzduchu vždy visí najjemnejší cementový prach, ktorý vzniká pri mletí cementárskych surovín a produktu jeho výpalu – slinku. Podobné škodlivé aerosóly – prach – sú prítomné aj v mestách s hutníckou výrobou. Dym z továrenských komínov, smog, drobné kvapôčky slín vylietavajúce z úst chorého na chrípku a tiež škodlivé aerosóly.
Aerosóly zohrávajú dôležitú úlohu v prírode, každodennom živote a ľudských výrobných činnostiach. Nahromadenie mrakov, chemické ošetrenie polí, nanášanie farieb v spreji, rozprašovanie paliva, výroba sušeného mlieka a ošetrenie dýchacích ciest (inhalácia) sú príklady javov a procesov, pri ktorých aerosóly prinášajú výhody. Aerosóly sú hmly nad morským príbojom, v blízkosti vodopádov a fontán; dúha, ktorá sa v nich objavuje, dáva človeku radosť a estetické potešenie.
Pre chémiu majú najväčší význam 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. V roztokoch sa vyskytujú aj zložité životné procesy vyskytujúce sa v ľudskom a zvieracom tele. Mnoho technologických procesov v chemickom a inom priemysle, napríklad výroba kyselín, kovov, papiera, sódy, hnojív, prebieha v roztokoch.

Koloidné systémy

Koloidné systémy - ide o disperzné systémy, v ktorých je veľkosť fázových častíc od 100 do 1 nm. Tieto častice nie sú viditeľné voľným okom a dispergovaná fáza a disperzné médium v takýchto systémoch sa ťažko separujú usadzovaním.
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 živého organizmu ako celku (krv, lymfa, tkanivový mok, tráviace šťavy, humorálne tekutiny a pod.). 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”) reagujú s roztokmi kyselín, vzniká koloidný roztok kyseliny kremičitej. Sól sa tvorí aj počas hydrolýzy chloridu železitého (III) v horúcej vode. Koloidné roztoky majú podobný vzhľad ako skutočné roztoky. Odlišujú sa od nich „svetelnou dráhou“, ktorá sa vytvára - 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, môžete pozorovať v kinách, keď vzduchom kinosály prechádza lúč svetla z filmovej kamery.

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 rovnomenných elektrických nábojov na ich povrchu. Ale za určitých podmienok môže dôjsť ku koagulačnému procesu.

Koagulácia - jav zlepovania a zrážania koloidných častíc - pozorujeme, keď sa náboj týchto častíc neutralizuje, keď sa do koloidného roztoku pridá 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, čo sú želatínové usadeniny vznikajúce pri koagulácii sólov. Patrí medzi ne veľké množstvo polymérových gélov, ktoré sú vám tak dobre známe cukrárske, kozmetické a lekárske (želatína, želé, želé, marmeláda, torta z vtáčieho mlieka) a samozrejme nekonečné množstvo prírodných gélov: minerály (opál), medúzy telieska, chrupavky, šľachy, vlasy, svalové a nervové tkanivo atď. Dejiny vývoja života na Zemi možno súčasne považovať za históriu evolúcie koloidného stavu hmoty. Časom sa štruktúra gélov naruší a uvoľní sa z nich voda. Tento jav sa nazýva syneréza .

Riešenia

Volá sa riešenie homogénny systém pozostávajúci z dvoch alebo viacerých látok.
Roztoky sú vždy jednofázové, to znamená, že ide o homogénny plyn, kvapalinu alebo tuhú látku. Je to spôsobené tým, že jedna z látok je rozložená v hmote druhej vo forme molekúl, atómov alebo iónov (veľkosť častíc menšia ako 1 nm).
Riešenia sú tzv pravda , ak chcete zdôrazniť ich odlišnosť od koloidných roztokov.
Za rozpúšťadlo sa považuje látka, ktorej stav agregácie sa pri tvorbe roztoku nemení. Napríklad voda vo vodných roztokoch kuchynskej soli, cukru, oxidu uhličitého. Ak roztok vznikol zmiešaním plynu s plynom, kvapaliny s kvapalinou a tuhej látky s pevnou látkou, rozpúšťadlo sa považuje za zložku, ktorá je v roztoku zastúpená vo väčšom množstve. Vzduch je teda roztok kyslíka, vzácnych plynov, oxidu uhličitého v dusíku (rozpúšťadle). Stolový ocot, ktorý obsahuje od 5 do 9% kyseliny octovej, je roztok tejto kyseliny vo vode (rozpúšťadlom je voda). V octovej podstate však kyselina octová zohráva úlohu rozpúšťadla, pretože jej hmotnostný podiel je 70 - 80%, preto je to roztok vody v kyseline octovej.

Pri kryštalizácii tekutej zliatiny striebra a zlata možno získať tuhé roztoky rôzneho zloženia.
Riešenia sa delia na:
molekulárne - sú to vodné roztoky neelektrolytov - organických látok (alkohol, glukóza, sacharóza atď.);
molekulárny ión- ide o roztoky slabých elektrolytov (dusík, sulfidové kyseliny atď.);
iónové - sú to roztoky silných elektrolytov (zásady, soli, kyseliny - NaOH, K 2 S0 4, HN0 3, HC1O 4).
Predtým existovali dva pohľady na povahu rozpúšťania a roztokov: fyzikálny a chemický. Podľa prvého boli roztoky považované za mechanické zmesi, podľa druhého - ako nestabilné chemické zlúčeniny častíc rozpustenej látky s vodou alebo iným rozpúšťadlom. Poslednú teóriu vyslovil v roku 1887 D.I. Mendelejev, ktorý sa viac ako 40 rokov venoval štúdiu riešení. Moderná chémia považuje rozpúšťanie za fyzikálno-chemický proces a roztoky za fyzikálno-chemické systémy.
Presnejšia definícia riešenia je:
Riešenie - homogénna (homogénna) sústava pozostávajúca z častíc rozpustenej látky, rozpúšťadla a produktov ich vzájomného pôsobenia.

Správanie a vlastnosti roztokov elektrolytov, ako dobre viete, vysvetľuje ďalšia dôležitá teória chémie - teória elektrolytickej disociácie, ktorú vypracoval S. Arrhenius, rozvinuli a doplnili ju žiaci D. I. Mendelejeva a predovšetkým I. A. Kablukov.

Otázky na konsolidáciu:
1. Čo sú disperzné systémy?
2. Pri poškodení kože (rane) sa pozoruje zrážanie krvi - koagulácia solu. Čo je podstatou tohto procesu? Prečo tento jav plní ochrannú funkciu tela? Ako sa nazýva ochorenie, pri ktorom je zrážanie krvi ťažké alebo nie je pozorované?
3. Povedzte nám o význame rôznych disperzných systémov v každodennom živote.
4. Sledujte vývoj koloidných systémov počas vývoja života na Zemi.

Disperzné médium aj dispergovaná fáza môžu byť zložené z látok v rôznom stave agregácie. V závislosti od kombinácie stavov disperzného média a dispergovanej fázy možno rozlíšiť osem typov takýchto systémov

Klasifikácia rozptýlených systémov podľa stavu agregácie

Disperzné médium	Dispergovaná fáza	Príklady niektorých prírodných a domácich disperzných systémov
	Kvapalina	Hmla, plyn spojený s kvapkami oleja, zmes karburátora v motoroch automobilov (kvapôčky benzínu vo vzduchu)
Pevné	Prach vo vzduchu, dym, smog, simoomy (prachové a pieskové búrky)
Kvapalina		Šumivé nápoje, perličkový kúpeľ
Kvapalina	Tekuté médiá tela (krvná plazma, lymfa, tráviace šťavy), tekutý obsah buniek (cytoplazma, karyoplazma)
Pevné	Kissels, želé, lepidlá, riečne alebo morské bahno suspendované vo vode, malty
Pevné		Snehová kôra so vzduchovými bublinami v nej, zemina, textílie, tehla a keramika, penová guma, sýtená čokoláda, prášky
Kvapalina	Vlhká pôda, lekárske a kozmetické výrobky (masti, maskara, rúž atď.)
Pevné	Kamene, farebné sklá, nejaké zliatiny

Ako klasifikačný znak môžeme tiež rozlíšiť taký koncept, ako je veľkosť častíc rozptýleného systému:

- Hrubo rozptýlené (> 10 mikrónov): kryštálový cukor, pôda, hmla, dažďové kvapky, sopečný popol, magma atď.
- Stredne jemné (0,1-10 mikrónov): ľudské krvné erytrocyty, E. coli atď.

disperzný emulzný suspenzný gél

- Vysoko disperzné (1-100 nm): vírus chrípky, dym, zákal v prírodných vodách, umelo získané sóly rôznych látok, vodné roztoky prírodných polymérov (albumín, želatína atď.) atď.
- Nano-veľkosť (1-10 nm): molekula glykogénu, jemné póry uhlia, kovové sóly získané za prítomnosti molekúl organických látok, ktoré obmedzujú rast častíc, uhlíkové nanorúrky, magnetické nanotrubice zo železa, niklu atď.

Hrubo disperzné systémy: emulzie, suspenzie, aerosóly

Na základe veľkosti častíc látky, ktoré tvoria dispergovanú fázu, sa dispergované systémy delia na hrubé s veľkosťou častíc väčšou ako 100 nm a jemne dispergované s veľkosťou častíc od 1 do 100 nm. Ak je látka fragmentovaná na molekuly alebo ióny s veľkosťou menšou ako 1 nm, vzniká homogénny systém - roztok. Roztok je homogénny, medzi časticami a médiom neexistuje rozhranie, a preto nepatrí do disperzných systémov. Hrubo disperzné systémy sa delia do troch skupín: emulzie, suspenzie a aerosóly.

Emulzie sú dispergované systémy s kvapalným disperzným médiom a kvapalnou dispergovanou fázou.

Možno ich tiež rozdeliť do dvoch skupín: 1) priame - kvapky nepolárnej kvapaliny v polárnom prostredí (olej vo vode); 2) spätný chod (voda v oleji). Zmeny v zložení emulzií alebo vonkajšie vplyvy môžu viesť k premene priamej emulzie na reverznú emulziu a naopak. Príklady najznámejších prírodných emulzií sú mlieko (priama emulzia) a olej (reverzná emulzia). Typickou biologickou emulziou sú tukové kvapôčky v lymfe.

Medzi emulzie známe v ľudskej praxi patria rezné kvapaliny, bitúmenové materiály, pesticídy, lieky a kozmetika a potravinárske výrobky. Napríklad v lekárskej praxi sa tukové emulzie široko používajú na dodanie energie hladujúcemu alebo oslabenému telu prostredníctvom intravenóznej infúzie. Na získanie takýchto emulzií sa používajú oleje z olív, bavlníkových semien a sójových bôbov. V chemickej technológii je emulzná polymerizácia široko používaná ako hlavná metóda na výrobu kaučukov, polystyrénu, polyvinylacetátu atď. Suspenzie sú hrubé systémy s tuhou disperznou fázou a kvapalným disperzným médiom.

Častice dispergovanej fázy suspenzie sú zvyčajne také veľké, že sa vplyvom gravitácie usadzujú - sedimentujú. Systémy, v ktorých sedimentácia prebieha veľmi pomaly v dôsledku malého rozdielu v hustote dispergovanej fázy a disperzného média, sa tiež nazývajú suspenzie. Prakticky významnými stavebnými suspenziami sú vápno („vápenné mlieko“), emailové farby a rôzne stavebné suspenzie, napríklad „cementová malta“. Suspenzie zahŕňajú aj lieky, napríklad tekuté masti - linimenty. Osobitnú skupinu tvoria hrubo disperzné systémy, v ktorých je koncentrácia dispergovanej fázy relatívne vysoká v porovnaní s jej nízkou koncentráciou v suspenziách. Takéto rozptýlené systémy sa nazývajú pasty. Napríklad zubné, kozmetické, hygienické atď., ktoré sú vám dobre známe z bežného života.

Aerosóly sú hrubo rozptýlené systémy, v ktorých je disperzným médiom vzduch a dispergovanou fázou môžu byť kvapôčky kvapaliny (oblaky, dúhy, lak na vlasy alebo dezodorant uvoľnené z plechovky) alebo častice pevnej látky (mrak prachu, tornádo)

Koloidné systémy – v nich dosahujú veľkosti koloidných častíc až 100 nm. Takéto častice ľahko prenikajú do pórov papierových filtrov, ale neprenikajú do pórov biologických membrán rastlín a živočíchov. Keďže koloidné častice (micely) majú elektrický náboj a solvatujú iónové obaly, vďaka čomu zostávajú suspendované, nemusia sa pomerne dlho zrážať. Pozoruhodným príkladom koloidného systému sú roztoky želatíny, albumínu, arabskej gumy a koloidné roztoky zlata a striebra.

Koloidné systémy zaujímajú medzipolohu medzi hrubými systémami a skutočnými riešeniami. V prírode sú rozšírené. Pôda, hlina, prírodné vody, mnohé minerály, vrátane niektorých drahých kameňov, to všetko sú koloidné systémy.

Existujú dve skupiny koloidných roztokov: tekuté (koloidné roztoky – sóly) a gélovité (želé – gély).

Väčšina biologických tekutín bunky (už spomínaná cytoplazma, jadrová šťava – karyoplazma, obsahy vakuol) a živého organizmu ako celku sú koloidné roztoky (soly). Všetky životne dôležité procesy, ktoré sa vyskytujú v živých organizmoch, sú spojené s koloidným stavom hmoty. V každej živej bunke sa biopolyméry (nukleové kyseliny, proteíny, glykozaminoglykány, glykogén) nachádzajú vo forme rozptýlených systémov.

Gély sú koloidné systémy, v ktorých častice dispergovanej fázy tvoria priestorovú štruktúru.

Gély môžu byť: potraviny - marmeláda, marshmallows, želé mäso, želé; biologické - chrupavky, šľachy, vlasy, svalové a nervové tkanivo, telá medúz; kozmetika - sprchové gély, krémy; lekárske - lieky, masti; minerál - perly, opál, karneol, chalcedón.

Koloidné systémy majú veľký význam pre biológiu a medicínu. Zloženie akéhokoľvek živého organizmu zahŕňa pevné, kvapalné a plynné látky, ktoré sú v komplexnom vzťahu s prostredím. Z chemického hľadiska je telo ako celok komplexnou zbierkou mnohých koloidných systémov.

Biologické tekutiny (krv, plazma, lymfa, cerebrospinálny mok atď.) sú koloidné systémy, v ktorých sú organické zlúčeniny ako bielkoviny, cholesterol, glykogén a mnohé ďalšie v koloidnom stave. Prečo mu príroda dáva takú prednosť? Táto vlastnosť je primárne spôsobená tým, že látka v koloidnom stave má veľké rozhranie medzi fázami, čo prispieva k lepším metabolickým reakciám.

Príklady prírodných a umelých disperzných systémov. Minerály a horniny ako prírodné zmesi

Celá príroda, ktorá nás obklopuje – živočíšne a rastlinné organizmy, hydrosféra a atmosféra, zemská kôra a podložie sú komplexnou zbierkou mnohých rôznych a rôznych typov hrubých a koloidných systémov. Mraky našej planéty sú rovnaké živé bytosti ako celá príroda, ktorá nás obklopuje. Pre Zem majú veľký význam, keďže sú to informačné kanály. Koniec koncov, oblaky pozostávajú z kapilárnej látky vody a voda, ako viete, je veľmi dobrým zariadením na uchovávanie informácií. Kolobeh vody v prírode vedie k tomu, že informácie o stave planéty a nálade ľudí sa hromadia v atmosfére a spolu s oblakmi sa pohybujú po celom priestore Zeme. Úžasný výtvor prírody - oblaky, ktoré dávajú ľuďom radosť, estetické potešenie a jednoducho chuť občas sa pozrieť na oblohu.

Príkladom prirodzeného disperzného systému môže byť aj hmla, akumulácia vody vo vzduchu, kedy vznikajú drobné kondenzačné produkty vodnej pary (pri teplote vzduchu nad? 10° - drobné kvapôčky vody, pri? 10..? 15° - zmes vodných kvapiek a ľadových kryštálov, pri teplote pod 15° - ľadové kryštáliky trblietajúce sa v slnečných lúčoch alebo vo svetle mesiaca a lampášov). Relatívna vlhkosť vzduchu počas hmiel je zvyčajne blízka 100% (najmenej presahuje 85-90%). Pri silných mrazoch (? 30° a menej) v obývaných oblastiach, na železničných staniciach a letiskách je však možné pozorovať hmly pri akejkoľvek relatívnej vlhkosti vzduchu (aj menej ako 50 %) – v dôsledku kondenzácie vodnej pary vznikajúcej pri spaľovaní paliva (v motoroch, peciach atď.) a uvoľňujú sa do atmosféry cez výfukové potrubie a komíny.

Nepretržité trvanie hmiel sa zvyčajne pohybuje od niekoľkých hodín (a niekedy pol hodiny až hodiny) až po niekoľko dní, najmä v chladnom období.

Hmly bránia bežnej prevádzke všetkých druhov dopravy (najmä leteckej), preto majú predpovede hmly veľký hospodársky význam.

Príkladom zložitého disperzného systému je mlieko, ktorého hlavnými zložkami (nepočítajúc vodu) sú tuk, kazeín a mliečny cukor. Tuk je vo forme emulzie a keď mlieko stojí, postupne stúpa na vrch (smotana). Kazeín je obsiahnutý vo forme koloidného roztoku a neuvoľňuje sa samovoľne, ale môže sa ľahko vyzrážať (vo forme tvarohu), keď sa mlieko okyslí napríklad octom. V prirodzených podmienkach sa kazeín uvoľňuje, keď mlieko kysne. Napokon, mliečny cukor je vo forme molekulárneho roztoku a uvoľňuje sa až pri odparovaní vody.

Mnoho plynov, kvapalín a pevných látok sa rozpúšťa vo vode. Cukor a kuchynská soľ sa ľahko rozpúšťajú vo vode; oxid uhličitý, amoniak a mnohé ďalšie látky pri zrážke s vodou prechádzajú do roztoku a strácajú svoj predchádzajúci stav agregácie. Rozpustená látka môže byť izolovaná z roztoku určitým spôsobom. Ak odparíte roztok kuchynskej soli, soľ zostane vo forme pevných kryštálov.

Keď sa látky rozpustia vo vode (alebo inom rozpúšťadle), vytvorí sa jednotný (homogénny) systém. Roztok je teda homogénny systém pozostávajúci z dvoch alebo viacerých zložiek. Roztoky môžu byť kvapalné, pevné a plynné. TO kvapalné roztoky zahŕňajú napríklad roztok cukru alebo kuchynskej soli vo vode, alkohol vo vode a podobne. Tuhé roztoky jedného kovu v druhom zahŕňajú zliatiny: mosadz je zliatina medi a zinku, bronz je zliatina medi a cínu a podobne. Plynná látka je vzduch alebo akákoľvek zmes plynov.

KALININGRADSKÉ OBCHODNÉ A EKONOMICKÉ KOLEKTÍVY

pobočka federálneho štátneho rozpočtu

vzdelávacia inštitúcia vyššieho vzdelávania odborné vzdelanie

RUSKÁ AKADÉMIA NÁRODNÉHO HOSPODÁRSTVA A VEREJNEJ SLUŽBY

za PREZIDENTA RUSKEJ FEDERÁCIE

Podporné poznámky

Téma: "Rozptýlené systémy"

Kaliningrad, 2013

Téma: "Rozptýlené systémy"

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

Dispergovaný systém obsahuje dve povinné zložky:dispergovaná fáza - drvená látkadisperzné médium - látka, v ktorej je rozptýlená fáza.
Všetky rozptýlené systémy sa vyznačujú dvoma hlavnými vlastnosťami:

Vysoký rozptyl.

Heterogenita.

Dispergované systémy

Jemne rozptýlené

Koloidné systémy

Hrubo rozptýlené

True Sol Suspensions

Emulzné gély

Aerosóly

Klasifikácia disperzných systémov

Podľa stavu agregácie fáz

Ako disperzné médium, tak aj dispergovaná fáza môžu byť zastúpené látkami v rôznom stave agregácie – tuhá, kvapalná a plynná.V závislosti od kombinácie agregovaného stavu disperzného média a dispergovanej fázy možno rozlíšiť 9 typov takýchto systémov.

Hlavné typy disperzných systémov

Disperzné médium

Podľa veľkosti častíc

Podľa stupňa disperzie sa systémy delia na typy

Hrubo rozptýlené s polomerom častíc väčším ako 100 nm

Koloidné dispergované (soly) s veľkosťou častíc 100 nm až 1 nm.

Molekulárne alebo iónové roztoky s veľkosťou častíc menšou ako 1 nm.

Hrubé rozptýlené systémy.

Emulzie (médium aj fáza sú navzájom nerozpustné kvapaliny, v ktorých je jedna z kvapalín suspendovaná v druhej vo forme kvapiek). Toto je mlieko, lymfa, farby na vodnej báze, kyslá smotana, majonéza, zmrzlina atď.;

Pozastavenie (médium je kvapalina a fáza je v nej nerozpustná pevná látka). Sú to stavebné riešenia (napríklad „vápenné mlieko“ na bielenie), riečny a morský bahno suspendovaný vo vode a pyré.

Aerosóly - disperzné systémy, ktorých disperzným médiom je plyn a dispergovanou fázou môžu byť pevné častice alebo kvapôčky kvapaliny. Rozlišujte medzi prachom, dymom a hmlou. Prvé dva typy aerosólov sú suspenzie pevných častíc v plyne (väčšie častice v prachu), druhý je suspenzia malých kvapiek kvapaliny v plyne. Bioaerosóly sú peľ a spóry rastlín.

Peny - vysoko koncentrované hrubé systémy, v ktorých je disperzným médiom kvapalina a dispergovanou fázou je plyn.

Prášky – dispergovaná fáza je pevná látka a disperzné médium je plyn.

Hrubo rozptýlené systémy sú nestabilné.

Koloidné systémy

Koloidné systémy - ide o disperzné systémy, v ktorých je veľkosť fázových častíc od 100 do 1 nm. Tieto častice nie sú viditeľné voľným okom a dispergovaná fáza a disperzné médium v takýchto systémoch sa ťažko separujú usadzovaním. Delia sa nasol (koloidné roztoky) agély(želé). 1. Koloidné roztoky, prípsol . Ide o väčšinu tekutín živej bunky (cytoplazma, jadrová šťava, obsah organel a vakuol) a živého organizmu ako celku (krv, lymfa, tkanivový mok, tráviace šťavy). Takéto systémy tvoria lepidlá, škrob, proteíny a niektoré polyméry. Koloidné roztoky majú podobný vzhľad ako skutočné roztoky. Odlišujú sa od nich „svetelnou dráhou“, ktorá sa vytvára - 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, môžete pozorovať v kinách, keď vzduchom kinosály prechádza lúč svetla z filmovej kamery. 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 rovnomenných elektrických nábojov na ich povrchu. Ale za určitých podmienok môže dôjsť ku koagulačnému procesu.Koagulácia - jav zlepovania a zrážania koloidných častíc - pozorujeme, keď sa náboj týchto častíc neutralizuje, keď sa do koloidného roztoku pridá 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, čo sú želatínové usadeniny vznikajúce pri koagulácii sólov. Patrí medzi ne veľké množstvo polymérových gélov, ktoré sú vám tak dobre známe cukrárske, kozmetické a lekárske (želatína, želé, želé, marmeláda, torta z vtáčieho mlieka) a samozrejme nekonečné množstvo prírodných gélov: minerály (opál), medúzy telá, chrupavky, šľachy, vlasy, svalové a nervové tkanivo atď. Postupom času sa štruktúra gélov naruší – uvoľní sa z nich voda. Tento jav sa nazývasyneréza.

Riešenia

Roztok je homogénny (homogénny) systém pozostávajúci z častíc rozpustenej látky, rozpúšťadla a produktov ich vzájomného pôsobenia.Roztoky sú vždy jednofázové, to znamená, že ide o homogénny plyn, kvapalinu alebo tuhú látku. Je to spôsobené tým, že jedna z látok je rozložená v hmote druhej vo forme molekúl, atómov alebo iónov (veľkosť častíc menšia ako 1 nm). Roztoky sa nazývajú pravdivé, ak je potrebné zdôrazniť ich odlišnosť od koloidných roztokov.

Tabuľka

Príklady rozptýlených systémov

Disperzné médium

Samotestovacie otázky

Čo sa nazýva disperzný systém, fáza, médium?

Ako priradiť disperziu k veľkosti častíc?

Ktoré disperzné systémy sú klasifikované ako koloidné?

Čo je koagulácia a aké faktory ju spôsobujú?

Aký je praktický význam koagulácie?

Čo je pozastavenie?

Aké sú hlavné vlastnosti suspenzií?

Čo je to emulzia a ako ju rozbiť?

Kde sa používajú aerosóly?

Aké metódy existujú na ničenie aerosólov?

Bezpečnostné opatrenia pri práci s alkoholovými lampami

Pri práci s alkoholovými lampami musíte dodržiavať bezpečnostné predpisy.

Lihovú lampu je potrebné používať len na určený účel uvedený v jej technickom liste.

Nedoplňujte palivo do alkoholovej lampy v blízkosti zariadení s otvoreným ohňom.

Nenapĺňajte liehovú lampu palivom nad polovicu kapacity nádrže.

Duchovnú lampu s horiacim knôtom nehýbte ani ju neprenášajte.

Naplňte alkoholovú lampu iba etylalkoholom.

Plameň liehovej lampy zhasnite iba uzáverom.

Na pracovnom stole, kde sa používa alkoholová lampa, neskladujte horľavé látky a materiály, ktoré sa môžu vznietiť pri krátkodobom vystavení zdroju vznietenia s nízkou tepelnou energiou (plameň zápalky, alkoholová lampa).

Pri práci liehovú lampu nenakláňajte a ak je to potrebné, použite liehové lampy, ktoré fungujú v naklonenej polohe (fazetové liehové lampy).

Ak sa liehová lampa prevráti a horiaci alkohol sa rozleje na stôl, ihneď liehovinu prikryte hrubou látkou a ak je to potrebné, použite na uhasenie plameňa hasiaci prístroj.

Miestnosť, v ktorej sa pracuje s alkoholovou lampou(ami), musí byť vybavená primárnymi hasiacimi prostriedkami, napríklad práškovým hasiacim prístrojom OP-1 alebo OP-2.

Literatúra

PEKLO. Zimon „Zábavná koloidná chémia“, Moskva, „Agar“, 2008

NA. Zharkikh „Chémia pre ekonomické vysoké školy“, Rostov na Done, „Phoenix“, 2008

Fyzikálna a koloidná chémia v stravovanie, Moskva, Alfa - M 2010.

E.A. Arustamov „Manažment prírody“, Moskva, „Dashkov a K“, 2008.

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

Disperzné systémy a koloidné chemické procesy prebiehajú ako v potravinárskom priemysle, tak aj vo verejnom stravovaní. Koloidné chemické procesy, ako je napučiavanie, rozpúšťanie, gélovanie, agregácia, koagulácia, zrážanie, peptizácia, adsorpcia, sú základom výroby mnohých potravinárskych výrobkov: bujóny, zmrzlina, rôzne cukrárske výrobky, mliečne výrobky, ale aj pekárske, vinárske, pivovarnícke Maslo, margarín, majonéza, kyslá smotana, smotana, mlieko sú komplexné koloidné systémy. Na vykonanie kontroly technologických procesov potravinárskej výroby potrebujú ekonomickí inžinieri znalosti o charakteristikách disperzných systémov a ich základných vlastnostiach.

Dispergované systémy sú systémy pozostávajúce z látky, rozdrvenej na častice väčšej alebo menšej veľkosti a distribuovanej v inej látke. Tá istá látka môže byť v rôznom stupni fragmentácie: makroskopicky viditeľné častice (>0,2-0,1 mm, rozlíšenie oka), mikroskopicky viditeľné častice (od 0,2-0,1 mm do 400-300 nm*, rozlišovacia schopnosť mikroskopu pri osvetlení biele svetlo) a v molekulárnom (alebo iónovom) stave. Medzi svetom molekúl a mikroskopicky viditeľnými časticami existuje oblasť fragmentácie hmoty s komplexom nových vlastností, ktoré sú vlastné tejto forme organizácie hmoty. Takéto častice, neviditeľné pod optickým mikroskopom, sa nazývajú koloidný, a rozdrvený (dispergovaný) stav látok s veľkosťou častíc od 400-300 nm do 1 nm - koloidný stav látky.

Dispergované systémy pozostávajú z kontinuálnej kontinuálnej fázy - disperzné médium, v ktorom sú rozdrvené častice distribuované a samotné drvené častice jednej veľkosti alebo iného tvaru umiestnené v tomto prostredí - dispergovaná fáza. Rozptýlené systémy sú heterogénne, t.j. vyznačujú sa existenciou skutočných fyzikálnych fázových rozhraní medzi disperznou fázou a dispergovaným prostredím.

Predpokladom na získanie disperzných systémov je vzájomná nerozpustnosť dispergovateľnej látky a disperzného média. Napríklad je nemožné získať koloidné roztoky cukru alebo kuchynskej soli vo vode, ale možno ich získať v petroleji alebo benzéne, v ktorých sú tieto látky prakticky nerozpustné.

Kvantitatívnou charakteristikou disperzie (fragmentácie) látky je stupeň disperzity (stupeň fragmentácie, D) - prevrátená hodnota veľkosti (a) dispergovaných častíc:

Tu sa a rovná buď priemeru guľovitých alebo vláknitých častíc, alebo dĺžke okraja kubických častíc alebo hrúbke filmov (obr. 1). Čím menšie sú veľkosti častíc, tým väčšia je disperzia a naopak.

*1 nm (nanometer) = 10-6 mm.

Čisté látky sú v prírode veľmi zriedkavé. Zmesi rôznych látok v rôznom stave agregácie môžu vytvárať heterogénne a homogénne systémy – disperzné systémy a roztoky.

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

Látka prítomná vo väčších množstvách, v objeme ktorej je rozptýlená fáza rozptýlená, sa nazýva disperzné prostredie. Medzi ním a časticami dispergovanej fázy je rozhranie, preto sa dispergované systémy nazývajú heterogénne (nehomogénne).

Ako disperzné médium, tak aj dispergovaná fáza môžu byť zastúpené látkami v rôznom stave agregácie – tuhá, kvapalná a plynná.

V závislosti od kombinácie agregovaného stavu disperzného média a dispergovanej fázy možno rozlíšiť 8 typov takýchto systémov (tab. 11).

Tabuľka 11
Príklady rozptýlených systémov

Už rýchle zoznámenie sa s rozptýlenými systémami a riešeniami ukazuje, aké dôležité sú v každodennom živote av prírode (pozri tabuľku 11).

Klasifikácia disperzných systémov a roztokov je uvedená v schéme 2.

Schéma 2
Klasifikácia disperzných systémov a roztokov

Pozastaviť

Suspenzie sú disperzné systémy, v ktorých je veľkosť fázových častíc väčšia ako 100 nm. Ide o nepriehľadné systémy, ktorých jednotlivé častice je možné vidieť voľným okom. Dispergovaná fáza a disperzné médium sa ľahko oddelia usadzovaním. Takéto systémy sú rozdelené do troch skupín:

emulzie (médium aj fáza sú navzájom nerozpustné kvapaliny). Ide o známe mliečne, lymfatické, vodouriediteľné farby atď.;
suspenzie (médium je kvapalina a fáza je v nej nerozpustná pevná látka). Ide o konštrukčné riešenia (napríklad „vápenné mlieko“ na bielenie), riečny a morský kal suspendovaný vo vode, živú suspenziu mikroskopických živých organizmov v morskej vode - planktón, ktorým sa živia obrie veľryby atď.;
aerosóly sú suspenzie malých častíc kvapalín alebo pevných látok v plyne (napríklad vo vzduchu). Rozlišujte medzi prachom, dymom a hmlou. Prvé dva typy aerosólov sú suspenzie pevných častíc v plyne (väčšie častice v prachu), druhý je suspenzia malých kvapiek kvapaliny v plyne. Napríklad prírodné aerosóly: 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 tým, že vo vzduchu vždy visí najjemnejší cementový prach, ktorý vzniká pri mletí cementárskych surovín a produktu jeho výpalu – slinku. Podobné škodlivé aerosóly – prach – sú prítomné aj v mestách s hutníckou výrobou. Dym z továrenských komínov, smog, drobné kvapôčky slín vylietavajúce z úst chorého na chrípku a tiež škodlivé aerosóly.

Aerosóly zohrávajú dôležitú úlohu v prírode, každodennom živote a ľudských výrobných činnostiach. Nahromadenie mrakov, chemické ošetrenie polí, nanášanie farby v spreji, rozprašovanie paliva, výroba sušeného mlieka a ošetrenie dýchacích ciest (inhalácia) sú príklady javov a procesov, pri ktorých aerosóly prinášajú výhody.

Aerosóly sú hmly nad morským príbojom, v blízkosti vodopádov a fontán; dúha, ktorá sa v nich objavuje, dáva človeku radosť a estetické potešenie.

Pre chémiu majú najväčší význam disperzné systémy, v ktorých je médiom voda.

Koloidné systémy

Koloidné systémy sú dispergované systémy, v ktorých je veľkosť fázových častíc od 100 do 1 nm. Tieto častice nie sú viditeľné voľným okom a dispergovaná fáza a disperzné médium v takýchto systémoch sa ťažko separujú usadzovaním.

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

1. Koloidné roztoky, alebo sol. Ide o väčšinu tekutín živej bunky (cytoplazma, jadrová šťava - karyoplazma, obsah organel a vakuol) a živého organizmu ako celku (krv, lymfa, tkanivový mok, tráviace šťavy, humorálne tekutiny a pod.). 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”) reagujú s roztokmi kyselín, vzniká koloidný roztok kyseliny kremičitej. Sól sa tvorí aj počas hydrolýzy chloridu železitého v horúcej vode. Koloidné roztoky majú podobný vzhľad ako skutočné roztoky. Odlišujú sa od nich „svetelnou dráhou“, ktorá sa vytvára - 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, môžete pozorovať v kinách, keď vzduchom kinosály prechádza lúč svetla z filmovej kamery.

Koagulácia- jav zlepovania a zrážania koloidných častíc - pozorujeme, keď sa náboj týchto častíc neutralizuje, keď sa do koloidného roztoku pridá 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. Druhá podskupina koloidných systémov je gély, alebo želé y predstavujúce želatínové sedimenty vznikajúce pri koagulácii sólov. Patrí medzi ne veľké množstvo polymérových gélov, vám tak dobre známych cukrárskych, kozmetických a medicínskych gélov (želatína, aspik, želé, marmeláda, suflé z vtáčieho mlieka) a samozrejme nekonečné množstvo prírodných gélov: minerály (opál), medúzy telieska, chrupavky, šľachy, vlasy, svalové a nervové tkanivo atď. Dejiny vývoja života na Zemi možno súčasne považovať za históriu evolúcie koloidného stavu hmoty. Časom sa štruktúra gélov naruší a uvoľní sa z nich voda. Tento jav sa nazýva syneréza.