Дисперсні системи і розчини

Чисті речовини в природі зустрічаються дуже рідко. Суміші різних речовин в різних агрегатних станах можуть утворювати гетерогенні і гомогенні системи – дисперсні системи і розчини.

Дисперсними називають гетерогенні системи, в яких одна речовина у вигляді дуже дрібних частинок рівномірно розподілено в обсязі іншого.

Те речовина, яка присутня в меншій кількості і розподілено в обсязі іншого, називають дисперсною фазою. Вона може складатися з декількох речовин.

Речовина, присутня в більшій кількості, в обсязі якого розподілена дисперсна фаза, називають дисперсійним середовищем. Між нею і частинками дисперсної фази існує поверхню розділу, тому дисперсні системи називають гетерогенними (неоднорідними).

І дисперсійне середовище, і дисперсне фазу можуть представляти речовини, що знаходяться в різних агрегатних станах – твердому, рідкому і газоподібному.

Залежно від поєднання агрегатного стану дисперсійного середовища і дисперсної фази можна виділити 9 видів таких систем (табл. 9).

За величиною частинок речовин, що складають дисперсну фазу, дисперсні системи ділять на Грубодисперсні (суспензії) з розмірами частинок більше 100 нм і тонкодисперсні (колоїдні розчини або колоїдні системи) з розмірами частинок від 100 до 1 нм. Якщо ж речовина роздроблене до молекул або іонів розміром менше 1 нм, утворюється гомогенна система – розчин. Вона однорідна (гомогенна), поверхні розділу між частинками і середовищем немає.

Уже побіжне знайомство з дисперсними системами і розчинами показує, наскільки вони важливі в повсякденному житті і в природі (табл. 9).
Дисперсні системи і розчини

Класифікація дисперсних систем і розчинів представлена на схемі 1.
Дисперсні системи і розчини
Судіть самі: без нільського мулу не відбулася б велика цивілізація Стародавнього Єгипту; без води, повітря, гірських порід і мінералів взагалі б не існувала жива планета – наш спільний дім – Земля; без клітин не було б живих організмів і т. д.

суспензії

Суспензії – це дисперсні системи, в яких розмір часток фази понад 100 нм. Це непрозорі системи, окремі частинки яких можна помітити неозброєним оком. Дисперсна фаза і дисперсійне середовище легко розділяються відстоюванням. Такі системи поділяють на:

1) емульсії (і середовище, і фаза – нерозчинні одна в одній рідини). Це добре відомі вам молоко, лімфа, водоемульсійні фарби і т. Д .;

2) суспензії (середа – рідина, а фаза – нерозчинний в ній тверда речовина). Це будівельні розчини (наприклад, «вапняне молоко» для побілки), зважений у воді річкової і морської мул, жива суспензія мікроскопічних живих організмів в морській воді – планктон, яким харчуються гіганти-кити, і т. Д .;

3) аерозолі – суспензії в газі (наприклад, в повітрі) дрібних частинок рідин або твердих речовин. Розрізняють пилу, дими, тумани. Перші два види аерозолів є суспензії твердих частинок в газі (більші частки в пилях), останній – суспензія дрібних крапельок рідини в газі. Наприклад, природні аерозолі: туман, грозові хмари – суспензія в повітрі крапельок води, дим – дрібних твердих частинок. А зміг, що висить над найбільшими містами світу, також аерозоль з твердої і рідкої дисперсної фазою. Жителі населених пунктів поблизу цементних заводів страждають від завжди висить у повітрі найтоншої цементного пилу, що утворюється при розуміли цементної сировини і продукту його випалу – клінкеру. Аналогічні шкідливі аерозолі – пилу – є і в містах з металургійними виробництвами. Дим заводських труб, смоги, дрібні крапельки слини, що вилітають з рота хворого на грип, також шкідливі аерозолі.

Аерозолі грають важливу роль в природі, побуті і виробничій діяльності людини. Скупчення хмар, обробка полів хімікатами, нанесення лакофарбових покриттів за допомогою пульверизатора, розпорошення палив, вироблення сухих молочних продуктів, лікування дихальних шляхів (інгаляція) – приклади тих явищ і процесів, де аерозолі приносять користь. Аерозолі – тумани над морським прибоєм, поблизу водоспадів і фонтанів, що виникає в них веселка приносить людині радість, естетичне задоволення.

Для хімії найбільше значення мають дисперсні системи, в яких середовищем є вода і рідкі розчини.

Природна вода завжди містить розчинені речовини. Природні водні розчини беруть участь в процесах ґрунтоутворення і забезпечують рослини поживними речовинами. Складні процеси життєдіяльності, що відбуваються в організмах людини і тварин, також протікають у розчинах. Багато технологічних процесів в хімічній та інших галузях промисловості, наприклад отримання кислот, металів, паперу, соди, добрив, протікають в розчинах.
колоїди

Колоїдні системи – це такі дисперсні системи, в яких розмір часток фази від 100 до 1 нм. Ці частинки не видно неозброєним оком, і дисперсна фаза і дисперсійне середовище в таких системах відстоюванням поділяються насилу.

Їх поділяють на золі (колоїдні розчини) і гелі (холодці).

1. Колоїдні розчини, або золі. Це більшість рідин живої клітини (цитоплазма, ядерний сік – каріоплазма, вміст органоїдів і вакуолей) і живого організму в цілому (кров, лімфа, тканинна рідина, травні соки, гуморальні рідини і т. Д.). Такі системи утворюють клеї, крохмаль, білки, деякі полімери.

Колоїдні розчини можуть бути отримані в результаті хімічних реакцій; наприклад, при взаємодії розчинів силікатів калію або натрію ( «розчинного скла») з розчинами кислот утворюється колоїдний розчин кремнієвої кислоти. Золь утворюється і при гідролізі хлориду желе-за (Ш) в гарячій воді. Колоїдні розчини зовні схожі на справжні розчини. Їх відрізняють від останніх по утворюється «світиться доріжці» – конусу при пропущенні через них променя світла. Це явище називають ефектом Тін-даля. Більші, ніж в істинному розчині, частинки дисперсної фази золю відбивають світло від своєї поверхні, і спостерігач бачить в посудині з колоїдним розчином світиться конус. В істинному розчині він не утворюється. Аналогічний ефект, але тільки для аерозольного, а не рідкого колоїду, ви можете спостерігати в кінотеатрах при проходженні променя світла від кіноапарата через повітря кінозалу.

Частинки дисперсної фази колоїдних розчинів часто не осідають навіть при тривалому зберіганні через безперервні зіткнень з молекулами розчинника за рахунок теплового руху. Вони не злипаються і при зближенні один з одним через наявність на їх поверхні однойменних електричних зарядів. Але за певних умов може відбуватися процес коагуляції.

Коагуляція – явище злипання колоїдних частинок і випадання їх в осад – спостерігається при нейтралізації за – рядів цих частинок, коли в колоїдний розчин додають електроліт. При цьому розчин перетворюється в суспензію або гель. Деякі органічні колоїди коагулюють при нагріванні (клей, яєчний білок) або при зміні кислотно-лужного середовища розчину.

2. Друга підгрупа колоїдних систем – це гелі, або холодці, що представляють собою драглисті опади, які утворюються при коагуляції золів. До них відносять велику кількість полімерних гелів, настільки добре відомі вам кондитерські, косметичні та медичні гелі (желатин, холодець, желе, мармелад, торт «Пташине молоко») і звичайно ж безліч природних гелів: мінерали (опал), тіла медуз, хрящі , сухожилля, волосся, м’язова і нервова тканини і т. д. Історію розвитку життя на Землі можна одночасно вважати історією еволюції колоїдного стану речовини. Згодом структура гелів порушується – з них виділяється вода. Це явище називають синерезисом.

розчини

Розчином називають гомогенну систему, що складається з двох і більше речовин.

Розчини завжди однофазні, тобто представляють собою однорідний газ, рідина або тверда речовина. Це пов’язано з тим, що одне з речовин розподілено в масі іншого у вигляді молекул, атомів або іонів (розмір частинок менше 1 нм).

Розчини називають істинними, якщо потрібно підкреслити їх відмінність від колоїдних розчинів.

Розчинником вважають той речовина, агрегатний стан якого не змінюється при утворенні розчину. Наприклад, вода у водних розчинах кухонної солі, цукру, вуглекислого газу. Якщо ж розчин утворився при змішуванні газу з газом, рідини з рідиною і твердої речовини з твердим, розчинником вважають той компонент, якого більше в розчині. Так, повітря – це розчин кисню, благородних газів, вуглекислого газу в азоті (розчинник). Столовий оцет, в якому міститься від 5 до 9% оцтової кислоти, являє собою розчин цієї кислоти в воді (розчинник – вода). Але в оцтової есенції роль розчинника грає оцтова кислота, так як її масова частка становить 70- 80%, отже, це розчин води в оцтової кислоти.
При кристалізації рідкого металу срібла і золота можна отримати тверді розчини різного складу.

Розчини поділяють на:

• молекулярні – це водні розчини неелектролітів – органічних речовин (спирту, глюкози, сахарози і т. Д.);

• молекулярно-іонні – це розчини слабких електролітів (азотної, сірководневої кислот і ін.);

• іонні – це розчини сильних електролітів (лугів, солей, кислот – NaOH, K2S04, HN03, НС104).

Раніше існували дві точки зору на природу розчинення і розчинів: фізична і хімічна. Згідно з першою розчини розглядали як механічні суміші, згідно з другою – як нестійкі хімічні сполуки частинок розчиненої речовини з водою або іншим розчинником. Остання теорія була висловлена в 1887 р Д. І. Менделєєвим, який присвятив дослідженню розчинів більше 40 років. Сучасна хімія розглядає розчинення як фізико-хімічний процес, а розчини як фізико-хімічні системи.

Більш точне визначення розчину таке:

Розчин – гомогенна (однорідна) система, що складається з частинок розчиненої речовини, розчинника і продуктів їх взаємодії.
Поведінка і властивості розчинів електролітів, як ви добре знаєте, пояснює інша найважливіша теорія хімії – теорія електролітичноїдисоціації, розроблена С. Арреніус, розвинена і доповнена учнями Д. І. Менделєєва, і в першу чергу І. А. Каблуковим.

1. Що таке дисперсні системи?

2. При пошкодженні шкіри (ранки) спостерігається згортання крові – коагуляція золю. У чому сутність цього процесу? Чому це явище виконує захисну функцію для організму? Як називають хвороба, при якій згортання крові утруднене або не спостерігається?

3. Розкажіть про значення різних дисперсних систем в побуті.

4. Простежте еволюцію колоїдних систем в процесі розвитку життя на Землі.

����¯�¿�½���¯���¿���½����¯�¿�½������°����¯�¿�½������³����¯�¿�½���¯���¿���½����¯�¿�½���¯���¿���½����¯�¿�½������·����¯�¿�½������º����¯�¿�½������°...
ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Тіоефіри