Disperser les systèmes et les solutions. Systèmes dispersés Phase dispersée du mélange de carburateur

Dispersé appelés systèmes hétérogènes dans lesquels une substance sous forme de très petites particules est uniformément répartie dans le volume d'une autre.

La substance présente en plus petite quantité et distribuée dans le volume d’une autre est appelée phase dispersée. Il peut être constitué de plusieurs substances.

Une substance présente en plus grande quantité, dans le volume de laquelle la phase dispersée est distribuée, est appelée milieu de dispersion. Il existe une interface entre celui-ci et les particules de la phase dispersée ; c'est pourquoi les systèmes dispersés sont appelés hétérogènes (non uniformes).

Le milieu de dispersion et la phase dispersée peuvent être représentés par des substances dans divers états d'agrégation - solide, liquide et gazeux.

Selon la combinaison de l'état d'agrégation du milieu de dispersion et de la phase dispersée, 8 types de tels systèmes peuvent être distingués.

Selon la granulométrie des substances qui composent la phase dispersée, les systèmes dispersés sont divisés en grossier(suspendre) avec des tailles de particules supérieures à 100 nm et finement dispersé(solutions colloïdales ou systèmes colloïdaux) avec des tailles de particules de 100 à 1 nm. Si la substance est fragmentée en molécules ou en ions d'une taille inférieure à 1 nm, un système homogène se forme - solution. C'est homogène (homogène), il n'y a pas d'interface entre les particules de la phase dispersée et le milieu.

Même une connaissance superficielle de systèmes et de solutions dispersés montre à quel point ils sont importants dans la vie quotidienne et dans la nature (voir tableau).

Tableau. Exemples de systèmes dispersés

Milieu de dispersion	Phase dispersée	Exemples de quelques systèmes dispersés naturels et domestiques
Gaz	Liquide	Brouillard, gaz associés aux gouttelettes d'huile, mélange de carburateur dans les moteurs de voiture (gouttelettes d'essence dans l'air), aérosols
Solide	Poussière dans l'air, fumée, smog, simums (tempêtes de poussière et de sable), aérosols
Liquide	Gaz	Boissons effervescentes, mousse
Liquide	émulsions. Fluides corporels (plasma sanguin, lymphe, sucs digestifs), contenu liquide des cellules (cytoplasme, caryoplasme)
Solide	Sols, gels, pâtes (gelées, gelées, colles). Limon fluvial et marin en suspension dans l’eau ; mortiers
Solide	Gaz	Croûte de neige contenant des bulles d'air, terre, tissus, briques et céramiques, caoutchouc mousse, chocolat gazeux, poudres
Liquide	Terres humides, produits médicaux et cosmétiques (pommades, mascara, rouge à lèvres, etc.)
Solide	Roches, verres colorés, certains alliages

Jugez par vous-même : sans le limon du Nil, la grande civilisation de l’Égypte ancienne n’aurait pas eu lieu ; Sans eau, air, roches et minéraux, il n’y aurait pas de planète vivante – notre maison commune – la Terre ; sans cellules, il n'y aurait pas d'organismes vivants, etc.

Si toutes les particules de la phase dispersée ont la même taille, alors de tels systèmes sont appelés monodispersés (Fig. 1, a et b). Les particules de la phase dispersée de taille inégale forment des systèmes polydispersés (Fig. 1, c).

Riz. 1. Systèmes librement dispersés : corpusculaire - (a-c), fibreux - (d) et film dispersé - (e) ; a, b - monodispersé; c - système polydispersé.

Les systèmes dispersés peuvent être librement dispersé(Fig.1) et dispersé de manière cohérente(Fig. 2, a - c) en fonction de l'absence ou de la présence d'interaction entre les particules de la phase dispersée. Les systèmes librement dispersés comprennent les aérosols, les suspensions diluées et les émulsions. Ils sont fluides, dans ces systèmes les particules de la phase dispersée n'ont pas de contacts, participent à des mouvements thermiques aléatoires, se déplacent librement sous l'action de la gravité. Les systèmes cohésifs dispersés ressemblent à des solides ; ils apparaissent lorsque les particules de la phase dispersée entrent en contact, conduisant à la formation d'une structure en forme de charpente ou de réseau. Une telle structure limite la fluidité du système dispersé et lui confère la capacité de conserver sa forme. Les poudres, les émulsions et suspensions concentrées (pâtes), les mousses, les gels sont des exemples de systèmes dispersés de manière cohésive. Une masse solide d'une substance peut être pénétrée par des pores et des capillaires, qui forment des systèmes capillaires dispersés (cuir, carton, tissus, bois).

Riz. 3. Systèmes cohésifs dispersés (a-c) et capillaires dispersés (d, e) : gel (a), coagulant à structure dense (b) et lâche - arquée (c).

Les systèmes dispersés, en fonction de leur position intermédiaire entre le monde des molécules et celui des grands corps, peuvent être obtenus de deux manières : par des méthodes de dispersion, c'est-à-dire par broyage de gros corps, et par des méthodes de condensation de substances moléculaires ou ioniques.

Sous l'interaction des phases des systèmes dispersés, on entend les processus de solvatation (hydratation dans le cas des systèmes aqueux), c'est-à-dire la formation de coques de solvate (hydrate) à partir des molécules du milieu de dispersion autour des particules de la phase dispersée. Ainsi, selon l'intensité de l'interaction entre les substances de la phase dispersée et le milieu de dispersion (uniquement pour les systèmes avec milieu de dispersion liquide), sur proposition de G. Freindlich, on distingue les systèmes dispersés suivants :

− Lyophile (hydrophile, si DS est de l'eau) : solutions micellaires de tensioactifs, émulsions critiques, solutions aqueuses de certains HMS naturels, par exemple protéines (gélatine, blanc d'œuf), polysaccharides (amidon). Ils se caractérisent par une forte interaction des particules DF avec les molécules DS. Dans le cas limite, une dissolution complète est observée. Les systèmes dispersés lyophiles se forment spontanément en raison du processus de solvatation. Thermodynamiquement stable et agrégative.

− Lyophobe (hydrophobe, si DS est de l'eau) : émulsions, suspensions, sols. Ils se caractérisent par une faible interaction des particules DF avec les molécules DS. Ils ne se forment pas spontanément, pour leur formation il faut travailler. Thermodynamiquement agrégativement instables (c'est-à-dire qu'ils ont tendance à l'agrégation spontanée des particules de la phase dispersée), leur stabilité relative (la soi-disant métastabilité) est dû à des facteurs cinétiques (c'est-à-dire un faible taux d'agrégation).

3. Pesez.

suspension sont des systèmes dispersés dans lesquels la taille des particules de la phase est supérieure à 100 nm. Il s'agit de systèmes opaques dont les particules individuelles sont visibles à l'œil nu. La phase dispersée et le milieu dispersé se séparent facilement par décantation, filtration. Ces systèmes sont divisés en :

1. émulsions ( le milieu et la phase sont des liquides insolubles l'un dans l'autre). A partir d'eau et d'huile, vous pouvez préparer une émulsion en agitant longuement le mélange. Ce sont des peintures au lait, à la lymphe, à l'eau, etc., que vous connaissez bien.

2. Suspensions (le milieu est un liquide, la phase est un solide insoluble.) Pour préparer une suspension, la substance doit être broyée en une poudre fine, versée dans un liquide et bien agitée. Au fil du temps, les particules tomberont au fond du récipient. Évidemment, plus les particules sont petites, plus la suspension durera longtemps. Ce sont des solutions de construction, du limon fluvial et marin en suspension dans l'eau, une suspension vivante d'organismes vivants microscopiques dans l'eau de mer - le plancton, qui se nourrissent de géants - les baleines, etc.

3. Aérosols suspensions dans un gaz (par exemple dans l'air) de petites particules de liquides ou de solides. Les poussières, les fumées, les brouillards diffèrent. Les deux premiers types d'aérosols sont des suspensions de particules solides dans un gaz (particules plus grosses dans les poussières), le dernier est une suspension de gouttelettes liquides dans un gaz. Par exemple : brouillard, nuages ​​d'orage - suspension de gouttelettes d'eau dans l'air, fumée - petites particules solides. Et le smog qui plane sur les plus grandes villes du monde est aussi un aérosol avec une phase dispersée solide et liquide. Les habitants des agglomérations proches des cimenteries souffrent de la poussière de ciment la plus fine toujours en suspension dans l'air, qui se forme lors du broyage des matières premières de ciment et du produit de sa cuisson - le clinker. La fumée des canalisations d'usine, le smog, les plus petites gouttelettes de salive sortant de la bouche d'un patient grippé sont également des aérosols nocifs. Les aérosols jouent un rôle important dans la nature, la vie quotidienne et les activités de production humaine. L'accumulation de nuages, le traitement chimique des champs, la pulvérisation de peinture, le traitement respiratoire (inhalation) sont des exemples de phénomènes et de processus où les aérosols sont bénéfiques. Aérosols - brouillards sur les vagues de la mer, près des cascades et des fontaines, l'arc-en-ciel qui y apparaît procure à une personne de la joie, un plaisir esthétique.

Pour la chimie, les systèmes dispersés dans lesquels le milieu est constitué d’eau et de solutions liquides sont les plus importants.

L'eau naturelle contient toujours des substances dissoutes. Les solutions aqueuses naturelles participent aux processus de formation du sol et fournissent des nutriments aux plantes. Les processus vitaux complexes qui se produisent dans les organismes humains et animaux se produisent également dans les solutions. De nombreux processus technologiques dans l'industrie chimique et autres, tels que la production d'acides, de métaux, de papier, de soude, d'engrais, se déroulent en solutions.

4. Systèmes colloïdaux.

systèmes colloïdaux (traduit du grec "cola" - colle, "eidos" sorte de colle) – ce sont des systèmes dispersés dans lesquels la granulométrie de la phase est de 100 à 1 nm. Ces particules ne sont pas visibles à l'oeil nu, et la phase dispersée et le milieu dispersé dans de tels systèmes se séparent difficilement par décantation.

Vous savez grâce à votre cours de biologie générale que des particules de cette taille peuvent être détectées à l'aide d'un ultramicroscope, qui utilise le principe de diffusion de la lumière. De ce fait, la particule colloïdale qu’elle contient apparaît comme un point brillant sur un fond sombre.

Ils sont divisés en sols (solutions colloïdales) et gels (gelée).

1. Solutions colloïdales, ou sols. Il s'agit de la majorité des fluides d'une cellule vivante (cytoplasme, suc nucléaire - caryoplasme, contenu des organites et vacuoles). Et l'organisme vivant dans son ensemble (sang, lymphe, fluides tissulaires, sucs digestifs, etc.) De tels systèmes forment des adhésifs, de l'amidon, des protéines et certains polymères.

Des solutions colloïdales peuvent être obtenues à la suite de réactions chimiques ; par exemple, lorsque des solutions de silicates de potassium ou de sodium (« verre soluble ») interagissent avec des solutions acides, une solution colloïdale d'acide silicique se forme. Le sol se forme également lors de l'hydrolyse du chlorure de fer (III) dans l'eau chaude.

Une propriété caractéristique des solutions colloïdales est leur transparence. Les solutions colloïdales ressemblent extérieurement aux vraies solutions. Ils se distinguent de ces derniers par le « chemin lumineux » qui en résulte - un cône lorsqu'un faisceau de lumière les traverse. Ce phénomène est appelé effet Tyndall. Plus grosses que dans une vraie solution, les particules de la phase dispersée du sol réfléchissent la lumière de leur surface et l'observateur voit un cône lumineux dans un récipient contenant une solution colloïdale. Il ne se forme pas en vraie solution. Un effet similaire, mais uniquement pour un aérosol plutôt que pour un colloïde liquide, peut être observé en forêt et dans les cinémas lorsqu'un faisceau lumineux provenant d'une caméra traverse l'air de la salle de cinéma.

Faire passer un faisceau de lumière à travers des solutions :

a - une vraie solution de chlorure de sodium ;

b – solution colloïdale d'hydroxyde de fer (III).

Les particules de la phase dispersée des solutions colloïdales ne se déposent souvent pas, même lors d'un stockage à long terme, en raison de collisions continues avec les molécules de solvant dues au mouvement thermique. Ils ne se collent pas lorsqu’ils se rapprochent en raison de la présence de charges électriques similaires à leur surface. Cela s'explique par le fait que les substances à l'état colloïdal, c'est-à-dire à l'état finement divisé, ont une grande surface. Des ions chargés positivement ou négativement sont adsorbés sur cette surface. Par exemple, l'acide silicique adsorbe les ions négatifs SiO 3 2-, qui sont abondants en solution en raison de la dissociation du silicate de sodium :

Les particules ayant des charges similaires se repoussent et ne collent donc pas ensemble.

Mais dans certaines conditions, le processus de coagulation peut se produire. Lors de l'ébullition de certaines solutions colloïdales, une désorption des ions chargés se produit, c'est-à-dire les particules colloïdales perdent leur charge. Ils commencent à s'épaissir et à se stabiliser. La même chose est observée lors de l'ajout d'un électrolyte. Dans ce cas, la particule colloïdale attire un ion de charge opposée et sa charge est neutralisée.

Coagulation - le phénomène d'adhésion des particules colloïdales et leur précipitation - s'observe lorsque les charges de ces particules sont neutralisées, lorsqu'un électrolyte est ajouté à la solution colloïdale. Dans ce cas, la solution se transforme en suspension ou en gel. Certains colloïdes organiques coagulent lorsqu'ils sont chauffés (colle, blanc d'œuf) ou lorsque l'environnement acido-basique de la solution change.

2. Gels ou gelées sont des précipités gélatineux formés lors de la coagulation des sols. Il s'agit notamment d'un grand nombre de gels polymères, de confiserie, de gels cosmétiques et médicaux si bien connus de vous (gélatine, aspic, marmelade, pain, viande, confiture, gelée, marmelade, gelée, fromage, fromage cottage, lait caillé, gâteau au lait d'oiseau ) et bien sûr, une infinité de gels naturels : minéraux (opale), corps de méduses, cartilages, tendons, cheveux, tissus musculaires et nerveux, etc. L'histoire du développement sur Terre peut être considérée simultanément comme l'histoire de l'évolution de l'état colloïdal de la matière. Au fil du temps, la structure des gels se brise (se décolle) - de l'eau s'en dégage. Ce phénomène est appelé synérèse .

gelée sont des systèmes structurés avec des propriétés de solides élastiques. L'état gélatineux de la matière peut être considéré comme intermédiaire entre l'état liquide et l'état solide.

Les gelées de substances macromoléculaires peuvent être obtenues principalement de deux manières : par la méthode de formation de gelées à partir de solutions de polymères et par la méthode de gonflement de substances macromoléculaires sèches dans les liquides correspondants.

Le processus de transition d'une solution ou d'un sol de polymère en gelée est appelé formation de gelée . La gélification est associée à une augmentation de la viscosité et à un ralentissement du mouvement brownien et consiste à combiner les particules de la phase dispersée sous forme de grille ou de cellules et à lier l'ensemble du solvant.

Le processus de gélification est fortement influencé par la nature des substances dissoutes, la forme de leurs particules, la concentration, la température, la durée du processus et les impuretés d'autres substances, notamment les électrolytes. .

En fonction de leurs propriétés, les gelées sont divisées en deux grands groupes :

a) élastique, ou réversible, obtenu à partir de substances macromoléculaires ;

b) fragiles, ou irréversibles, obtenus à partir de sols hydrophobes inorganiques.

Comme déjà mentionné, les gelées de substances macromoléculaires peuvent être obtenues non seulement par la méthode de gélification de solutions, mais également par la méthode de gonflement de substances sèches. Un gonflement limité se termine par la formation de gelée et ne se transforme pas en dissolution, et avec un gonflement illimité, la gelée est une étape intermédiaire sur le chemin de la dissolution.

La gelée se caractérise par un certain nombre de propriétés des solides : ils conservent leur forme, ont des propriétés élastiques et une élasticité. Cependant, leurs propriétés mécaniques sont déterminées par la concentration et la température.

Lorsqu'elles sont chauffées, les gelées passent dans un état visqueux. Ce processus est appelé fusion. Il est réversible car une fois refroidie, la solution forme à nouveau une gelée.

De nombreuses gelées sont capables de se liquéfier et de se dissoudre sous l'action mécanique (agitation, agitation). Ce processus est réversible, puisqu'au repos, au bout d'un certain temps, la solution forme une gelée. La propriété de la gelée de se liquéfier de manière isotherme à plusieurs reprises sous des influences mécaniques et de former de la gelée au repos est appelée thixotropie . Par exemple, la masse de chocolat, la margarine et la pâte sont capables de modifications thixotropes.

Ayant dans leur composition une énorme quantité d'eau, les gelées, en plus des propriétés des corps solides, ont également les propriétés d'un corps liquide. Divers processus physiques et chimiques peuvent s'y dérouler : diffusion, réactions chimiques entre substances.

La gelée fraîchement préparée est susceptible de changer au fil du temps à mesure que le processus de structuration de la gelée se poursuit. Dans le même temps, des gouttelettes de liquide commencent à apparaître à la surface de la gelée qui, en fusionnant, forment un milieu liquide. Le milieu de dispersion résultant est une solution diluée de polymère et la phase dispersée est une fraction gélatineuse. Un tel processus spontané de division de la gelée en phases, accompagné d'un changement de volume, est appelé par le studio. synérèse ( trempage).

La synérèse est considérée comme une continuation des processus qui provoquent la formation de gelée. La vitesse de synérèse des différentes gelées est différente et dépend principalement de la température et de la concentration.

La synérèse des gelées formées de polymères est partiellement réversible. Parfois, le chauffage suffit à remettre la gelée ayant subi la synérèse dans son état d'origine. Dans la pratique culinaire, cette méthode est utilisée, par exemple, pour rafraîchir les céréales, la purée de pommes de terre et le pain rassis. Si pendant le stockage de la gelée des processus chimiques se produisent, alors la synérèse devient plus compliquée et sa réversibilité est perdue, un vieillissement de la gelée se produit. Dans ce cas, la gelée perd sa capacité à retenir l'eau liée (caresse du pain). L'importance pratique de la synérèse est assez grande. Le plus souvent, la synérèse dans la vie quotidienne et dans l'industrie n'est pas souhaitable. C'est le rassis du pain, le trempage de la marmelade, de la gelée, du caramel, des confitures de fruits.

5. Solutions de substances macromoléculaires.

Les polymères, comme les substances de faible poids moléculaire, selon les conditions d'obtention d'une solution (nature du polymère et du solvant, température, etc.), peuvent former à la fois des solutions colloïdales et vraies. À cet égard, il est d'usage de parler de l'état colloïdal ou véritable d'une substance en solution. Nous n'aborderons pas les systèmes "polymère-solvant" de type colloïdal. Considérons uniquement les solutions de polymères de type moléculaire. Il est à noter qu'en raison de la grande taille des molécules et des particularités de leur structure, les solutions d'HMS possèdent un certain nombre de propriétés spécifiques :

1. Les processus d’équilibre dans les solutions HMS s’établissent lentement.

2. En règle générale, le processus de dissolution du DIU est précédé du processus de gonflement.

3. Les solutions polymères n'obéissent pas aux lois des solutions idéales, c'est-à-dire les lois de Raoult et de van't Hoff.

4. Lors de l'écoulement des solutions de polymères, une anisotropie des propriétés apparaît (différentes propriétés physiques de la solution dans différentes directions) en raison de l'orientation des molécules dans le sens de l'écoulement.

5. Haute viscosité des solutions de DIU.

6. En raison de leur grande taille, les molécules de polymère ont tendance à s’associer en solutions. La durée de vie des associés polymères est plus longue que celle des associés de substances de faible poids moléculaire.

Le processus de dissolution des HMC se déroule spontanément, mais pendant une longue période, et il est souvent précédé d'un gonflement du polymère dans le solvant. Les polymères dont les macromolécules ont une forme symétrique peuvent passer en solution sans gonflement préalable. Par exemple, l'hémoglobine, l'amidon hépatique - le glycogène ne gonflent presque pas lorsqu'ils sont dissous et les solutions de ces substances n'ont pas une viscosité élevée, même à des concentrations relativement élevées. Tandis que les substances aux molécules allongées très asymétriques gonflent très fortement lorsqu'elles sont dissoutes (gélatine, cellulose, caoutchoucs naturels et synthétiques).

Le gonflement est une augmentation de la masse et du volume du polymère due à la pénétration de molécules de solvant dans la structure spatiale du DIU.

Il existe deux types de gonflements : illimité, se terminant par la dissolution complète du DIU (par exemple, gonflement de la gélatine dans l'eau, du caoutchouc dans le benzène, de la nitrocellulose dans l'acétone) et limité, conduisant à la formation d'un polymère - gelée gonflé (par exemple, gonflement de la cellulose dans l'eau, de la gélatine dans l'eau froide, du caoutchouc vulcanisé dans le benzène).

Dans le monde qui nous entoure, les substances pures sont extrêmement rares ; fondamentalement, la plupart des substances sur terre et dans l’atmosphère sont des mélanges variés contenant plus de deux composants. Les particules dont la taille varie d'environ 1 nm (plusieurs tailles moléculaires) à 10 µm sont appelées Dispersé(lat. dispergo - disperser, pulvériser). Une variété de systèmes (inorganiques, organiques, polymères, protéiques), dans lesquels au moins une des substances se présente sous la forme de telles particules, sont appelés dispersés. Dispersé - il s'agit de systèmes hétérogènes constitués de deux ou plusieurs phases avec une interface très développée entre elles ou d'un mélange constitué d'au moins deux substances totalement ou pratiquement non miscibles entre elles et ne réagissant pas chimiquement entre elles. L'une des phases, la phase dispersée, est constituée de particules très fines réparties dans l'autre phase, le milieu de dispersion.

Système de dispersion

Selon l'état d'agrégation, les particules dispersées peuvent être solides, liquides, gazeuses et, dans de nombreux cas, avoir une structure complexe. Les milieux de dispersion peuvent également être gazeux, liquides et solides. La plupart des corps réels du monde qui nous entoure existent sous forme de systèmes dispersés : eau de mer, sols et sols, tissus d'organismes vivants, de nombreux matériaux techniques, produits alimentaires, etc.

Classification des systèmes dispersés

Malgré de nombreuses tentatives pour proposer une classification unifiée de ces systèmes, celle-ci fait toujours défaut. La raison réside dans le fait que dans toute classification, toutes les propriétés des systèmes dispersés ne sont pas prises comme critère, mais seulement l'une d'entre elles. Considérez les classifications les plus courantes des systèmes colloïdaux et microhétérogènes.

Dans n'importe quel domaine de la connaissance, lorsqu'il s'agit d'objets et de phénomènes complexes, afin de faciliter et d'établir certains modèles, il convient de les classer selon l'une ou l'autre caractéristique. Ceci s'applique également au domaine des systèmes dispersés ; à différentes époques, divers principes de classification leur ont été proposés. Selon l'intensité de l'interaction entre les substances du milieu de dispersion et la phase dispersée, on distingue les colloïdes lyophiles et lyophobes. D'autres méthodes de classification des systèmes dispersés sont brièvement décrites ci-dessous.

Classification selon la présence ou l'absence d'interactionentre les particules de la phase dispersée. Selon cette classification, les systèmes dispersés sont divisés en systèmes librement dispersés et dispersés de manière cohérente ; la classification est applicable aux solutions colloïdales et aux solutions de composés macromoléculaires.

Les systèmes Svobodnodispersnye comprennent des solutions colloïdales typiques, des suspensions, des suspensions, diverses solutions de composés macromoléculaires qui ont une fluidité, comme les liquides et solutions ordinaires.

Les systèmes dits structurés, dans lesquels, à la suite de l'interaction entre les particules, un cadre de maillage spatial ajouré apparaît et le système dans son ensemble acquiert la propriété d'un corps semi-solide, sont classés comme systèmes connectés-dispersés. . Par exemple, les sols de certaines substances et solutions de composés macromoléculaires avec une diminution de la température ou avec une augmentation de la concentration au-dessus d'une limite connue, sans subir de changements externes, perdent leur fluidité - gélatinisent (gélifient), se transforment en gel (gelée) État. Cela comprend également les pâtes concentrées et les précipités amorphes.

Classement par dispersion. Les propriétés physiques de la substance ne dépendent pas de la taille du corps, mais à un degré de broyage élevé, elles deviennent fonction de la dispersion. Par exemple, les sols métalliques ont des couleurs différentes selon le degré de broyage. Ainsi, les solutions colloïdales d'or à dispersion extrêmement élevée sont violettes, moins dispersées - bleues, encore moins - vertes. Il y a des raisons de croire que d'autres propriétés des sols de la même substance changent avec le broyage : cela suggère un critère naturel pour classer les systèmes colloïdaux selon la dispersion, c'est-à-dire la séparation de la zone de l'état colloïdal (10 -5 - 10 -7 cm) à un certain nombre d'intervalles plus étroits. Une telle classification a été proposée un jour, mais elle s'est avérée inutile, puisque les systèmes colloïdaux sont presque toujours polydispersés ; les monodisperses sont très rares. De plus, le degré de dispersion peut évoluer dans le temps, c’est-à-dire qu’il dépend de l’âge du système.

Dans la nature, il est assez difficile de trouver une substance pure. Dans différents états, ils peuvent former des mélanges, des systèmes et des solutions homogènes et hétérogènes. Quelles sont ces connexions ? De quels types s’agit-il ? Examinons ces questions plus en détail.

Terminologie

Vous devez d’abord comprendre ce que sont les systèmes dispersés. Cette définition fait référence à des structures hétérogènes, dans lesquelles une substance, en tant que plus petite particule, est répartie uniformément dans le volume d'une autre. Le composant présent en plus petite quantité est appelé phase dispersée. Il peut contenir plus d'une substance. Le composant présent dans le plus grand volume est appelé le milieu. Il existe une interface entre les particules de la phase et celle-ci. À cet égard, les systèmes dispersés sont appelés hétérogènes - hétérogènes. Le milieu et la phase peuvent être représentés par des substances dans différents états d'agrégation : liquide, gazeux ou solide.

Systèmes dispersés et leur classification

Selon la taille des particules entrant dans la phase des substances, on distingue les suspensions et les structures colloïdales. Pour les premiers, la valeur des éléments est supérieure à 100 nm, et pour les seconds, de 100 à 1 nm. Lorsqu'une substance est décomposée en ions ou molécules dont la taille est inférieure à 1 nm, une solution se forme - un système homogène. Il se distingue des autres par son uniformité et l'absence d'interface entre le milieu et les particules. Les systèmes dispersés colloïdaux se présentent sous forme de gels et de sols. À leur tour, les suspensions sont divisées en suspensions, émulsions et aérosols. Les solutions sont ioniques, moléculaires-ioniques et moléculaires.

suspension

Ces systèmes dispersés comprennent des substances dont la taille des particules est supérieure à 100 nm. Ces structures sont opaques : leurs composants individuels sont visibles à l’œil nu. Le milieu et la phase se séparent facilement lors de la décantation. Que sont les suspensions ? Ils peuvent être liquides ou gazeux. Les premiers sont divisés en suspensions et émulsions. Ces dernières sont des structures dans lesquelles le milieu et la phase sont des liquides insolubles les uns dans les autres. Ceux-ci incluent, par exemple, la lymphe, le lait, la peinture à l'eau et autres. Une suspension est une structure dans laquelle le milieu est un liquide et la phase est une substance solide et insoluble. De tels systèmes dispersés sont bien connus de beaucoup. Il s'agit notamment du « lait de chaux », des limons marins ou fluviaux en suspension dans l'eau, des organismes vivants microscopiques communs dans l'océan (plancton), etc.

Aérosols

Ces suspensions sont réparties de petites particules d'un liquide ou d'un solide dans un gaz. Il y a des brouillards, des fumées, des poussières. Le premier type est la distribution de petites gouttelettes liquides dans un gaz. Les poussières et les fumées sont des suspensions de composants solides. Dans le même temps, les premières particules sont un peu plus grosses. Les nuages ​​d’orage, le brouillard lui-même, sont des aérosols naturels. Le smog plane sur les grandes villes industrielles, constitué de composants solides et liquides distribués dans le gaz. Il convient de noter que les aérosols en tant que systèmes dispersés revêtent une grande importance pratique et accomplissent des tâches importantes dans les activités industrielles et domestiques. Des exemples de résultats positifs de leur utilisation comprennent le traitement du système respiratoire (inhalation), le traitement des champs avec des produits chimiques, la pulvérisation de peinture avec un pistolet pulvérisateur.

structures colloïdales

Ce sont des systèmes dispersés dans lesquels la phase est constituée de particules dont la taille varie de 100 à 1 nm. Ces composants ne sont pas visibles à l'œil nu. La phase et le milieu dans ces structures sont difficilement séparés par décantation. Les sols (solutions colloïdales) se trouvent dans une cellule vivante et dans l'organisme dans son ensemble. Ces fluides comprennent le suc nucléaire, le cytoplasme, la lymphe, le sang et autres. Ces systèmes dispersés forment de l'amidon, des adhésifs, certains polymères et des protéines. Ces structures peuvent être obtenues par des réactions chimiques. Par exemple, lors de l'interaction de solutions de silicate de sodium ou de potassium avec des composés acides, un composé d'acide silicique se forme. Extérieurement, la structure colloïdale est similaire à la vraie. Cependant, les premiers diffèrent des seconds par la présence d'un « chemin lumineux » - un cône lorsqu'un faisceau de lumière les traverse. Les sols contiennent des particules de phase plus grosses que dans les vraies solutions. Leur surface réfléchit la lumière et dans le vaisseau, l'observateur peut voir un cône lumineux. Un tel phénomène n’existe pas dans une vraie solution. Un effet similaire peut également être observé au cinéma. Dans ce cas, le faisceau lumineux ne traverse pas un liquide, mais un aérosol colloïdal - l'air de la salle.

Précipitation de particules

Dans les solutions colloïdales, les particules de phase ne se déposent souvent pas même lors d'un stockage prolongé, associé à des collisions continues avec des molécules de solvant sous l'influence du mouvement thermique. En se rapprochant, ils ne se collent pas, car sur leurs surfaces se trouvent des charges électriques du même nom. Cependant, dans certaines circonstances, un processus de coagulation peut se produire. C'est l'effet de collage et de précipitation de particules colloïdales. Ce processus est observé lors de la neutralisation des charges à la surface d'éléments microscopiques lorsqu'un électrolyte est ajouté. Dans ce cas, la solution se transforme en gel ou en suspension. Dans certains cas, le processus de coagulation est constaté lors du chauffage ou en cas de modification de l'équilibre acido-basique.

Gels

Ces systèmes dispersés colloïdaux sont des sédiments gélatineux. Ils se forment lors de la coagulation des sols. Ces structures comprennent de nombreux gels polymères, cosmétiques, confiseries, substances médicales (gâteau au lait d'oiseau, marmelade, gelée, gelée, gélatine). Ils comprennent également des structures naturelles : opale, corps de méduses, cheveux, tendons, tissus nerveux et musculaires, cartilage. Le processus de développement de la vie sur la planète Terre peut en fait être considéré comme l’histoire de l’évolution d’un système colloïdal. Au fil du temps, une violation de la structure du gel se produit et de l'eau commence à en être libérée. Ce phénomène est appelé synérèse.

systèmes homogènes

Les solutions comprennent deux substances ou plus. Ils sont toujours monophasés, c'est-à-dire qu'ils sont une substance solide, gazeuse ou liquide. Mais en tout cas, leur structure est homogène. Cet effet s'explique par le fait que dans une substance une autre est distribuée sous forme d'ions, d'atomes ou de molécules dont la taille est inférieure à 1 nm. Dans le cas où il faut souligner la différence entre la solution et la structure colloïdale, cela est dit vrai. Lors du processus de cristallisation d'un alliage liquide d'or et d'argent, des structures solides de diverses compositions sont obtenues.

Classification

Les mélanges ioniques sont des structures contenant des électrolytes forts (acides, sels, alcalis - NaOH, HC104 et autres). Un autre type sont les systèmes dispersés moléculaires-ioniques. Ils contiennent un électrolyte fort (hydrosulfure, acide nitreux et autres). Le dernier type concerne les solutions moléculaires. Ces structures comprennent des non-électrolytes - des substances organiques (saccharose, glucose, alcool et autres). Un solvant est un composant dont l'état d'agrégation ne change pas lors de la formation d'une solution. Un tel élément peut être par exemple de l'eau. Dans une solution de sel, de dioxyde de carbone et de sucre, il agit comme solvant. Dans le cas du mélange de gaz, de liquides ou de solides, le solvant sera le composant le plus présent dans le composé.

), qui sont totalement ou pratiquement non miscibles et ne réagissent pas chimiquement entre eux. La première des substances phase dispersée) est finement réparti dans la seconde ( milieu de dispersion). S'il y a plusieurs phases, elles peuvent être physiquement séparées les unes des autres (par centrifugation, séparation, etc.).

Les systèmes généralement dispersés sont des solutions colloïdales, des sols. Les systèmes dispersés incluent également le cas d'un milieu dispersé solide dans lequel se trouve la phase dispersée.

Les systèmes avec des particules de phase dispersée de même taille sont appelés monodispersés, et les systèmes avec des particules de tailles différentes sont appelés polydispersés. En règle générale, les systèmes réels qui nous entourent sont polydispersés.

Selon la taille des particules, les systèmes à dispersion libre sont divisés en :

Les systèmes ultramicrohétérogènes sont également appelés colloïdaux ou sols. Selon la nature du milieu de dispersion, les sols sont divisés en sols solides, aérosols (sols à milieu de dispersion gazeux) et lyosols (sols à milieu de dispersion liquide). Les systèmes microhétérogènes comprennent les suspensions, les émulsions, les mousses et les poudres. Les systèmes grossiers les plus courants sont les systèmes solides-gaz, tels que le sable.

Les systèmes cohésifs-dispersés (corps poreux), selon la classification de M. M. Dubinin, sont divisés en :

Fondation Wikimédia. 2010 .

Voyez ce qu'est le « système de dispersion » dans d'autres dictionnaires :

système dispersé- système dispersé : système constitué de deux ou plusieurs phases (corps) avec une interface très développée entre elles. [GOST R 51109 97, article 5.6] Source... Dictionnaire-ouvrage de référence des termes de la documentation normative et technique

système dispersé- Un système composé de deux ou plusieurs phases (corps) avec une interface très développée entre elles. [GOST R 51109 97] [GOST R 12.4.233 2007] Thèmes propreté industrielle équipement de protection individuelle ... Manuel du traducteur technique

système dispersé- - un système hétérogène constitué de deux phases ou plus, caractérisé par une interface très développée entre elles. Chimie générale : manuel / A. V. Zholnin... Termes chimiques

système dispersé- ▲ mélange mécanique système hétérogène finement dispersé dans lequel les particules d'une phase (dispersée) sont réparties dans une autre phase homogène (milieu de dispersion). mousse (morceaux de mousse). mousse. de la mousse, sya. faire mousser. mousseux. mousseux… … Dictionnaire idéographique de la langue russe

système dispersé- dispersinė sistema statusas T sritis chemija apibrėžtis Sistema, subsideanti iš dispersinės fazės ir dispersinės terpės (aplinkos). atitikmenys : engl. système de dispersion ; dispersion russe. dispersion; système dispersé ryšiai: sinonimas - dispersija ... Chemijos terminų aiskinamasis žodynas

système dispersé- dispersinė sistema statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. système de dispersion vok. disperse le système, n rus. système dispersé, n pranc. système dispersé, m … Fizikos terminų žodynas

système dispersé- un système hétérogène de deux ou plusieurs phases avec une interface très développée entre elles. Dans un système dispersé, au moins une des phases (on l'appelle dispersée) est incluse sous forme de petites particules dans une autre... ... Dictionnaire encyclopédique de la métallurgie

Système physico-mécanique constitué d'une phase dispersée et d'un milieu de dispersion. Distinguer les systèmes grossiers et hautement dispersés (colloïdaux).

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Systèmes dispersés

Pour la chimie, les plus importants sont les systèmes de dispersion dans lesquels le milieu est de l'eau et des solutions liquides.

Les substances pures sont très rares dans la nature. Des mélanges de diverses substances dans différents états d'agrégation peuvent former des systèmes hétérogènes et homogènes - des systèmes et des solutions dispersés. La familiarité avec les systèmes et solutions dispersés montre à quel point ils sont importants dans la vie quotidienne et dans la nature. La civilisation de l’Égypte ancienne n’aurait pas eu lieu sans le limon du Nil ; Sans eau, air, roches, minéraux, une planète vivante n’existerait pas du tout – notre maison commune – la Terre ; Sans cellules, il n’y aurait pas d’organismes vivants.

Comme vous le savez, la base chimique de l'existence d'un organisme vivant est l'échange de protéines qu'il contient. En moyenne, la concentration de protéines dans l'organisme est de 18 à 21 %. La plupart des protéines se dissolvent dans l'eau (dont la concentration chez l'homme et l'animal est d'environ 65 %) et forment des solutions colloïdales.

Les systèmes dispersés sont des systèmes hétérogènes constitués de deux ou plusieurs phases avec une interface très développée entre elles.

Les propriétés particulières des systèmes dispersés sont dues précisément à la petite taille des particules et à la présence d’une grande surface interfaciale. À cet égard, ce sont les propriétés de la surface, et non celles des particules dans leur ensemble, qui sont déterminantes. Les processus se produisant à la surface, et non à l'intérieur de la phase, sont caractéristiques. On comprend donc pourquoi la chimie des colloïdes est appelée chimie physique des phénomènes de surface et des systèmes dispersés.

Phase dispersée et milieu dispersé. Cette substance (ou plusieurs substances), présente dans un système dispersé en plus petite quantité et distribuée en volume, est appelée phase dispersée. La substance présente en plus grande quantité, dans le volume de laquelle la phase dispersée est distribuée, est appelée milieu de dispersion. Il existe une interface entre le milieu de dispersion et les particules de la phase dispersée, c'est pourquoi les systèmes dispersés sont dits hétérogènes, c'est-à-dire hétérogène.

Classification des systèmes dispersés

Le milieu de dispersion et la phase dispersée peuvent être composés de substances dans différents états d'agrégation. Selon la combinaison des états du milieu de dispersion et de la phase dispersée, huit types de tels systèmes peuvent être distingués

Classification des systèmes dispersés selon leur état d'agrégation

Milieu de dispersion	Phase dispersée	Exemples de quelques systèmes dispersés naturels et domestiques
	Liquide	Brouillard, gaz associé aux gouttelettes d'huile, mélange de carburateur dans les moteurs de voiture (gouttelettes d'essence dans l'air)
	Solide	Poussière dans l'air, fumée, smog, simums (tempêtes de poussière et de sable)
Liquide		Boissons gazeuses, bain moussant
	Liquide	Fluides corporels (plasma sanguin, lymphe, sucs digestifs), contenu liquide des cellules (cytoplasme, caryoplasme)
	Solide	Kissels, gelées, colles, limons de rivière ou de mer en suspension dans l'eau, mortiers
Solide		Croûte de neige contenant des bulles d'air, terre, tissus, briques et céramiques, caoutchouc mousse, chocolat gazeux, poudres
	Liquide	Terres humides, produits médicaux et cosmétiques (pommades, mascara, rouge à lèvres, etc.)
	Solide	Roches, verres colorés, certains alliages

En outre, comme élément de classification, on peut distinguer un concept tel que la taille des particules d'un système dispersé :

Grossier (> 10 microns) : sucre cristallisé, terre, brouillard, gouttes de pluie, cendres volcaniques, magma, etc.

Moyennement dispersés (0,1-10 microns) : érythrocytes du sang humain, E. coli, etc.

gel de suspension en émulsion dispersée

Très dispersés (1-100 nm) : virus de la grippe, fumées, turbidité des eaux naturelles, sols de substances diverses obtenus artificiellement, solutions aqueuses de polymères naturels (albumine, gélatine, etc.), etc.

Nanoscale (1-10 nm) : molécule de glycogène, pores fins du charbon, sols métalliques obtenus en présence de molécules organiques limitant la croissance des particules, nanotubes de carbone, nanofils magnétiques de fer, nickel, etc.

Systèmes grossiers : émulsions, suspensions, aérosols

Selon la taille des particules de la substance qui composent la phase dispersée, les systèmes dispersés sont divisés en systèmes grossiers avec une granulométrie supérieure à 100 nm et en systèmes finement dispersés avec une granulométrie de 1 à 100 nm. Si la substance est fragmentée en molécules ou en ions de taille inférieure à 1 nm, un système homogène se forme - une solution. La solution est homogène, il n’y a pas d’interface entre les particules et le milieu, et ne s’applique donc pas aux systèmes dispersés. Les systèmes grossièrement dispersés sont divisés en trois groupes : émulsions, suspensions et aérosols.

Les émulsions sont des systèmes dispersés avec un milieu de dispersion liquide et une phase liquide dispersée.

Ils peuvent également être divisés en deux groupes : 1) directs - gouttes de liquide non polaire dans un milieu polaire (huile dans l'eau) ; 2) marche arrière (eau dans l'huile). Des changements dans la composition des émulsions ou des influences externes peuvent conduire à la transformation d'une émulsion directe en une émulsion inverse et vice versa. Les exemples d'émulsions naturelles les plus connues sont le lait (émulsion directe) et l'huile (émulsion inverse). Une émulsion biologique typique est constituée de gouttelettes de graisse dans la lymphe.

Parmi les émulsions connues dans la pratique humaine, on peut citer les fluides de coupe, les matériaux bitumineux, les préparations pesticides, les médicaments et cosmétiques et les produits alimentaires. Par exemple, dans la pratique médicale, les émulsions grasses sont largement utilisées pour fournir de l'énergie à un organisme affamé ou affaibli par perfusion intraveineuse. Pour obtenir de telles émulsions, on utilise des huiles d'olive, de coton et de soja. En technologie chimique, la polymérisation en émulsion est largement utilisée comme méthode principale pour produire des caoutchoucs, du polystyrène, de l'acétate de polyvinyle, etc. Les suspensions sont des systèmes grossièrement dispersés avec une phase dispersée solide et un milieu de dispersion liquide.

Habituellement, les particules de la phase dispersée de la suspension sont si grosses qu'elles se déposent sous l'action de la gravité - sédiments. Les systèmes dans lesquels la sédimentation se déroule très lentement en raison de la faible différence de densité de la phase dispersée et du milieu de dispersion sont également appelés suspensions. Les suspensions de construction pratiquement importantes sont la chaux (« lait de chaux »), les peintures émaillées, diverses suspensions de construction, par exemple celles appelées « mortier de ciment ». Les suspensions comprennent également des médicaments tels que des pommades liquides - liniments. Un groupe spécial est constitué de systèmes grossièrement dispersés, dans lesquels la concentration de la phase dispersée est relativement élevée par rapport à sa faible concentration dans les suspensions. De tels systèmes dispersés sont appelés pâtes. Par exemple, les soins dentaires, cosmétiques, hygiéniques, etc. que vous connaissez bien dans la vie de tous les jours.

Les aérosols sont des systèmes grossièrement dispersés dans lesquels le milieu de dispersion est l'air et la phase dispersée peut être constituée de gouttelettes liquides (nuages, arc-en-ciel, laque ou déodorant libérés par une bombe aérosol) ou de particules solides (nuage de poussière, tornade).

Systèmes colloïdaux - dans ceux-ci, la taille des particules colloïdales atteint jusqu'à 100 nm. Ces particules pénètrent facilement à travers les pores des filtres en papier, mais ne pénètrent pas à travers les pores des membranes biologiques des plantes et des animaux. Étant donné que les particules colloïdales (micelles) ont une charge électrique et des coques ioniques solvatées, grâce auxquelles elles restent en suspension, elles peuvent ne pas précipiter suffisamment longtemps. Un exemple frappant de système colloïdal sont les solutions de gélatine, d'albumine, de gomme arabique, les solutions colloïdales d'or et d'argent.

Les systèmes colloïdaux occupent une position intermédiaire entre les systèmes grossiers et les vraies solutions. Ils sont largement répandus dans la nature. Les sols, l'argile, les eaux naturelles, de nombreux minéraux, dont certaines pierres précieuses, sont autant de systèmes colloïdaux.

Il existe deux groupes de solutions colloïdales : liquides (solutions colloïdales - sols) et gélatineuses (gelée - gels).

La plupart des fluides biologiques de la cellule (le cytoplasme déjà mentionné, le suc nucléaire - le caryoplasme, le contenu des vacuoles) et de l'organisme vivant dans son ensemble sont des solutions colloïdales (sols). Tous les processus vitaux qui se produisent dans les organismes vivants sont associés à l'état colloïdal de la matière. Dans chaque cellule vivante, les biopolymères (acides nucléiques, protéines, glycosaminoglycanes, glycogène) se présentent sous forme de systèmes dispersés.

Les gels sont des systèmes colloïdaux dans lesquels les particules de la phase dispersée forment une structure spatiale.

Les gels peuvent être : alimentaires - marmelade, guimauve, viande en gelée, gelée ; biologique - cartilage, tendons, cheveux, tissus musculaires et nerveux, corps de méduses ; cosmétique - gels douche, crèmes ; médicaments, pommades; minéral - perles, opale, cornaline, calcédoine.

Les systèmes colloïdaux revêtent une grande importance pour la biologie et la médecine. La composition de tout organisme vivant comprend des substances solides, liquides et gazeuses qui entretiennent une relation complexe avec l'environnement. D'un point de vue chimique, l'organisme dans son ensemble est un ensemble complexe de nombreux systèmes colloïdaux.

Les fluides biologiques (sang, plasma, lymphe, liquide céphalo-rachidien, etc.) sont des systèmes colloïdaux dans lesquels des composés organiques tels que les protéines, le cholestérol, le glycogène et bien d'autres sont à l'état colloïdal. Pourquoi la nature lui donne-t-elle une telle préférence ? Cette caractéristique est liée tout d'abord au fait que la substance à l'état colloïdal présente une large interface entre les phases, ce qui contribue à un meilleur déroulement des réactions métaboliques.

Exemples de systèmes dispersés naturels et artificiels. Minéraux et roches sous forme de mélanges naturels

Toute la nature qui nous entoure - les organismes animaux et végétaux, l'hydrosphère et l'atmosphère, la croûte terrestre et les entrailles constituent un ensemble complexe de nombreux systèmes grossiers et colloïdaux divers et variés. Les nuages ​​de notre planète sont les mêmes entités vivantes que toute la nature qui nous entoure. Ils sont d'une grande importance pour la Terre, car ce sont des canaux d'information. Après tout, les nuages ​​sont constitués de la substance capillaire de l’eau et l’eau, comme vous le savez, constitue une très bonne réserve d’informations. Le cycle de l'eau dans la nature conduit au fait que les informations sur l'état de la planète et l'humeur des gens s'accumulent dans l'atmosphère et, avec les nuages, se déplacent dans tout l'espace de la Terre. Une création étonnante de la nature est un nuage qui donne à une personne de la joie, un plaisir esthétique et juste une envie de parfois regarder le ciel.

Le brouillard peut également être un exemple de système naturel dispersé, l'accumulation d'eau dans l'air, lorsque les plus petits produits de condensation de vapeur d'eau se forment (à des températures de l'air supérieures à ? 10° - les plus petites gouttelettes d'eau, à ? 10 .. (15° - un mélange de gouttelettes d'eau et de cristaux de glace, à des températures inférieures à (15° - cristaux de glace scintillant sous les rayons du soleil ou à la lumière de la lune et des lanternes). L'humidité relative pendant les brouillards est généralement proche de 100 % (au moins dépasse 85 à 90 %). Cependant, lors de fortes gelées (? 30 ° et moins) dans les agglomérations, dans les gares et les aérodromes, des brouillards peuvent être observés à toute humidité relative de l'air (même inférieure à 50 %) - en raison de la condensation de vapeur d'eau formée pendant le combustion de carburant (dans les moteurs, les fours, etc.) et émis dans l'atmosphère par les tuyaux d'échappement et les cheminées.

La durée continue des brouillards varie généralement de plusieurs heures (et parfois une demi-heure ou une heure) à plusieurs jours, notamment pendant la période froide de l'année.

Les brouillards entravent le fonctionnement normal de tous les types de transport (en particulier l'aviation), c'est pourquoi les prévisions de brouillard revêtent une grande importance économique nationale.

Un exemple de système dispersé complexe est le lait, dont les principaux composants (sans compter l'eau) sont la graisse, la caséine et le sucre du lait. La matière grasse se présente sous forme d'émulsion et lorsque le lait est au repos, elle remonte progressivement vers le haut (crème). La caséine est contenue sous forme de solution colloïdale et n'est pas libérée spontanément, mais peut facilement être précipitée (sous forme de fromage blanc) lorsque le lait est acidifié, par exemple avec du vinaigre. Dans des conditions naturelles, la libération de caséine se produit lors du acidification du lait. Enfin, le sucre du lait se présente sous la forme d'une solution moléculaire et n'est libéré que lorsque l'eau s'évapore.

De nombreux gaz, liquides et solides se dissolvent dans l'eau. Le sucre et le sel de table se dissolvent facilement dans l'eau ; le dioxyde de carbone, l'ammoniac et de nombreuses autres substances, entrant en collision avec l'eau, se dissolvent et perdent leur état d'agrégation antérieur. Un soluté peut être séparé d’une solution d’une certaine manière. Si une solution de sel de table s’évapore, le sel reste sous forme de cristaux solides.

Lorsque des substances sont dissoutes dans l'eau (ou un autre solvant), un système homogène (homogène) se forme. Ainsi, une solution est un système homogène composé de deux ou plusieurs composants. Les solutions peuvent être liquides, solides ou gazeuses. Les solutions liquides comprennent, par exemple, une solution de sucre ou de sel commun dans l'eau, d'alcool dans l'eau, etc. Les solutions solides d'un métal dans un autre incluent les alliages : le laiton est un alliage de cuivre et de zinc, le bronze est un alliage de cuivre et d'étain, etc. Une substance gazeuse est de l'air ou en général tout mélange de gaz.

Minéraux et roches sous forme de mélanges naturels.

Il est généralement admis de comprendre les roches comme des agrégats minéraux naturels d'une certaine composition et structure, formés à la suite de processus géologiques et se trouvant dans la croûte terrestre sous la forme de corps indépendants. Conformément aux principaux processus géologiques conduisant à la formation des roches, on distingue parmi elles trois classes génétiques par origine : sédimentaire, ignée et métamorphique.

Dans la nature, il n'y a tout simplement pas de roches, mais ce sont soit des phases solides dispersées de suspensions, soit des milieux de dispersion de corps poreux, soit des émulsions durcies.

Les géologues disent que l’argile s’accumule au fond de la mer. En réalité, le sédiment argileux déposé est une masse minérale meuble, finement dispersée et saturée d'eau de mer. La porosité initiale des limons argileux varie de 70 à 90 %, soit 1 m 3 de limon contient 700 à 900 litres d'eau de mer. Comme vous le savez, un récipient d'un volume de 1 m 3 contient 1 000 litres d'eau. Une telle formation pratiquement constituée d'une seule eau (milieu de dispersion), dans laquelle les particules d'argile sont isolées les unes des autres en petite quantité, ne peut pas être qualifiée de roche. Il s'agit d'un système de type suspension physico-chimique.

Avec l'immersion dans les entrailles de la lithosphère et le chevauchement de nouvelles couches, l'eau commence à être expulsée de la suspension, les minéraux argileux entrent en contact, se serrent les uns les autres, ce qui entraîne une diminution de la distance des atomes dans leurs réseaux cristallins. La substance de la phase dispersée de la suspension commence à recristalliser avec une augmentation de la taille des cristaux. La masse d'argile minérale lâche est cimentée par des cristaux émergents et se transforme en une masse d'argile cimentée - le mudstone.

La charge lithostatique croissante (masse) des couches accumulées par le haut provoque une forte pression unilatérale. Selon le principe (loi) de Rikke, les minéraux commencent à se dissoudre dans la direction de cette pression. Avec l'élimination continue d'une partie du milieu de dispersion de la suspension, qui s'accompagne d'une diminution de la densité du système, les minéraux cristallisent dans la direction perpendiculaire à la pression statique. Avec une augmentation de la taille des cristaux, le système physico-chimique de la suspension passe dans le système corporel poreux à partir du milieu de dispersion cristallin et de la phase dispersée liquide chauffée. Dans un milieu de dispersion cristallin, une texture schisteuse (schiste cristallin) et à bandes parallèles (gneiss) apparaît.

Ci-dessous, une solution eau-silicate de composition basaltique est retirée du corps poreux. Le milieu de dispersion restant des cristaux de granit a une densité inférieure à celle des particules d'argile. La diminution de densité est fixée par la formation de granite à texture chaotique.

Lors de la recristallisation de la phase dispersée argileuse de la suspension dans le milieu de dispersion cristallin du corps poreux avec augmentation de la taille des cristaux, elle s'accompagne de la libération de potentiel de surface libre, d'énergie interne (accumulée lors de l'hypergenèse du soleil énergie) sous forme de chaleur cinétique provenant des minéraux argileux. La recristallisation d'une substance avec élimination des impuretés des minéraux silicatés (éventuellement tous les cations) entraîne une diminution de la densité de la substance avec la profondeur, ce qui contribue à une modification de l'indice de coordination de l'aluminium dans les argiles de 4 à 6 dans les gneiss et feldspaths granitiques, qui s'accompagnent de la libération d'énergie géochimique sous forme de chaleur .

La solution eau-silicate chauffée extraite de composition de basalte est une émulsion de solutions d'électrolytes, de non-électrolytes, et sa partie silicate est une solution colloïdale.

La coagulation - phénomène de collage des particules colloïdales et de leur précipitation - s'observe lorsque les charges de ces particules sont neutralisées, lorsqu'un électrolyte est ajouté à la solution colloïdale. Dans ce cas, la solution se transforme en suspension ou en gel. Certains colloïdes organiques coagulent lorsqu'ils sont chauffés (colle, blanc d'œuf) ou lorsque l'environnement acido-basique de la solution change.

Synérèse. Au fil du temps, la structure des gels se brise et du liquide en est libéré. Une synérèse se produit - une diminution spontanée du volume du gel, accompagnée de la séparation du liquide. La synérèse détermine la durée de conservation des gels alimentaires, médicaux et cosmétiques. La synérèse biologique est très importante dans la préparation du fromage, du fromage cottage. Les animaux à sang chaud ont un processus appelé coagulation sanguine : sous l'influence de facteurs spécifiques, la protéine sanguine soluble fibrinogène se transforme en fibrine dont le caillot s'épaissit et obstrue la plaie lors de la synérèse. Si la coagulation du sang est difficile, ils parlent alors de la possibilité d'une maladie humaine liée à l'hémophilie. Les porteurs du gène de l'hémophilie sont les femmes et les hommes en sont atteints. Un exemple dynastique historique est bien connu : la dynastie russe des Romanov, qui a régné pendant plus de 300 ans, a souffert de cette maladie.

Conclusion

Dans les systèmes dispersés, la surface spécifique de la phase dispersée est très grande. L’une des conséquences les plus importantes de la grande surface de la phase dispersée est que les systèmes dispersés lyophobes ont un excès d’énergie de surface et sont donc thermodynamiquement instables. Par conséquent, divers processus spontanés se produisent dans les systèmes dispersés, ce qui entraîne une diminution de l'excès d'énergie. Les plus courants sont les processus de réduction de la surface spécifique dus au grossissement des particules. En conséquence, de tels processus conduisent à la destruction du système. Ainsi, la propriété clé qui caractérise l’existence même des systèmes dispersés est leur stabilité ou, à l’inverse, leur instabilité.

Le rôle global des colloïdes réside dans le fait qu'ils sont les principaux composants de formations biologiques telles que les organismes vivants. Toutes les substances du corps humain sont des systèmes colloïdaux.

Les colloïdes pénètrent dans l'organisme sous forme de nutriments et, au cours du processus de digestion, sont convertis en colloïdes spécifiques caractéristiques de l'organisme donné. Les colloïdes riches en protéines constituent la peau, les muscles, les ongles, les cheveux, les vaisseaux sanguins, etc. On peut dire que le corps humain tout entier est un système colloïdal complexe.

Liste des sources d'informations

1. Site officiel de l'Académie russe des sciences naturelles

2. Wikipédia, l'encyclopédie gratuite

3. Rebinder P. A. Systèmes dispersés

4. Site sur la chimie "Chimiste"

5. Site officiel de la revue "Chimie et Vie"

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