Sistemi e soluzioni dispersi. Sistemi dispersi Fase dispersa della miscela del carburatore

disperso chiamati sistemi eterogenei in cui una sostanza sotto forma di particelle molto piccole è uniformemente distribuita nel volume di un'altra.

Viene chiamata la sostanza che è presente in quantità minore e distribuita nel volume di un'altra fase dispersa. Può essere costituito da diverse sostanze.

Viene chiamata una sostanza presente in quantità maggiore, nel cui volume è distribuita la fase dispersa mezzo di dispersione. Esiste un'interfaccia tra esso e le particelle della fase dispersa, pertanto i sistemi dispersi sono chiamati eterogenei (non uniformi).

Sia il mezzo di dispersione che la fase dispersa possono essere rappresentati da sostanze in vari stati di aggregazione: solido, liquido e gassoso.

A seconda della combinazione dello stato di aggregazione del mezzo di dispersione e della fase dispersa, si possono distinguere 8 tipi di tali sistemi.

In base alla dimensione delle particelle delle sostanze che compongono la fase dispersa, si suddividono i sistemi dispersi grossolano(sospendere) con dimensioni delle particelle superiori a 100 nm e finemente disperso(soluzioni colloidali o sistemi colloidali) con dimensioni delle particelle da 100 a 1 nm. Se la sostanza viene frammentata in molecole o ioni di dimensioni inferiori a 1 nm, si forma un sistema omogeneo − soluzione. È omogeneo (omogeneo), non c'è interfaccia tra le particelle della fase dispersa e il mezzo.

Anche una conoscenza superficiale dei sistemi e delle soluzioni disperse mostra quanto siano importanti nella vita di tutti i giorni e nella natura (vedi tabella).

Tavolo. Esempi di sistemi dispersi

Mezzo di dispersione	Fase dispersa	Esempi di alcuni sistemi dispersi naturali e domestici
Gas	Liquido	Nebbia, gas associato a goccioline d'olio, miscela del carburatore nei motori delle automobili (goccioline di benzina nell'aria), aerosol
Solido	Polvere nell'aria, fumo, smog, simum (tempeste di polvere e sabbia), aerosol
Liquido	Gas	Bevande effervescenti, schiuma
Liquido	emulsioni. Fluidi corporei (plasma sanguigno, linfa, succhi digestivi), contenuto liquido delle cellule (citoplasma, carioplasma)
Solido	Sol, gel, paste (gelatine, gelatine, colle). Limo di fiume e mare sospeso nell'acqua; mortai
Solido	Gas	Crosta di neve con bolle d'aria, terra, tessuti, mattoni e ceramica, gommapiuma, cioccolato gassato, polveri
Liquido	Terreno umido, prodotti medici e cosmetici (unguenti, mascara, rossetto, ecc.)
Solido	Rocce, vetri colorati, alcune leghe

Giudicate voi stessi: senza il limo del Nilo, la grande civiltà dell'antico Egitto non avrebbe avuto luogo; senza acqua, aria, rocce e minerali, non ci sarebbe alcun pianeta vivente - la nostra casa comune - la Terra; senza cellule non ci sarebbero organismi viventi, ecc.

Se tutte le particelle della fase dispersa hanno la stessa dimensione, tali sistemi sono chiamati monodispersi (Fig. 1, aeb). Le particelle della fase dispersa di dimensioni disuguali formano sistemi polidispersi (Fig. 1, c).

Riso. 1. Sistemi liberamente dispersi: corpuscolare - (a-c), fibroso - (d) e disperso in film - (e); a, b - monodisperso; c - sistema polidisperso.

I sistemi dispersi possono esserlo liberamente disperso(Fig. 1) e coerentemente disperso(Fig. 2, a - c) a seconda dell'assenza o della presenza di interazione tra le particelle della fase dispersa. I sistemi liberamente dispersi includono aerosol, sospensioni diluite ed emulsioni. Sono fluidi, in questi sistemi le particelle della fase dispersa non hanno contatti, partecipano a movimenti termici casuali, si muovono liberamente sotto l'azione della gravità. I sistemi coesivi-dispersi sono simili ai solidi; si formano quando le particelle della fase dispersa entrano in contatto, portando alla formazione di una struttura sotto forma di quadro o rete. Tale struttura limita la fluidità del sistema disperso e gli conferisce la capacità di mantenere la sua forma. Polveri, emulsioni e sospensioni concentrate (paste), schiume, gel sono esempi di sistemi coesi dispersi. La massa solida di una sostanza può essere penetrata da pori e capillari, che formano sistemi capillarmente dispersi (pelle, cartone, tessuti, legno).

Riso. 3. Sistemi coesivo-dispersi (a-c) e capillarmente dispersi (d, e): gel (a), coagulante con struttura densa (b) e arcuata (c).

I sistemi dispersi, data la loro posizione intermedia tra il mondo delle molecole e quello dei grandi corpi, possono essere ottenuti in due modi: con metodi di dispersione, cioè macinando corpi grandi, e con metodi di condensazione di sostanze molecolari o ioniche.

Per interazione delle fasi dei sistemi dispersi si intendono i processi di solvatazione (idratazione nel caso di sistemi acquosi), cioè la formazione di gusci solvati (idrati) dalle molecole del mezzo di dispersione attorno alle particelle della fase dispersa. Di conseguenza, in base all'intensità dell'interazione tra le sostanze della fase dispersa e il mezzo di dispersione (solo per sistemi con mezzo di dispersione liquido), su suggerimento di G. Freindlich, si distinguono i seguenti sistemi dispersi:

− Liofilo (idrofilo, se DS è acqua): soluzioni micellari di tensioattivi, emulsioni critiche, soluzioni acquose di alcuni HMS naturali, ad esempio proteine ​​(gelatina, albume), polisaccaridi (amido). Sono caratterizzati da una forte interazione delle particelle DF con le molecole DS. Nel caso limite si osserva la completa dissoluzione. I sistemi dispersi liofili si formano spontaneamente a causa del processo di solvatazione. Termodinamicamente aggregativamente stabile.

− Liofobico (idrofobo, se DS è acqua): emulsioni, sospensioni, sol. Sono caratterizzati da una debole interazione delle particelle DF con le molecole DS. Non si formano spontaneamente, per la loro formazione è necessario spendere lavoro. Termodinamicamente aggregativamente instabili (cioè tendono all'aggregazione spontanea delle particelle della fase dispersa), la loro relativa stabilità (la cosiddetta metastabilità) è dovuto a fattori cinetici (ovvero, basso tasso di aggregazione).

3. Pesare.

sospensione sono sistemi dispersi in cui la dimensione delle particelle della fase è superiore a 100 nm. Si tratta di sistemi opachi, le cui singole particelle possono essere viste ad occhio nudo. La fase dispersa e il mezzo disperso vengono facilmente separati mediante decantazione e filtrazione. Tali sistemi si dividono in:

1. emulsioni ( sia il mezzo che la fase sono liquidi insolubili l'uno nell'altro). Dall'acqua e dall'olio si può preparare un'emulsione agitando a lungo il composto. Questi sono latte, linfa, vernici a base d'acqua, ecc., A te ben noti.

2. Sospensioni (il mezzo è un liquido, la fase è un solido insolubile in esso) Per preparare una sospensione, la sostanza deve essere macinata in polvere fine, versata in un liquido e agitata bene. Nel tempo, la particella cadrà sul fondo della nave. Ovviamente più piccole sono le particelle, più a lungo durerà la sospensione. Si tratta di soluzioni costruttive, limo fluviale e marino sospeso nell'acqua, una sospensione vivente di microscopici organismi viventi nell'acqua di mare - plancton, che si nutrono di giganti - balene, ecc.

3. Aerosol sospensioni in un gas (ad esempio nell'aria) di piccole particelle di liquidi o solidi. Polveri, fumi, nebbie differiscono. I primi due tipi di aerosol sono sospensioni di particelle solide in un gas (particelle più grandi nelle polveri), l'ultimo è una sospensione di goccioline liquide in un gas. Ad esempio: nebbia, nuvole temporalesche - sospensione di gocce d'acqua nell'aria, fumo - piccole particelle solide. E anche lo smog che incombe sulle più grandi città del mondo è un aerosol con una fase dispersa solida e liquida. I residenti degli insediamenti vicino ai cementifici soffrono della finissima polvere di cemento sempre sospesa nell'aria, che si forma durante la macinazione delle materie prime del cemento e del prodotto della sua cottura: il clinker. Anche il fumo delle tubature delle fabbriche, lo smog, le più piccole goccioline di saliva che escono dalla bocca di un malato di influenza sono aerosol dannosi. Gli aerosol svolgono un ruolo importante nella natura, nella vita quotidiana e nelle attività produttive umane. L'accumulo di nuvole, il trattamento sul campo con prodotti chimici, la spruzzatura di vernice, il trattamento respiratorio (inalazione) sono esempi di fenomeni e processi in cui gli aerosol sono benefici. Aerosol: nebbie sulla risacca del mare, vicino a cascate e fontane, l'arcobaleno che sorge in essi regala a una persona gioia, piacere estetico.

Per la chimica, i più importanti sono i sistemi dispersi in cui il mezzo è acqua e soluzioni liquide.

L'acqua naturale contiene sempre sostanze disciolte. Le soluzioni acquose naturali sono coinvolte nei processi di formazione del suolo e forniscono sostanze nutritive alle piante. I complessi processi vitali che si verificano negli organismi umani e animali si verificano anche in soluzioni. Molti processi tecnologici nell'industria chimica e in altre industrie, come la produzione di acidi, metalli, carta, soda, fertilizzanti, procedono in soluzioni.

4. Sistemi colloidali.

sistemi colloidali (tradotto dal greco "cola" - colla, "eidos" simile alla colla) – si tratta di sistemi dispersi in cui la dimensione delle particelle della fase è compresa tra 100 e 1 nm. Queste particelle non sono visibili ad occhio nudo e la fase dispersa e il mezzo disperso in tali sistemi vengono separati sedimentando con difficoltà.

Dal tuo corso di biologia generale sai che particelle di queste dimensioni possono essere rilevate utilizzando un ultramicroscopio, che sfrutta il principio della diffusione della luce. Per questo motivo, la particella colloidale in esso contenuta appare come un punto luminoso su uno sfondo scuro.

Si dividono in sol (soluzioni colloidali) e gel (gelatina).

1. Soluzioni colloidali, O sol. Questa è la maggior parte dei fluidi di una cellula vivente (citoplasma, succo nucleare - carioplasma, contenuto di organelli e vacuoli). E l'organismo vivente nel suo insieme (sangue, linfa, fluido tissutale, succhi digestivi, ecc.) Tali sistemi formano adesivi, amido, proteine ​​e alcuni polimeri.

Soluzioni colloidali possono essere ottenute a seguito di reazioni chimiche; ad esempio, quando soluzioni di silicati di potassio o di sodio (“vetro solubile”) interagiscono con soluzioni acide, si forma una soluzione colloidale di acido silicico. Il sol si forma anche durante l'idrolisi del cloruro di ferro (III) in acqua calda.

Una proprietà caratteristica delle soluzioni colloidali è la loro trasparenza. Le soluzioni colloidali sono esteriormente simili alle soluzioni vere. Si distinguono da questi ultimi per il "percorso luminoso" risultante: un cono quando un raggio di luce li attraversa. Questo fenomeno è chiamato effetto Tyndall. Più grandi che in una vera soluzione, le particelle della fase dispersa del sol riflettono la luce dalla loro superficie e l'osservatore vede un cono luminoso in un recipiente con una soluzione colloidale. Non si forma nella vera soluzione. Un effetto simile, ma solo per un aerosol e non per un colloide liquido, può essere osservato nella foresta e nei cinema quando un raggio di luce proveniente da una cinepresa attraversa l'aria della sala cinematografica.

Passaggio di un raggio di luce attraverso soluzioni:

a - una vera soluzione di cloruro di sodio;

b – soluzione colloidale di idrossido di ferro (III).

Le particelle della fase dispersa delle soluzioni colloidali spesso non si depositano nemmeno durante la conservazione a lungo termine a causa delle continue collisioni con le molecole del solvente dovute al movimento termico. Non si attaccano tra loro quando si avvicinano a causa della presenza di cariche elettriche simili sulla loro superficie. Ciò è spiegato dal fatto che le sostanze allo stato colloidale, cioè in uno stato finemente suddiviso, hanno una grande superficie. Su questa superficie vengono adsorbiti ioni con carica positiva o negativa. Ad esempio, l'acido silicico adsorbe ioni negativi SiO 3 2-, che sono abbondanti in soluzione a causa della dissociazione del silicato di sodio:

Le particelle con cariche simili si respingono e quindi non si attaccano.

Ma in determinate condizioni può verificarsi il processo di coagulazione. Quando si fanno bollire alcune soluzioni colloidali, si verifica il desorbimento degli ioni carichi, ad es. le particelle colloidali perdono la loro carica. Cominciano ad addensarsi e ad assestarsi. Lo stesso si osserva quando si aggiunge qualsiasi elettrolita. In questo caso, la particella colloidale attrae uno ione di carica opposta e la sua carica viene neutralizzata.

Coagulazione - il fenomeno dell'adesione delle particelle colloidali e della loro precipitazione - si osserva quando le cariche di queste particelle vengono neutralizzate, quando un elettrolita viene aggiunto alla soluzione colloidale. In questo caso, la soluzione si trasforma in una sospensione o in un gel. Alcuni colloidi organici coagulano quando riscaldati (colla, albume) o quando cambia l'ambiente acido-base della soluzione.

2. Gel O gelatine sono precipitati gelatinosi formati durante la coagulazione dei sol. Questi includono un gran numero di gel polimerici, dolciumi, gel cosmetici e medici così ben noti a te (gelatina, gelatina, marmellata, pane, carne, marmellata, gelatina, marmellata, gelatina, formaggio, ricotta, latte cagliato, torta al latte d'uccello ) e, naturalmente, un'infinità di gel naturali: minerali (opale), corpi di meduse, cartilagine, tendini, capelli, tessuti muscolari e nervosi, ecc. La storia dello sviluppo sulla Terra può essere considerata contemporaneamente la storia dell'evoluzione dello stato colloidale della materia. Nel corso del tempo, la struttura dei gel si rompe (si stacca) e da essi viene rilasciata acqua. Questo fenomeno si chiama sineresi .

gelatina sono sistemi strutturati con proprietà di solidi elastici. Lo stato gelatinoso della materia può essere considerato intermedio tra lo stato liquido e quello solido.

Le gelatine di sostanze macromolecolari possono essere ottenute principalmente in due modi: con il metodo di formazione di gelatine da soluzioni polimeriche e con il metodo di rigonfiamento di sostanze macromolecolari secche nei liquidi corrispondenti.

Viene chiamato il processo di transizione di una soluzione polimerica o di un sol in una gelatina formazione di gelatina . La gelificazione è associata ad un aumento della viscosità e ad un rallentamento del moto browniano e consiste nel combinare le particelle della fase dispersa sotto forma di griglia o cellule e legare l'intero solvente.

Il processo di gelificazione è significativamente influenzato dalla natura delle sostanze disciolte, dalla forma delle loro particelle, dalla concentrazione, dalla temperatura, dal tempo di processo e dalle impurità di altre sostanze, in particolare dagli elettroliti. .

In base alle loro proprietà, le gelatine si dividono in due grandi gruppi:

a) elastici, o reversibili, ottenuti da sostanze macromolecolari;

b) fragili, o irreversibili, ottenuti da sol idrofobi inorganici.

Come già accennato, le gelatine di sostanze macromolecolari possono essere ottenute non solo mediante il metodo di gelificazione delle soluzioni, ma anche mediante il metodo di rigonfiamento delle sostanze secche. Il gonfiore limitato termina con la formazione di gelatina e non si trasforma in dissoluzione e, con gonfiore illimitato, la gelatina è uno stadio intermedio nel percorso verso la dissoluzione.

La gelatina è caratterizzata da una serie di proprietà dei solidi: mantengono la loro forma, hanno proprietà elastiche ed elasticità. Tuttavia, le loro proprietà meccaniche sono determinate dalla concentrazione e dalla temperatura.

Una volta riscaldate, le gelatine passano in uno stato viscoso. Questo processo è chiamato fusione. È reversibile, perché una volta raffreddata la soluzione forma nuovamente una gelatina.

Molte gelatine sono in grado di liquefarsi e passare in soluzioni sotto azione meccanica (agitazione, agitazione). Questo processo è reversibile, poiché a riposo, dopo un po', la soluzione forma una gelatina. Viene chiamata la proprietà della gelatina di liquefarsi ripetutamente isotermicamente sotto influenze meccaniche e formare gelatina a riposo tixotropia . Ad esempio, la massa di cioccolato, la margarina e l'impasto sono capaci di cambiamenti tissotropici.

Avendo nella sua composizione un'enorme quantità di acqua, le gelatine, oltre alle proprietà dei corpi solidi, hanno anche le proprietà di un corpo liquido. In essi possono avvenire vari processi fisici e chimici: diffusione, reazioni chimiche tra sostanze.

La gelatina appena preparata è soggetta a modifiche nel tempo man mano che il processo di strutturazione nella gelatina continua. Allo stesso tempo, sulla superficie della gelatina iniziano ad apparire goccioline di liquido che, fondendosi, formano un mezzo liquido. Il mezzo di dispersione risultante è una soluzione polimerica diluita e la fase dispersa è una frazione gelatinosa. Lo studio chiama un processo così spontaneo di divisione della gelatina in fasi, accompagnato da un cambiamento di volume. sineresi ( ammollo).

La sineresi è considerata come una continuazione dei processi che causano la formazione della gelatina. La velocità di sineresi delle diverse gelatine è diversa e dipende principalmente dalla temperatura e dalla concentrazione.

La sineresi nelle gelatine formate da polimeri è parzialmente reversibile. A volte è sufficiente il riscaldamento per riportare la gelatina che ha subito la sineresi al suo stato originale. Nella pratica culinaria, questo metodo viene utilizzato, ad esempio, per rinfrescare cereali, purè di patate e pane raffermo. Se durante la conservazione della gelatina si verificano processi chimici, la sineresi diventa più complicata e la sua reversibilità viene persa, si verifica l'invecchiamento della gelatina. In questo caso la gelatina perde la capacità di trattenere l'acqua legata (pane raffermo). Il significato pratico della sineresi è piuttosto ampio. Molto spesso, la sineresi nella vita quotidiana e nell'industria è indesiderabile. Questa è la raffermo del pane, l'ammollo della marmellata, della gelatina, del caramello, delle marmellate di frutta.

5. Soluzioni di sostanze macromolecolari.

I polimeri, come le sostanze a basso peso molecolare, a seconda delle condizioni per ottenere una soluzione (la natura del polimero e del solvente, la temperatura, ecc.), possono formare sia soluzioni colloidali che vere. A questo proposito è consuetudine parlare dello stato colloidale o vero della sostanza in soluzione. Non toccheremo i sistemi "polimero-solvente" di tipo colloidale. Consideriamo solo soluzioni di polimeri di tipo molecolare. Va notato che a causa delle grandi dimensioni delle molecole e delle peculiarità della loro struttura, le soluzioni HMS hanno una serie di proprietà specifiche:

1. I processi di equilibrio nelle soluzioni HMS si stabiliscono lentamente.

2. Il processo di scioglimento dello IUD, di regola, è preceduto dal processo di gonfiore.

3. Le soluzioni polimeriche non obbediscono alle leggi delle soluzioni ideali, ad es. le leggi di Raoult e van't Hoff.

4. Durante il flusso di soluzioni polimeriche, si verifica un'anisotropia delle proprietà (diverse proprietà fisiche della soluzione in diverse direzioni) a causa dell'orientamento delle molecole nella direzione del flusso.

5. Alta viscosità delle soluzioni IUD.

6. A causa delle loro grandi dimensioni, le molecole polimeriche tendono ad associarsi nelle soluzioni. La durata degli associati polimerici è più lunga di quella degli associati di sostanze a basso peso molecolare.

Il processo di dissoluzione dell'HMC procede spontaneamente, ma per lungo tempo, ed è spesso preceduto dal rigonfiamento del polimero nel solvente. I polimeri le cui macromolecole hanno una forma simmetrica possono passare in soluzione senza rigonfiamento preliminare. Ad esempio, l'emoglobina, l'amido del fegato - il glicogeno quasi non si gonfiano quando si dissolvono e le soluzioni di queste sostanze non hanno un'elevata viscosità anche a concentrazioni relativamente elevate. Mentre le sostanze con molecole allungate molto asimmetriche si gonfiano molto fortemente quando disciolte (gelatina, cellulosa, gomme naturali e sintetiche).

Il rigonfiamento è un aumento della massa e del volume del polimero dovuto alla penetrazione di molecole di solvente nella struttura spaziale dello IUD.

Esistono due tipi di gonfiore: illimitato, terminando con la completa dissoluzione dello IUD (ad esempio, rigonfiamento della gelatina in acqua, gomma in benzene, nitrocellulosa in acetone) e limitato, portando alla formazione di un polimero rigonfio - gelatina (ad esempio, rigonfiamento della cellulosa in acqua, gelatina in acqua fredda, gomma vulcanizzata in benzene).

Nel mondo che ci circonda, le sostanze pure sono estremamente rare; fondamentalmente, la maggior parte delle sostanze sulla terra e nell'atmosfera sono varie miscele contenenti più di due componenti. Vengono chiamate particelle di dimensioni variabili da circa 1 nm (diverse dimensioni molecolari) a 10 µm disperso(lat. dispergo - spargere, spruzzare). Una varietà di sistemi (inorganici, organici, polimerici, proteici), in cui almeno una delle sostanze è sotto forma di tali particelle, sono chiamati dispersi. disperso - si tratta di sistemi eterogenei costituiti da due o più fasi con un'interfaccia altamente sviluppata tra loro o da una miscela costituita da almeno due sostanze che sono completamente o praticamente non miscibili tra loro e non reagiscono chimicamente tra loro. Una delle fasi, la fase dispersa, è costituita da particelle molto fini distribuite nell'altra fase, il mezzo di dispersione.

Sistema di dispersione

A seconda dello stato di aggregazione, le particelle disperse possono essere solide, liquide, gassose e in molti casi avere una struttura complessa. I mezzi di dispersione possono anche essere gassosi, liquidi e solidi. La maggior parte dei corpi reali del mondo che ci circonda esiste sotto forma di sistemi dispersi: acqua di mare, suoli e suoli, tessuti di organismi viventi, molti materiali tecnici, prodotti alimentari, ecc.

Classificazione dei sistemi dispersi

Nonostante numerosi tentativi di proporre una classificazione unificata di questi sistemi, essa manca ancora. La ragione sta nel fatto che in ogni classificazione non tutte le proprietà dei sistemi dispersi vengono prese come criterio, ma solo una di esse. Considera le classificazioni più comuni dei sistemi colloidali e microeterogenei.

In qualsiasi campo della conoscenza, quando si ha a che fare con oggetti e fenomeni complessi, per facilitare e stabilire determinati schemi, è consigliabile classificarli secondo l'una o l'altra caratteristica. Ciò vale anche per il campo dei sistemi dispersi; in tempi diversi furono proposti per loro vari principi di classificazione. In base all'intensità dell'interazione tra le sostanze del mezzo di dispersione e la fase dispersa, si distinguono colloidi liofili e liofobi. Altri metodi per classificare i sistemi dispersi sono brevemente descritti di seguito.

Classificazione in base alla presenza o assenza di interazionetra le particelle della fase dispersa. Secondo questa classificazione, i sistemi dispersi si dividono in liberamente dispersi e coerentemente dispersi; la classificazione è applicabile alle soluzioni colloidali e alle soluzioni di composti macromolecolari.

I sistemi Svobodnodispersnye comprendono tipiche soluzioni colloidali, sospensioni, sospensioni, varie soluzioni di composti macromolecolari che hanno fluidità, come liquidi e soluzioni ordinari.

I cosiddetti sistemi strutturati, in cui, come risultato dell'interazione tra particelle, si forma una struttura a maglie spaziali traforate e il sistema nel suo insieme acquisisce la proprietà di un corpo semisolido, sono classificati come connessi-dispersi . Ad esempio, i sol di alcune sostanze e soluzioni di composti macromolecolari con una diminuzione della temperatura o con un aumento della concentrazione al di sopra di un limite noto, senza subire cambiamenti esterni, perdono la loro fluidità - gelatinizzano (gelatinizzano), entrano in un gel (gelatina) stato. Ciò include anche paste concentrate, precipitati amorfi.

Classificazione per dispersione. Le proprietà fisiche della sostanza non dipendono dalla dimensione del corpo, ma ad un elevato grado di macinazione diventano funzione della dispersione. Ad esempio, i sol metallici hanno colori diversi a seconda del grado di macinazione. Quindi, le soluzioni colloidali d'oro ad altissima dispersione sono viola, meno disperse - blu, ancor meno - verdi. C'è motivo di credere che altre proprietà dei sol della stessa sostanza cambino con la macinazione: ciò suggerisce un criterio naturale per classificare i sistemi colloidali in base alla dispersione, cioè alla separazione dell'area dello stato colloidale (10 -5 - 10-7 cm) ad un numero di intervalli più stretti. Una tale classificazione fu proposta una volta, ma si rivelò inutile, poiché i sistemi colloidali sono quasi sempre polidispersi; monodispersi sono molto rari. Inoltre, il grado di dispersione può cambiare nel tempo, dipende cioè dall’età del sistema.

In natura è abbastanza difficile trovare una sostanza pura. In diversi stati, possono formare miscele, sistemi e soluzioni omogenei ed eterogenei - dispersi. Quali sono queste connessioni? Che tipi sono? Consideriamo queste domande in modo più dettagliato.

Terminologia

Per prima cosa devi capire cosa sono i sistemi dispersi. Questa definizione è intesa come strutture eterogenee, in cui una sostanza come le particelle più piccole è distribuita uniformemente nel volume di un'altra. Il componente presente in quantità minore è chiamato fase dispersa. Può contenere più di una sostanza. Il componente presente nel volume più grande è chiamato mezzo. C'è un'interfaccia tra le particelle della fase e essa. A questo proposito, i sistemi dispersi sono chiamati eterogenei - eterogenei. Sia il mezzo che la fase possono essere rappresentati da sostanze in vari stati di aggregazione: liquido, gassoso o solido.

Sistemi dispersi e loro classificazione

In base alla dimensione delle particelle che entrano nella fase delle sostanze, si distinguono sospensioni e strutture colloidali. Per i primi il valore degli elementi è superiore a 100 nm, per i secondi da 100 a 1 nm. Quando una sostanza viene scomposta in ioni o molecole la cui dimensione è inferiore a 1 nm, si forma una soluzione, un sistema omogeneo. Si differenzia dagli altri per la sua uniformità e l'assenza di un'interfaccia tra il mezzo e le particelle. I sistemi colloidali dispersi sono presentati sotto forma di gel e sol. A loro volta, le sospensioni si dividono in sospensioni, emulsioni, aerosol. Le soluzioni sono ioniche, molecolari-ioniche e molecolari.

sospensione

Questi sistemi dispersi includono sostanze con una dimensione delle particelle superiore a 100 nm. Queste strutture sono opache: i loro singoli componenti possono essere visti ad occhio nudo. Il mezzo e la fase vengono facilmente separati durante la sedimentazione. Cosa sono le sospensioni? Possono essere liquidi o gassosi. I primi si dividono in sospensioni ed emulsioni. Queste ultime sono strutture in cui il mezzo e la fase sono liquidi insolubili l'uno nell'altro. Questi includono, ad esempio, linfa, latte, vernici a base d'acqua e altri. Una sospensione è una struttura in cui il mezzo è un liquido e la fase è una sostanza solida e insolubile in esso. Tali sistemi dispersi sono ben noti a molti. Questi includono, in particolare, il "latte di calce", il limo marino o fluviale sospeso nell'acqua, organismi viventi microscopici comuni nell'oceano (plancton) e altri.

Aerosol

Queste sospensioni sono distribuite piccole particelle di un liquido o di un solido in un gas. Ci sono nebbie, fumi, polveri. Il primo tipo è la distribuzione di piccole goccioline liquide in un gas. Polveri e fumi sono sospensioni di componenti solidi. Allo stesso tempo, le prime particelle sono leggermente più grandi. Le nuvole temporalesche, la nebbia stessa, sono aerosol naturali. Sulle grandi città industriali incombe lo smog, costituito da componenti solide e liquide distribuite sotto forma di gas. Va notato che gli aerosol come sistemi dispersi sono di grande importanza pratica, svolgono compiti importanti nelle attività industriali e domestiche. Esempi di risultati positivi derivanti dal loro utilizzo includono il trattamento del sistema respiratorio (inalazione), il trattamento dei campi con prodotti chimici, la spruzzatura di vernice con una pistola a spruzzo.

strutture colloidali

Si tratta di sistemi dispersi in cui la fase è costituita da particelle di dimensioni variabili da 100 a 1 nm. Questi componenti non sono visibili ad occhio nudo. La fase e il mezzo in queste strutture vengono separati con difficoltà mediante sedimentazione. I sol (soluzioni colloidali) si trovano in una cellula vivente e nel corpo nel suo insieme. Questi fluidi includono succo nucleare, citoplasma, linfa, sangue e altri. Questi sistemi dispersi formano amido, adesivi, alcuni polimeri e proteine. Queste strutture possono essere ottenute attraverso reazioni chimiche. Ad esempio, durante l'interazione di soluzioni di silicato di sodio o di potassio con composti acidi, si forma un composto di acido silicico. Esternamente la struttura colloidale è simile a quella vera. Tuttavia, i primi differiscono dai secondi per la presenza di un "percorso luminoso" - un cono quando un raggio di luce li attraversa. I sol contengono particelle della fase più grandi rispetto alle soluzioni vere. La loro superficie riflette la luce e nel recipiente l'osservatore può vedere un cono luminoso. Non esiste un fenomeno del genere in una vera soluzione. Un effetto simile si può osservare anche nel cinema. In questo caso, il raggio di luce non passa attraverso un liquido, ma un colloide aerosol: l'aria della sala.

Precipitazione di particelle

Nelle soluzioni colloidali, le particelle di fase spesso non si depositano nemmeno durante uno stoccaggio prolungato, che è associato a continue collisioni con molecole di solvente sotto l'influenza del movimento termico. Quando si avvicinano l'uno all'altro, non si attaccano, poiché sulle loro superfici sono presenti cariche elettriche con lo stesso nome. Tuttavia, in determinate circostanze, può verificarsi un processo di coagulazione. È l'effetto di adesione e precipitazione delle particelle colloidali. Questo processo si osserva durante la neutralizzazione delle cariche sulla superficie degli elementi microscopici quando viene aggiunto un elettrolita. In questo caso, la soluzione si trasforma in gel o sospensione. In alcuni casi, il processo di coagulazione si nota quando riscaldato o in caso di variazione dell'equilibrio acido-base.

Gel

Questi sistemi colloidali dispersi sono sedimenti gelatinosi. Si formano durante la coagulazione dei sol. Queste strutture includono numerosi gel polimerici, cosmetici, dolciumi, sostanze mediche (torta al latte d'uccello, marmellata, gelatina, gelatina, gelatina). Includono anche strutture naturali: opale, corpi di meduse, capelli, tendini, tessuto nervoso e muscolare, cartilagine. Il processo di sviluppo della vita sul pianeta Terra può, infatti, essere considerato la storia dell'evoluzione di un sistema colloidale. Nel tempo, si verifica una violazione della struttura del gel e l'acqua inizia a essere rilasciata da essa. Questo fenomeno è chiamato sineresi.

sistemi omogenei

Le soluzioni includono due o più sostanze. Sono sempre monofase, cioè sono una sostanza solida, gassosa o liquida. Ma in ogni caso la loro struttura è omogenea. Questo effetto è spiegato dal fatto che in una sostanza un'altra è distribuita sotto forma di ioni, atomi o molecole, la cui dimensione è inferiore a 1 nm. Nel caso in cui sia necessario enfatizzare la differenza tra la soluzione e la struttura colloidale, si dice vero. Nel processo di cristallizzazione di una lega liquida di oro e argento si ottengono strutture solide di varie composizioni.

Classificazione

Le miscele ioniche sono strutture con elettroliti forti (acidi, sali, alcali - NaOH, HC104 e altri). Un altro tipo sono i sistemi dispersi molecolare-ionici. Contengono un elettrolita forte (idrosolfuro, acido nitroso e altri). L'ultimo tipo sono soluzioni molecolari. Queste strutture includono non elettroliti: sostanze organiche (saccarosio, glucosio, alcool e altri). Un solvente è un componente il cui stato di aggregazione non cambia durante la formazione di una soluzione. Un tale elemento può essere, ad esempio, l'acqua. In una soluzione di sale, anidride carbonica, zucchero, agisce come solvente. Nel caso di miscelazione di gas, liquidi o solidi, il solvente sarà il componente maggiore nel composto.

), che sono completamente o praticamente immiscibili e non reagiscono chimicamente tra loro. La prima delle sostanze fase dispersa) è finemente distribuito nella seconda ( mezzo di dispersione). Se sono presenti più fasi, queste possono essere fisicamente separate l'una dall'altra (mediante centrifugazione, separazione, ecc.).

Solitamente i sistemi dispersi sono soluzioni colloidali, sol. I sistemi dispersi includono anche il caso di un mezzo disperso solido in cui si trova la fase dispersa.

I sistemi con particelle della fase dispersa della stessa dimensione sono chiamati monodispersi e i sistemi con particelle di dimensioni diverse sono chiamati polidispersi. Di norma, i sistemi reali che ci circondano sono polidispersi.

In base alla dimensione delle particelle, i sistemi a dispersione libera si dividono in:

I sistemi ultramicroeterogenei sono anche chiamati colloidali o sol. A seconda della natura del mezzo di dispersione, i sol sono suddivisi in sol solidi, aerosol (sol con un mezzo di dispersione gassoso) e lyosol (sol con un mezzo di dispersione liquido). I sistemi microeterogenei comprendono sospensioni, emulsioni, schiume e polveri. I sistemi grossolani più comuni sono i sistemi a gas solido, come la sabbia.

I sistemi coesivi-dispersi (corpi porosi), secondo la classificazione di M. M. Dubinin, sono suddivisi in:

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sistema dispersivo- un sistema eterogeneo di due o più fasi con un'interfaccia altamente sviluppata tra di loro. In un sistema disperso, almeno una delle fasi (si chiama dispersa) è inclusa sotto forma di piccole particelle in un'altra... ... Dizionario Enciclopedico di Metallurgia

Sistema fisico-meccanico costituito da una fase dispersa e un mezzo di dispersione. Distinguere tra sistemi grossolani e altamente dispersi (colloidali).

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Sistemi dispersi

Per la chimica, i più importanti sono i sistemi di dispersione in cui il mezzo è acqua e soluzioni liquide.

Le sostanze pure sono molto rare in natura. Miscele di varie sostanze in diversi stati di aggregazione possono formare sistemi eterogenei e omogenei: sistemi e soluzioni dispersi. La familiarità con sistemi e soluzioni dispersi mostra quanto siano importanti nella vita di tutti i giorni e nella natura. La civiltà dell'Antico Egitto non avrebbe avuto luogo senza il limo del Nilo; senza acqua, aria, rocce, minerali, non esisterebbe affatto un pianeta vivente - la nostra casa comune - la Terra; Senza cellule non esisterebbero gli organismi viventi.

Come sapete, la base chimica per l'esistenza di un organismo vivente è lo scambio di proteine ​​al suo interno. In media, la concentrazione di proteine ​​nel corpo va dal 18 al 21%. La maggior parte delle proteine ​​si dissolvono in acqua (la cui concentrazione nell'uomo e negli animali è di circa il 65%) e formano soluzioni colloidali.

I sistemi dispersi sono sistemi eterogenei costituiti da due o più fasi con un'interfaccia altamente sviluppata tra di loro.

Le particolari proprietà dei sistemi dispersi sono dovute proprio alla piccola dimensione delle particelle e alla presenza di un'ampia superficie interfacciale. A questo proposito sono determinanti le proprietà della superficie e non quelle delle particelle nel loro complesso. Sono caratteristici i processi che si verificano sulla superficie e non all'interno della fase. Diventa quindi chiaro perché la chimica dei colloidi è chiamata chimica fisica dei fenomeni superficiali e dei sistemi dispersi.

Fase dispersa e mezzo disperso. Quella sostanza (o più sostanze) che è presente in un sistema disperso in quantità minore ed è distribuita in volume, è chiamata fase dispersa. La sostanza presente in quantità maggiore, nel cui volume è distribuita la fase dispersa, è chiamata mezzo di dispersione. Esiste un'interfaccia tra il mezzo di dispersione e le particelle della fase dispersa, motivo per cui i sistemi dispersi sono chiamati eterogenei, cioè eterogeneo.

Classificazione dei sistemi dispersi

Sia il mezzo di dispersione che la fase dispersa possono essere composti da sostanze in diversi stati di aggregazione. A seconda della combinazione degli stati del mezzo di dispersione e della fase dispersa, si possono distinguere otto tipi di tali sistemi

Classificazione dei sistemi dispersi in base al loro stato di aggregazione

Mezzo di dispersione	Fase dispersa	Esempi di alcuni sistemi dispersi naturali e domestici
	Liquido	Nebbia, gas associato a goccioline d'olio, miscela del carburatore nei motori delle automobili (goccioline di benzina nell'aria)
	Solido	Polvere nell'aria, fumo, smog, simum (tempeste di polvere e sabbia)
Liquido		Bevande gassate, bagnoschiuma
	Liquido	Fluidi corporei (plasma sanguigno, linfa, succhi digestivi), contenuto liquido delle cellule (citoplasma, carioplasma)
	Solido	Baci, gelatine, colle, limo di fiume o di mare sospesi in acqua, mortai
Solido		Crosta di neve con bolle d'aria, terra, tessuti, mattoni e ceramica, gommapiuma, cioccolato gassato, polveri
	Liquido	Terreno umido, prodotti medici e cosmetici (unguenti, mascara, rossetto, ecc.)
	Solido	Rocce, vetri colorati, alcune leghe

Inoltre, come caratteristica di classificazione, è possibile individuare un concetto come la dimensione delle particelle di un sistema disperso:

Grossa (> 10 micron): zucchero, terra, nebbia, gocce di pioggia, cenere vulcanica, magma, ecc.

Medio disperso (0,1-10 micron): eritrociti di sangue umano, E. coli, ecc.

Gel di sospensione in emulsione dispersa

Altamente disperso (1-100 nm): virus dell'influenza, fumo, torbidità nelle acque naturali, sol di varie sostanze ottenuti artificialmente, soluzioni acquose di polimeri naturali (albumina, gelatina, ecc.), ecc.

Nanoscala (1-10 nm): molecola di glicogeno, pori fini di carbone, sol metallici ottenuti in presenza di molecole organiche che limitano la crescita di particelle, nanotubi di carbonio, nanofili magnetici di ferro, nichel, ecc.

Sistemi grossolani: emulsioni, sospensioni, aerosol

In base alla dimensione delle particelle della sostanza che compongono la fase dispersa, i sistemi dispersi sono suddivisi in quelli grossolani con dimensioni delle particelle superiori a 100 nm e quelli finemente dispersi con dimensioni delle particelle da 1 a 100 nm. Se la sostanza viene frammentata in molecole o ioni di dimensioni inferiori a 1 nm, si forma un sistema omogeneo: una soluzione. La soluzione è omogenea, non c'è interfaccia tra le particelle e il mezzo e quindi non si applica ai sistemi dispersi. I sistemi grossolanamente dispersi sono divisi in tre gruppi: emulsioni, sospensioni e aerosol.

Le emulsioni sono sistemi dispersi con un mezzo di dispersione liquido e una fase liquida dispersa.

Possono anche essere divisi in due gruppi: 1) diretti - gocce di liquido non polare in un mezzo polare (olio in acqua); 2) retromarcia (acqua nell'olio). Un cambiamento nella composizione delle emulsioni o influenze esterne possono portare alla trasformazione di un'emulsione diretta in una inversa e viceversa. Esempi delle emulsioni naturali più conosciute sono il latte (emulsione diretta) e l'olio (emulsione inversa). Una tipica emulsione biologica sono le goccioline di grasso nella linfa.

Tra le emulsioni conosciute nella pratica umana, si possono citare fluidi da taglio, materiali bituminosi, preparati pesticidi, medicinali e cosmetici e prodotti alimentari. Ad esempio, nella pratica medica, le emulsioni di grassi sono ampiamente utilizzate per fornire energia a un organismo affamato o indebolito mediante infusione endovenosa. Per ottenere tali emulsioni vengono utilizzati oli di oliva, semi di cotone e soia. Nella tecnologia chimica, la polimerizzazione in emulsione è ampiamente utilizzata come metodo principale per la produzione di gomme, polistirene, polivinilacetato, ecc. Le sospensioni sono sistemi a dispersione grossolana con una fase solida dispersa e un mezzo di dispersione liquido.

Di solito, le particelle della fase dispersa della sospensione sono così grandi che sotto l'azione della gravità si depositano: sedimenti. Sono detti anche sospensioni i sistemi in cui la sedimentazione procede molto lentamente a causa della piccola differenza di densità tra la fase dispersa e il mezzo di dispersione. Le sospensioni edili praticamente significative sono l'imbiancatura ("latte di calce"), le vernici a smalto, varie sospensioni edili, ad esempio quelle chiamate "malta cementizia". Le sospensioni includono anche farmaci, come unguenti liquidi - linimenti. Un gruppo speciale è costituito da sistemi a dispersione grossolana, in cui la concentrazione della fase dispersa è relativamente elevata rispetto alla sua bassa concentrazione nelle sospensioni. Tali sistemi dispersi sono chiamati paste. Ad esempio, dentale, cosmetico, igienico, ecc. ben noto a te dalla vita di tutti i giorni.

Gli aerosol sono sistemi grossolanamente dispersi in cui il mezzo di dispersione è l'aria e la fase dispersa può essere costituita da goccioline liquide (nuvole, arcobaleno, lacca per capelli o deodorante rilasciato da una bomboletta spray) o particelle solide (nuvola di polvere, tornado).

Sistemi colloidali: in essi le dimensioni delle particelle colloidali raggiungono i 100 nm. Tali particelle penetrano facilmente attraverso i pori dei filtri di carta, ma non penetrano attraverso i pori delle membrane biologiche di piante e animali. Poiché le particelle colloidali (micelle) hanno una carica elettrica e gusci ionici solvati, per cui rimangono in uno stato sospeso, potrebbero non precipitare per un tempo sufficientemente lungo. Un esempio lampante di un sistema colloidale sono soluzioni di gelatina, albumina, gomma arabica, soluzioni colloidali di oro e argento.

I sistemi colloidali occupano una posizione intermedia tra i sistemi grossolani e le soluzioni vere. Sono ampiamente distribuiti in natura. Il suolo, l'argilla, le acque naturali, molti minerali, comprese alcune pietre preziose, sono tutti sistemi colloidali.

Esistono due gruppi di soluzioni colloidali: liquide (soluzioni colloidali - sol) e gelatinose (gelatina - gel).

La maggior parte dei fluidi biologici della cellula (il già citato citoplasma, il succo nucleare - carioplasma, il contenuto dei vacuoli) e l'organismo vivente nel suo insieme sono soluzioni colloidali (sol). Tutti i processi vitali che si verificano negli organismi viventi sono associati allo stato colloidale della materia. In ogni cellula vivente i biopolimeri (acidi nucleici, proteine, glicosaminoglicani, glicogeno) si presentano sotto forma di sistemi dispersi.

I gel sono sistemi colloidali in cui le particelle della fase dispersa formano una struttura spaziale.

I gel possono essere: cibo - marmellata, marshmallow, carne in gelatina, gelatina; biologico: cartilagine, tendini, capelli, tessuto muscolare e nervoso, corpi di meduse; cosmetici - gel doccia, creme; medicinali, unguenti; minerale: perle, opale, corniola, calcedonio.

I sistemi colloidali sono di grande importanza per la biologia e la medicina. La composizione di qualsiasi organismo vivente comprende sostanze solide, liquide e gassose che sono in una relazione complessa con l'ambiente. Da un punto di vista chimico, l'organismo nel suo insieme è un insieme complesso di numerosi sistemi colloidali.

I fluidi biologici (sangue, plasma, linfa, liquido cerebrospinale, ecc.) sono sistemi colloidali in cui composti organici come proteine, colesterolo, glicogeno e molti altri si trovano in uno stato colloidale. Perché la natura gli dà tale preferenza? Questa caratteristica è collegata, prima di tutto, al fatto che la sostanza allo stato colloidale ha un'ampia interfaccia tra le fasi, che contribuisce ad un migliore flusso delle reazioni metaboliche.

Esempi di sistemi dispersi naturali e artificiali. Minerali e rocce come miscele naturali

Tutta la natura che ci circonda: gli organismi animali e vegetali, l'idrosfera e l'atmosfera, la crosta terrestre e le viscere sono un insieme complesso di molti sistemi grossolani e colloidali diversi e diversificati. Le nuvole del nostro pianeta sono le stesse entità viventi di tutta la natura che ci circonda. Sono di grande importanza per la Terra, poiché sono canali di informazione. Dopotutto, le nuvole sono costituite dalla sostanza capillare dell'acqua e l'acqua, come sai, è un'ottima riserva di informazioni. Il ciclo dell'acqua in natura porta al fatto che le informazioni sullo stato del pianeta e sull'umore delle persone si accumulano nell'atmosfera e, insieme alle nuvole, si muovono nello spazio della Terra. Una straordinaria creazione della natura è una nuvola che regala a una persona gioia, piacere estetico e solo il desiderio di guardare a volte il cielo.

La nebbia può anche essere un esempio di un sistema disperso naturale, l'accumulo di acqua nell'aria, quando si formano i più piccoli prodotti di condensazione del vapore acqueo (a temperature dell'aria superiori a? 10 ° - le goccioline d'acqua più piccole, a? 10 .. ? 15° - una miscela di gocce d'acqua e cristalli di ghiaccio, a temperature inferiori a ? 15° - cristalli di ghiaccio scintillanti ai raggi del sole o alla luce della luna e delle lanterne). L'umidità relativa durante le nebbie è solitamente vicina al 100% (supera almeno l'85-90%). Tuttavia, in caso di forti gelate (? 30 ° e inferiori) negli insediamenti, nelle stazioni ferroviarie e negli aeroporti, si possono osservare nebbie con qualsiasi umidità relativa dell'aria (anche inferiore al 50%) - a causa della condensazione del vapore acqueo formato durante il combustione di combustibili (nei motori, forni, ecc.) ed emessi nell'atmosfera attraverso tubi di scarico e camini.

La durata continua delle nebbie varia solitamente da alcune ore (e talvolta mezz'ora o un'ora) a diversi giorni, soprattutto durante il periodo freddo dell'anno.

La nebbia ostacola il normale funzionamento di tutti i tipi di trasporto (in particolare l'aviazione), quindi le previsioni sulla nebbia sono di grande importanza economica nazionale.

Un esempio di sistema disperso complesso è il latte, i cui componenti principali (senza contare l'acqua) sono grassi, caseina e zucchero del latte. Il grasso si presenta sotto forma di emulsione e quando il latte è fermo sale gradualmente verso l'alto (crema). La caseina è contenuta sotto forma di soluzione colloidale e non viene rilasciata spontaneamente, ma può facilmente precipitare (sotto forma di ricotta) quando il latte viene acidificato, ad esempio con l'aceto. In condizioni naturali, il rilascio di caseina avviene durante l'acidificazione del latte. Infine, lo zucchero del latte si presenta sotto forma di soluzione molecolare e viene rilasciato solo quando l'acqua evapora.

Molti gas, liquidi e solidi si dissolvono nell'acqua. Lo zucchero e il sale da cucina si sciolgono facilmente nell'acqua; l'anidride carbonica, l'ammoniaca e molte altre sostanze, scontrandosi con l'acqua, vanno in soluzione e perdono il precedente stato di aggregazione. Un soluto può essere separato da una soluzione in un certo modo. Se una soluzione di sale da cucina viene evaporata, il sale rimane sotto forma di cristalli solidi.

Quando le sostanze vengono sciolte in acqua (o altro solvente), si forma un sistema omogeneo (omogeneo). Pertanto, una soluzione è un sistema omogeneo costituito da due o più componenti. Le soluzioni possono essere liquide, solide o gassose. Le soluzioni liquide includono, ad esempio, una soluzione di zucchero o sale comune in acqua, alcool in acqua e simili. Le soluzioni solide di un metallo in un altro includono le leghe: l'ottone è una lega di rame e zinco, il bronzo è una lega di rame e stagno e simili. Una sostanza gassosa è l'aria o in generale qualsiasi miscela di gas.

Minerali e rocce come miscele naturali.

È generalmente accettato che le rocce siano aggregati minerali naturali di una certa composizione e struttura, formati a seguito di processi geologici e presenti nella crosta terrestre sotto forma di corpi indipendenti. In accordo con i principali processi geologici che portano alla formazione delle rocce, si distinguono tre classi genetiche per origine: sedimentaria, ignea e metamorfica.

In natura semplicemente non esistono rocce, ma si tratta di fasi solide disperse di sospensioni, o mezzi di dispersione di corpi porosi o emulsioni indurite.

I geologi dicono che l'argilla si accumula sul fondo del mare. In realtà il sedimento argilloso depositato è una massa minerale sciolta finemente dispersa e satura di acqua di mare. La porosità iniziale dei limi argillosi varia dal 70 al 90%, ovvero 1 m 3 di limo contiene 700-900 litri di acqua di mare. Come sapete, una nave con un volume di 1 m 3 contiene 1000 litri d'acqua. Una tale formazione praticamente da un'acqua (mezzo di dispersione), in cui le particelle di argilla sono isolate l'una dall'altra in una piccola quantità, non può essere definita una roccia. È un sistema di tipo sospensione fisico-chimica.

Con l'immersione nelle viscere della litosfera e la sovrapposizione con nuovi strati, l'acqua inizia a fuoriuscire dalla sospensione, i minerali argillosi entrano in contatto, si stringono a vicenda, il che porta ad una diminuzione della distanza degli atomi nei loro reticoli cristallini. La sostanza della fase dispersa della sospensione inizia a ricristallizzare con aumento della dimensione dei cristalli. La massa sciolta di argilla minerale è cementata da cristalli emergenti, si trasforma in una massa di argilla cementata - mudstone.

Il crescente carico litostatico (massa) degli strati che si accumulano dall'alto provoca una forte pressione unilaterale. Secondo il principio (legge) di Rikke i minerali cominciano a dissolversi nella direzione di questa pressione. Con la continua rimozione di parte del mezzo di dispersione della sospensione, accompagnata da una diminuzione della densità del sistema, i minerali cristallizzano nella direzione perpendicolare alla pressione statica. Con un aumento della dimensione dei cristalli, il sistema fisico-chimico dalla sospensione passa nel sistema del corpo poroso dal mezzo di dispersione cristallino e dalla fase dispersa liquida riscaldata. In un mezzo di dispersione cristallino appare una struttura scistosa (scisto cristallino) e a bande parallele (gneiss).

Di seguito, una soluzione di silicato acquoso di composizione basaltica viene rimossa dal corpo poroso. Il restante mezzo di dispersione dei cristalli di granito ha una densità inferiore a quella delle particelle di argilla. La diminuzione della densità è fissata dalla formazione di graniti dalla tessitura caotica.

Durante la ricristallizzazione dell'argilla dispersa, la fase della sospensione nel mezzo di dispersione cristallino del corpo poroso con un aumento delle dimensioni dei cristalli, è accompagnata dal rilascio di potenziale libero superficiale, energia interna (accumulata durante l'ipergenesi dell'energia solare). energia) sotto forma di calore cinetico proveniente da minerali argillosi. La ricristallizzazione di una sostanza con la rimozione delle impurità dai minerali silicati (eventualmente tutti i cationi) porta ad una diminuzione della densità della sostanza con la profondità, che contribuisce a un cambiamento nel numero di coordinazione dell'alluminio nelle argille da 4 a 6 nello gneiss e feldspati di granito, che è accompagnato dal rilascio di energia geochimica sotto forma di calore.

La soluzione di silicato acquoso riscaldata rimossa della composizione di basalto è un'emulsione di soluzioni di elettroliti, non elettroliti e la sua parte di silicato è una soluzione colloidale.

La coagulazione - il fenomeno dell'adesione delle particelle colloidali e della loro precipitazione - si osserva quando le cariche di queste particelle vengono neutralizzate, quando un elettrolita viene aggiunto alla soluzione colloidale. In questo caso, la soluzione si trasforma in una sospensione o in un gel. Alcuni colloidi organici coagulano quando riscaldati (colla, albume) o quando cambia l'ambiente acido-base della soluzione.

Sineresi. Nel corso del tempo, la struttura dei gel si rompe e da essi viene rilasciato del liquido. Si verifica la sineresi: una diminuzione spontanea del volume del gel, accompagnata dalla separazione del liquido. La sineresi determina la durata di conservazione dei gel alimentari, medicali e cosmetici. La sineresi biologica è molto importante nella preparazione del formaggio, della ricotta. Gli animali a sangue caldo hanno un processo chiamato coagulazione del sangue: sotto l'influenza di fattori specifici, il fibrinogeno solubile nel sangue si trasforma in fibrina, il cui coagulo si addensa e intasa la ferita durante la sineresi. Se la coagulazione del sangue è difficile, parlano della possibilità di una malattia umana con emofilia. I portatori del gene dell'emofilia sono le donne e gli uomini si ammalano. Un esempio storico dinastico è ben noto: la dinastia russa dei Romanov, che regnò per più di 300 anni, soffriva di questa malattia.

Conclusione

Nei sistemi dispersi, la superficie specifica della fase dispersa è molto ampia. Una delle conseguenze più importanti dell'ampia superficie della fase dispersa è che i sistemi dispersi liofobici hanno un'energia superficiale in eccesso e, quindi, sono termodinamicamente instabili. Pertanto, nei sistemi dispersi si verificano vari processi spontanei che portano ad una diminuzione dell'energia in eccesso. I più comuni sono i processi di riduzione della superficie specifica dovuti all'ingrossamento delle particelle. Di conseguenza, tali processi portano alla distruzione del sistema. Pertanto, la proprietà chiave che caratterizza l'esistenza stessa dei sistemi dispersi è la loro stabilità o, al contrario, instabilità.

Il ruolo globale dei colloidi sta nel fatto che sono i componenti principali di tali formazioni biologiche come gli organismi viventi. Tutte le sostanze del corpo umano sono sistemi colloidali.

I colloidi entrano nel corpo sotto forma di sostanze nutritive e nel processo di digestione vengono convertiti in colloidi specifici caratteristici di questo organismo. I colloidi ricchi di proteine ​​costituiscono la pelle, i muscoli, le unghie, i capelli, i vasi sanguigni e così via. Possiamo dire che l'intero corpo umano è un complesso sistema colloidale.

Elenco delle fonti di informazione

1. Sito ufficiale dell'Accademia russa delle scienze naturali

2. Wikipedia, l'enciclopedia libera

3. Rebinder P. A. Sistemi dispersi

4. Sito sulla chimica "Chimico"

5. Sito ufficiale della rivista "Chimica e Vita"

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