Dispersinės sistemos ir sprendimai. Dispersinės sistemos Disperguota karbiuratoriaus mišinio fazė

išsklaidyta vadinamos heterogeninėmis sistemomis, kuriose viena medžiaga labai mažų dalelių pavidalu tolygiai pasiskirsto kitos tūryje.

Medžiaga, kurios yra mažesniu kiekiu ir pasiskirsto kitos tūryje, vadinama dispersinė fazė. Jį gali sudaryti kelios medžiagos.

Medžiaga, kurios yra didesniu kiekiu, kurios tūryje pasiskirsto dispersinė fazė, vadinama dispersinė terpė. Tarp jo ir dispersinės fazės dalelių yra sąsaja, todėl dispersinės sistemos vadinamos heterogeninėmis (nevienodomis).

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

Priklausomai nuo dispersinės terpės ir dispersinės fazės agregacijos būsenos derinio, galima išskirti 8 tokių sistemų tipus.

Pagal medžiagų, sudarančių dispersinę fazę, dalelių dydį, dispersinės sistemos skirstomos į grubus(sustabdyti) kurių dalelių dydis viršija 100 nm ir smulkiai paskirstytas(koloidiniai tirpalai arba koloidinės sistemos) kurių dalelių dydis yra nuo 100 iki 1 nm. Jei medžiaga suskaidoma į molekules arba jonus, kurių dydis mažesnis nei 1 nm, susidaro vienalytė sistema – sprendimas. Jis yra vienalytis (homogeniškas), tarp dispersinės fazės dalelių ir terpės nėra sąsajos.

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

Lentelė. Dispersinių sistemų pavyzdžiai

Dispersijos terpė	Išsklaidyta fazė	Kai kurių natūralių ir buitinių dispersinių sistemų pavyzdžiai
Dujos	Skystis	Rūkas, susijusios dujos su alyvos lašeliais, karbiuratoriaus mišinys automobilių varikliuose (benzino lašeliai ore), aerozoliai
Tvirtas	Dulkės ore, dūmai, smogas, simai (dulkių ir smėlio audros), aerozoliai
Skystis	Dujos	Putojantys gėrimai, putos
Skystis	emulsijos. Kūno skysčiai (kraujo plazma, limfa, virškinimo sultys), skystas ląstelių turinys (citoplazma, karioplazma)
Tvirtas	Soliai, geliai, pastos (želė, drebučiai, klijai). Upių ir jūros dumblas, pakibęs vandenyje; skiediniai
Tvirtas	Dujos	Sniego pluta su oro burbuliukais, žemė, tekstilės audiniai, plytos ir keramika, putplastis, gazuotas šokoladas, milteliai
Skystis	Drėgnas dirvožemis, medicinos ir kosmetikos gaminiai (tepalai, tušas, lūpų dažai ir kt.)
Tvirtas	Akmenys, spalvoti stiklai, kai kurie lydiniai

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

Jei visos dispersinės fazės dalelės yra vienodo dydžio, tai tokios sistemos vadinamos monodispersinėmis (1 pav., a ir b). Nevienodo dydžio dispersinės fazės dalelės sudaro polidispersines sistemas (1 pav., c).

Ryžiai. 1. Laisvai dispersinės sistemos: korpuskulinės – (a-c), pluoštinės – (d) ir plėvelėje išsklaidytos – (e); a, b - monodispersinis; c - polidispersinė sistema.

Išsklaidytos sistemos gali būti laisvai pasklidęs(1 pav.) ir nuosekliai išsklaidytos(2 pav., a - c) priklausomai nuo to, ar nėra arba nėra sąveikos tarp dispersinės fazės dalelių. Laisvai išsklaidytos sistemos apima aerozolius, praskiestas suspensijas ir emulsijas. Jos yra skystos, šiose sistemose dispersinės fazės dalelės neturi kontaktų, dalyvauja atsitiktiniame šiluminiame judėjime, laisvai juda veikiamos gravitacijos. Darnios-dispersinės sistemos yra panašios į kietą; jie atsiranda, kai išsklaidytos fazės dalelės liečiasi, todėl susidaro struktūra karkaso arba tinklo pavidalu. Tokia struktūra riboja išsklaidytos sistemos sklandumą ir suteikia jai galimybę išlaikyti formą. Milteliai, koncentruotos emulsijos ir suspensijos (pastos), putos, geliai yra darniai išsklaidytų sistemų pavyzdžiai. Į vientisą medžiagos masę gali prasiskverbti poros ir kapiliarai, kurie sudaro kapiliariškai išsklaidytas sistemas (oda, kartonas, audiniai, mediena).

Ryžiai. 3. Darnios-disperguotos (a-c) ir kapiliarinės disperguotos (d, e) sistemos: gelis (a), koaguliantas su tankia (b) ir biri – lankine (c) struktūra.

Dispersines sistemas, pagal jų tarpinę padėtį tarp molekulių pasaulio ir didelių kūnų, galima gauti dviem būdais: dispersijos metodais, t.y., šlifuojant didelius kūnus, ir molekulinių ar joninių medžiagų kondensacijos metodais.

Disperguotų sistemų fazių sąveikoje turimi omenyje solvatacijos procesai (vandeninių sistemų atveju hidratacija), t.y. solvato (hidrato) apvalkalų susidarymas iš dispersinės terpės molekulių aplink dispersinės fazės daleles. Atitinkamai, pagal dispersinės fazės medžiagų ir dispersinės terpės sąveikos intensyvumą (tik sistemoms su skysta dispersine terpe), G. Freindlicho siūlymu, išskiriamos šios dispersinės sistemos:

− Liofilinis (hidrofiliniai, jei DS yra vanduo): miceliniai paviršinio aktyvumo medžiagų tirpalai, kritinės emulsijos, kai kurių natūralių HMS vandeniniai tirpalai, pavyzdžiui, baltymai (želatina, kiaušinio baltymas), polisacharidai (krakmolas). Jiems būdinga stipri DF dalelių sąveika su DS molekulėmis. Ribiniu atveju stebimas visiškas ištirpimas. Liofilinės dispersinės sistemos susidaro spontaniškai dėl solvatacijos proceso. Termodinamiškai agregatyviai stabilus.

− Liofobinis (hidrofobinis, jei DS yra vanduo): emulsijos, suspensijos, zoliai. Jiems būdinga silpna DF dalelių sąveika su DS molekulėmis. Jie nesusiformuoja spontaniškai, jų formavimuisi reikia eikvoti darbo. Termodinamiškai agregatyviai nestabilios (t. y. jos linkusios savaime dispersinės fazės dalelių agregacijai), jų santykinis stabilumas (vad. metastabilumas) yra dėl kinetinių veiksnių (t. y. mažo agregacijos greičio).

3. Pasverkite.

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

1. emulsijos ( tiek terpė, tiek fazė yra vienas kitame netirpūs skysčiai). Iš vandens ir aliejaus galite paruošti emulsiją, ilgai kratydami mišinį. Tai jums gerai žinomi pieno, limfos, vandens pagrindo dažai ir kt.

2. Suspensijos (terpė – skystis, fazė – joje netirpi kieta medžiaga) Norint paruošti suspensiją, medžiagą reikia sumalti iki smulkių miltelių, supilti į skystį ir gerai suplakti. Laikui bėgant dalelė nukris į indo dugną. Akivaizdu, kad kuo mažesnės dalelės, tuo ilgiau suspensija truks. Tai statybiniai tirpalai, vandenyje pakibęs upių ir jūros dumblas, gyva mikroskopinių gyvų organizmų suspensija jūros vandenyje – planktonas, mintantis milžinais – banginiais ir kt.

3. Aerozoliai mažų skysčių arba kietųjų dalelių suspensijos dujose (pavyzdžiui, ore). Skiriasi dulkės, dūmai, rūkas. Pirmieji du aerozolių tipai yra kietųjų dalelių suspensijos dujose (didesnės dalelės dulkėse), paskutinis – skysčio lašelių suspensija dujose. Pavyzdžiui: rūkas, perkūnijos debesys – vandens lašelių suspensija ore, dūmai – smulkios kietos dalelės. O virš didžiausių pasaulio miestų tvyrantis smogas taip pat yra aerozolis su kieta ir skysta dispersine faze. Prie cemento gamyklų esančių gyvenviečių gyventojai kenčia nuo ore nuolat kabančių smulkiausių cemento dulkių, kurios susidaro malant cemento žaliavas ir jos degimo produktą – klinkerį. Gamyklų vamzdžių dūmai, smogas, iš gripu sergančiojo burnos skrendantys smulkiausi seilių lašeliai taip pat yra kenksmingi aerozoliai. Aerozoliai vaidina svarbų vaidmenį gamtoje, kasdieniame gyvenime ir žmogaus gamybinėje veikloje. Debesų kaupimasis, cheminis laukų apdorojimas, dažų purškimas, kvėpavimo takų apdorojimas (įkvėpimas) yra reiškinių ir procesų, kai aerozoliai yra naudingi, pavyzdžiai. Aerozoliai – rūkai virš jūros banglentės, prie krioklių ir fontanų, juose kylanti vaivorykštė suteikia žmogui džiaugsmo, estetinį malonumą.

Chemijai svarbiausios yra dispersinės sistemos, kuriose terpė yra vanduo ir skysti tirpalai.

Natūraliame vandenyje visada yra ištirpusių medžiagų. Natūralūs vandeniniai tirpalai dalyvauja dirvožemio formavimosi procesuose ir aprūpina augalus maistinėmis medžiagomis. Sudėtingi gyvenimo procesai, vykstantys žmonių ir gyvūnų organizmuose, taip pat vyksta tirpaluose. Daugelis chemijos ir kitų pramonės šakų technologinių procesų, tokių kaip rūgščių, metalų, popieriaus, sodos, trąšų gamyba, vyksta tirpalais.

4. Koloidinės sistemos.

koloidinės sistemos (išvertus iš graikų kalbos „cola“ – klijai, „eidos“ panašus į klijus) – tai yra dispersinės sistemos, kuriose fazės dalelių dydis yra nuo 100 iki 1 nm. Šios dalelės nėra matomos plika akimi, o išsklaidyta fazė ir išsklaidyta terpė tokiose sistemose sunkiai nusėda atskirtos.

Iš savo bendrosios biologijos kurso žinote, kad tokio dydžio daleles galima aptikti naudojant ultramikroskopą, kuris naudoja šviesos sklaidos principą. Dėl šios priežasties jame esanti koloidinė dalelė atrodo kaip ryškus taškas tamsiame fone.

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

1. Koloidiniai tirpalai, arba sols. Tai didžioji dalis gyvos ląstelės skysčių (citoplazma, branduolių sultys – karioplazma, organelių ir vakuolių turinys). Ir visas gyvas organizmas (kraujas, limfa, audinių skystis, virškinimo sultys ir kt.) Tokios sistemos formuoja klijus, krakmolą, baltymus ir kai kuriuos polimerus.

Koloidiniai tirpalai gali būti gauti kaip cheminių reakcijų rezultatas; pavyzdžiui, kalio arba natrio silikatų tirpalams („tirpių stiklų“) sąveikaujant su rūgšties tirpalais susidaro koloidinis silicio rūgšties tirpalas. Solis susidaro ir geležies (III) chlorido hidrolizės metu karštame vandenyje.

Būdinga koloidinių tirpalų savybė yra jų skaidrumas. Koloidiniai tirpalai išoriškai panašūs į tikrus tirpalus. Nuo pastarųjų juos skiria susidaręs „šviečiantis kelias“ - kūgis, kai pro juos praeina šviesos pluoštas. Šis reiškinys vadinamas Tyndall efektu. Didesnės nei tikrame tirpale, zolio išsklaidytos fazės dalelės atspindi šviesą nuo savo paviršiaus, o stebėtojas inde su koloidiniu tirpalu mato šviečiantį kūgį. Tikrame tirpale jis nesusidaro. Panašų efektą, bet tik aerozolį, o ne skystą koloidą, galima pastebėti miške ir kino teatruose, kai kino kameros šviesos spindulys praeina per kino salės orą.

Šviesos pluošto perdavimas per sprendimus:

a - tikras natrio chlorido tirpalas;

b – koloidinis geležies (III) hidroksido tirpalas.

Koloidinių tirpalų dispersinės fazės dalelės dažnai nenusėda net ir ilgai laikant dėl ​​nuolatinio susidūrimo su tirpiklio molekulėmis dėl terminio judėjimo. Artėjant vienas prie kito jie nesulimpa, nes jų paviršiuje yra panašių elektros krūvių. Tai paaiškinama tuo, kad koloidinės, ty smulkiai susmulkintos, medžiagos turi didelį paviršių. Ant šio paviršiaus adsorbuojami teigiamai arba neigiamai įkrauti jonai. Pavyzdžiui, silicio rūgštis adsorbuoja neigiamus SiO 3 2- jonus, kurių gausu tirpale dėl natrio silikato disociacijos:

Dalelės su panašiais krūviais atstumia viena kitą ir todėl nesulimpa.

Tačiau tam tikromis sąlygomis gali įvykti krešėjimo procesas. Kai kuriuos koloidinius tirpalus verdant vyksta įkrautų jonų desorbcija, t.y. koloidinės dalelės praranda savo krūvį. Jie pradeda tirštėti ir nusėsti. Tas pats pastebimas ir pridedant bet kokio elektrolito. Šiuo atveju koloidinė dalelė pritraukia priešingai įkrautą joną ir jo krūvis neutralizuojamas.

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

2. Geliai arba drebučiai yra želatinos nuosėdos, susidarančios zolių koaguliacijos metu. Tai daugybė jums gerai žinomų polimerinių gelių, konditerijos gaminių, kosmetinių ir medicininių gelių (želatina, želė, marmeladas, duona, mėsa, uogienė, želė, marmeladas, želė, sūris, varškė, rūgpienis, pyragas su paukščių pienu ) ir, žinoma, be galo daug natūralių gelių: mineralų (opalų), medūzų kūnelių, kremzlių, sausgyslių, plaukų, raumenų ir nervų audinių ir kt. Vystymosi Žemėje istoriją kartu galima laikyti koloidinės materijos būsenos evoliucijos istorija. Laikui bėgant gelių struktūra sulaužoma (nusilupama) – iš jų išsiskiria vanduo. Šis reiškinys vadinamas sinerezė .

želė yra struktūrinės sistemos, pasižyminčios elastingų kietųjų medžiagų savybėmis. Želatininė medžiagos būsena gali būti laikoma tarpine tarp skystos ir kietos būsenos.

Stambiamolekulinių medžiagų želė gali būti gaunama daugiausia dviem būdais: formuojant drebučius iš polimerinių tirpalų ir brinkinant sausas stambiamolekulines medžiagas atitinkamuose skysčiuose.

Polimero tirpalo arba zolio perėjimo į želė procesas vadinamas želė susidarymas . Geliacija yra susijusi su klampumo padidėjimu ir Brauno judėjimo sulėtėjimu ir susideda iš išsklaidytos fazės dalelių sujungimo tinklelio arba ląstelių pavidalu ir surišant visą tirpiklį.

Geliavimo procesui didelę įtaką turi ištirpusių medžiagų pobūdis, jų dalelių forma, koncentracija, temperatūra, proceso laikas ir kitų medžiagų, ypač elektrolitų, priemaišos. .

Pagal savo savybes drebučiai skirstomi į dvi dideles grupes:

a) elastingas arba grįžtamasis, gaunamas iš stambiamolekulinių medžiagų;

b) trapus arba negrįžtamas, gaunamas iš neorganinių hidrofobinių zolių.

Kaip jau minėta, stambiamolekulinių medžiagų želė gali būti gaunama ne tik tirpalų želė, bet ir sausųjų medžiagų brinkinimo būdu. Ribotas brinkimas baigiasi želė susidarymu ir nevirsta į tirpimą, o esant neribotam patinimui, želė yra tarpinis etapas pakeliui į tirpimą.

Želė pasižymi daugybe kietųjų medžiagų savybių: išlaiko formą, pasižymi tamprumo savybėmis ir elastingumu. Tačiau jų mechanines savybes lemia koncentracija ir temperatūra.

Kaitinant, drebučiai pereina į klampią būseną. Šis procesas vadinamas lydymu. Jis yra grįžtamasis, nes atvėsus tirpalas vėl susidaro želė.

Daugelis drebučių gali suskystėti ir virsti tirpalais veikiant mechaniniam poveikiui (maišant, purtant). Šis procesas yra grįžtamas, nes ramybėje po kurio laiko tirpalas sudaro želė. Želės savybė, veikiant mechaniniam poveikiui, pakartotinai izotermiškai suskystėti ir ramybės būsenoje formuoti želė yra vadinama tiksotropija . Pavyzdžiui, šokolado masė, margarinas, tešla gali tiksotropiškai keistis.

Turėdami didžiulį vandens kiekį, drebučiai, be kietų kūnų savybių, turi ir skysto kūno savybių. Juose gali vykti įvairūs fizikiniai ir cheminiai procesai: difuzija, cheminės reakcijos tarp medžiagų.

Šviežiai pagaminta želė laikui bėgant gali keistis, nes tęsiasi želė struktūrizavimo procesas. Tuo pačiu metu želė paviršiuje pradeda atsirasti skysčio lašeliai, kurie susiliedami sudaro skystą terpę. Gauta dispersinė terpė yra praskiestas polimero tirpalas, o dispersinė fazė yra želatinos frakcija. Tokį spontanišką želė dalijimosi į fazes procesą, lydimą tūrio pasikeitimo, vadina studija. sinerezė ( mirkymas).

Sinerezė laikoma procesų, sukeliančių želė susidarymą, tąsa. Įvairių drebučių sinerezės greitis yra skirtingas ir daugiausia priklauso nuo temperatūros ir koncentracijos.

Sinerezė želė, kurią sudaro polimerai, yra iš dalies grįžtama. Kartais pakanka pakaitinti, kad sinerezę patyrusi želė būtų grąžinta į pradinę būseną.Kulinarinėje praktikoje šis būdas naudojamas, pavyzdžiui, javų, bulvių košės, pasenusios duonos gaivinimui. Jei želė laikymo metu vyksta cheminiai procesai, sinerezė tampa sudėtingesnė ir prarandamas jos grįžtamumas, želė sensta. Tokiu atveju želė praranda gebėjimą išlaikyti surištą vandenį (duonos pasenimą). Praktinė sinerezės reikšmė yra gana didelė. Dažniausiai sinerezė kasdieniame gyvenime ir pramonėje yra nepageidautina. Tai duonos pasenimas, marmelado, želė, karamelės, vaisių uogienių mirkymas.

5. Stambiamolekulinių medžiagų tirpalai.

Polimerai, kaip ir mažos molekulinės masės medžiagos, priklausomai nuo tirpalo gavimo sąlygų (polimero ir tirpiklio pobūdžio, temperatūros ir kt.), gali sudaryti tiek koloidinius, tiek tikrus tirpalus. Šiuo atžvilgiu įprasta kalbėti apie koloidinę arba tikrąją medžiagos būseną tirpale. Mes neliesime koloidinio tipo „polimero-tirpiklio“ sistemų. Panagrinėkime tik molekulinio tipo polimerų tirpalus. Pažymėtina, kad dėl didelio molekulių dydžio ir jų struktūros ypatumų HMS tirpalai turi nemažai specifinių savybių:

1. Pusiausvyros procesai HMS tirpaluose nustatomi lėtai.

2. Prieš IUD tirpimo procesą, kaip taisyklė, vyksta patinimas.

3. Polimeriniai tirpalai nepaklūsta idealių sprendimų dėsniams, t.y. Raoult ir van't Hoff dėsniai.

4. Tekant polimeriniams tirpalams atsiranda savybių anizotropija (skirtingos fizinės tirpalo savybės skirtingomis kryptimis) dėl molekulių orientacijos tekėjimo kryptimi.

5. Didelis IUD tirpalų klampumas.

6. Dėl savo didelio dydžio polimerų molekulės linkusios asocijuotis tirpaluose. Polimerinių junginių tarnavimo laikas yra ilgesnis nei mažos molekulinės masės medžiagų asocijuotų medžiagų.

HMC tirpimo procesas vyksta spontaniškai, bet ilgai, o prieš jį dažnai išbrinksta polimeras tirpiklyje. Polimerai, kurių makromolekulės yra simetriškos formos, gali patekti į tirpalą be išankstinio brinkimo. Pavyzdžiui, hemoglobinas, kepenų krakmolas – glikogenas ištirpęs beveik neišbrinksta, o šių medžiagų tirpalai net ir esant santykinai didelėms koncentracijoms neturi didelio klampumo. Tuo tarpu medžiagos, turinčios labai asimetrines pailgas molekules, ištirpusios labai stipriai išsipučia (želatina, celiuliozė, natūralūs ir sintetiniai kaučiukai).

Patinimas – tai polimero masės ir tūrio padidėjimas dėl tirpiklio molekulių prasiskverbimo į spiralės erdvinę struktūrą.

Yra dviejų tipų patinimas: neribotas, baigiant visišku IUD ištirpimu (pavyzdžiui, želatinos išbrinkimas vandenyje, gumos benzene, nitroceliuliozės acetone) ir ribotas, dėl ko susidaro išbrinkęs polimeras – želė (pavyzdžiui, celiuliozės brinkimas vandenyje, želatina – šaltame vandenyje, vulkanizuota guma – benzene).

Mus supančiame pasaulyje grynos medžiagos yra labai retos, iš esmės dauguma žemėje ir atmosferoje esančių medžiagų yra įvairūs mišiniai, kuriuose yra daugiau nei du komponentai. Dalelės, kurių dydis svyruoja nuo maždaug 1 nm (kelių molekulių dydžių) iki 10 µm išsklaidyta(lot. dispergo – išbarstyti, purkšti). Įvairios sistemos (neorganinės, organinės, polimerinės, baltyminės), kuriose bent viena iš medžiagų yra tokių dalelių pavidalu, vadinamos dispersinėmis. išsklaidyta - tai nevienalytės sistemos, susidedančios iš dviejų ar daugiau fazių su labai išvystyta sąsaja tarp jų arba mišinys, sudarytas iš mažiausiai dviejų medžiagų, kurios visiškai arba praktiškai nesimaišo viena su kita ir chemiškai nereaguoja viena su kita. Viena iš fazių, dispersinė fazė, susideda iš labai smulkių dalelių, paskirstytų kitoje fazėje – dispersinėje terpėje.

Dispersinė sistema

Pagal agregacijos būseną dispersinės dalelės gali būti kietos, skystos, dujinės ir daugeliu atvejų turėti sudėtingą struktūrą. Dispersinės terpės taip pat gali būti dujinės, skystos ir kietos. Dauguma realių mus supančio pasaulio kūnų egzistuoja išsklaidytų sistemų pavidalu: jūros vanduo, dirvožemis ir dirvožemis, gyvų organizmų audiniai, daugybė techninių medžiagų, maisto produktų ir kt.

Dispersinių sistemų klasifikacija

Nepaisant daugybės bandymų pasiūlyti vieningą šių sistemų klasifikaciją, jos vis dar trūksta. Priežastis slypi tame, kad bet kurioje klasifikacijoje kriterijumi laikomos ne visos dispersinių sistemų savybės, o tik viena iš jų. Apsvarstykite dažniausiai pasitaikančias koloidinių ir mikroheterogeninių sistemų klasifikacijas.

Bet kurioje žinių srityje, kai tenka susidurti su sudėtingais objektais ir reiškiniais, norint palengvinti ir nustatyti tam tikrus šablonus, patartina juos klasifikuoti pagal vieną ar kitą požymį. Tai taip pat taikoma dispersinių sistemų sričiai; skirtingais laikais jiems buvo siūlomi įvairūs klasifikavimo principai. Pagal dispersinės terpės medžiagų ir dispersinės fazės sąveikos intensyvumą išskiriami liofiliniai ir liofobiniai koloidai. Kiti dispersinių sistemų klasifikavimo metodai trumpai aprašyti toliau.

Klasifikavimas pagal sąveikos buvimą ar nebuvimątarp dispersinės fazės dalelių. Pagal šią klasifikaciją dispersinės sistemos skirstomos į laisvai išsklaidytas ir koherentiškai išsklaidytas; klasifikacija taikoma koloidiniams tirpalams ir stambiamolekulinių junginių tirpalams.

Svobodnodispersnye sistemas sudaro tipiški koloidiniai tirpalai, suspensijos, suspensijos, įvairūs stambiamolekulinių junginių tirpalai, turintys sklandumą, kaip ir įprasti skysčiai ir tirpalai.

Vadinamosios struktūrinės sistemos, kuriose dėl dalelių sąveikos susidaro erdvinis ažūrinis tinklelis-karkasas, o sistema kaip visuma įgyja pusiau kieto kūno savybę, priskiriamos sujungtoms-išsklaidytoms. . Pavyzdžiui, tam tikrų medžiagų zoliai ir stambiamolekulinių junginių tirpalai, sumažėjus temperatūrai arba padidėjus koncentracijai virš žinomos ribos, nepatiriant jokių išorinių pokyčių, praranda sklandumą - želatinizuojasi (želatinizuojasi), patenka į gelį (želė). valstybė. Tai taip pat apima koncentruotas pastas, amorfines nuosėdas.

Klasifikavimas pagal dispersiją. Fizinės medžiagos savybės nepriklauso nuo kūno dydžio, tačiau esant dideliam šlifavimo laipsniui, jos tampa sklaidos funkcija. Pavyzdžiui, metaliniai zoliai yra skirtingų spalvų, priklausomai nuo šlifavimo laipsnio. Taigi itin didelės dispersijos aukso koloidiniai tirpalai yra violetiniai, mažiau dispersiniai – mėlyni, dar mažiau – žali. Yra pagrindo manyti, kad malant kinta ir kitos tos pačios medžiagos zolių savybės: Natūralus koloidinių sistemų klasifikavimo pagal dispersiją kriterijus rodo save, t.y. koloidinės būsenos srities padalijimą (10 -5 -10 -7). cm) į daugybę siauresnių intervalų. Tokia klasifikacija kažkada buvo pasiūlyta, tačiau ji pasirodė nenaudinga, nes koloidinės sistemos beveik visada yra polidispersinės; monodispersiniai yra labai reti. Be to, dispersijos laipsnis laikui bėgant gali keistis, t.y. priklauso nuo sistemos amžiaus.

Gamtoje gana sunku rasti gryną medžiagą. Įvairiose būsenose jie gali sudaryti mišinius, vienarūšes ir nevienalytes – išsklaidytas sistemas ir tirpalus. Kokie tai ryšiai? Kokie jie tipai? Panagrinėkime šiuos klausimus išsamiau.

Terminologija

Pirmiausia turite suprasti, kas yra išsklaidytos sistemos. Šis apibrėžimas suprantamas kaip nevienalytės struktūros, kai viena medžiaga kaip mažiausios dalelės pasiskirsto tolygiai kitos tūryje. Komponentas, kurio yra mažesniu kiekiu, vadinamas dispersine faze. Jame gali būti daugiau nei viena medžiaga. Komponentas, esantis didesniame tūryje, vadinamas terpe. Tarp fazės dalelių ir jos yra sąsaja. Šiuo atžvilgiu dispersinės sistemos vadinamos heterogeninėmis - nevienalytėmis. Tiek terpę, tiek fazę gali pavaizduoti įvairios agregacijos būsenos medžiagos: skystos, dujinės arba kietos.

Dispersinės sistemos ir jų klasifikacija

Pagal dalelių, patenkančių į medžiagų fazę, dydį išskiriamos suspensijos ir koloidinės struktūros. Pirmojo elementų vertė yra didesnė nei 100 nm, o antrųjų - nuo 100 iki 1 nm. Medžiagai suskaidžius į jonus arba molekules, kurių dydis mažesnis nei 1 nm, susidaro tirpalas – vienalytė sistema. Jis skiriasi nuo kitų savo vienodumu ir sąsajos tarp terpės ir dalelių nebuvimu. Koloidinės dispersinės sistemos pateikiamos gelių ir zolių pavidalu. Savo ruožtu suspensijos skirstomos į suspensijas, emulsijas, aerozolius. Tirpalai yra joniniai, molekuliniai-joniniai ir molekuliniai.

sustabdymas

Šios dispersinės sistemos apima medžiagas, kurių dalelių dydis didesnis nei 100 nm. Šios struktūros yra nepermatomos: atskiri jų komponentai matomi plika akimi. Nusėdimo metu terpė ir fazė lengvai atskiriamos. Kas yra sustabdymai? Jie gali būti skysti arba dujiniai. Pirmieji skirstomi į suspensijas ir emulsijas. Pastarosios yra struktūros, kuriose terpė ir fazė yra skysčiai, netirpūs vienas kitame. Tai apima, pavyzdžiui, limfą, pieną, vandens pagrindo dažus ir kt. Suspensija – tai struktūra, kurioje terpė yra skystis, o fazė – kieta, netirpi joje medžiaga. Tokios dispersinės sistemos yra gerai žinomos daugeliui. Tai visų pirma „kalkių pienas“, vandenyje pakibęs jūros ar upių dumblas, vandenyne paplitę mikroskopiniai gyvi organizmai (planktonas) ir kt.

Aerozoliai

Šios suspensijos pasiskirsto mažomis skysčio ar kietosios medžiagos dalelėmis dujose. Yra rūkas, dūmai, dulkės. Pirmasis tipas yra mažų skysčio lašelių pasiskirstymas dujose. Dulkės ir dūmai yra kietų komponentų suspensijos. Tuo pačiu metu pirmosios dalelės yra šiek tiek didesnės. Perkūnijos debesys, pats rūkas yra natūralūs aerozoliai. Virš didelių pramoninių miestų tvyro smogas, susidedantis iš kietų ir skystų komponentų, paskirstytų dujose. Pažymėtina, kad aerozoliai kaip dispersinės sistemos turi didelę praktinę reikšmę, atlieka svarbias užduotis pramoninėje ir buitinėje veikloje. Teigiamų jų naudojimo rezultatų pavyzdžiai yra kvėpavimo sistemos gydymas (įkvėpimas), laukų apdorojimas chemikalais, dažų purškimas purškimo pistoletu.

koloidinės struktūros

Tai yra dispersinės sistemos, kuriose fazė susideda iš dalelių, kurių dydis svyruoja nuo 100 iki 1 nm. Šie komponentai nėra matomi plika akimi. Šiose struktūrose fazė ir terpė sunkiai atskiriamos nusėdant. Soliai (koloidiniai tirpalai) randami gyvoje ląstelėje ir visame kūne. Šie skysčiai apima branduolio sultis, citoplazmą, limfą, kraują ir kt. Šios dispersinės sistemos sudaro krakmolą, klijus, kai kuriuos polimerus ir baltymus. Šias struktūras galima gauti cheminių reakcijų metu. Pavyzdžiui, natrio ar kalio silikato tirpalams sąveikaujant su rūgštiniais junginiais susidaro silicio rūgšties junginys. Išoriškai koloidinė struktūra yra panaši į tikrąją. Tačiau pirmieji nuo antrųjų skiriasi tuo, kad yra „šviečiantis kelias“ – kūgis, kai pro juos praeina šviesos pluoštas. Soliuose yra didesnės fazės dalelės nei tikruose tirpaluose. Jų paviršius atspindi šviesą – ir inde stebėtojas gali pamatyti šviečiantį kūgį. Tikrame sprendime tokio reiškinio nėra. Panašų efektą galima pastebėti ir kine. Šiuo atveju šviesos spindulys praeina ne per skystį, o per aerozolinį koloidą – salės orą.

Dalelių nusodinimas

Koloidiniuose tirpaluose fazinės dalelės dažnai nenusėda net ir ilgai laikant, o tai susiję su nuolatiniais susidūrimais su tirpiklio molekulėmis veikiant šiluminiam judėjimui. Artėjant vienas prie kito, jie neprilimpa, nes ant jų paviršių yra to paties pavadinimo elektros krūviai. Tačiau tam tikromis aplinkybėmis gali atsirasti krešėjimo procesas. Tai yra koloidinių dalelių sulipimo ir nusodinimo poveikis. Šis procesas stebimas neutralizuojant krūvius mikroskopinių elementų paviršiuje, kai pridedamas elektrolitas. Tokiu atveju tirpalas virsta geliu arba suspensija. Kai kuriais atvejais krešėjimo procesas pastebimas kaitinant arba pasikeitus rūgščių ir šarmų pusiausvyrai.

Geliai

Šios koloidinės dispersinės sistemos yra želatinos nuosėdos. Jie susidaro zolių krešėjimo metu. Šios struktūros apima daugybę polimerinių gelių, kosmetikos, konditerijos gaminių, medicininių medžiagų (paukščių pieno pyragas, marmeladas, želė, želė, želatina). Jie taip pat apima natūralias struktūras: opalą, medūzų kūnus, plaukus, sausgysles, nervų ir raumenų audinius, kremzles. Gyvybės vystymosi Žemėje procesas iš tikrųjų gali būti laikomas koloidinės sistemos evoliucijos istorija. Laikui bėgant pažeidžiama gelio struktūra ir iš jo pradeda išsiskirti vanduo. Šis reiškinys vadinamas sinereze.

vienalytės sistemos

Tirpalai apima dvi ar daugiau medžiagų. Jie visada yra vienfaziai, tai yra, jie yra kieta, dujinė medžiaga arba skystis. Bet bet kuriuo atveju jų struktūra yra vienalytė. Šis poveikis paaiškinamas tuo, kad vienoje medžiagoje kita pasiskirsto jonų, atomų ar molekulių pavidalu, kurių dydis yra mažesnis nei 1 nm. Tuo atveju, kai reikia pabrėžti skirtumą tarp tirpalo ir koloidinės struktūros, tai vadinama tiesa. Skysto aukso ir sidabro lydinio kristalizacijos procese gaunamos įvairių kompozicijų kietos struktūros.

klasifikacija

Joniniai mišiniai – tai struktūros su stipriais elektrolitais (rūgštimis, druskomis, šarmais – NaOH, HC104 ir kt.). Kitas tipas yra molekulinės-joninės dispersinės sistemos. Juose yra stipraus elektrolito (hidrosulfido, azoto rūgšties ir kt.). Paskutinis tipas yra molekuliniai tirpalai. Į šias struktūras įeina neelektrolitai – organinės medžiagos (sacharozė, gliukozė, alkoholis ir kt.). Tirpiklis yra komponentas, kurio agregacijos būsena nesikeičia susidarant tirpalui. Toks elementas gali būti, pavyzdžiui, vanduo. Druskos, anglies dioksido, cukraus tirpale jis veikia kaip tirpiklis. Maišant dujas, skysčius ar kietas medžiagas, tirpiklis bus tas komponentas, kurio junginyje yra daugiau.

), kurios visiškai arba praktiškai nesimaišo ir tarpusavyje chemiškai nereaguoja. Pirmoji iš medžiagų dispersinė fazė) yra smulkiai paskirstytas antroje ( dispersinė terpė). Jei yra kelios fazės, jas galima fiziškai atskirti viena nuo kitos (centrifuguojant, atskyrimu ir pan.).

Dažniausiai dispersinės sistemos yra koloidiniai tirpalai, zoliai. Išsklaidytos sistemos taip pat apima kietą dispersinę terpę, kurioje yra dispersinė fazė.

Sistemos su vienodo dydžio dispersinės fazės dalelėmis vadinamos monodispersinėmis, o sistemos su skirtingo dydžio dalelėmis – polidispersinėmis. Paprastai mus supančios tikrosios sistemos yra polidispersinės.

Pagal dalelių dydį laisvos dispersijos sistemos skirstomos į:

Ultramikroheterogeninės sistemos dar vadinamos koloidinėmis arba zolinėmis. Priklausomai nuo dispersinės terpės pobūdžio, zoliai skirstomi į kietus zolius, aerozolius (zolius su dujine dispersine terpe) ir liozolius (zolius su skysta dispersine terpe). Mikroheterogeninės sistemos apima suspensijas, emulsijas, putas ir miltelius. Labiausiai paplitusios šiurkščios sistemos yra kietųjų dujų sistemos, tokios kaip smėlis.

Darnios-dispersinės sistemos (akytos kūnai) pagal M. M. Dubinino klasifikaciją skirstomos į:

Wikimedia fondas. 2010 m.

Pažiūrėkite, kas yra „Disperse System“ kituose žodynuose:

dispersinė sistema- išsklaidyta sistema: sistema, susidedanti iš dviejų ar daugiau fazių (kūnų) su labai išvystyta sąsaja tarp jų. [GOST R 51109 97, 5.6 straipsnis] Šaltinis ... Norminės ir techninės dokumentacijos terminų žodynas-žinynas

dispersinė sistema- Sistema, susidedanti iš dviejų ar daugiau fazių (kūnų) su labai išvystyta sąsaja tarp jų. [GOST R 51109 97] [GOST R 12.4.233 2007] Pramoninės švaros asmeninės apsaugos priemonės... Techninis vertėjo vadovas

dispersinė sistema- - nevienalytė sistema, susidedanti iš dviejų ar daugiau fazių, kuriai būdinga labai išvystyta sąsaja tarp jų. Bendroji chemija: vadovėlis / A. V. Zholnin ... Cheminiai terminai

dispersinė sistema- ▲ mechaninio mišinio smulkiai dispersinė sistema heterogeninė sistema, kurioje vienos fazės (dispersinės) dalelės pasiskirsto kitoje homogeninėje fazėje (dispersinė terpė). putplastis (putplasčio gabalėliai). putos. putos, sya. putoja. putotas. putotas…… Ideografinis rusų kalbos žodynas

dispersinė sistema- dispersinės sistemos statusas T sritis chemija apibrėžtis Sistema, subsidedanti iš dispersinės fazės ir dispersinės terpės (aplinkos). atitikmenys: angl. dispersinė sistema; dispersija rus. dispersija; dispersinė sistema ryšiai: sinonimas - dispersija ... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

dispersinė sistema- dispersinė sistema statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. dispersinė sistema vok. išsklaido Sistema, n rus. išsklaidyta sistema, n pranc. sistema disperse, m … Fizikos terminų žodynas

dispersinė sistema- nevienalytė sistema iš dviejų ar daugiau fazių su labai išvystyta sąsaja tarp jų. Disperguotoje sistemoje bent viena iš fazių (ji vadinama dispersine) yra įtraukta mažų dalelių pavidalu kitoje ... ... Enciklopedinis metalurgijos žodynas

Fizikinė-mechaninė sistema, susidedanti iš dispersinės fazės ir dispersinės terpės. Atskirkite stambias ir labai dispersines (koloidines) sistemas.

Siųsti savo gerą darbą žinių bazėje yra paprasta. Naudokite žemiau esančią formą

Studentai, magistrantai, jaunieji mokslininkai, kurie naudojasi žinių baze savo studijose ir darbe, bus jums labai dėkingi.

Paskelbta http://www.allbest.ru/

Sverdlovsko srities bendrojo ir profesinio švietimo ministerija

Jekaterinburgo transporto statybos koledžas

disciplinoje „Chemija“

Dispersinės sistemos

Chemijai svarbiausios yra dispersinės sistemos, kuriose terpė yra vanduo ir skysti tirpalai.

Grynos medžiagos gamtoje yra labai retos. Įvairių medžiagų mišiniai, esantys skirtingose ​​agregacijos būsenose, gali sudaryti nevienalytes ir vienarūšes sistemas – išsklaidytas sistemas ir tirpalus. Susipažinimas su dispersinėmis sistemomis ir sprendimais rodo, kokie jie svarbūs kasdieniame gyvenime ir gamtoje. Senovės Egipto civilizacija nebūtų įvykusi be Nilo dumblo; be vandens, oro, uolienų, mineralų iš viso nebūtų gyvos planetos – mūsų bendrų namų – Žemės; Be ląstelių nebūtų gyvų organizmų.

Kaip žinote, cheminis gyvo organizmo egzistavimo pagrindas yra baltymų mainai jame. Vidutiniškai baltymų koncentracija organizme yra nuo 18 iki 21%. Dauguma baltymų ištirpsta vandenyje (kurio koncentracija žmonėms ir gyvūnams yra apie 65%) ir sudaro koloidinius tirpalus.

Išsklaidytos sistemos yra nevienalytės sistemos, susidedančios iš dviejų ar daugiau fazių su labai išvystyta sąsaja tarp jų.

Specialios išsklaidytų sistemų savybės atsiranda būtent dėl ​​mažo dalelių dydžio ir didelio sąsajos paviršiaus. Šiuo atžvilgiu lemiamos yra paviršiaus, o ne visų dalelių savybės. Būdingi procesai, vykstantys paviršiuje, o ne fazės viduje. Taigi tampa aišku, kodėl koloidinė chemija vadinama paviršiaus reiškinių ir išsklaidytų sistemų fizikine chemija.

Disperguota fazė ir dispersinė terpė. Ta medžiaga (arba kelios medžiagos), kurios dispersinėje sistemoje yra mažesniu kiekiu ir pasiskirsto tūryje, vadinama dispersine faze. Didesniu kiekiu esanti medžiaga, kurios tūryje pasiskirsto dispersinė fazė, vadinama dispersine terpe. Tarp dispersinės terpės ir dispersinės fazės dalelių yra sąsaja, todėl dispersinės sistemos vadinamos heterogeninėmis, t.y. nevienalytis.

Dispersinių sistemų klasifikacija

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

Išsklaidytų sistemų klasifikavimas pagal jų agregacijos būseną

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

Be to, kaip klasifikavimo ypatybę, galima išskirti tokią sąvoką kaip dispersinės sistemos dalelių dydis:

Grubus (> 10 mikronų): granuliuotas cukrus, dirvožemis, rūkas, lietaus lašai, vulkaniniai pelenai, magma ir kt.

Vidutinės dispersijos (0,1-10 mikronų): žmogaus kraujo eritrocitai, E. coli ir kt.

dispersinis emulsinis suspensijos gelis

Labai išsibarstę (1-100 nm): gripo virusas, dūmai, drumstumas natūraliuose vandenyse, dirbtinai gauti įvairių medžiagų zoliai, vandeniniai natūralių polimerų (albumino, želatinos ir kt.) tirpalai ir kt.

Nanoskalė (1-10 nm): glikogeno molekulė, smulkios anglies poros, metalo zoliai, gaunami esant organinėms molekulėms, ribojančioms dalelių augimą, anglies nanovamzdeliai, magnetiniai nanolaideliai iš geležies, nikelio ir kt.

Stambios sistemos: emulsijos, suspensijos, aerozoliai

Pagal medžiagos dalelių, sudarančių dispersinę fazę, dydį, dispersinės sistemos skirstomos į stambiąsias, kurių dalelių dydis didesnis nei 100 nm, ir smulkiai dispersines, kurių dalelių dydis yra nuo 1 iki 100 nm. Jei medžiaga suskaidoma iki mažesnių nei 1 nm molekulių ar jonų, susidaro vienalytė sistema – tirpalas. Tirpalas yra vienalytis, tarp dalelių ir terpės nėra sąsajos, todėl jis netaikomas dispersinėms sistemoms. Stambiai dispersinės sistemos skirstomos į tris grupes: emulsijas, suspensijas ir aerozolius.

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

Juos taip pat galima suskirstyti į dvi grupes: 1) tiesioginiai – nepolinio skysčio lašai polinėje terpėje (aliejus vandenyje); 2) atvirkštinis (vanduo aliejuje). Emulsijų sudėties pasikeitimas ar išorinis poveikis gali sukelti tiesioginės emulsijos transformaciją į atvirkštinę ir atvirkščiai. Žinomiausių natūralių emulsijų pavyzdžiai yra pienas (pirminė emulsija) ir aliejus (atvirkštinė emulsija). Tipiška biologinė emulsija yra riebalų lašeliai limfoje.

Iš žmonių praktikoje žinomų emulsijų galima pavadinti pjovimo skysčius, bitumines medžiagas, pesticidų preparatus, vaistus ir kosmetiką, maisto produktus. Pavyzdžiui, medicinos praktikoje riebalų emulsijos plačiai naudojamos norint aprūpinti išalkusį ar nusilpusį organizmą energijos infuzija į veną. Tokioms emulsijoms gauti naudojamas alyvuogių, medvilnės sėklų ir sojų aliejus. Cheminėje technologijoje emulsinė polimerizacija plačiai naudojama kaip pagrindinis būdas gaminti kaučiukus, polistireną, polivinilacetatą ir kt. Suspensijos yra stambiai dispersinės sistemos su kieta dispersine faze ir skysta dispersine terpe.

Paprastai suspensijos išsklaidytos fazės dalelės yra tokios didelės, kad nusėda veikiamos gravitacijos - nuosėdų. Sistemos, kuriose sedimentacija vyksta labai lėtai dėl nedidelio dispersinės fazės ir dispersinės terpės tankio skirtumo, dar vadinamos suspensijomis. Praktiškai reikšmingos statybinės suspensijos yra balinimas („kalkių pienas“), emaliuoti dažai, įvairios statybinės suspensijos, pavyzdžiui, vadinamos „cemento skiediniu“. Suspensijoms priskiriami ir vaistai, pavyzdžiui, skysti tepalai – linimentai. Specialią grupę sudaro stambiai dispersinės sistemos, kuriose dispersinės fazės koncentracija yra santykinai didelė, palyginti su maža jos koncentracija suspensijose. Tokios išsklaidytos sistemos vadinamos pastomis. Pavyzdžiui, jums iš kasdienybės gerai žinomų dantų, kosmetinių, higieninių ir kt.

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

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

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

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

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

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

Geliai gali būti: maistas – marmeladas, zefyras, želė mėsa, želė; biologiniai - kremzlės, sausgyslės, plaukai, raumenys ir nerviniai audiniai, medūzų kūnai; kosmetikos - dušo želė, kremai; medicininiai vaistai, tepalai; mineralas – perlai, opalas, karneolis, chalcedonas.

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

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

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

Visa mus supanti gamta – gyvūnų ir augalų organizmai, hidrosfera ir atmosfera, žemės pluta ir žarnos yra sudėtingas daugybės įvairių ir įvairių stambių ir koloidinių sistemų rinkinys. Mūsų planetos debesys yra tokios pat gyvos būtybės, kaip ir visa mus supanti gamta. Jie yra labai svarbūs Žemei, nes yra informacijos kanalai. Juk debesys susideda iš kapiliarinės vandens medžiagos, o vanduo, kaip žinia, yra labai gera informacijos saugykla. Vandens ciklas gamtoje lemia tai, kad informacija apie planetos būklę ir žmonių nuotaikas kaupiasi atmosferoje, o kartu su debesimis juda visoje Žemės erdvėje. Nuostabus gamtos kūrinys – debesis, suteikiantis žmogui džiaugsmo, estetinį malonumą ir tiesiog norą kartais pažvelgti į dangų.

Rūkas taip pat gali būti natūralios išsklaidytos sistemos, vandens kaupimosi ore, pavyzdys, kai susidaro mažiausi vandens garų kondensacijos produktai (esant oro temperatūrai virš? 10 ° - mažiausi vandens lašeliai, esant? 10 ... 15 ° - vandens lašelių ir ledo kristalų mišinys, esant žemesnei nei 15 ° temperatūrai - ledo kristalai, putojantys saulės spinduliuose arba mėnulio ir žibintų šviesoje). Santykinė oro drėgmė rūko metu paprastai būna artima 100% (bent jau viršija 85-90%). Tačiau esant dideliems šalčiams (? 30 ° ir žemiau) gyvenvietėse, geležinkelio stotyse ir aerodromuose, esant bet kokiai santykinei oro drėgmei (net mažiau nei 50 %), gali atsirasti rūkų – dėl vandens garų kondensacijos, susidariusios kuro deginimas (varikliuose, krosnyse ir kt.) ir išmetamas į atmosferą per išmetimo vamzdžius ir kaminus.

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

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

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

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

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

Mineralai ir uolienos kaip natūralūs mišiniai.

Uolienas visuotinai priimta suprasti kaip natūralius tam tikros sudėties ir struktūros mineralinius agregatus, susidariusius dėl geologinių procesų ir žemės plutoje susidarančius nepriklausomų kūnų pavidalu. Pagal pagrindinius geologinius procesus, lemiančius uolienų susidarymą, pagal kilmę išskiriamos trys genetinės klasės: nuosėdinė, magminė ir metamorfinė.

Gamtoje uolienų tiesiog nėra, bet tai yra arba kietos, išsklaidytos suspensijų fazės, arba poringų kūnų dispersinės terpės, arba sukietėjusios emulsijos.

Geologai teigia, kad molis kaupiasi jūros dugne. Realiai nusėdusios molio nuosėdos yra biri smulkiai išsklaidyta mineralinė masė, prisotinta jūros vandens. Pradinis molingų dumblų poringumas svyruoja nuo 70 iki 90%, arba 1 m 3 dumblo yra 700-900 litrų jūros vandens. Kaip žinote, 1 m 3 talpos inde telpa 1000 litrų vandens. Toks darinys praktiškai iš vieno vandens (dispersinės terpės), kuriame molio dalelės yra izoliuotos viena nuo kitos nedideliu kiekiu, negali būti vadinamas uoliena. Tai fizikinės ir cheminės suspensijos tipo sistema.

Panardinus į litosferos žarnas ir persidengus su naujais sluoksniais, vanduo pradeda spausti iš suspensijos, molio mineralai kontaktuoja, spaudžia vienas kitą, o tai lemia atomų atstumą jų kristalinėse gardelėse. Padidėjus kristalų dydžiui, suspensijos dispersinės fazės medžiaga pradeda perkristalizuotis. Biri mineralinė molio masė cementuojama iškylančiais kristalais, pereina į sucementuotą molio masę – purvo akmenį.

Didėjanti iš viršaus besikaupiančių sluoksnių litostatinė apkrova (masė) sukelia stiprų vienpusį spaudimą. Pagal Rikke principą (dėsnį), mineralai pradeda tirpti šio slėgio kryptimi. Toliau šalinant dalį suspensijos dispersinės terpės, kartu sumažėjus sistemos tankiui, mineralai kristalizuojasi statmenai statiniam slėgiui kryptimi. Didėjant kristalų dydžiui, fizikinė ir cheminė sistema iš suspensijos pereina į porėtą kūno sistemą iš kristalinės dispersinės terpės ir įkaitintos skystos dispersinės fazės. Kristalinėje dispersinėje terpėje atsiranda skvarba (kristalinė skiltis) ir lygiagreti (gneiso) tekstūra.

Žemiau iš porėto korpuso pašalinamas bazalto kompozicijos vandens silikato tirpalas. Likusios granito kristalų dispersinės terpės tankis mažesnis nei molio dalelių. Tankio sumažėjimas fiksuojamas susidarant chaotiškos tekstūros granitui.

Perkristalizuojant molio dispersinę suspensijos fazę į akytos kūno kristalinę dispersinę terpę, padidėjus kristalų dydžiui, kartu išsiskiria potencialus laisvas paviršius, vidinė energija (susikaupusi saulės hipergenezės metu energija) molio mineralų kinetinės šilumos pavidalu. Medžiagos perkristalizavimas pašalinus priemaišas iš silikatinių mineralų (galų gale visus katijonus) sumažina medžiagos tankį gyliu, o tai prisideda prie aliuminio koordinacinio skaičiaus moliuose pasikeitimo nuo 4 iki 6 gneise ir granito lauko špatai, kuriuos lydi geocheminės energijos išsiskyrimas šilumos pavidalu .

Pašalintas pašildytas bazalto kompozicijos vandens silikato tirpalas yra elektrolitų, neelektrolitų tirpalų emulsija, o jo silikatinė dalis yra koloidinis tirpalas.

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

Sinerezė. Laikui bėgant gelių struktūra suyra – iš jų išsiskiria skystis. Atsiranda sinerezė – spontaniškas gelio tūrio sumažėjimas kartu su skysčio atsiskyrimu. Sinerezė lemia maisto, medicininių ir kosmetinių gelių galiojimo laiką. Biologinė sinerezė labai svarbi ruošiant sūrį, varškę. Šiltakraujams gyvūnams būdingas procesas, vadinamas kraujo krešėjimu: veikiamas specifinių veiksnių, tirpus kraujo baltymas fibrinogenas virsta fibrinu, kurio krešulys sinerezės metu sutirštėja ir užkemša žaizdą. Jei sunku krešėti kraujas, jie kalba apie žmogaus hemofilija susirgimo galimybę. Hemofilijos geno nešiotojos yra moterys, juo serga vyrai. Gerai žinomas istorinis dinastijos pavyzdys: šia liga sirgo daugiau nei 300 metų karaliavusi Rusijos Romanovų dinastija.

Išvada

Išsklaidytose sistemose specifinis dispersinės fazės paviršius yra labai didelis. Viena iš svarbiausių didelio dispersinės fazės paviršiaus pasekmių yra ta, kad liofobinės dispersinės sistemos turi perteklinę paviršiaus energiją ir todėl yra termodinamiškai nestabilios. Todėl išsklaidytose sistemose vyksta įvairūs spontaniški procesai, dėl kurių mažėja energijos perteklius. Labiausiai paplitę yra specifinio paviršiaus mažinimo procesai dėl dalelių grubumo. Dėl to tokie procesai veda prie sistemos sunaikinimo. Taigi pagrindinė savybė, apibūdinanti patį išsklaidytų sistemų egzistavimą, yra jų stabilumas arba, atvirkščiai, nestabilumas.

Pasaulinis koloidų vaidmuo slypi tame, kad jie yra pagrindiniai tokių biologinių darinių kaip gyvi organizmai komponentai. Visos žmogaus kūno medžiagos yra koloidinės sistemos.

Koloidai patenka į organizmą maistinių medžiagų pavidalu ir virškinimo procese virsta specifiniais tam organizmui būdingais koloidais. Baltymų turintys koloidai sudaro odą, raumenis, nagus, plaukus, kraujagysles ir kt. Galima sakyti, kad visas žmogaus kūnas yra sudėtinga koloidinė sistema.

Informacijos šaltinių sąrašas

1. Oficiali Rusijos gamtos mokslų akademijos svetainė

2. Vikipedija, laisva enciklopedija

3. Rebinder P. A. Dispersinės sistemos

4. Svetainė apie chemiją "Chemikas"

5. Oficiali žurnalo „Chemija ir gyvenimas“ svetainė

Priglobta Allbest.ru

...

Panašūs dokumentai

Išsklaidytų sistemų samprata. Išsklaidytų sistemų įvairovė. Stambiai dispersinės sistemos su kieta dispersine faze. Koloidinės sistemos vertė biologijai. Micelės kaip zolių dispersinės fazės dalelės. Nuoseklumas formuojant micelius.

santrauka, pridėta 2009-11-15


Išsklaidytų sistemų esmė ir klasifikacija. Dujos, skysčiai ir kietosios medžiagos. Stambios dispersijos sistemos (emulsijos, suspensijos, aerozoliai), jų taikymas žmonių praktikoje. Pagrindinių koloidinių sistemų tipų charakteristikos: zoliai ir geliai.

pristatymas, pridėtas 2010-12-04


Išsklaidytos sistemos, fazės ir terpės samprata. Išsklaidytų sistemų optinės savybės ir Tyndall efektas. Dispersinių sistemų molekulinės-kinetinės savybės. Brauno judėjimo teorija ir difuzijos tipai. Osmoso procesas ir osmosinio slėgio lygtis.

santrauka, pridėta 2009-01-22


Dispersijos samprata ir esmė, jos charakteristikos. Dispersijos skalė. Specifinis paviršius ir jo sklaidos laipsnis. Išsklaidytų sistemų klasifikacija. Sąvokos: dispersinė fazė ir dispersinė terpė. Dispersinių sistemų gavimo būdai ir jų savybės.

santrauka, pridėta 2009-01-22


emulsijos. Jų susidarymo sąlygos, klasifikavimas ir savybės. Emulsijų tarp maisto produktų pavyzdžiai. Išsklaidytos sistemos koaguliacija. krešėjimo greitis. Priežastys, sukeliančios spontanišką krešėjimo procesą. Adsorbcinė chromatografija. Šilumos neutralus

testas, pridėtas 2008-07-25


Pagrindinės dispersinių sistemų ypatybės, jų klasifikacija, savybės ir zolių gavimo, dializės (valymo) būdai. Koloidinės dalelės krūvio nustatymas, elektrolitų krešėjimo dėsningumai, adsorbcijos ties tirpalo-dujų ribos samprata yra Langmuiro teorijos esmė.

vadovas, pridėtas 2010-12-14


Disperguotų sistemų klasifikavimas pagal dispersinės fazės dalelių dydį ir pagal fazių agregato būsenas. Stabilių emulsijų gavimo sąlygos. Solių molekulinės-kinetinės savybės, jų palyginimas su tikrais tirpalais. Išoriniai krešėjimo požymiai.

testas, pridėtas 2011-07-21


Medžiagų išsklaidytos būsenos doktrinos istorija. Disperguotos fazės susidarymas alyvos sistemose. Supramolekulinės struktūros ir fazių perėjimai naftos sistemose. Koloidinės-dispersinės naftos produktų savybės yra pagrindinis veiksnys renkantis perdirbimo technologiją.

santrauka, pridėta 2011-10-06


Dujinės, skystos arba kietos fazės dalelės skystyje. Įvairių dispersinių sistemų klasifikavimas pagal dispersinėje terpėje paskirstytos dispersinės fazės dalelių dydį. Specifinis sąsajos paviršius. Paviršiaus procesai, adsorbcija ir sukibimas.

pristatymas, pridėtas 2014-04-30


Emulsijų sudėtis ir jų stabilumą lemiantys veiksniai. Kremas – kosmetikos gaminys odos priežiūrai, jos rūšys priklauso nuo paskirties. Gelių ir putų komponentai, jų formavimas ir panaudojimas. Tepalų turinys ir gydomosios savybės, jų veislės.