Izkliedētās sistēmas un risinājumi. Dispersās sistēmas Karburatora maisījuma dispersā fāze

izkliedēts sauc par heterogēnām sistēmām, kurās viena viela ļoti mazu daļiņu veidā ir vienmērīgi sadalīta citas tilpumā.

Vielu, kas atrodas mazākā daudzumā un sadalās citas tilpumā, sauc izkliedētā fāze. Tas var sastāvēt no vairākām vielām.

Tiek saukta viela, kas atrodas lielākā daudzumā, kuras tilpumā ir sadalīta izkliedētā fāze dispersijas vide. Starp to un izkliedētās fāzes daļiņām ir saskarne, tāpēc dispersās sistēmas sauc par neviendabīgām (neviendabīgām).

Gan dispersijas vidi, gan disperso fāzi var attēlot ar vielām dažādos agregācijas stāvokļos - cietā, šķidrā un gāzveida.

Atkarībā no dispersijas vides un dispersās fāzes agregācijas stāvokļa kombinācijas var izdalīt 8 šādu sistēmu veidus.

Atbilstoši to vielu daļiņu izmēram, kas veido izkliedēto fāzi, izkliedētās sistēmas iedala rupji(apturēt) ar daļiņu izmēru virs 100 nm un smalki izkliedēts(koloidālie šķīdumi vai koloidālās sistēmas) ar daļiņu izmēru no 100 līdz 1 nm. Ja viela ir sadrumstalota līdz molekulām vai joniem, kuru izmērs ir mazāks par 1 nm, veidojas viendabīga sistēma - risinājums. Tas ir viendabīgs (viendabīgs), nav saskarnes starp izkliedētās fāzes daļiņām un barotni.

Pat virspusēja iepazīšanās ar izkliedētajām sistēmām un risinājumiem parāda, cik tie ir svarīgi ikdienā un dabā (skat. tabulu).

Tabula. Izkliedēto sistēmu piemēri

Dispersijas vide	Izkliedēta fāze	Dažu dabisko un sadzīves izkliedēto sistēmu piemēri
Gāze	Šķidrums	Migla, saistīta gāze ar eļļas pilieniem, karburatora maisījums automašīnu dzinējos (benzīna pilieni gaisā), aerosoli
Ciets	Putekļi gaisā, dūmi, smogs, simums (putekļu un smilšu vētras), aerosoli
Šķidrums	Gāze	Putojošie dzērieni, putas
Šķidrums	emulsijas. Ķermeņa šķidrumi (asins plazma, limfa, gremošanas sulas), šķidrais šūnu saturs (citoplazma, karioplazma)
Ciets	Sols, želejas, pastas (želeja, želejas, līmes). Upju un jūras dūņas, kas suspendētas ūdenī; javas
Ciets	Gāze	Sniega garoza ar gaisa burbuļiem tajā, augsne, tekstila audumi, ķieģeļi un keramika, putuplasts, gāzēta šokolāde, pulveri
Šķidrums	Mitra augsne, medicīnas un kosmētikas līdzekļi (ziedes, skropstu tuša, lūpu krāsa utt.)
Ciets	Akmeņi, krāsainas brilles, daži sakausējumi

Spriediet paši: bez Nīlas nogulsnēm Senās Ēģiptes lielā civilizācija nebūtu notikusi; bez ūdens, gaisa, akmeņiem un minerāliem vispār nebūtu dzīvas planētas - mūsu kopējās mājas - Zemes; bez šūnām nebūtu dzīvo organismu utt.

Ja visas dispersās fāzes daļiņas ir vienāda izmēra, tad šādas sistēmas sauc par monodispersām (1. att., a un b). Nevienāda izmēra dispersās fāzes daļiņas veido polidispersas sistēmas (1. att., c).

Rīsi. 1. Brīvi izkliedētas sistēmas: korpuskulāras - (a-c), šķiedrainas - (d) un plēvē izkliedētas - (e); a, b - monodisperss; c - polidispersa sistēma.

Izkliedētās sistēmas var būt brīvi izkliedēts(1. att.) un saskaņoti izkliedēti(2. att., a - c) atkarībā no mijiedarbības neesamības vai esamības starp izkliedētās fāzes daļiņām. Brīvi izkliedētās sistēmas ietver aerosolus, atšķaidītas suspensijas un emulsijas. Tās ir šķidras, šajās sistēmās izkliedētās fāzes daļiņām nav kontaktu, piedalās nejaušā termiskā kustībā, brīvi pārvietojas gravitācijas ietekmē. Kohēzijas-dispersas sistēmas ir līdzīgas cietai; tie rodas, kad izkliedētās fāzes daļiņas saskaras, kā rezultātā veidojas struktūra karkasa vai tīkla formā. Šāda struktūra ierobežo izkliedētās sistēmas plūstamību un dod tai spēju saglabāt formu. Pulveri, koncentrētas emulsijas un suspensijas (pastas), putas, želejas ir vienoti izkliedētu sistēmu piemēri. Cietā vielas masā var iekļūt poras un kapilāri, kas veido kapilāri izkliedētas sistēmas (āda, kartons, audumi, koks).

Rīsi. 3. Kohēzijas-dispersas (a-c) un kapilāri dispersas (d, e) sistēmas: gēls (a), koagulants ar blīvu (b) un irdenu - izliektu (c) struktūru.

Dispersās sistēmas atbilstoši to starpstāvoklim starp molekulu pasauli un lielo ķermeņu pasauli var iegūt divos veidos: ar dispersijas metodēm, t.i., slīpējot lielus ķermeņus, un ar molekulāro vai jonu vielu kondensācijas metodēm.

Disperģēto sistēmu fāžu mijiedarbībā ir domāti solvatācijas procesi (ūdens sistēmu gadījumā hidratācija), t.i., solvātu (hidrātu) apvalku veidošanās no dispersijas vides molekulām ap dispersās fāzes daļiņām. Attiecīgi pēc dispersās fāzes vielu un dispersijas vides mijiedarbības intensitātes (tikai sistēmām ar šķidru dispersijas vidi) pēc G. Freindliha ierosinājuma izšķir šādas dispersās sistēmas:

− Liofils (hidrofils, ja DS ir ūdens): virsmaktīvo vielu micelārie šķīdumi, kritiskās emulsijas, dažu dabisko HMS ūdens šķīdumi, piemēram, olbaltumvielas (želatīns, olu baltums), polisaharīdi (ciete). Tiem ir raksturīga spēcīga DF daļiņu mijiedarbība ar DS molekulām. Ierobežotā gadījumā tiek novērota pilnīga izšķīšana. Liofīlās dispersās sistēmas veidojas spontāni solvatācijas procesa dēļ. Termodinamiski agregatīvi stabils.

− Liofobisks (hidrofobs, ja DS ir ūdens): emulsijas, suspensijas, soli. Tiem ir raksturīga vāja DF daļiņu mijiedarbība ar DS molekulām. Tie neveidojas spontāni, to veidošanai ir nepieciešams tērēt darbu. Termodinamiski agregatīvi nestabilas (t.i., tām ir tendence uz spontānu izkliedētās fāzes daļiņu agregāciju), to relatīvā stabilitāte (t.s. metastabilitāte) ir saistīts ar kinētiskajiem faktoriem (t.i., zemu agregācijas ātrumu).

3. Nosver.

apturēšana ir dispersas sistēmas, kurās fāzes daļiņu izmērs ir lielāks par 100 nm. Tās ir necaurspīdīgas sistēmas, kuru atsevišķas daļiņas var redzēt ar neapbruņotu aci. Izkliedētā fāze un izkliedētā barotne ir viegli atdalāmas ar nostādināšanu, filtrēšanu. Šādas sistēmas ir sadalītas:

1. emulsijas ( gan vide, gan fāze ir viens otrā nešķīstoši šķidrumi). No ūdens un eļļas var pagatavot emulsiju, maisījumu ilgstoši kratot. Tās ir jums labi zināmās piena, limfas, ūdens bāzes krāsas utt.

2. Suspensijas (vide ir šķidrums, fāze tajā nešķīstoša cieta viela) Lai pagatavotu suspensiju, viela jāsasmalcina līdz smalkam pulverim, jāieber šķidrumā un kārtīgi jāsakrata. Laika gaitā daļiņa nokritīs uz trauka dibenu. Acīmredzot, jo mazākas ir daļiņas, jo ilgāk suspensija kalpos. Tie ir būvšķīdumi, ūdenī suspendētas upju un jūras dūņas, mikroskopisku dzīvo organismu dzīvā suspensija jūras ūdenī - planktons, kas barojas ar milžiem - vaļiem u.c.

3. Aerosoli nelielu šķidrumu vai cietu daļiņu suspensijas gāzē (piemēram, gaisā). Putekļi, dūmi, miglas atšķiras. Pirmie divi aerosolu veidi ir cieto daļiņu suspensijas gāzē (lielākas daļiņas putekļos), pēdējais ir šķidruma pilienu suspensija gāzē. Piemēram: migla, negaisa mākoņi - ūdens pilienu suspensija gaisā, dūmi - sīkas cietas daļiņas. Un smogs, kas karājas virs lielākajām pasaules pilsētām, ir arī aerosols ar cietu un šķidru izkliedētu fāzi. Cementa rūpnīcu tuvumā esošo apmetņu iedzīvotāji cieš no vissmalkākajiem cementa putekļiem, kas vienmēr karājas gaisā, kas veidojas cementa izejvielu un to sadedzināšanas produkta - klinkera - slīpēšanas laikā. Arī rūpnīcu pīpju dūmi, smogs, mazākie siekalu pilieni, kas izlido no gripas pacienta mutes, ir kaitīgi aerosoli. Aerosoliem ir liela nozīme dabā, ikdienas dzīvē un cilvēka ražošanas darbībās. Mākoņu uzkrāšanās, lauka apstrāde ar ķīmiskām vielām, krāsas izsmidzināšana, elpošanas ceļu apstrāde (ieelpošana) ir tādu parādību un procesu piemēri, kuros aerosoli ir izdevīgi. Aerosoli - miglas virs jūras sērfot, pie ūdenskritumiem un strūklakām, tajos raisošā varavīksne sniedz cilvēkam prieku, estētisku baudījumu.

Ķīmijā vissvarīgākās ir dispersās sistēmas, kurās barotne ir ūdens un šķidri šķīdumi.

Dabīgais ūdens vienmēr satur izšķīdušas vielas. Dabīgie ūdens šķīdumi ir iesaistīti augsnes veidošanās procesos un apgādā augus ar barības vielām. Sarežģītie dzīvības procesi, kas notiek cilvēku un dzīvnieku organismos, notiek arī šķīdumos. Daudzi tehnoloģiskie procesi ķīmiskajā un citās nozarēs, piemēram, skābju, metālu, papīra, sodas, mēslošanas līdzekļu ražošana, notiek šķīdumos.

4. Koloidālās sistēmas.

koloidālās sistēmas (tulkojumā no grieķu "cola" - līme, "eidos" veida līmei līdzīgs) – tās ir izkliedētas sistēmas, kurās fāzes daļiņu izmērs ir no 100 līdz 1 nm. Šīs daļiņas nav redzamas ar neapbruņotu aci, un izkliedētā fāze un izkliedētā vide šādās sistēmās tiek atdalītas, nogulsnējot ar grūtībām.

No vispārējā bioloģijas kursa jūs zināt, ka šāda izmēra daļiņas var noteikt, izmantojot ultramikroskopu, kas izmanto gaismas izkliedes principu. Sakarā ar to koloidālā daļiņa tajā parādās kā spilgts punkts uz tumša fona.

Tos iedala solos (koloidālos šķīdumos) un želejos (želejas).

1. Koloidālie šķīdumi, vai sols. Tas ir lielākā daļa dzīvu šūnu šķidrumu (citoplazma, kodola sula - karioplazma, organellu un vakuolu saturs). Un dzīvais organisms kopumā (asinis, limfa, audu šķidrums, gremošanas sulas utt.) Šādas sistēmas veido līmvielas, cieti, olbaltumvielas un dažus polimērus.

Ķīmisko reakciju rezultātā var iegūt koloidālus šķīdumus; piemēram, kad kālija vai nātrija silikātu šķīdumi (“šķīstošais stikls”) mijiedarbojas ar skābes šķīdumiem, veidojas koloidāls silīcijskābes šķīdums. Sols veidojas arī dzelzs (III) hlorīda hidrolīzes laikā karstā ūdenī.

Koloidālo šķīdumu raksturīga īpašība ir to caurspīdīgums. Koloidālie šķīdumi ārēji ir līdzīgi īstiem šķīdumiem. No pēdējiem tie atšķiras ar iegūto “gaismas ceļu” - konusu, kad caur tiem iziet gaismas stars. Šo parādību sauc par Tindala efektu. Sola izkliedētās fāzes daļiņas, kas ir lielākas nekā īstā šķīdumā, atstaro gaismu no savas virsmas, un novērotājs traukā ar koloidālu šķīdumu redz gaismas konusu. Patiesā šķīdumā tas neveidojas. Līdzīgu efektu, bet tikai aerosolam, nevis šķidram koloīdam, var novērot mežā un kinoteātros, kad kinozāles gaisā iziet kinokameras gaismas stars.

Gaismas stara izlaišana caur risinājumiem:

a - īsts nātrija hlorīda šķīdums;

b – dzelzs (III) hidroksīda koloidālais šķīdums.

Koloidālo šķīdumu izkliedētās fāzes daļiņas bieži nenosēžas pat ilgstošas ​​uzglabāšanas laikā nepārtrauktas sadursmes ar šķīdinātāja molekulām dēļ termiskās kustības dēļ. Tie nelīp kopā, tuvojoties viens otram, jo ​​uz to virsmas ir līdzīgi elektriskie lādiņi. Tas izskaidrojams ar to, ka vielām koloidālā, t.i., smalki sadalītā stāvoklī, ir liela virsma. Uz šīs virsmas tiek adsorbēti pozitīvi vai negatīvi lādēti joni. Piemēram, silīcijskābe adsorbē negatīvos SiO 3 2- jonus, kas ir daudz šķīdumā nātrija silikāta disociācijas dēļ:

Daļiņas ar līdzīgiem lādiņiem atgrūž viena otru un tāpēc nelīp kopā.

Bet noteiktos apstākļos var notikt koagulācijas process. Vārot dažus koloidālos šķīdumus, notiek lādētu jonu desorbcija, t.i. koloidālās daļiņas zaudē savu lādiņu. Viņi sāk sabiezēt un apmesties. Tas pats tiek novērots, pievienojot jebkuru elektrolītu. Šajā gadījumā koloidālā daļiņa piesaista pretēji lādētu jonu un tā lādiņš tiek neitralizēts.

Koagulācija - koloidālo daļiņu adhēzijas parādība un to izgulsnēšanās - tiek novērota, kad tiek neitralizēti šo daļiņu lādiņi, kad koloidālajam šķīdumam pievieno elektrolītu. Šajā gadījumā šķīdums pārvēršas suspensijā vai gēlā. Daži organiskie koloīdi sarecē karsējot (līme, olu baltums) vai mainoties šķīduma skābju-bāzes videi.

2. Želejas vai želejas ir želatīnveida nogulsnes, kas veidojas solu koagulācijas laikā. Tie ietver lielu skaitu polimēru želeju, konditorejas izstrādājumu, kosmētikas un medicīnisko želeju, kas jums tik labi zināmas (želatīns, želeja, marmelāde, maize, gaļa, ievārījums, želeja, marmelāde, želeja, siers, biezpiens, rūgušpiens, putnu piena kūka ) un, protams, bezgalīgi daudz dabisko želeju: minerāli (opāls), medūzu ķermeņi, skrimšļi, cīpslas, mati, muskuļi un nervu audi utt. Zemes attīstības vēsturi vienlaikus var uzskatīt par vielas koloidālā stāvokļa evolūcijas vēsturi. Laika gaitā želeju struktūra tiek salauzta (nolobīta) - no tiem izdalās ūdens. Šo fenomenu sauc sinerēze .

želeja ir strukturētas sistēmas ar elastīgu cietvielu īpašībām. Vielas želatīna stāvokli var uzskatīt par starpposmu starp šķidru un cietu stāvokli.

Lielmolekulāro vielu želejas var iegūt galvenokārt divos veidos: ar želeju veidošanas metodi no polimēru šķīdumiem un ar sauso lielmolekulāro vielu uzbriedināšanas metodi attiecīgajos šķidrumos.

Tiek saukts polimēra šķīduma vai sola pārejas process želejā želejas veidošanās . Želēšana ir saistīta ar viskozitātes palielināšanos un Brauna kustības palēnināšanos, un tā sastāv no izkliedētās fāzes daļiņu apvienošanas režģa vai šūnu veidā un visa šķīdinātāja saistīšanas.

Želēšanas procesu būtiski ietekmē izšķīdušo vielu raksturs, to daļiņu forma, koncentrācija, temperatūra, procesa laiks un citu vielu, īpaši elektrolītu, piemaisījumi. .

Pamatojoties uz to īpašībām, želejas iedala divās lielās grupās:

a) elastīga vai atgriezeniska, iegūta no lielmolekulārām vielām;

b) trausli vai neatgriezeniski, iegūti no neorganiskiem hidrofobiem zoliem.

Kā jau minēts, lielmolekulāro vielu želejas var iegūt ne tikai ar šķīdumu želejas metodi, bet arī ar sauso vielu uzbriešanas metodi. Ierobežots pietūkums beidzas ar želejas veidošanos un nepārvēršas par izšķīšanu, un ar neierobežotu pietūkumu želeja ir starpposms ceļā uz šķīšanu.

Želejai ir raksturīgas vairākas cietvielu īpašības: tās saglabā formu, tām piemīt elastīgas īpašības un elastība. Tomēr to mehāniskās īpašības nosaka koncentrācija un temperatūra.

Sildot, želejas pāriet viskozā stāvoklī. Šo procesu sauc par kausēšanu. Tas ir atgriezenisks, jo, atdzesējot, šķīdums atkal veido želeju.

Daudzas želejas mehāniskās iedarbībā (maisot, kratot) spēj sašķidrināties un nonākt šķīdumos. Šis process ir atgriezenisks, jo miera stāvoklī pēc kāda laika šķīdums veido želeju. Tiek saukta želejas īpašība mehāniskās ietekmēs atkārtoti izotermiski sašķidrināties un miera stāvoklī veidot želeju. tiksotropija . Piemēram, šokolādes masa, margarīns, mīkla spēj tiksotropas izmaiņas.

Želejām, kurām ir milzīgs ūdens daudzums, papildus cieto ķermeņu īpašībām piemīt arī šķidra ķermeņa īpašības. Tajos var notikt dažādi fizikāli ķīmiski procesi: difūzija, ķīmiskas reakcijas starp vielām.

Svaigi pagatavota želeja laika gaitā var mainīties, jo strukturēšanas process želejā turpinās. Tajā pašā laikā uz želejas virsmas sāk parādīties šķidruma pilieni, kas, saplūstot, veido šķidru vidi. Iegūtā dispersijas vide ir atšķaidīts polimēra šķīdums, un izkliedētā fāze ir želatīna frakcija. Tādu spontānu želejas sadalīšanas fāzēs procesu, ko pavada apjoma izmaiņas, sauc studija. sinerēze ( mērcēšana).

Sinerēze tiek uzskatīta par procesu, kas izraisa želejas veidošanos, turpinājumu. Dažādu želeju sinerēzes ātrums ir atšķirīgs un galvenokārt atkarīgs no temperatūras un koncentrācijas.

Sinerēze želejās, ko veido polimēri, ir daļēji atgriezeniska. Dažkārt pietiek ar karsēšanu, lai sinerēzē izgājušo ķīseli atgrieztu sākotnējā stāvoklī.Kulināriskajā praksē šo metodi izmanto, piemēram, graudaugu, kartupeļu biezputra, novecojušās maizes atsvaidzināšanai. Ja želejas uzglabāšanas laikā notiek ķīmiski procesi, tad sinerēze kļūst sarežģītāka un zūd tās atgriezeniskā spēja, notiek želejas novecošanās. Šajā gadījumā želeja zaudē spēju aizturēt saistīto ūdeni (maizes novecošanās). Sinerēzes praktiskā nozīme ir diezgan liela. Visbiežāk sinerēze ikdienā un rūpniecībā ir nevēlama. Tas ir maizes novecošanās, marmelādes, želejas, karameļu, augļu ievārījumu mērcēšana.

5. Lielmolekulāro vielu šķīdumi.

Polimēri, tāpat kā vielas ar zemu molekulmasu, atkarībā no šķīduma iegūšanas apstākļiem (polimēra un šķīdinātāja rakstura, temperatūras utt.), var veidot gan koloidālus, gan patiesus šķīdumus. Šajā sakarā ir ierasts runāt par vielas koloidālo vai patieso stāvokli šķīdumā. Mēs neskarsim koloīda tipa "polimēru-šķīdinātāju" sistēmas. Apskatīsim tikai molekulārā tipa polimēru šķīdumus. Jāatzīmē, ka molekulu lielā izmēra un to struktūras īpatnību dēļ HMS šķīdumiem ir vairākas specifiskas īpašības:

1. Līdzsvara procesi HMS šķīdumos tiek izveidoti lēni.

2. Pirms spirāles izšķīšanas procesa parasti notiek pietūkuma process.

3. Polimēru šķīdumi nepakļaujas ideālo risinājumu likumiem, t.i. Raula un van Hofa likumi.

4. Polimēru šķīdumu plūsmas laikā rodas īpašību anizotropija (atšķirīgas šķīduma fizikālās īpašības dažādos virzienos) molekulu orientācijas dēļ plūsmas virzienā.

5. IUD šķīdumu augsta viskozitāte.

6. Lielo izmēru dēļ polimēru molekulas mēdz asociēties šķīdumos. Polimēru asociēto vielu kalpošanas laiks ir garāks nekā zemas molekulmasas vielu asociēto vielu kalpošanas laiks.

HMC šķīdināšanas process norit spontāni, bet ilgu laiku, un pirms tam bieži notiek polimēra uzbriest šķīdinātājā. Polimēri, kuru makromolekulām ir simetriska forma, var nonākt šķīdumā bez iepriekšējas pietūkuma. Piemēram, hemoglobīns, aknu ciete – glikogēns izšķīdinot gandrīz neuzbriest, un šo vielu šķīdumiem nav augsta viskozitāte pat salīdzinoši lielās koncentrācijās. Savukārt vielas ar ļoti asimetriskām iegarenām molekulām izšķīdinot ļoti spēcīgi uzbriest (želatīns, celuloze, dabiskās un sintētiskās gumijas).

Pietūkums ir polimēra masas un tilpuma palielināšanās, ko izraisa šķīdinātāja molekulu iekļūšana IUD telpiskajā struktūrā.

Ir divu veidu pietūkums: neierobežots, kas beidzas ar spirāles pilnīgu izšķīšanu (piemēram, želatīna pietūkums ūdenī, gumijas uzbriests benzolā, nitroceluloze acetonā) un ierobežots, kas noved pie uzbrieduša polimēra - želejas veidošanās (piemēram, celulozes uzbriest ūdenī, želatīnu aukstā ūdenī, vulkanizētu gumiju benzolā).

Apkārtējā pasaulē tīras vielas ir ārkārtīgi reti sastopamas, būtībā lielākā daļa vielu uz zemes un atmosfērā ir dažādi maisījumi, kas satur vairāk nekā divas sastāvdaļas. Daļiņas, kuru izmērs ir no aptuveni 1 nm (vairāki molekulu izmēri) līdz 10 µm, sauc izkliedēts(lat. dispergo - kaisīt, izsmidzināt). Par izkliedētām sauc dažādas sistēmas (neorganiskas, organiskas, polimēru, proteīnu), kurās vismaz viena no vielām ir šādu daļiņu veidā. izkliedēts - tās ir neviendabīgas sistēmas, kas sastāv no divām vai vairākām fāzēm ar augsti attīstītu saskarni starp tām, vai maisījums, kas sastāv no vismaz divām vielām, kas pilnībā vai praktiski nesajaucas viena ar otru un ķīmiski nereaģē viena ar otru. Viena no fāzēm, izkliedētā fāze, sastāv no ļoti smalkām daļiņām, kas ir sadalītas otrā fāzē, dispersijas vidē.

Dispersijas sistēma

Saskaņā ar agregācijas stāvokli izkliedētās daļiņas var būt cietas, šķidras, gāzveida, un daudzos gadījumos tām ir sarežģīta struktūra. Dispersijas vide var būt arī gāzveida, šķidra un cieta. Lielākā daļa apkārtējās pasaules reālo ķermeņu pastāv izkliedētu sistēmu veidā: jūras ūdens, augsnes un augsnes, dzīvo organismu audi, daudzi tehniskie materiāli, pārtikas produkti utt.

Izkliedēto sistēmu klasifikācija

Neskatoties uz daudzajiem mēģinājumiem ierosināt šo sistēmu vienotu klasifikāciju, tās joprojām trūkst. Iemesls ir fakts, ka jebkurā klasifikācijā par kritēriju netiek ņemtas visas disperso sistēmu īpašības, bet tikai viena no tām. Apsveriet visizplatītākās koloidālo un mikroheterogēno sistēmu klasifikācijas.

Jebkurā zināšanu jomā, kad nākas saskarties ar sarežģītiem objektiem un parādībām, lai atvieglotu un iedibinātu noteiktus modeļus, ieteicams tos klasificēt pēc vienas vai otras pazīmes. Tas attiecas arī uz disperso sistēmu jomu; dažādos laikos tiem tika piedāvāti dažādi klasifikācijas principi. Pēc dispersijas vides vielu un dispersās fāzes mijiedarbības intensitātes izšķir liofilos un liofobos koloīdus. Citas metodes disperso sistēmu klasificēšanai ir īsi izklāstītas tālāk.

Klasifikācija pēc mijiedarbības esamības vai neesamībasstarp izkliedētās fāzes daļiņām. Atbilstoši šai klasifikācijai dispersās sistēmas iedala brīvi izkliedētās un koherenti izkliedētās; klasifikācija ir piemērojama koloidāliem šķīdumiem un lielmolekulāro savienojumu šķīdumiem.

Svobodnodispersnye sistēmas ietver tipiskus koloidālos šķīdumus, suspensijas, suspensijas, dažādus makromolekulāru savienojumu šķīdumus, kuriem ir plūstamība, piemēram, parastiem šķidrumiem un šķīdumiem.

Tā sauktās strukturētās sistēmas, kurās daļiņu mijiedarbības rezultātā rodas telpisks ažūra tīkls un sistēma kopumā iegūst puscieta ķermeņa īpašību, tiek klasificētas kā savienotas-izkliedētas sistēmas. . Piemēram, noteiktu vielu soli un lielmolekulāro savienojumu šķīdumi ar temperatūras pazemināšanos vai koncentrācijas palielināšanos virs zināmās robežas, bez ārējām izmaiņām zaudē savu plūstamību - želatinējas (želatizē), nonāk želejā (želeja) Valsts. Tas ietver arī koncentrētas pastas, amorfas nogulsnes.

Klasifikācija pēc dispersijas. Vielas fizikālās īpašības nav atkarīgas no ķermeņa izmēra, bet pie lielas slīpēšanas tās kļūst par izkliedes funkciju. Piemēram, metāla soliem ir dažādas krāsas atkarībā no slīpēšanas pakāpes. Tātad ārkārtīgi augstas dispersijas zelta koloidālie šķīdumi ir purpursarkani, mazāk izkliedēti - zili, vēl mazāk - zaļi. Ir pamats uzskatīt, ka, slīpējot, mainās vienas un tās pašas vielas solu citas īpašības: tas liecina par dabisku kritēriju koloidālo sistēmu klasifikācijai pēc dispersijas, t.i., koloidālā stāvokļa laukuma atdalīšanas (10 -5 - 10 -7 cm) uz vairākiem šaurākiem intervāliem. Šāda klasifikācija savulaik tika ierosināta, taču tā izrādījās bezjēdzīga, jo koloidālās sistēmas gandrīz vienmēr ir polidispersas; monodispersi ir ļoti reti. Turklāt izkliedes pakāpe var mainīties laika gaitā, t.i., tā ir atkarīga no sistēmas vecuma.

Dabā ir diezgan grūti atrast tīru vielu. Dažādos stāvokļos tie var veidot maisījumus, viendabīgas un neviendabīgas - izkliedētas sistēmas un šķīdumus. Kādi ir šie savienojumi? Kādi veidi tie ir? Apskatīsim šos jautājumus sīkāk.

Terminoloģija

Vispirms jums ir jāsaprot, kas ir izkliedētās sistēmas. Ar šo definīciju saprot neviendabīgas struktūras, kur viena viela kā mazākās daļiņas ir vienmērīgi sadalītas citas tilpumā. Komponentu, kas atrodas mazākā daudzumā, sauc par izkliedēto fāzi. Tas var saturēt vairāk nekā vienu vielu. Komponentu, kas atrodas lielākā tilpumā, sauc par barotni. Starp fāzes daļiņām un to ir saskarne. Šajā sakarā dispersās sistēmas sauc par neviendabīgām - neviendabīgām. Gan vidi, gan fāzi var attēlot ar vielām dažādos agregācijas stāvokļos: šķidrā, gāzveida vai cietā veidā.

Dispersās sistēmas un to klasifikācija

Atbilstoši vielu fāzē nonākošo daļiņu izmēram izšķir suspensijas un koloidālās struktūras. Pirmajam elementu vērtība ir lielāka par 100 nm, bet otrajam - no 100 līdz 1 nm. Sadalot vielu jonos vai molekulās, kuru izmērs ir mazāks par 1 nm, veidojas šķīdums – viendabīga sistēma. Tas atšķiras no citiem ar viendabīgumu un saskarnes neesamību starp vidi un daļiņām. Koloidālās dispersās sistēmas ir želeju un solu veidā. Savukārt suspensijas iedala suspensijās, emulsijās, aerosolos. Šķīdumi ir jonu, molekulāri jonu un molekulāri.

apturēšana

Šīs izkliedētās sistēmas ietver vielas, kuru daļiņu izmērs ir lielāks par 100 nm. Šīs struktūras ir necaurspīdīgas: to atsevišķās sastāvdaļas var redzēt ar neapbruņotu aci. Nostādināšanas laikā barotne un fāze ir viegli atdalāmas. Kas ir apturēšana? Tie var būt šķidri vai gāzveida. Pirmie ir sadalīti suspensijās un emulsijās. Pēdējās ir struktūras, kurās vide un fāze ir šķidrumi, kas nešķīst viens otrā. Tajos ietilpst, piemēram, limfa, piens, krāsa uz ūdens bāzes un citi. Suspensija ir struktūra, kurā vide ir šķidrums, un fāze ir tajā cieta, nešķīstoša viela. Šādas izkliedētās sistēmas ir labi zināmas daudziem. Tie jo īpaši ietver "kaļķu pienu", ūdenī suspendētus jūras vai upju dūņas, okeānā izplatītus mikroskopiskus dzīvos organismus (planktonu) un citus.

Aerosoli

Šīs suspensijas izkliedē nelielas šķidruma vai cietas daļiņas gāzē. Ir miglas, dūmi, putekļi. Pirmais veids ir mazu šķidruma pilienu sadalījums gāzē. Putekļi un dūmi ir cietu sastāvdaļu suspensijas. Tajā pašā laikā pirmās daļiņas ir nedaudz lielākas. Pērkona mākoņi, pati migla ir dabiski aerosoli. Smogs karājas virs lielām rūpniecības pilsētām, kas sastāv no cietām un šķidrām sastāvdaļām, kas sadalītas gāzē. Jāatzīmē, ka aerosoliem kā izkliedētām sistēmām ir liela praktiska nozīme, tie veic svarīgus uzdevumus rūpnieciskās un sadzīves darbībās. To izmantošanas pozitīva rezultāta piemēri ir elpošanas sistēmas ārstēšana (ieelpošana), lauku apstrāde ar ķīmiskām vielām, krāsas izsmidzināšana ar smidzināšanas pistoli.

koloidālās struktūras

Tās ir dispersas sistēmas, kurās fāze sastāv no daļiņām, kuru izmērs ir no 100 līdz 1 nm. Šīs sastāvdaļas nav redzamas ar neapbruņotu aci. Fāze un vide šajās struktūrās tiek ar grūtībām atdalītas, nosēdinot. Sols (koloidālie šķīdumi) atrodas dzīvā šūnā un ķermenī kopumā. Šie šķidrumi ietver kodolu sulu, citoplazmu, limfu, asinis un citus. Šīs izkliedētās sistēmas veido cieti, līmvielas, dažus polimērus un olbaltumvielas. Šīs struktūras var iegūt ķīmiskās reakcijās. Piemēram, nātrija vai kālija silikāta šķīdumu mijiedarbības laikā ar skābiem savienojumiem veidojas silīcijskābes savienojums. Ārēji koloidālā struktūra ir līdzīga patiesajai. Tomēr pirmie atšķiras no otra ar "gaismas ceļu" - konusu, kad caur tiem iet gaismas stars. Soli satur lielākas fāzes daļiņas nekā patiesajos šķīdumos. To virsma atstaro gaismu - un traukā novērotājs var redzēt gaismas konusu. Patiesā risinājumā tādas parādības nav. Līdzīgu efektu var novērot arī kinoteātrī. Šajā gadījumā gaismas stars neiziet cauri šķidrumam, bet gan aerosola koloīdam - zāles gaisam.

Daļiņu nokrišņi

Koloidālajos šķīdumos fāzes daļiņas bieži nenosēžas pat ilgstošas ​​uzglabāšanas laikā, kas ir saistīta ar nepārtrauktām sadursmēm ar šķīdinātāja molekulām termiskās kustības ietekmē. Tuvojoties viens otram, tie nelīp kopā, jo uz to virsmām ir tāda paša nosaukuma elektriskie lādiņi. Tomēr noteiktos apstākļos var rasties koagulācijas process. Tas ir koloidālo daļiņu pielipšanas un nogulsnēšanās efekts. Šis process tiek novērots lādiņu neitralizēšanas laikā uz mikroskopisko elementu virsmas, pievienojot elektrolītu. Šajā gadījumā šķīdums pārvēršas par želeju vai suspensiju. Dažos gadījumos koagulācijas process tiek atzīmēts sildot vai skābju-bāzes līdzsvara izmaiņu gadījumā.

Želejas

Šīs koloidālās dispersās sistēmas ir želatīna nogulsnes. Tie veidojas solu koagulācijas laikā. Šīs struktūras ietver daudzas polimēru želejas, kosmētiku, konditorejas izstrādājumus, medicīniskās vielas (Putnu piena kūka, marmelāde, želeja, želeja, želatīns). Tajos ietilpst arī dabiskās struktūras: opāls, medūzu ķermeņi, mati, cīpslas, nervu un muskuļu audi, skrimšļi. Dzīvības attīstības procesu uz planētas Zeme faktiski var uzskatīt par koloidālās sistēmas evolūcijas vēsturi. Laika gaitā notiek gēla struktūras pārkāpums, un no tā sāk izdalīties ūdens. Šo parādību sauc par sinerēzi.

viendabīgas sistēmas

Risinājumi ietver divas vai vairākas vielas. Tie vienmēr ir vienfāzes, tas ir, tie ir cieta, gāzveida viela vai šķidrums. Bet jebkurā gadījumā to struktūra ir viendabīga. Šis efekts ir izskaidrojams ar to, ka vienā vielā cita ir sadalīta jonu, atomu vai molekulu veidā, kuru izmērs ir mazāks par 1 nm. Gadījumā, ja nepieciešams uzsvērt atšķirību starp šķīdumu un koloidālo struktūru, to sauc par patiesu. Zelta un sudraba šķidrā sakausējuma kristalizācijas procesā tiek iegūtas dažāda sastāva cietas struktūras.

Klasifikācija

Jonu maisījumi ir struktūras ar spēcīgiem elektrolītiem (skābes, sāļi, sārmi - NaOH, HC104 un citi). Vēl viens veids ir molekulāri jonu dispersās sistēmas. Tie satur spēcīgu elektrolītu (hidrosulfīdu, slāpekļskābi un citus). Pēdējais veids ir molekulārie šķīdumi. Šajās struktūrās ietilpst neelektrolīti - organiskās vielas (saharoze, glikoze, alkohols un citi). Šķīdinātājs ir sastāvdaļa, kuras agregācijas stāvoklis šķīduma veidošanās laikā nemainās. Šāds elements var būt, piemēram, ūdens. Sāls, oglekļa dioksīda, cukura šķīdumā tas darbojas kā šķīdinātājs. Ja tiek sajauktas gāzes, šķidrumi vai cietas vielas, šķīdinātājs būs tā sastāvdaļa, kas savienojumā ir lielāka.

), kas pilnībā vai praktiski nesajaucas un ķīmiski nereaģē savā starpā. Pirmā no vielām izkliedētā fāze) ir smalki sadalīts otrajā ( dispersijas vide). Ja ir vairākas fāzes, tās var fiziski atdalīt vienu no otras (centrifugējot, atdalot utt.).

Parasti dispersās sistēmas ir koloidāli šķīdumi, soli. Disperģētās sistēmas ietver arī cietas dispersās vides gadījumu, kurā atrodas izkliedētā fāze.

Sistēmas ar vienāda izmēra dispersās fāzes daļiņām sauc par monodispersām, bet sistēmas ar dažāda izmēra daļiņām sauc par polidispersām. Kā likums, reālās sistēmas, kas mūs ieskauj, ir polidispersas.

Pēc daļiņu izmēra brīvi dispersās sistēmas iedala:

Ultramikroheterogēnas sistēmas sauc arī par koloidālām vai solām. Atkarībā no dispersijas vides rakstura zolus iedala cietos solos, aerosolos (solos ar gāzveida dispersijas vidi) un liozolos (solos ar šķidru dispersijas vidi). Mikroheterogēnās sistēmas ietver suspensijas, emulsijas, putas un pulverus. Visizplatītākās rupjās sistēmas ir cietās gāzes sistēmas, piemēram, smiltis.

Kohēzijas-dispersas sistēmas (poraini ķermeņi) saskaņā ar M. M. Dubinina klasifikāciju iedala:

Wikimedia fonds. 2010 .

Skatiet, kas ir "Disperse System" citās vārdnīcās:

izkliedēta sistēma- izkliedēta sistēma: sistēma, kas sastāv no divām vai vairākām fāzēm (ķermeņiem) ar augsti attīstītu saskarni starp tām. [GOST R 51109 97, 5.6. pants] Avots ... Normatīvās un tehniskās dokumentācijas terminu vārdnīca-uzziņu grāmata

izkliedēta sistēma- Sistēma, kas sastāv no divām vai vairākām fāzēm (ķermeņiem) ar augsti attīstītu saskarni starp tām. [GOST R 51109 97] [GOST R 12.4.233 2007] Tēmas par rūpniecisko tīrību individuālie aizsardzības līdzekļi ... Tehniskā tulkotāja rokasgrāmata

izkliedēta sistēma- - neviendabīga sistēma, kas sastāv no divām vai vairāk fāzēm, ko raksturo augsti attīstīta saskarne starp tām. Vispārējā ķīmija: mācību grāmata / A. V. Žolnins ... Ķīmiskie termini

izkliedēta sistēma- ▲ mehāniskā maisījuma smalki dispersa sistēma neviendabīga sistēma, kurā vienas fāzes daļiņas (dispersas) tiek sadalītas citā homogēnā fāzē (dispersijas vidē). putas (putu skaidiņas). putas. putas, sya. putot. putojošs. putojošs…… Krievu valodas ideogrāfiskā vārdnīca

izkliedēta sistēma- dispersinė sistemos statusas T joma chemija apibrėžtis Sistema, subsidedanti iš dispersinės fazės ir dispersinės terpės (aplinkos). atitikmenys: engl. dispersijas sistēma; dispersija rus. dispersija; izkliedētā sistēma ryšiai: sinonimas - dispersija ... Chemijos terminų aiskinamasis žodynas

izkliedēta sistēma- dispersinė sistemos statusas T joma fizika atitikmenys: angl. dispersijas sistēma vok. izkliedē Sistēma, n rus. izkliedēta sistēma, n pranc. système disperse, m … Fizikos terminų žodynas

izkliedēta sistēma- neviendabīga divu vai vairāku fāžu sistēma ar augsti attīstītu saskarni starp tām. Izkliedētā sistēmā vismaz viena no fāzēm (to sauc par izkliedētu) ir iekļauta mazu daļiņu veidā citā ... ... Enciklopēdiskā metalurģijas vārdnīca

Fizikāli mehāniska sistēma, kas sastāv no dispersas fāzes un dispersijas vides. Atšķirt rupjās un ļoti izkliedētās (koloidālās) sistēmas.

Nosūtiet savu labo darbu zināšanu bāzē ir vienkārši. Izmantojiet zemāk esošo veidlapu

Studenti, maģistranti, jaunie zinātnieki, kuri izmanto zināšanu bāzi savās studijās un darbā, būs jums ļoti pateicīgi.

Publicēts http://www.allbest.ru/

Sverdlovskas apgabala Vispārējās un profesionālās izglītības ministrija

"Jekaterinburgas Transporta būvniecības koledža"

disciplīnā "Ķīmija"

Izkliedētās sistēmas

Ķīmijā vissvarīgākās ir dispersijas sistēmas, kurās barotne ir ūdens un šķidri šķīdumi.

Tīras vielas dabā ir ļoti reti sastopamas. Dažādu vielu maisījumi dažādos agregācijas stāvokļos var veidot heterogēnas un viendabīgas sistēmas – izkliedētas sistēmas un šķīdumus. Izkliedēto sistēmu un risinājumu iepazīšana parāda, cik tie ir svarīgi ikdienā un dabā. Senās Ēģiptes civilizācija nebūtu notikusi bez Nīlas dūņām; bez ūdens, gaisa, akmeņiem, minerāliem vispār nepastāvētu dzīva planēta - mūsu kopīgās mājas - Zeme; Bez šūnām nebūtu dzīvo organismu.

Kā zināms, dzīvā organisma pastāvēšanas ķīmiskais pamats ir olbaltumvielu apmaiņa tajā. Vidēji olbaltumvielu koncentrācija organismā ir no 18 līdz 21%. Lielākā daļa olbaltumvielu izšķīst ūdenī (kura koncentrācija cilvēkiem un dzīvniekiem ir aptuveni 65%) un veido koloidālus šķīdumus.

Izkliedētās sistēmas ir neviendabīgas sistēmas, kas sastāv no divām vai vairākām fāzēm ar augsti attīstītu saskarni starp tām.

Izkliedēto sistēmu īpašās īpašības ir tieši saistītas ar mazo daļiņu izmēru un lielas saskarnes virsmas klātbūtni. Šajā sakarā noteicošās ir virsmas īpašības, nevis daļiņas kopumā. Raksturīgi ir procesi, kas notiek uz virsmas, nevis fāzes iekšpusē. Līdz ar to kļūst skaidrs, kāpēc koloīdu ķīmiju sauc par virsmas parādību un izkliedēto sistēmu fizikālo ķīmiju.

Disperģētā fāze un izkliedētā vide. To vielu (vai vairākas vielas), kas izkliedētā sistēmā atrodas mazākā daudzumā un ir sadalīta tilpumā, sauc par disperso fāzi. Vielu, kas atrodas lielākā daudzumā un kuras tilpumā izkliedējas izkliedētā fāze, sauc par dispersijas vidi. Starp dispersijas vidi un dispersās fāzes daļiņām ir saskarne, tāpēc dispersās sistēmas sauc par neviendabīgām, t.i. neviendabīgs.

Izkliedēto sistēmu klasifikācija

Gan dispersijas vide, gan dispersā fāze var sastāvēt no vielām dažādos agregācijas stāvokļos. Atkarībā no dispersijas vides un dispersās fāzes stāvokļu kombinācijas var izdalīt astoņus šādu sistēmu veidus

Izkliedēto sistēmu klasifikācija pēc to agregācijas stāvokļa

Dispersijas vide	Izkliedēta fāze	Dažu dabisko un sadzīves izkliedēto sistēmu piemēri
	Šķidrums	Migla, saistīta gāze ar eļļas pilieniem, karburatora maisījums automašīnu dzinējos (benzīna pilieni gaisā)
	Ciets	Putekļi gaisā, dūmi, smogs, simumi (putekļu un smilšu vētras)
Šķidrums		Gāzētie dzērieni, vannas putas
	Šķidrums	Ķermeņa šķidrumi (asins plazma, limfa, gremošanas sulas), šķidrais šūnu saturs (citoplazma, karioplazma)
	Ciets	Kisseles, želejas, līmes, ūdenī suspendētas upju vai jūras dūņas, javas
Ciets		Sniega garoza ar gaisa burbuļiem tajā, augsne, tekstila audumi, ķieģeļi un keramika, putuplasts, gāzēta šokolāde, pulveri
	Šķidrums	Mitra augsne, medicīnas un kosmētikas līdzekļi (ziedes, skropstu tuša, lūpu krāsa utt.)
	Ciets	Akmeņi, krāsainas brilles, daži sakausējumi

Tāpat kā klasifikācijas pazīmi var izdalīt tādu jēdzienu kā izkliedētas sistēmas daļiņu izmērs:

Rupji (> 10 mikroni): cukurs, augsne, migla, lietus lāses, vulkāniskie pelni, magma utt.

Vidēji izkliedēti (0,1-10 mikroni): cilvēka asins eritrocīti, E. coli u.c.

disperģētas emulsijas suspensijas gēls

Augsti izkliedēti (1-100 nm): gripas vīruss, dūmi, duļķainība dabiskos ūdeņos, mākslīgi iegūti dažādu vielu zoli, dabisko polimēru ūdens šķīdumi (albumīns, želatīns u.c.) u.c.

Nanomērogs (1-10 nm): glikogēna molekula, smalkas ogļu poras, metālu zoli, kas iegūti organisko molekulu klātbūtnē, kas ierobežo daļiņu augšanu, oglekļa nanocaurules, magnētiskās nanovadas, kas izgatavotas no dzelzs, niķeļa utt.

Rupjās sistēmas: emulsijas, suspensijas, aerosoli

Atbilstoši vielas daļiņu izmēram, kas veido disperso fāzi, dispersās sistēmas iedala rupjās, kuru daļiņu izmērs pārsniedz 100 nm, un smalki izkliedētās ar daļiņu izmēru no 1 līdz 100 nm. Ja viela tiek sadrumstalota līdz molekulām vai joniem, kuru izmērs ir mazāks par 1 nm, veidojas viendabīga sistēma - šķīdums. Šķīdums ir viendabīgs, nav saskarnes starp daļiņām un vidi, un tāpēc tas neattiecas uz dispersām sistēmām. Rupji izkliedētas sistēmas iedala trīs grupās: emulsijas, suspensijas un aerosoli.

Emulsijas ir dispersas sistēmas ar šķidru dispersijas vidi un šķidru izkliedētu fāzi.

Tos var iedalīt arī divās grupās: 1) tiešie - nepolāra šķidruma pilieni polārā vidē (eļļa ūdenī); 2) reverss (ūdens eļļā). Izmaiņas emulsiju sastāvā vai ārējas ietekmes var izraisīt tiešas emulsijas pārvēršanos apgrieztā un otrādi. Vispazīstamāko dabisko emulsiju piemēri ir piens (uz priekšu emulsija) un eļļa (apgrieztā emulsija). Tipiska bioloģiskā emulsija ir tauku pilieni limfā.

No cilvēku praksē zināmajām emulsijām var nosaukt griešanas šķidrumus, bitumena materiālus, pesticīdu preparātus, medikamentus un kosmētiku, pārtikas produktus. Piemēram, medicīnas praksē tauku emulsijas tiek plaši izmantotas, lai ar intravenozas infūzijas palīdzību nodrošinātu enerģiju izsalkušam vai novājinātam organismam. Šādu emulsiju iegūšanai izmanto olīvu, kokvilnas sēklu un sojas eļļas. Ķīmiskajā tehnoloģijā emulsijas polimerizāciju plaši izmanto kā galveno metodi gumiju, polistirola, polivinilacetāta uc ražošanai. Suspensijas ir rupji izkliedētas sistēmas ar cietu dispersu fāzi un šķidru dispersijas vidi.

Parasti suspensijas izkliedētās fāzes daļiņas ir tik lielas, ka gravitācijas ietekmē tās nosēžas - nogulsnes. Sistēmas, kurās sedimentācija norit ļoti lēni, jo ir neliela disperģētās fāzes un dispersijas vides blīvuma atšķirība, sauc arī par suspensijām. Praktiski nozīmīgas būvniecības suspensijas ir balināšana (“kaļķu piens”), emaljas krāsas, dažādas celtniecības suspensijas, piemēram, tās, ko sauc par “cementa javu”. Suspensijas ietver arī medikamentus, piemēram, šķidrās ziedes - linimentus. Īpašu grupu veido rupji izkliedētas sistēmas, kurās izkliedētās fāzes koncentrācija ir salīdzinoši augsta, salīdzinot ar tās zemo koncentrāciju suspensijā. Šādas izkliedētas sistēmas sauc par pastām. Piemēram, jums no ikdienas labi zināmās zobārstniecības, kosmētikas, higiēnas u.c.

Aerosoli ir rupji izkliedētas sistēmas, kurās dispersijas vide ir gaiss, un izkliedētā fāze var būt šķidruma pilieni (mākoņi, varavīksne, matu laka vai dezodorants, kas izdalīts no aerosola baloniņa) vai cietas daļiņas (putekļu mākonis, viesuļvētra).

Koloidālās sistēmas - tajās koloidālo daļiņu izmēri sasniedz līdz 100 nm. Šādas daļiņas viegli iekļūst caur papīra filtru porām, bet neiekļūst augu un dzīvnieku bioloģisko membrānu porās. Tā kā koloidālajām daļiņām (micellām) ir elektriskais lādiņš un solvāta jonu apvalki, kuru dēļ tās paliek suspendētā stāvoklī, tās var neizgulsnēties pietiekami ilgu laiku. Spilgts koloidālās sistēmas piemērs ir želatīna, albumīna, gumiarābijas šķīdumi, zelta un sudraba koloidālie šķīdumi.

Koloidālās sistēmas ieņem starpposmu starp rupjām sistēmām un patiesiem risinājumiem. Tie ir plaši izplatīti dabā. Augsne, māls, dabiskie ūdeņi, daudzi minerāli, tostarp daži dārgakmeņi, ir koloidālas sistēmas.

Ir divas koloidālo šķīdumu grupas: šķidrie (koloidālie šķīdumi - soli) un želejveida (želejveida - želejas).

Lielākā daļa šūnas bioloģisko šķidrumu (jau minētā citoplazma, kodola sula - karioplazma, vakuolu saturs) un dzīvā organisma kopumā ir koloidāli šķīdumi (sols). Visi dzīvības procesi, kas notiek dzīvos organismos, ir saistīti ar vielas koloidālo stāvokli. Katrā dzīvā šūnā biopolimēri (nukleīnskābes, olbaltumvielas, glikozaminoglikāni, glikogēns) atrodas izkliedētu sistēmu veidā.

Gēli ir koloidālas sistēmas, kurās izkliedētās fāzes daļiņas veido telpisku struktūru.

Želejas var būt: pārtika - marmelāde, zefīrs, želēta gaļa, želeja; bioloģiskie - skrimšļi, cīpslas, mati, muskuļi un nervu audi, medūzu ķermeņi; kosmētiskie - dušas želejas, krēmi; medicīniskās zāles, ziedes; minerāls - pērles, opāls, karneols, halcedons.

Koloidālajām sistēmām ir liela nozīme bioloģijā un medicīnā. Jebkura dzīva organisma sastāvā ietilpst cietas, šķidras un gāzveida vielas, kas ir sarežģītā attiecībās ar vidi. No ķīmiskā viedokļa organisms kopumā ir daudzu koloidālu sistēmu komplekss kopums.

Bioloģiskie šķidrumi (asinis, plazma, limfa, cerebrospinālais šķidrums utt.) ir koloidālas sistēmas, kurās organiskie savienojumi, piemēram, olbaltumvielas, holesterīns, glikogēns un daudzi citi atrodas koloidālā stāvoklī. Kāpēc daba viņam dod priekšroku? Šī īpašība, pirmkārt, ir saistīta ar faktu, ka vielai koloidālā stāvoklī ir liela saskarne starp fāzēm, kas veicina labāku vielmaiņas reakciju plūsmu.

Dabisko un mākslīgo izkliedēto sistēmu piemēri. Minerāli un ieži kā dabiskie maisījumi

Visa mums apkārt esošā daba - dzīvnieku un augu organismi, hidrosfēra un atmosfēra, zemes garoza un zarnas ir daudzu daudzveidīgu un daudzveidīgu rupju un koloidālu sistēmu komplekss. Mūsu planētas mākoņi ir tādas pašas dzīvās būtnes kā visa daba, kas mūs ieskauj. Tie ir ļoti svarīgi Zemei, jo tie ir informācijas kanāli. Galu galā mākoņi sastāv no ūdens kapilārās vielas, un ūdens, kā jūs zināt, ir ļoti labs informācijas glabātājs. Ūdens cikls dabā noved pie tā, ka informācija par planētas stāvokli un cilvēku noskaņojumu uzkrājas atmosfērā un kopā ar mākoņiem pārvietojas pa visu Zemes telpu. Apbrīnojams dabas veidojums ir mākonis, kas cilvēkam sniedz prieku, estētisku baudījumu un vienkārši vēlmi reizēm paskatīties debesīs.

Migla var būt arī dabiskas izkliedētas sistēmas piemērs, ūdens uzkrāšanās gaisā, kad veidojas mazākie ūdens tvaiku kondensācijas produkti (gaisa temperatūrā virs? 10 ° - mazākie ūdens pilieni, pie? 10 .. 15 ° - ūdens pilienu un ledus kristālu maisījums temperatūrā, kas zemāka par 15 ° - ledus kristāli, kas mirdz saules staros vai mēness un laternu gaismā). Relatīvais mitrums miglas laikā parasti ir tuvu 100% (vismaz pārsniedz 85-90%). Tomēr stiprā salnā (≥ 30 ° un zemāk) apdzīvotās vietās, dzelzceļa stacijās un lidlaukos pie jebkura relatīvā gaisa mitruma (pat mazāk nekā 50%) var novērot miglas - ūdens tvaiku kondensācijas dēļ, kas veidojas gaisa tvaiku laikā. kurināmā sadegšana (dzinējos, krāsnīs utt.) un izplūst atmosfērā caur izplūdes caurulēm un skursteņiem.

Nepārtrauktais miglas ilgums parasti svārstās no vairākām stundām (un dažreiz pusstundas vai stundas) līdz vairākām dienām, īpaši gada aukstajā periodā.

Miglas traucē visu veidu transporta (īpaši aviācijas) normālu darbību, tāpēc miglas prognozēm ir liela tautsaimniecības nozīme.

Sarežģītas izkliedētas sistēmas piemērs ir piens, kura galvenās sastāvdaļas (neskaitot ūdeni) ir tauki, kazeīns un piena cukurs. Tauki ir emulsijas formā un, pienam stāvot, pamazām ceļas uz augšu (krējums). Kazeīns atrodas koloidālā šķīduma veidā un neizdalās spontāni, bet var viegli nogulsnēties (biezpiena veidā), kad pienu paskābina, piemēram, ar etiķi. Dabiskos apstākļos kazeīna izdalīšanās notiek piena skābēšanas laikā. Visbeidzot, piena cukurs ir molekulāra šķīduma formā un izdalās tikai tad, kad ūdens iztvaiko.

Daudzas gāzes, šķidrumi un cietās vielas izšķīst ūdenī. Cukurs un galda sāls viegli izšķīst ūdenī; oglekļa dioksīds, amonjaks un daudzas citas vielas, saduroties ar ūdeni, nonāk šķīdumā un zaudē savu iepriekšējo agregācijas stāvokli. Izšķīdušo vielu var atdalīt no šķīduma noteiktā veidā. Ja galda sāls šķīdumu iztvaicē, sāls paliek cietu kristālu veidā.

Vielas izšķīdinot ūdenī (vai citā šķīdinātājā), veidojas viendabīga (homogēna) sistēma. Tādējādi risinājums ir viendabīga sistēma, kas sastāv no diviem vai vairākiem komponentiem. Šķīdumi var būt šķidri, cieti vai gāzveida. Šķidrie šķīdumi ir, piemēram, cukura vai vārāmā sāls šķīdums ūdenī, spirts ūdenī un tamlīdzīgi. Viena metāla cietie šķīdumi citā ietver sakausējumus: misiņš ir vara un cinka sakausējums, bronza ir vara un alvas sakausējums un tamlīdzīgi. Gāzveida viela ir gaiss vai vispār jebkurš gāzu maisījums.

Minerāli un ieži kā dabiskie maisījumi.

Ar akmeņiem vispārpieņemts ir saprast noteikta sastāva un struktūras dabiskus minerālu agregātus, kas veidojas ģeoloģisko procesu rezultātā un rodas zemes garozā neatkarīgu ķermeņu veidā. Saskaņā ar galvenajiem ģeoloģiskajiem procesiem, kas izraisa iežu veidošanos, starp tiem pēc izcelsmes izšķir trīs ģenētiskās klases: nogulumiežu, magmatisku un metamorfu.

Dabā vienkārši nav iežu, bet tās ir vai nu cietas, izkliedētas suspensiju fāzes, vai porainu ķermeņu dispersijas līdzekļi, vai sacietējušas emulsijas.

Ģeologi saka, ka māls uzkrājas jūras dzelmē. Patiesībā nogulsnētās māla nogulsnes ir irdena, smalki izkliedēta minerālu masa, kas piesātināta ar jūras ūdeni. Mālainu dūņu sākotnējā porainība svārstās no 70 līdz 90%, jeb 1 m 3 dūņu satur 700-900 litrus jūras ūdens. Kā zināms, traukā ar tilpumu 1 m 3 ir 1000 litri ūdens. Šādu veidojumu praktiski no viena ūdens (dispersijas vides), kurā māla daļiņas ir izolētas viena no otras nelielā daudzumā, nevar saukt par iezi. Tā ir fizikāli ķīmiskā suspensijas tipa sistēma.

Iegremdējot litosfēras zarnās un pārklājoties ar jauniem slāņiem, no suspensijas sāk izspiesties ūdens, māla minerāli saskaras, izspiež viens otru, kas noved pie atomu attāluma samazināšanās to kristāla režģī. Suspensijas izkliedētās fāzes viela sāk pārkristalizēties, palielinoties kristālu izmēram. Irdenā minerālmālu masa tiek cementēta ar topošiem kristāliem, pāriet cementētā mālu masā - dubļu akmenī.

No augšas uzkrājošo slāņu pieaugošā litostatiskā slodze (masa) rada spēcīgu vienpusēju spiedienu. Saskaņā ar Rikke principu (likumu), minerāli sāk šķīst šī spiediena virzienā. Turpinot noņemt daļu no suspensijas dispersijas vides, ko pavada sistēmas blīvuma samazināšanās, minerāli kristalizējas virzienā, kas ir perpendikulārs statiskajam spiedienam. Palielinoties kristālu izmēram, fizikāli ķīmiskā sistēma no suspensijas pāriet porainā ķermeņa sistēmā no kristāliskās dispersijas vides un uzkarsētās šķidrās dispersās fāzes. Kristāliskā dispersijas vidē parādās šķiedrveida (kristālu šķembu) un paralēlu joslu (gneiss) tekstūra.

Zemāk no porainā korpusa tiek noņemts bazalta sastāva ūdens-silikāta šķīdums. Atlikušajai granīta kristālu dispersijas videi ir mazāks blīvums nekā māla daļiņām. Blīvuma samazināšanās tiek fiksēta, veidojoties granītam ar haotisku tekstūru.

Suspensijas māla izkliedētās fāzes pārkristalizācijas laikā porainā ķermeņa kristāliskajā dispersijas vidē, palielinoties kristālu izmēram, to pavada potenciāli brīvās virsmas, iekšējās enerģijas (uzkrāta saules hiperģenēzes laikā) atbrīvošanās. enerģija) mālu minerālu kinētiskā siltuma veidā. Vielas pārkristalizācija ar piemaisījumu atdalīšanu no silikātu minerāliem (galu galā visiem katjoniem) noved pie vielas blīvuma samazināšanās līdz ar dziļumu, kas veicina alumīnija koordinācijas skaita izmaiņas mālos no 4 līdz 6 gneisā un granīta laukšpats, ko pavada ģeoķīmiskās enerģijas izdalīšanās siltuma veidā .

Izņemtais uzkarsētais bazalta sastāva ūdens-silikāta šķīdums ir elektrolītu, neelektrolītu šķīdumu emulsija, un tā silikāta daļa ir koloidāls šķīdums.

Koagulācija - koloidālo daļiņu salipšanas un to izgulsnēšanās parādība - tiek novērota, kad tiek neitralizēti šo daļiņu lādiņi, kad koloidālajam šķīdumam pievieno elektrolītu. Šajā gadījumā šķīdums pārvēršas suspensijā vai gēlā. Daži organiskie koloīdi sarecē karsējot (līme, olu baltums) vai mainoties šķīduma skābju-bāzes videi.

Sinerēze. Laika gaitā gēlu struktūra ir salauzta - no tiem izdalās šķidrums. Notiek sinerēze - spontāns želejas tilpuma samazinājums, ko papildina šķidruma atdalīšana. Sinerēze nosaka pārtikas, medicīnisko un kosmētisko želeju glabāšanas laiku. Bioloģiskā sinerēze ir ļoti svarīga siera, biezpiena gatavošanā. Siltasiņu dzīvniekiem notiek process, ko sauc par asins koagulāciju: specifisku faktoru ietekmē šķīstošais asins proteīns fibrinogēns pārvēršas fibrīnā, kura trombs sinerēzes laikā sabiezē un aizsprosto brūci. Ja asins recēšana ir apgrūtināta, tad viņi runā par cilvēka saslimšanas iespējamību ar hemofiliju. Hemofilijas gēna nēsātājas ir sievietes, un vīrieši ar to slimo. Vēsturisks dinastijas piemērs ir labi zināms: no šīs slimības cieta krievu Romanovu dinastija, kas valdīja vairāk nekā 300 gadus.

Secinājums

Izkliedētās sistēmās izkliedētās fāzes īpatnējā virsma ir ļoti liela. Viena no svarīgākajām sekām, ko rada izkliedētās fāzes lielā virsma, ir tā, ka liofobām dispersajām sistēmām ir pārmērīga virsmas enerģija un tāpēc tās ir termodinamiski nestabilas. Tāpēc dispersās sistēmās notiek dažādi spontāni procesi, kas noved pie liekās enerģijas samazināšanās. Visizplatītākie ir īpatnējās virsmas samazināšanas procesi daļiņu rupjības dēļ. Rezultātā šādi procesi noved pie sistēmas iznīcināšanas. Tādējādi galvenā īpašība, kas raksturo izkliedēto sistēmu pastāvēšanu, ir to stabilitāte vai, gluži pretēji, nestabilitāte.

Koloīdu globālā loma slēpjas faktā, ka tie ir galvenās sastāvdaļas tādiem bioloģiskiem veidojumiem kā dzīvi organismi. Visas cilvēka ķermeņa vielas ir koloidālas sistēmas.

Koloīdi nonāk organismā barības vielu veidā un gremošanas procesā pārvēršas par specifiskiem, konkrētajam organismam raksturīgiem koloīdiem. Ar olbaltumvielām bagātie koloīdi veido ādu, muskuļus, nagus, matus, asinsvadus utt. Var teikt, ka viss cilvēka ķermenis ir sarežģīta koloidāla sistēma.

Informācijas avotu saraksts

1. Krievijas Dabaszinātņu akadēmijas oficiālā vietne

2. Wikipedia, brīvā enciklopēdija

3. Rebinder P. A. Izkliedētās sistēmas

4. Vietne par ķīmiju "Ķīmiķis"

5. Žurnāla "Ķīmija un dzīve" oficiālā vietne

Mitināts vietnē Allbest.ru

...

Līdzīgi dokumenti

Izkliedēto sistēmu jēdziens. Izkliedēto sistēmu daudzveidība. Rupji izkliedētas sistēmas ar cietu izkliedētu fāzi. Koloidālās sistēmas vērtība bioloģijā. Micellas kā solu izkliedētās fāzes daļiņas. Konsekvence micellu formulēšanā.

abstrakts, pievienots 15.11.2009


Izkliedēto sistēmu būtība un klasifikācija. Gāzes, šķidrumi un cietas vielas. Rupji izkliedētas sistēmas (emulsijas, suspensijas, aerosoli), to pielietojums cilvēku praksē. Galveno koloidālo sistēmu veidu raksturojums: zoli un gēli.

prezentācija, pievienota 12.04.2010


Izkliedētas sistēmas, fāzes un vides jēdziens. Disperģēto sistēmu optiskās īpašības un Tyndall efekts. Dispersu sistēmu molekulāri kinētiskās īpašības. Brauna kustības teorija un difūzijas veidi. Osmozes process un osmotiskā spiediena vienādojums.

abstrakts, pievienots 22.01.2009


Dispersijas jēdziens un būtība, tās raksturojums. Izkliedes skala. Specifiskā virsma un tās dispersijas pakāpe. Izkliedēto sistēmu klasifikācija. Jēdzieni: dispersā fāze un dispersijas vide. Dispersu sistēmu iegūšanas metodes un to pazīmes.

abstrakts, pievienots 22.01.2009


emulsijas. To veidošanās nosacījumi, klasifikācija un īpašības. Pārtikas produktu emulsiju piemēri. Izkliedētas sistēmas koagulācija. koagulācijas ātrums. Iemesli, kas izraisa spontānas koagulācijas procesu. Adsorbcijas hromatogrāfija. Siltuma neitrāls

tests, pievienots 25.07.2008


Disperģēto sistēmu galvenās iezīmes, to klasifikācija, īpašības un iegūšanas metodes, zolu dialīze (attīrīšana). Koloidālās daļiņas lādiņa noteikšana, elektrolītu koagulācijas likumsakarības, adsorbcijas jēdziens pie šķīduma-gāzes robežas, ir Langmuira teorijas būtība.

rokasgrāmata, pievienota 14.12.2010


Disperģēto sistēmu klasifikācija pēc dispersās fāzes daļiņu izmēra un pēc fāžu agregētajiem stāvokļiem. Nosacījumi stabilu emulsiju iegūšanai. Solu molekulāri kinētiskās īpašības, to salīdzinājums ar īstiem šķīdumiem. Ārējās koagulācijas pazīmes.

tests, pievienots 21.07.2011


Vielu izkliedētā stāvokļa doktrīnas vēsture. Disperģētās fāzes veidošanās eļļas sistēmās. Supramolekulārās struktūras un fāžu pārejas naftas sistēmās. Naftas produktu koloidāli izkliedētās īpašības ir galvenais faktors apstrādes tehnoloģijas izvēlē.

abstrakts, pievienots 10.06.2011


Gāzveida, šķidras vai cietas fāzes daļiņas šķidrumā. Dažādu disperso sistēmu klasifikācija pēc dispersijas vidē izkliedētās dispersās fāzes daļiņu izmēra. Specifiska saskarnes virsma. Virsmas procesi, adsorbcija un adhēzija.

prezentācija, pievienota 30.04.2014


Emulsiju sastāvs un to stabilitāti noteicošie faktori. Krēms - kosmētikas līdzeklis ādas kopšanai, tā veidi atkarībā no mērķa. Gēlu un putu sastāvdaļas, to veidošana un uzklāšana. Ziedes saturs un ārstnieciskās īpašības, to šķirnes.