Razpršeni sistemi in rešitve. Disperzni sistemi Disperzna faza mešanice uplinjača

Razpršena imenujemo heterogeni sistemi, v katerih je ena snov v obliki zelo majhnih delcev enakomerno porazdeljena v prostornini druge.

Snov, ki je prisotna v manjših količinah in je porazdeljena v prostornini drugega, se imenuje razpršeno fazo. Lahko je sestavljen iz več snovi.

V večjih količinah prisotno snov, v prostornini katere je razpršena dispergirana faza, imenujemo disperzijski medij. Med njim in delci disperzne faze obstaja mejna površina, zato disperzne sisteme imenujemo heterogeni (nehomogeni).

Tako disperzijski medij kot disperzno fazo lahko predstavljajo snovi v različnih agregatnih stanjih - trdnih, tekočih in plinastih.

Glede na kombinacijo agregatnega stanja disperzijskega medija in disperzne faze lahko ločimo 8 vrst takih sistemov.

Glede na velikost delcev snovi, ki tvorijo disperzno fazo, delimo disperzne sisteme na groba(suspenzije) z velikostjo delcev večjo od 100 nm in fino razpršen(koloidne raztopine ali koloidni sistemi) z velikostjo delcev od 100 do 1 nm. Če snov razdrobimo na molekule ali ione, manjše od 1 nm, nastane homogen sistem - rešitev. Je enotna (homogena), med delci disperzne faze in medijem ni vmesnika.

Že hitro seznanitev z razpršenimi sistemi in rešitvami pokaže, kako pomembni so v vsakdanjem življenju in naravi (glej tabelo).

Tabela. Primeri razpršenih sistemov

Disperzivni medij	Razpršena faza	Primeri nekaterih naravnih in gospodinjskih disperznih sistemov
Plin	Tekočina	Megla, povezani plini z oljnimi kapljicami, zmes uplinjača v avtomobilskih motorjih (kapljice bencina v zraku), aerosoli
Trdna	Prah v zraku, dim, smog, simoomi (prašne in peščene nevihte), aerosoli
Tekočina	Plin	Gazirane pijače, pene
Tekočina	Emulzije. Tekoči mediji telesa (krvna plazma, limfa, prebavni sokovi), tekoča vsebina celic (citoplazma, karioplazma)
Trdna	Soli, geli, paste (želeji, želeji, lepila). Rečni in morski mulj, suspendiran v vodi; možnarji
Trdna	Plin	Snežna skorja z zračnimi mehurčki v njej, zemlja, tekstilne tkanine, opeka in keramika, penasta guma, gazirana čokolada, prah
Tekočina	Vlažna zemlja, medicinski in kozmetični izdelki (mazila, maskara, šminka itd.)
Trdna	Kamnine, barvna stekla, nekatere zlitine

Presodite sami: brez nilskega mulja ne bi bilo velike civilizacije starega Egipta; brez vode, zraka, kamnin in mineralov živega planeta – našega skupnega doma – Zemlje sploh ne bi bilo; brez celic ne bi bilo živih organizmov itd.

Če imajo vsi delci disperzne faze enako velikost, se takšni sistemi imenujejo monodisperzni (sl. 1, a in b). Delci disperzne faze neenake velikosti tvorijo polidisperzne sisteme (slika 1, c).

riž. 1. Prosto dispergirani sistemi: korpuskularni - (a-c), vlaknasti - (d) in filmsko dispergirani - (e); a, b – monodisperzni; c – polidisperzni sistem.

Razpršeni sistemi so lahko prosto razpršeni(slika 1) in kohezivno razpršeni(Sl. 2, a - c) odvisno od odsotnosti ali prisotnosti interakcije med delci dispergirane faze. Prosto dispergirani sistemi vključujejo aerosole, razredčene suspenzije in emulzije. So tekoči, v teh sistemih delci disperzne faze nimajo stikov, sodelujejo v naključnem toplotnem gibanju in se prosto gibljejo pod vplivom gravitacije. Kohezivno razpršeni sistemi so trdni; nastanejo ob stiku delcev disperzne faze, kar vodi do oblikovanja strukture v obliki ogrodja ali mreže. Ta struktura omejuje fluidnost razpršenega sistema in mu daje sposobnost, da ohrani svojo obliko. Praški, koncentrirane emulzije in suspenzije (paste), pene, geli so primeri kohezivnih disperznih sistemov. Neprekinjeno maso snovi lahko predrejo pore in kapilare, ki tvorijo kapilarno razpršene sisteme (usnje, karton, tkanine, les).

riž. 3. Kohezivno disperzni (a-c) in kapilarno-disperzni (d, e) sistemi: gel (a), koagulant z gosto (b) in ohlapno obokano (c) strukturo.

Disperzne sisteme lahko glede na njihov vmesni položaj med svetom molekul in velikimi telesi dobimo na dva načina: z metodo disperzije, to je mletja velikih teles, in z metodo kondenzacije molekularnih ali ionsko raztopljenih snovi.

Medsebojno delovanje faz disperznih sistemov pomeni procese solvatacije (v primeru vodnih sistemov hidratacije), to je nastanek solvatnih (hidratnih) lupin iz molekul disperzijskega medija okoli delcev disperzne faze. V skladu s tem se glede na intenzivnost interakcije med snovmi disperzne faze in disperzijskim medijem (samo za sisteme s tekočim disperzijskim medijem) po predlogu G. Freundlicha razlikujejo naslednji disperzni sistemi:

− Liofilna (hidrofilne, če je DS voda): micelarne raztopine površinsko aktivnih snovi, kritične emulzije, vodne raztopine nekaterih naravnih IUD, na primer beljakovine (želatina, jajčni beljak), polisaharidi (škrob). Zanje je značilna močna interakcija delcev DF z molekulami DS. V mejnem primeru opazimo popolno raztapljanje. Liofilni disperzni sistemi nastanejo spontano zaradi procesa solvatacije. Termodinamično agregatno stabilen.

− Liofobna (hidrofobne, če je DS voda): emulzije, suspenzije, soli. Zanje je značilna šibka interakcija delcev DP z molekulami DS. Ne nastanejo spontano, za njihovo oblikovanje je potrebno delo. Termodinamično agregatno nestabilni (t.j. težijo k spontanemu združevanju delcev disperzne faze), njihova relativna stabilnost (t.i. metastabilnost) je posledica kinetičnih dejavnikov (tj. nizke stopnje agregacije).

3. Stehtajte.

Prekini – to so disperzni sistemi, v katerih je velikost delcev faze večja od 100 nm. Gre za neprozorne sisteme, katerih posamezne delce lahko vidimo s prostim očesom. Disperzno fazo in disperzni medij zlahka ločimo z usedanjem in filtracijo. Takšni sistemi so razdeljeni na:

1. Emulzije ( tako medij kot faza sta druga v drugi netopni tekočini). Iz vode in olja lahko pripravimo emulzijo z dolgotrajnim stresanjem. To so znane mlečne, limfne, barve na vodni osnovi itd.

2. Suspenzije (medij je tekočina, faza je trdna snov, ki je v njej netopna).Za pripravo suspenzije morate snov zmleti v fin prah, jo vliti v tekočino in dobro pretresti. Čez čas bo delec padel na dno posode. Očitno je, da manjši ko so delci, dlje bo vztrajala suspenzija. To so konstrukcijske rešitve, rečni in morski mulj, suspendiran v vodi, živa suspenzija mikroskopsko majhnih živih organizmov v morski vodi - plankton, ki hrani velikane - kite itd.

3. Aerosoli suspenzije v plinu (na primer v zraku) majhnih delcev tekočin ali trdnih snovi. Tam so prah, dim in megla. Prvi dve vrsti aerosolov sta suspenziji trdnih delcev v plinu (večji delci v prahu), drugi pa suspenzija kapljic tekočine v plinu. Na primer: megla, nevihtni oblaki - suspenzija vodnih kapljic v zraku, dim - majhni trdni delci. Tudi smog, ki visi nad največjimi svetovnimi mesti, je aerosol s trdno in tekočo razpršeno fazo. Prebivalci naselij v bližini cementarn trpijo zaradi najfinejšega cementnega prahu, ki vedno visi v zraku, ki nastane pri mletju cementnih surovin in produkta njegovega žganja - klinkerja. Tudi dim iz tovarniških dimnikov, smog, drobne kapljice sline, ki letijo iz ust obolelega za gripo, so škodljivi aerosoli. Aerosoli imajo pomembno vlogo v naravi, vsakdanjem življenju in človekovih proizvodnih dejavnostih. Kopičenje oblakov, obdelava polj s kemikalijami, nanos barv in lakov z brizgalno pištolo, zdravljenje dihalnih poti (vdihavanje) so primeri tistih pojavov in procesov, pri katerih so aerosoli koristni. Aerosoli so meglice nad morsko gladino, v bližini slapov in fontan; mavrica, ki se pojavi v njih, daje človeku veselje in estetski užitek.

Za kemijo so najpomembnejši disperzni sistemi, v katerih je medij voda in tekoče raztopine.

Naravna voda vedno vsebuje raztopljene snovi. Naravne vodne raztopine sodelujejo pri procesih nastajanja tal in oskrbujejo rastline s hranili. Kompleksni življenjski procesi, ki potekajo v telesu ljudi in živali, se odvijajo tudi v raztopinah. Številni tehnološki procesi v kemični in drugih industrijah, na primer proizvodnja kislin, kovin, papirja, sode, gnojil, potekajo v raztopinah.

4. Koloidni sistemi.

Koloidni sistemi (prevedeno iz grščine "kolla" - lepilo, "eidos" - vrsta lepila) – To so disperzni sistemi, v katerih je velikost delcev faze od 100 do 1 nm. Ti delci niso vidni s prostim očesom, disperzno fazo in disperzni medij pa je v takih sistemih težko ločiti z usedanjem.

Iz predmeta splošne biologije veste, da je delce te velikosti mogoče zaznati z ultramikroskopom, ki uporablja princip sipanja svetlobe. Zahvaljujoč temu je koloidni delec v njem videti kot svetla pika na temnem ozadju.

Delimo jih na sole (koloidne raztopine) in gele (žele).

1. Koloidne raztopine, oz sols. To je večina tekočin žive celice (citoplazma, jedrski sok - karioplazma, vsebina organelov in vakuol). In živi organizem kot celota (kri, limfa, tkivna tekočina, prebavni sokovi itd.) Takšni sistemi tvorijo lepila, škrob, beljakovine in nekatere polimere.

Koloidne raztopine lahko dobimo kot rezultat kemičnih reakcij; na primer, ko raztopine kalijevih ali natrijevih silikatov ("topno steklo") reagirajo s kislinskimi raztopinami, nastane koloidna raztopina silicijeve kisline. Sol nastane tudi pri hidrolizi železovega (III) klorida v vroči vodi.

Značilna lastnost koloidnih raztopin je njihova prozornost. Koloidne raztopine so po videzu podobne pravim raztopinam. Od slednjih se ločijo po "svetlobni poti", ki nastane - stožec, ko skozi njih preide svetlobni žarek. Ta pojav imenujemo Tyndallov učinek. Delci disperzne faze sola, večji kot v pravi raztopini, odbijajo svetlobo od svoje površine in opazovalec vidi v posodi s koloidno raztopino svetleč stožec. Ne nastane v pravi raztopini. Podoben učinek, vendar le pri aerosolu in ne pri tekočem koloidu, lahko opazite v gozdu in v kinematografih, ko žarek svetlobe filmske kamere prehaja skozi zrak kino dvorane.

Prehajanje žarka svetlobe skozi rešitve:

a – prava raztopina natrijevega klorida;

b – koloidna raztopina železovega (III) hidroksida.

Delci disperzne faze koloidnih raztopin se pogosto ne usedejo niti pri dolgotrajnem skladiščenju zaradi nenehnih trkov z molekulami topila zaradi toplotnega gibanja. Pri približevanju se ne držijo skupaj zaradi prisotnosti istoimenskih električnih nabojev na njihovi površini. To je razloženo z dejstvom, da imajo snovi v koloidnem, to je fino razdeljenem stanju, veliko površino. Na tej površini se adsorbirajo pozitivno ali negativno nabiti ioni. Na primer, silicijeva kislina adsorbira negativne ione SiO 3 2-, ki jih je veliko v raztopini zaradi disociacije natrijevega silikata:

Delci z enakimi naboji se odbijajo in se zato ne držijo skupaj.

Toda pod določenimi pogoji lahko pride do procesa koagulacije. Pri vrenju nekaterih koloidnih raztopin pride do desorpcije nabitih ionov, tj. koloidni delci izgubijo naboj. Začnejo se povečevati in usedati. Enako opazimo pri dodajanju katerega koli elektrolita. V tem primeru koloidni delec pritegne nasprotno nabit ion in njegov naboj se nevtralizira.

koagulacija - pojav sprijemanja in obarjanja koloidnih delcev - opazimo, ko se naboji teh delcev nevtralizirajo, ko koloidni raztopini dodamo elektrolit. V tem primeru se raztopina spremeni v suspenzijo ali gel. Nekateri organski koloidi koagulirajo pri segrevanju (lepilo, jajčni beljak) ali ob spremembi kislinsko-bazičnega okolja raztopine.

2. Geli oz želeji so želatinaste usedline, ki nastanejo pri koagulaciji solov. Sem spada veliko število polimernih gelov, tako dobro znanih slaščičarskih, kozmetičnih in medicinskih gelov (želatina, želatinasto meso, marmelada, kruh, meso, marmelada, žele, marmelada, žele, sir, skuta, kislo mleko, ptičje mleko). torta) in seveda neskončna raznolikost naravnih gelov: minerali (opal), telesca meduz, hrustanec, kite, lasje, mišično in živčno tkivo itd. Zgodovino razvoja na Zemlji lahko hkrati štejemo za zgodovino razvoja koloidnega stanja snovi. Sčasoma se struktura gelov poruši (odlušči) – iz njih se sprošča voda. Ta pojav se imenuje sinereza .

Želeji − to so strukturirani sistemi z lastnostmi elastičnih teles. Želatinasto stanje snovi lahko štejemo za vmesno stanje med tekočim in trdnim stanjem.

Želeje visokomolekularnih snovi lahko pridobivamo predvsem na dva načina: z metodo oblikovanja želejev iz polimernih raztopin in z nabrekanjem suhih visokomolekularnih snovi v ustreznih tekočinah.

Postopek prehoda polimerne raztopine ali sola v žele se imenuje tvorba želeja . Želatinizacija je povezana s povečanjem viskoznosti in upočasnitvijo Brownovega gibanja in je sestavljena iz združevanja delcev dispergirane faze v obliki mreže ali celic in vezave celotnega topila.

Na proces nastajanja želeja pomembno vplivajo narava raztopljenih snovi, oblika njihovih delcev, koncentracija, temperatura, procesni čas in primesi drugih snovi, predvsem elektrolitov. .

Želeje glede na lastnosti delimo v dve veliki skupini:

a) elastična ali reverzibilna, pridobljena iz visokomolekularnih snovi;

b) krhki ali ireverzibilni, pridobljeni iz anorganskih hidrofobnih solov.

Kot smo že omenili, lahko želeje visokomolekularnih snovi pridobimo ne samo z metodo želatinizacije raztopin, temveč tudi z metodo nabrekanja suhih snovi. Omejeno nabrekanje se konča s tvorbo želeja in ne preide v raztapljanje, pri neomejenem nabrekanju pa je žele vmesna stopnja na poti do raztapljanja.

Za želeje so značilne številne lastnosti trdnih snovi: ohranjajo obliko, imajo elastične lastnosti in elastičnost. Vendar pa njihove mehanske lastnosti določata koncentracija in temperatura.

Pri segrevanju se želeji spremenijo v stanje viskoznega toka. Ta proces se imenuje taljenje. Je reverzibilen, saj po ohlajanju raztopina ponovno tvori žele.

Mnogi želeji se lahko pod mehanskim vplivom (mešanje, tresenje) utekočinijo in spremenijo v raztopino. Ta proces je reverzibilen, saj v mirovanju čez nekaj časa raztopina tvori žele. Lastnost želejev, da se pod mehanskimi obremenitvami večkrat izotermno utekočinijo in v mirovanju tvorijo žele, imenujemo tiksotropnost . Na primer, čokoladna masa, margarina in testo so sposobni tiksotropnih sprememb.

Ker imajo v svoji sestavi ogromno vode, imajo želeji poleg lastnosti trdnih teles tudi lastnosti tekočega telesa. V njih lahko potekajo različni fizikalni in kemični procesi: difuzija, kemične reakcije med snovmi.

Sveže pripravljeni želeji se skozi čas spreminjajo, saj se proces strukturiranja v želejih nadaljuje. Istočasno se na površini želeja začnejo pojavljati kapljice tekočine, ki z združitvijo tvorijo tekoči medij. Nastali disperzijski medij je razredčena polimerna raztopina, disperzna faza pa je želatinasta frakcija. Studio imenuje ta spontani proces delitve želeja v faze, ki ga spremlja sprememba volumna sinereza ( namakanje).

Sinerezo obravnavamo kot nadaljevanje procesov, ki določajo nastanek želeja. Hitrost sinereze različnih želejev je različna in je odvisna predvsem od temperature in koncentracije.

Sinereza v želejih, ki jih tvorijo polimeri, je delno reverzibilna. Včasih je dovolj segrevanje, da žele, ki je bil podvržen sinerezi, vrne v prvotno stanje.V kulinarični praksi se ta metoda uporablja na primer za osvežitev kaš, pirejev in starega kruha. Če med skladiščenjem želejev pride do kemičnih procesov, se sinereza zaplete in se izgubi njena reverzibilnost, žele pa se starajo. V tem primeru žele izgubi sposobnost zadrževanja vezane vode (star kruh). Praktični pomen sinereze je precej velik. Najpogosteje je sinereza nezaželena v vsakdanjem življenju in industriji. To je zorenje kruha, namakanje marmelade, želeja, karamele in sadnih marmelad.

5. Raztopine snovi z visoko molekulsko maso.

Polimeri, tako kot nizkomolekularne snovi, lahko glede na pogoje za pridobivanje raztopine (narava polimera in topila, temperatura itd.) Tvorijo tako koloidne kot prave raztopine. V zvezi s tem je običajno govoriti o koloidnem ali pravem stanju snovi v raztopini. Ne bomo se dotikali koloidnih sistemov polimer-topilo. Upoštevajmo samo raztopine polimerov molekularnega tipa. Opozoriti je treba, da imajo raztopine IUD zaradi velike velikosti molekul in posebnosti njihove strukture številne specifične lastnosti:

1. Ravnotežni procesi v raztopinah IUD se vzpostavljajo počasi.

2. Pred procesom raztapljanja IUD običajno sledi proces nabrekanja.

3. Raztopine polimerov ne upoštevajo zakonov idealnih raztopin, tj. Raoultovi in ​​Van't Hoffovi zakoni.

4. Pri tečenju polimernih raztopin pride do anizotropije lastnosti (neenake fizikalne lastnosti raztopine v različnih smereh) zaradi orientacije molekul v smeri toka.

5. Visoka viskoznost raztopin IUD.

6. Polimerne molekule se zaradi svoje velike velikosti nagibajo k povezovanju v raztopine. Življenjska doba polimernih asociatov je daljša kot pri snoveh z nizko molekulsko maso.

Proces raztapljanja BMC poteka spontano, vendar v daljšem časovnem obdobju, pred njim pa pogosto nabrekne polimer v topilu. Polimeri, katerih makromolekule imajo simetrično obliko, lahko preidejo v raztopino brez predhodnega nabrekanja. Na primer, hemoglobin, jetrni škrob - glikogen skoraj ne nabreknejo, ko se raztopijo, raztopine teh snovi pa nimajo visoke viskoznosti tudi pri relativno visokih koncentracijah. Medtem ko snovi z zelo asimetričnimi podolgovatimi molekulami v raztapljanju zelo močno nabreknejo (želatina, celuloza, naravni in sintetični kavčuki).

Nabrekanje je povečanje mase in prostornine polimera zaradi prodiranja molekul topila v prostorsko strukturo IMC.

Obstajata dve vrsti otekline: neomejeno, ki se konča s popolnim raztapljanjem IUD (na primer nabrekanje želatine v vodi, gume v benzenu, nitroceluloze v acetonu) in omejeno, kar povzroči nastanek nabreknjenega polimera - želeja (na primer nabrekanje celuloze v vodi, želatine v hladni vodi, vulkanizirane gume v benzenu).

V svetu okoli nas so čiste snovi izjemno redke, v bistvu je večina snovi na zemlji in v ozračju različnih zmesi, ki vsebujejo več kot dve komponenti. Delce velikosti od približno 1 nm (več molekulskih velikosti) do 10 µm imenujemo razpršena(latinsko dispergo – razpršiti, pršiti). Različne sisteme (anorganske, organske, polimerne, beljakovinske), v katerih je vsaj ena od snovi v obliki takšnih delcev, imenujemo dispergirani. Razpršena - to so heterogeni sistemi, sestavljeni iz dveh ali več faz z visoko razvito mejo med njimi ali mešanica, sestavljena iz vsaj dveh snovi, ki se med seboj popolnoma ali praktično ne mešata in med seboj kemično ne reagirata. Ena od faz - dispergirana faza - je sestavljena iz zelo majhnih delcev, razporejenih v drugi fazi - disperzijskem mediju.

Razpršeni sistem

Glede na agregatno stanje so razpršeni delci lahko trdni, tekoči, plinasti in imajo v mnogih primerih kompleksno strukturo. Disperzijski mediji so tudi plinasti, tekoči in trdni. Večina resničnih teles sveta okoli nas obstaja v obliki razpršenih sistemov: morska voda, tla in tla, tkiva živih organizmov, številni tehnični materiali, prehrambeni izdelki itd.

Klasifikacija disperznih sistemov

Kljub številnim poskusom, da bi predlagali enotno klasifikacijo teh sistemov, ta še vedno manjka. Razlog je v tem, da pri kateri koli klasifikaciji kot kriterij niso vzete vse lastnosti disperznih sistemov, ampak le ena izmed njih. Razmislimo o najpogostejših klasifikacijah koloidnih in mikroheterogenih sistemov.

Na katerem koli področju znanja, ko imamo opravka s kompleksnimi predmeti in pojavi, je za olajšanje in vzpostavitev določenih vzorcev priporočljivo, da jih razvrstimo po določenih kriterijih. To velja tudi za področje razpršenih sistemov; V različnih časih so bila zanje predlagana različna načela razvrščanja. Glede na intenzivnost interakcije med snovmi disperzijskega medija in disperzne faze ločimo liofilne in liofobne koloide. Spodaj so na kratko opisane druge tehnike za razvrščanje disperznih sistemov.

Razvrstitev po prisotnosti ali odsotnosti interakcijemed delci disperzne faze. Po tej klasifikaciji delimo razpršene sisteme na prosto razpršene in koherentno razpršene; razvrstitev se uporablja za koloidne raztopine in raztopine spojin z visoko molekulsko maso.

Prosto dispergirani sistemi vključujejo tipične koloidne raztopine, suspenzije, suspenzije in različne raztopine visokomolekularnih spojin, ki imajo fluidnost, kot so navadne tekočine in raztopine.

Kohezivno razpršeni sistemi vključujejo tako imenovane strukturirane sisteme, v katerih kot posledica interakcije med delci nastane prostorsko odprto mrežasto ogrodje, sistem kot celota pa pridobi lastnost poltrdnega telesa. Na primer, soli nekaterih snovi in ​​raztopine visokomolekularnih spojin, ko se temperatura zniža ali koncentracija naraste nad določeno mejo, ne da bi bili podvrženi kakršnim koli zunanjim spremembam, izgubijo tekočnost - želatinizirajo (želatinizirajo) in preidejo v gel. (žele) stanje. To vključuje tudi koncentrirane paste in amorfne oborine.

Razvrstitev po razpršenosti. Fizikalne lastnosti snovi niso odvisne od velikosti telesa, ampak pri visoki stopnji mletja postanejo funkcija disperzije. Na primer, kovinski soli imajo različne barve, odvisno od stopnje mletja. Tako imajo koloidne raztopine zlata izredno visoke disperzije vijolično barvo, manj dispergirane modro, še manj disperzne pa zeleno barvo. Obstaja razlog za domnevo, da se druge lastnosti solov iste snovi spreminjajo med mletjem: naravni kriterij za razvrščanje koloidnih sistemov po disperznosti se kaže sam po sebi, to je delitev področja koloidnega stanja (10 -5 -10 -7 cm) v več ožjih intervalov. Takšna klasifikacija je bila nekoč predlagana, vendar se je izkazala za neuporabno, saj so koloidni sistemi skoraj vedno polidisperzni; monodisperzni so zelo redki. Poleg tega se lahko stopnja razpršenosti s časom spreminja, tj. odvisna je od starosti sistema.

V naravi je precej težko najti čisto snov. V različnih stanjih lahko tvorijo zmesi, homogene in heterogene - disperzne sisteme in raztopine. Kakšne so te povezave? Katere vrste so? Oglejmo si ta vprašanja podrobneje.

Terminologija

Najprej morate razumeti, kaj so disperzni sistemi. Ta definicija se nanaša na heterogene strukture, kjer je ena snov kot drobni delci enakomerno porazdeljena v prostornini druge. Komponento, ki je prisotna v manjših količinah, imenujemo dispergirana faza. Lahko vsebuje več kot eno snov. Komponenta, ki je prisotna v večji prostornini, se imenuje medij. Med delci faze in njo obstaja vmesnik. V zvezi s tem se razpršeni sistemi imenujejo heterogeni - heterogeni. Tako medij kot fazo lahko predstavljajo snovi v različnih agregatnih stanjih: tekoče, plinasto ali trdno.

Razpršeni sistemi in njihova klasifikacija

V skladu z velikostjo delcev, vključenih v fazo snovi, ločimo suspenzije in koloidne strukture. Prvi imajo velikost elementov več kot 100 nm, drugi pa od 100 do 1 nm. Ko snov razdrobimo na ione ali molekule, katerih velikost je manjša od 1 nm, nastane raztopina – homogen sistem. Od drugih se razlikuje po svoji homogenosti in odsotnosti vmesnika med medijem in delci. Koloidni disperzni sistemi so predstavljeni v obliki gelov in solov. Suspenzije delimo na suspenzije, emulzije in aerosole. Raztopine so lahko ionske, molekularno-ionske in molekularne.

Prekini

Ti disperzni sistemi vključujejo snovi z velikostjo delcev nad 100 nm. Te strukture so neprozorne: njihove posamezne komponente je mogoče videti s prostim očesom. Medij in faza se po usedanju zlahka ločita. Kaj so suspenzije? Lahko so tekoči ali plinasti. Prve delimo na suspenzije in emulzije. Slednje so strukture, v katerih sta medij in faza tekočini, ki sta druga v drugi netopni. Sem spadajo na primer limfa, mleko, barve na vodni osnovi in ​​drugi. Suspenzija je struktura, kjer je medij tekočina, faza pa trdna, netopna snov. Takšni razpršeni sistemi so mnogim dobro znani. Sem sodijo zlasti »apneno mleko«, morski ali rečni mulj, suspendiran v vodi, mikroskopski živi organizmi, ki so pogosti v oceanu (plankton), in drugi.

Aerosoli

Te suspenzije so razporejeni majhni delci tekočine ali trdne snovi v plinu. Obstajajo megle, dim, prah. Prva vrsta je porazdelitev majhnih kapljic tekočine v plinu. Prah in hlapi so suspenzije trdnih sestavin. Še več, pri prvem so delci nekoliko večji. Naravni aerosoli vključujejo nevihtne oblake in meglo. Smog, sestavljen iz trdnih in tekočih komponent, porazdeljenih v plinu, visi nad velikimi industrijskimi mesti. Treba je opozoriti, da so aerosoli kot razpršeni sistemi velikega praktičnega pomena in opravljajo pomembne naloge v industrijskih in domačih dejavnostih. Primeri pozitivnih rezultatov njihove uporabe so zdravljenje dihalnih poti (inhalacija), obdelava polj s kemikalijami in brizganje barve z razpršilko.

Koloidne strukture

To so disperzni sistemi, v katerih fazo sestavljajo delci velikosti od 100 do 1 nm. Takšne komponente niso vidne s prostim očesom. Faza in medij v teh strukturah se težko ločita z usedanjem. Sole (koloidne raztopine) najdemo v živih celicah in v telesu kot celoti. Te tekočine vključujejo jedrski sok, citoplazmo, limfo, kri in druge. Ti razpršeni sistemi tvorijo škrob, lepila, nekatere polimere in beljakovine. Te strukture je mogoče pridobiti s kemičnimi reakcijami. Na primer, med interakcijo raztopin natrijevih ali kalijevih silikatov s kislimi spojinami nastane spojina silicijeve kisline. Navzven je koloidna struktura podobna pravi. Vendar se prvi od drugih razlikujejo po prisotnosti "svetlobne poti" - stožca, ko skozi njih preide žarek svetlobe. Sol vsebuje večje fazne delce kot prave raztopine. Njihova površina odbija svetlobo - in opazovalec lahko vidi svetleči stožec v posodi. V resnični rešitvi tega pojava ni. Podoben učinek lahko opazimo tudi v kinu. V tem primeru svetlobni žarek ne prehaja skozi tekočino, temveč aerosolni koloid - zrak dvorane.

Obarjanje delcev

V koloidnih raztopinah se fazni delci pogosto ne usedejo niti med dolgotrajnim skladiščenjem, kar je povezano z nenehnimi trki z molekulami topila pod vplivom toplotnega gibanja. Ko se približujeta drug drugemu, se ne zlepita, saj so na njuni površini prisotni istoimenski električni naboji. Vendar pa lahko v določenih okoliščinah pride do procesa koagulacije. Predstavlja učinek koloidnih delcev, ki se zlepijo in izločijo. Ta proces opazimo, ko se ob dodajanju elektrolita na površini mikroskopskih elementov nevtralizirajo naboji. V tem primeru se raztopina spremeni v gel ali suspenzijo. V nekaterih primerih opazimo proces koagulacije pri segrevanju ali v primeru sprememb kislinsko-baznega ravnovesja.

Geli

Ti koloidni disperzni sistemi so želatinaste usedline. Nastanejo pri koagulaciji solov. Te strukture vključujejo številne polimerne gele, kozmetiko, slaščice in medicinske snovi (Ptičje mleko, marmelada, žele, želeno meso, želatina). Sem spadajo tudi naravne strukture: opal, telesa meduz, lasje, kite, živčno in mišično tkivo, hrustanec. Proces razvoja življenja na planetu Zemlja lahko pravzaprav štejemo za zgodovino razvoja koloidnega sistema. Sčasoma se struktura gela poruši in iz njega se začne sproščati voda. Ta pojav se imenuje sinereza.

Homogeni sistemi

Raztopine vključujejo dve ali več snovi. Vedno so enofazni, torej so trdna, plinasta snov ali tekočina. Toda v vsakem primeru je njihova struktura homogena. Ta učinek je razložen z dejstvom, da je v eni snovi druga porazdeljena v obliki ionov, atomov ali molekul, katerih velikost je manjša od 1 nm. V primeru, ko je treba poudariti razliko med raztopino in koloidno strukturo, se imenuje res. V procesu kristalizacije tekoče zlitine zlata in srebra dobimo trdne strukture različnih sestav.

Razvrstitev

Ionske zmesi so strukture z močnimi elektroliti (kisline, soli, alkalije - NaOH, HC104 in drugi). Druga vrsta so molekularno-ionski disperzni sistemi. Vsebujejo močan elektrolit (vodikov sulfid, dušikovo kislino in druge). Zadnja vrsta so molekularne raztopine. Te strukture vključujejo neelektrolite - organske snovi (saharoza, glukoza, alkohol in drugi). Topilo je komponenta, katere agregatno stanje se med nastajanjem raztopine ne spremeni. Tak element je lahko na primer voda. V raztopini kuhinjske soli, ogljikovega dioksida, sladkorja deluje kot topilo. V primeru mešanja plinov, tekočin ali trdnih snovi bo topilo tista komponenta, ki je v spojini več.

), ki se popolnoma ali praktično ne mešajo in med seboj kemično ne reagirajo. Prva od snovi ( razpršeno fazo) fino porazdeljen v drugo ( disperzijski medij). Če je faz več, jih je možno fizično ločiti med seboj (centrifuga, separacija itd.).

Tipični disperzni sistemi so koloidne raztopine, soli. Med disperzne sisteme spada tudi primer trdnega disperznega medija, v katerem se nahaja disperzna faza.

Sisteme z enako velikimi delci disperzne faze imenujemo monodisperzni, sisteme z neenako velikimi delci pa polidisperzne. Realni sistemi okoli nas so praviloma polidisperzni.

Glede na velikost delcev delimo prosto disperzne sisteme na:

Ultramikroheterogene sisteme imenujemo tudi koloidni ali soli. Glede na naravo disperzijskega medija delimo sole na trdne sole, aerosole (soli s plinastim disperzijskim medijem) in liosole (soli s tekočim disperzijskim medijem). Mikroheterogeni sistemi vključujejo suspenzije, emulzije, pene in praške. Najpogostejši grobi sistemi so sistemi trdni plin, kot je pesek.

Po klasifikaciji M. M. Dubinina so koherentno razpršeni sistemi (porozna telesa) razdeljeni na:

Fundacija Wikimedia. 2010.

Oglejte si, kaj je "razpršeni sistem" v drugih slovarjih:

disperzni sistem- razpršeni sistem: Sistem, sestavljen iz dveh ali več faz (teles) z visoko razvitim vmesnikom med njimi. [GOST R 51109 97, člen 5.6] Vir... Slovar-priročnik izrazov normativne in tehnične dokumentacije

disperzni sistem- Sistem, sestavljen iz dveh ali več faz (teles) z visoko razvitim vmesnikom med njimi. [GOST R 51109 97] [GOST R 12.4.233 2007] Teme: industrijska čistoča, osebna zaščitna oprema ... Priročnik za tehnične prevajalce

disperzni sistem- – heterogeni sistem, sestavljen iz dveh ali več faz, za katerega je značilen zelo razvit vmesnik med njimi. Splošna kemija: učbenik / A. V. Zholnin ... Kemični izrazi

disperzni sistem- ▲ mehanska zmes fini disperzni sistem heterogeni sistem, v katerem so delci ene faze (disperzni) porazdeljeni v drugi homogeni fazi (disperzijski medij). pena (kosi pene). pena. pena, sya. pena. penasto. penasta...... Ideografski slovar ruskega jezika

disperzni sistem- dispersinė sistem statusas T sritis chemija apibrėžtis Sistema, susidedanti iš dispersinės fazės ir dispersinės terpės (aplinkos). atitikmenys: angl. disperzni sistem; disperzija rus. disperzija; disperzni sistem ryšiai: sinonimas – disperzija … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

disperzni sistem- dispersinė sistema statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. disperzni sistem vok. razprši sistem, n rus. disperzni sistem, n pranc. système dispersé, m … Fizikos terminų žodynas

disperzni sistem- heterogeni sistem dveh ali več faz z visoko razvitim vmesnikom med njimi. V razpršenem sistemu je vsaj ena od faz (imenuje se razpršena) v obliki majhnih delcev vključena v drugo ... ... Enciklopedični slovar metalurgije

Fizikalni in mehanski sistem, sestavljen iz disperzne faze in disperzijskega medija. Obstajajo grobi in visoko dispergirani (koloidni) sistemi.

Pošljite svoje dobro delo v bazo znanja je preprosto. Uporabite spodnji obrazec

Študenti, podiplomski študenti, mladi znanstveniki, ki bazo znanja uporabljajo pri študiju in delu, vam bodo zelo hvaležni.

Objavljeno na http://www.allbest.ru/

Ministrstvo za splošno in strokovno izobraževanje Sverdlovske regije

"Ekaterinburg College of Transport Construction"

v disciplini "Kemija"

Razpršeni sistemi

Za kemijo so najpomembnejši disperzijski sistemi, v katerih je medij voda in tekoče raztopine.

Čiste snovi so v naravi zelo redke. Mešanice različnih snovi v različnih agregatnih stanjih lahko tvorijo heterogene in homogene sisteme - disperzne sisteme in raztopine. Spoznavanje razpršenih sistemov in rešitev pokaže, kako pomembni so v vsakdanjem življenju in naravi. Civilizacija starega Egipta ne bi obstajala brez nilskega mulja; brez vode, zraka, kamnin, mineralov živega planeta sploh ne bi bilo – našega skupnega doma – Zemlje; brez celic ne bi bilo živih organizmov.

Kot je znano, je kemična osnova za obstoj živega organizma presnova beljakovin v njem. V povprečju se koncentracija beljakovin v telesu giblje od 18 do 21%. Večina beljakovin se raztopi v vodi (katere koncentracija v človeškem in živalskem telesu je približno 65%) in tvori koloidne raztopine.

Razpršeni sistemi so heterogeni sistemi, sestavljeni iz dveh ali več faz z visoko razvitim vmesnikom med njimi.

Posebne lastnosti disperznih sistemov so posledica majhne velikosti delcev in prisotnosti velike medfazne površine. Pri tem so odločilne lastnosti površine in ne delcev kot celote. Značilni procesi so tisti, ki potekajo na površini in ne znotraj faze. Iz tega postane jasno, zakaj koloidno kemijo imenujemo fizikalna kemija površinskih pojavov in razpršenih sistemov.

Disperzna faza in disperzni medij. Tisto snov (ali več snovi), ki je v disperznem sistemu prisotna v manjših količinah in je porazdeljena po celotnem volumnu, imenujemo disperzna faza. Snov, ki je prisotna v velikih količinah in v prostornini katere je razpršena dispergirana faza, se imenuje disperzijski medij. Med disperzijskim medijem in delci disperzne faze obstaja mejna površina, zato disperzne sisteme imenujemo heterogeni, tj. heterogena.

Klasifikacija disperznih sistemov

Tako disperzijski medij kot disperzna faza sta lahko sestavljena iz snovi v različnih agregatnih stanjih. Glede na kombinacijo stanj disperzijskega medija in disperzne faze lahko ločimo osem tipov takih sistemov.

Razvrstitev razpršenih sistemov po agregatnem stanju

Disperzivni medij	Razpršena faza	Primeri nekaterih naravnih in gospodinjskih disperznih sistemov
	Tekočina	Megla, pripadajoči plin s kapljicami olja, mešanica uplinjača v avtomobilskih motorjih (kapljice bencina v zraku)
	Trdna	Prah v zraku, dim, smog, simoomi (prašne in peščene nevihte)
Tekočina		Gazirane pijače, peneča kopel
	Tekočina	Tekoči mediji telesa (krvna plazma, limfa, prebavni sokovi), tekoča vsebina celic (citoplazma, karioplazma)
	Trdna	Kiseli, želeji, lepila, rečni ali morski mulj, suspendiran v vodi, malte
Trdna		Snežna skorja z zračnimi mehurčki v njej, zemlja, tekstilne tkanine, opeka in keramika, penasta guma, gazirana čokolada, prah
	Tekočina	Vlažna zemlja, medicinski in kozmetični izdelki (mazila, maskara, šminka itd.)
	Trdna	Kamnine, barvna stekla, nekatere zlitine

Tudi kot klasifikacijsko značilnost lahko ločimo tak koncept kot velikost delcev razpršenega sistema:

Grobo (> 10 mikronov): granulirani sladkor, zemlja, megla, dežne kaplje, vulkanski pepel, magma itd.

Srednje fini (0,1-10 mikronov): človeške rdeče krvničke, E. coli itd.

dispergiran emulzijski suspenzijski gel

Visoko razpršeni (1-100 nm): virus influence, dim, motnost v naravnih vodah, umetno pridobljeni soli različnih snovi, vodne raztopine naravnih polimerov (albumin, želatina itd.) itd.

Nanovelikost (1-10 nm): molekula glikogena, drobne pore premoga, kovinski zoli, pridobljeni v prisotnosti molekul organskih snovi, ki omejujejo rast delcev, ogljikove nanocevke, magnetne nanonitke iz železa, niklja itd.

Grobo disperzni sistemi: emulzije, suspenzije, aerosoli

Glede na velikost delcev snovi, ki sestavljajo disperzno fazo, delimo disperzne sisteme na grobe z velikostjo delcev nad 100 nm in fino disperzne z velikostjo delcev od 1 do 100 nm. Če snov razdrobimo na molekule ali ione, manjše od 1 nm, nastane homogen sistem – raztopina. Raztopina je homogena, med delci in medijem ni vmesnika, zato ne sodi med disperzne sisteme. Grobo disperzne sisteme delimo v tri skupine: emulzije, suspenzije in aerosoli.

Emulzije so disperzni sistemi s tekočim disperzijskim medijem in tekočo disperzno fazo.

Prav tako jih lahko razdelimo v dve skupini: 1) direktni - kapljice nepolarne tekočine v polarnem okolju (olje v vodi); 2) obratno (voda v olju). Sprememba sestave emulzij ali zunanji vplivi lahko povzročijo pretvorbo direktne emulzije v obratno emulzijo in obratno. Primera najbolj znanih naravnih emulzij sta mleko (direktna emulzija) in olje (obratna emulzija). Tipična biološka emulzija so maščobne kapljice v limfi.

Med emulzijami, poznanimi v človeški praksi, so rezalne tekočine, bitumenski materiali, pesticidi, zdravila in kozmetika ter prehrambeni izdelki. Na primer, v medicinski praksi se maščobne emulzije pogosto uporabljajo za zagotavljanje energije sestradanemu ali oslabljenemu telesu z intravensko infuzijo. Za pridobivanje takšnih emulzij se uporabljajo oljčno, bombaževo in sojino olje. V kemijski tehnologiji se emulzijska polimerizacija pogosto uporablja kot glavna metoda za proizvodnjo gume, polistirena, polivinil acetata itd. Suspenzije so grobi sistemi s trdno disperzno fazo in tekočim disperzijskim medijem.

Značilno je, da so delci disperzne faze suspenzije tako veliki, da se pod vplivom gravitacije posedejo – usedlina. Sisteme, v katerih poteka sedimentacija zelo počasi zaradi majhne razlike v gostoti disperzne faze in disperzijskega medija, imenujemo tudi suspenzije. Praktično pomembne gradbene suspenzije so belilo ("apneno mleko"), emajlirane barve in različne gradbene suspenzije, na primer tiste, imenovane "cementna malta". Suspenzije vključujejo tudi zdravila, na primer tekoča mazila - linimenti. Posebno skupino predstavljajo grobo disperzni sistemi, v katerih je koncentracija disperzne faze relativno visoka v primerjavi z njeno nizko koncentracijo v suspenzijah. Takšne disperzne sisteme imenujemo paste. Na primer zobozdravstvene, kozmetične, higienske itd., ki so vam dobro znane iz vsakdanjega življenja.

Aerosoli so grobo disperzni sistemi, v katerih je disperzijsko sredstvo zrak, disperzna faza pa so lahko kapljice tekočine (oblaki, mavrice, lak za lase ali dezodorant iz pločevinke) ali delci trdne snovi (oblaki prahu, tornado).

Koloidni sistemi - v njih velikosti koloidnih delcev dosežejo do 100 nm. Takšni delci zlahka prodrejo v pore papirnatih filtrov, ne prodrejo pa v pore bioloških membran rastlin in živali. Ker imajo koloidni delci (miceli) električni naboj in solvatne ionske lupine, zaradi česar ostanejo suspendirani, se lahko dolgo časa ne obarjajo. Osupljiv primer koloidnega sistema so raztopine želatine, albumina, arabskega gumija ter koloidne raztopine zlata in srebra.

Koloidni sistemi zavzemajo vmesni položaj med grobimi sistemi in pravimi raztopinami. V naravi so zelo razširjeni. Prst, glina, naravne vode, številni minerali, vključno z nekaterimi dragimi kamni, so koloidni sistemi.

Poznamo dve skupini koloidnih raztopin: tekoče (koloidne raztopine - soli) in gelaste (želeji - geli).

Večina bioloških tekočin celice (že omenjena citoplazma, jedrni sok - karioplazma, vsebina vakuol) in živega organizma kot celote so koloidne raztopine (soli). Vsi vitalni procesi, ki se pojavljajo v živih organizmih, so povezani s koloidnim stanjem snovi. V vsaki živi celici se biopolimeri (nukleinske kisline, proteini, glikozaminoglikani, glikogen) nahajajo v obliki razpršenih sistemov.

Geli so koloidni sistemi, v katerih delci disperzne faze tvorijo prostorsko strukturo.

Geli so lahko: hrana - marmelada, marshmallows, žele meso, žele; biološki - hrustanec, kite, lasje, mišično in živčno tkivo, telesa meduz; kozmetika - geli za tuširanje, kreme; medicinski - zdravila, mazila; mineral - biseri, opal, karneol, kalcedon.

Koloidni sistemi so velikega pomena za biologijo in medicino. Sestava vsakega živega organizma vključuje trdne, tekoče in plinaste snovi, ki so v kompleksnem odnosu z okoljem. S kemijskega vidika je telo kot celota kompleksna zbirka številnih koloidnih sistemov.

Biološke tekočine (kri, plazma, limfa, likvor itd.) so koloidni sistemi, v katerih so organske spojine, kot so beljakovine, holesterol, glikogen in številne druge, v koloidnem stanju. Zakaj mu narava daje tako prednost? Ta lastnost je predvsem posledica dejstva, da ima snov v koloidnem stanju veliko mejo med fazami, kar prispeva k boljšim presnovnim reakcijam.

Primeri naravnih in umetnih disperznih sistemov. Minerali in kamnine kot naravne mešanice

Vsa narava, ki nas obdaja - živalski in rastlinski organizmi, hidrosfera in atmosfera, zemeljska skorja in podtalje so kompleksna zbirka številnih različnih in različnih vrst grobih in koloidnih sistemov. Oblaki našega planeta so enaka živa bitja kot vsa narava, ki nas obdaja. Za Zemljo so velikega pomena, saj so informacijski kanali. Navsezadnje so oblaki sestavljeni iz kapilarne snovi vode in voda je, kot veste, zelo dobra naprava za shranjevanje informacij. Kroženje vode v naravi vodi do dejstva, da se informacije o stanju planeta in razpoloženju ljudi kopičijo v ozračju in se skupaj z oblaki premikajo po celotnem prostoru Zemlje. Neverjetna stvaritev narave - oblaki, ki dajejo ljudem veselje, estetski užitek in preprosto željo, da včasih pogledajo v nebo.

Megla je lahko tudi primer naravnega disperznega sistema, kopičenja vode v zraku, ko nastajajo drobni produkti kondenzacije vodne pare (pri temperaturi zraka nad? 10° - drobne kapljice vode, pri? 10..? 15° - mešanica vodnih kapljic in kristalov ledu, pri temperaturi pod ?15° - ledeni kristali, ki se lesketajo v sončnih žarkih ali v luči lune in luči). Relativna vlažnost zraka med meglo je običajno blizu 100 % (vsaj preko 85-90 %). Vendar pa lahko v hudih zmrzali (? 30 ° in manj) v naseljenih območjih, na železniških postajah in letališčih opazimo meglo pri kateri koli relativni vlažnosti zraka (tudi manj kot 50%) - zaradi kondenzacije vodne pare, ki nastane pri zgorevanju goriva. (v motorjih, pečeh ipd.) in se izpuščajo v ozračje skozi izpušne cevi in ​​dimnike.

Neprekinjeno trajanje megle se običajno giblje od nekaj ur (in včasih od pol ure do ene ure) do nekaj dni, zlasti v hladni sezoni.

Megle onemogočajo normalno delovanje vseh vrst prometa (zlasti letalskega), zato so napovedi megle velikega gospodarskega pomena.

Primer zapletenega disperznega sistema je mleko, katerega glavne sestavine (brez vode) so maščoba, kazein in mlečni sladkor. Maščoba je v obliki emulzije in ko mleko stoji se postopoma dvigne na vrh (smetano). Kazein je vsebovan v obliki koloidne raztopine in se ne sprošča spontano, lahko pa se zlahka obori (v obliki skute) pri kisanju mleka, na primer s kisom. V naravnih pogojih se kazein sprosti, ko se mleko kisa. Končno je mlečni sladkor v obliki molekularne raztopine in se sprosti šele, ko voda izhlapi.

Veliko plinov, tekočin in trdnih snovi se raztopi v vodi. Sladkor in kuhinjska sol se zlahka raztopita v vodi; ogljikov dioksid, amoniak in mnoge druge snovi ob trku z vodo preidejo v raztopino in izgubijo prejšnje agregatno stanje. Topljeno snov je mogoče izolirati iz raztopine na določen način. Če raztopino kuhinjske soli izparite, sol ostane v obliki trdnih kristalov.

Pri raztapljanju snovi v vodi (ali drugem topilu) nastane enoten (homogen) sistem. Rešitev je torej homogen sistem, sestavljen iz dveh ali več komponent. Raztopine so lahko tekoče, trdne in plinaste. Med tekoče raztopine štejemo na primer raztopino sladkorja ali kuhinjske soli v vodi, alkohola v vodi ipd. Trdne raztopine ene kovine v drugi vključujejo zlitine: medenina je zlitina bakra in cinka, bron je zlitina bakra in kositra ipd. Plinasta snov je zrak ali katera koli mešanica plinov.

Minerali in kamnine kot naravne mešanice.

Splošno sprejeto je, da so kamnine naravni mineralni agregati določene sestave in strukture, ki nastanejo kot posledica geoloških procesov in ležijo v zemeljski skorji v obliki samostojnih teles. V skladu z glavnimi geološkimi procesi, ki vodijo do nastanka kamnin, med njimi po izvoru ločimo tri genetske razrede: sedimentne, magmatske in metamorfne.

V naravi ni enostavnih kamnin, ampak so to bodisi trdne razpršene faze suspenzij, ali disperzijski mediji poroznih teles ali strjene emulzije.

Geologi pravijo, da se glina nabira na dnu morja. V resnici je naloženi glineni sediment ohlapna, fino razpršena mineralna masa, nasičena z morsko vodo. Začetna poroznost glinastih muljev se giblje od 70 do 90 % ali 1 m 3 mulja vsebuje 700-900 litrov morske vode. Kot veste, posoda s prostornino 1 m 3 vsebuje 1000 litrov vode. Takšne tvorbe iz praktično iste vode (disperzijskega medija), v kateri so delci gline ločeni drug od drugega v majhnih količinah, ne moremo imenovati kamnina. To je fizikalno-kemijski sistem tipa suspenzije.

Ko se voda potopi v globino litosfere in prekrije z novimi plastmi, se voda začne iztiskati iz suspenzije, minerali gline pridejo v stik in se med seboj stisnejo, kar vodi do zmanjšanja oddaljenosti atomov njihovega kristala. rešetke. Snov disperzne faze suspenzije začne rekristalizirati, ko se velikost kristala poveča. Zrahljano mineralno glineno maso cementirajo nastajajoči kristali, prehodi v cementno glineno maso so argilit.

Naraščajoča litostatska obremenitev (masa) plasti, ki se kopičijo na vrhu, povzroča močan enostranski pritisk. Po Rikkejevem principu (zakonu) se začnejo minerali raztapljati v smeri tega pritiska. Z nadaljnjim odstranjevanjem dela disperzijskega medija suspenzije, ki ga spremlja zmanjšanje gostote sistema, minerali kristalizirajo v smeri, ki je pravokotna na statični tlak. Z večanjem velikosti kristala se fizikalno-kemijski sistem spremeni iz suspenzije v porozni telesni sistem, sestavljen iz kristalnega disperzijskega medija in segrete tekoče dispergirane faze. V kristalnem disperzijskem mediju se pojavljajo škrilaste (kristalni skrilavci) in vzporedno pasaste (gnajsi) teksture.

Spodaj se iz poroznega telesa odstrani vodno-silikatna raztopina bazaltne sestave. Preostali disperzijski medij granitnih kristalov ima manjšo gostoto kot glineni delci. Zmanjšanje gostote je zabeleženo s tvorbo granita s kaotično teksturo.

Ko se glinena dispergirana faza suspenzije rekristalizira v kristalni disperzijski medij poroznega telesa z naraščajočo velikostjo kristalov, to spremlja sproščanje potencialne proste površine, notranje energije (nabrane med hipergenezo sončne energije) iz glinenih mineralov v obliki kinetične toplote. Rekristalizacija snovi z odstranitvijo nečistoč iz silikatnih mineralov (končno vseh kationov) vodi do zmanjšanja gostote snovi z globino, kar prispeva k spremembi koordinacijskega števila aluminija v glinah s 4 na 6 v glinencih gnajsov in granitov, kar spremlja sproščanje geokemične energije v obliki toplote.

Odstranjena segreta vodno-silikatna raztopina bazaltne sestave je emulzija raztopin elektrolitov, neelektrolitov, njen silikatni del pa je koloidna raztopina.

Koagulacijo – pojav, ko se koloidni delci zlepijo in izločijo – opazimo, ko se naboji teh delcev nevtralizirajo, ko se koloidni raztopini doda elektrolit. V tem primeru se raztopina spremeni v suspenzijo ali gel. Nekateri organski koloidi koagulirajo pri segrevanju (lepilo, jajčni beljak) ali ob spremembi kislinsko-bazičnega okolja raztopine.

Sinereza. Sčasoma se struktura gelov poruši - iz njih se sprosti tekočina. Pojavi se sinereza - spontano zmanjšanje volumna gela, ki ga spremlja ločevanje tekočine. Syneresis določa rok uporabnosti živilskih, medicinskih in kozmetičnih gelov. Biološka sinereza je zelo pomembna pri izdelavi sira in skute. Pri toplokrvnih živalih poteka proces, imenovan koagulacija krvi: pod vplivom določenih dejavnikov se topna krvna beljakovina fibrinogen pretvori v fibrin, katerega strdek se v procesu sinereze zgosti in zamaši rano. Če je strjevanje krvi oteženo, ima lahko oseba hemofilijo. Ženske so nosilke gena za hemofilijo, moški pa ga dobijo. Znan zgodovinski dinastični primer: ruska dinastija Romanov, ki je vladala več kot 300 let, je zbolela za to boleznijo.

Zaključek

V disperznih sistemih je specifična površina disperzne faze zelo velika. Ena najpomembnejših posledic velike površine disperzne faze je, da imajo liofobni disperzni sistemi presežek površinske energije in so zato termodinamično nestabilni. Zato se v razpršenih sistemih odvijajo različni spontani procesi, ki vodijo do zmanjšanja odvečne energije. Najpogostejši procesi so zmanjšanje specifične površine zaradi povečevanja delcev. Na koncu takšni procesi vodijo v uničenje sistema. Tako je ključna lastnost, ki označuje sam obstoj razpršenih sistemov, njihova stabilnost ali, nasprotno, nestabilnost.

Globalna vloga koloidov je v tem, da so glavne sestavine takšnih bioloških tvorb, kot so živi organizmi. Vse snovi v človeškem telesu so koloidni sistemi.

Koloidi vstopajo v telo v obliki hranilnih snovi in ​​se v procesu prebave pretvorijo v posebne koloide, značilne za določen organizem. Koloidi, bogati z beljakovinami, tvorijo kožo, mišice, nohte, lase, krvne žile itd. Lahko rečemo, da je celotno človeško telo kompleksen koloidni sistem.

Seznam virov informacij

1. Uradna spletna stran Ruske akademije naravoslovnih znanosti

2. Wikipedia, prosta enciklopedija

3. Rebinder P. A Razpršeni sistemi

4. Spletna stran o kemiji “Khimik”

5. Uradna spletna stran revije “Kemija in življenje”

Objavljeno na Allbest.ru

...

Podobni dokumenti

Koncept razpršenih sistemov. Različni disperzni sistemi. Grobo disperzni sistemi s trdno disperzno fazo. Pomen koloidnega sistema za biologijo. Miceli kot delci disperzne faze solov. Zaporedje pri sestavljanju micelne formule.

povzetek, dodan 15.11.2009


Bistvo in klasifikacija disperznih sistemov. Plini, tekočine in trdne snovi. Grobo disperzni sistemi (emulzije, suspenzije, aerosoli), njihova uporaba v praksi človeka. Značilnosti glavnih vrst koloidnih sistemov: soli in geli.

predstavitev, dodana 12.4.2010


Pojem disperzni sistem, faza in okolje. Optične lastnosti disperznih sistemov in Tyndallov učinek. Molekularno-kinetične lastnosti disperznih sistemov. Teorija Brownovega gibanja in vrste difuzije. Proces osmoze in enačba osmotskega tlaka.

povzetek, dodan 22.01.2009


Pojem in bistvo disperzije, njene značilnosti. Disperzijska lestvica. Specifična površina in njena stopnja razpršenosti. Klasifikacija disperznih sistemov. Pojma: disperzna faza in disperzijski medij. Metode pridobivanja razpršenih sistemov in njihove značilnosti.

povzetek, dodan 22.01.2009


Emulzije. Pogoji za njihov nastanek, razvrstitev in lastnosti. Primeri emulzij med živili. Koagulacija disperznega sistema. Stopnja koagulacije. Vzroki, ki povzročajo proces spontane koagulacije. Adsorpcijska kromatografija. Toplotno nevtralen

test, dodan 25.07.2008


Glavne značilnosti disperznih sistemov, njihova razvrstitev, lastnosti in načini priprave, dializa (čiščenje) solov. Določanje naboja koloidnega delca, zakonitosti koagulacije elektrolitov, koncept adsorpcije na meji raztopina-plin so bistvo Langmuirjeve teorije.

priročnik za usposabljanje, dodan 14.12.2010


Razvrstitev disperznih sistemov po velikosti delcev disperzne faze in po agregatnem stanju faz. Pogoji za pridobitev stabilnih emulzij. Molekularno-kinetične lastnosti solov, primerjava s pravimi raztopinami. Zunanji znaki koagulacije.

test, dodan 21.07.2011


Zgodovina nauka o razpršenem stanju snovi. Tvorba disperzne faze v naftnih sistemih. Supramolekularne strukture in fazni prehodi v naftnih sistemih. Koloidno-disperzne lastnosti naftnih derivatov so glavni dejavnik pri izbiri tehnologije predelave.

povzetek, dodan 06.10.2011


Delci plinaste, tekoče ali trdne faze v tekočini. Razvrstitev različnih disperznih sistemov glede na velikost delcev disperzne faze, porazdeljene v disperzijskem mediju. Poseben fazni vmesnik. Površinski procesi, adsorpcija in adhezija.

predstavitev, dodana 30.04.2014


Sestava emulzij in dejavniki, ki določajo njihovo stabilnost. Krema je kozmetični izdelek za nego kože, njene vrste so odvisne od namena. Sestavine gelov in pen, njihova tvorba in uporaba. Sestava in zdravilne lastnosti mazil, njihove sorte.