Дисперсні системи (11-й клас)

1. зваживши
2. колоїдної системи

розділи: хімія

Запропонуйте не менше п'яти питань з означеної теми, на які б ви хотіли отримати відповіді.

Вивчивши тему уроку, ви дізнаєтеся:

• що таке дисперсні системи?
• якими бувають дисперсні системи?
• якими властивостями володіють дисперсні системи?
• значення дисперсних систем.

Додаток 1

Можна вивчати кожну дисперсних систем окремо, але краще їх класифікувати, виділити загальне, типове і це запам'ятати. Для цього потрібно визначити, за якими ознаками це зробити. Знайдіть в тексті, запропонований Вам для вивчення ознака класифікації, вивчіть його. Створіть кластер, вказавши ознаки і властивості дисперсних систем, приведіть до нього приклади.

Чисті речовини в природі зустрічаються дуже рідко. Кристали чистих речовин - цукру або кухонної солі, наприклад, можна отримати різного розміру - великі і дрібні. Який би не був розмір кристалів, всі вони мають однакову для даного речовина внутрішню структуру - молекулярну або іонну кристалічну решітку.

У природі найчастіше зустрічаються суміші різних речовин. Суміші різних речовин в різних агрегатних станах можуть утворювати гетерогенні і гомогенні системи. Такі системи ми будемо називати дисперсними.

Дисперсної називається система, що складається з двох або більше речовин, причому одне з них у вигляді дуже маленьких частинок рівномірно розподілено в обсязі іншого.

Речовина розпадається на іони, молекули, атоми, значить "дробиться" на найдрібніші частинки. "Дроблення"> диспергування, тобто речовини диспергируют до різних розмірів частинок видимих ​​і невидимих.

Речовина, яка присутня в меншій кількості, диспергирует і розподілено в обсязі іншого, називають дисперсною фазою. Вона може складатися з декількох речовин.

Речовина, присутня в більшій кількості, в обсязі якого розподілена дисперсна фаза, називають дисперсною середовищем. Між нею і частинками дисперсної фази існує поверхню розділу, тому дисперсні системи називаються гетерогенними (неоднорідними).

І дисперсне середовище, і дисперсну фазу можуть представляти речовини, що знаходяться в різних агрегатних станах - твердому, рідкому і газоподібному.

Залежно від поєднання агрегатного стану дисперсної середовища і дисперсної фази можна виділити 9 видів таких систем.

Таблиця
Приклади дисперсних систем

ДисперсійнаСереда Дисперсная фаза Приклади деяких природних і побутових дисперсних систем Газ Газ Завжди гомогенна суміш (повітря, природний газ) Рідина Туман, попутний газ з крапельками нафти, карбюраторних суміш в двигунах автомобілів (крапельки бензину в повітрі), аерозолі Тверде речовина Пилу в повітрі, дими, зміг, самуми (пилові і піщані бурі), аерозолі Рідина Газ Шипучі напої, піни Рідина Емульсії. Рідкі середовища організму (плазма крові, лімфа, травні соки), рідкий вміст клітин (цитоплазма, каріоплазма) Тверде речовина Золі, гелі, пасти (киселі, холодці, клеї). Річковий і морський мул, зважені у воді; будівельні розчини Тверде речовина Газ Сніговий наст з бульбашками повітря в ньому, грунт, текстильні тканини, цегла і кераміка, поролон, пористий шоколад, порошки Рідина Вологий грунт, медичні та косметичні засоби (мазі, туш, помада і т. д.) Тверде речовина гірські породи, кольорове скло, деякі сплави

За величиною частинок речовин, що складають дисперсну фазу, дисперсні системи поділяються на Грубодисперсні (суспензії) з розмірами частинок більше 100 нм і тонкодисперсні (колоїдні розчини або колоїдні системи) з розмірами частинок від 100 до 1 нм. Якщо ж речовина роздроблене до молекул або іонів розміром менше 1 нм, утворюється гомогенна система - розчин. Вона однорідна, поверхні розділу між частинками і середовищем немає.

Дисперсні системи і розчини дуже важливі в повсякденному житті і в природі. Судіть самі: без нільського мулу не відбулася б велика цивілізація Стародавнього Єгипту; без води, повітря, гірських порід і мінералів взагалі б не існувала жива планета - наш спільний дім - Земля; без клітин не було б живих організмів і т.д.

зваживши

Суспензії - це дисперсні системи, в яких розмір частки фази понад 100 нм. Це непрозорі системи, окремі частинки яких можна помітити неозброєним оком. Дисперсна фаза і дисперсная середовище легко розділяються відстоюванням, фільтруванням. Такі системи поділяються на:

1. Емульсії (і середовище, і фаза - нерозчинні одна в одній рідини). З води і масла можна приготувати емульсію тривалим струшуванням суміші. Це добре відомі вам молоко, лімфа, водоемульсійні фарби і т.д.
2. Суспензії (середа - рідина, фаза - нерозчинний в ній тверда речовина) .Щоб приготувати суспензію, треба речовина подрібнити до тонкого порошку, висипати в рідину і добре збовтати. Згодом частка випадуть на дно посудини. Очевидно, чим менше частки, тим довше буде зберігатися суспензія. Це будівельні розчини, зважений у воді річкової і морської мул, жива суспензія мікроскопічних живих організмів в морській воді - планктон, яким харчуються гіганти - кити, і т.д.
3. Аерозолі суспензії в газі (наприклад, в повітрі) дрібних частинок рідин або твердих речовин. Розрізняються пилу, дими, тумани. Перші два види аерозолів являють собою суспензії твердих частинок в газі (більші частки в пилях), останній - суспензія крапельок рідини в газі. Наприклад: туман, грозові хмари - суспензія в повітрі крапельок води, дим - дрібних твердих частинок. А зміг, що висить над найбільшими містами світу, також аерозоль з твердої і рідкої дисперсної фазою. Жителі населених пунктів поблизу цементних заводів страждають від завжди висить у повітрі найтоншої цементного пилу, що утворюється при розуміли цементної сировини і продукту його випалу - клінкеру. Дим заводських труб, смоги, дрібні крапельки слини, що вилітають з рота хворого на грип, також шкідливі аеролозі. Аерозолі грають важливу роль в природі, побуті і виробничій діяльності людини. Скупчення хмар, обробка полів хімікатами, нанесення лакофарбових покриттів за допомогою пульверизатора, лікування дихальних шляхів (інгаляція) - приклади тих явищ і процесів, де аерозолі приносять користь. Аерозолі - тумани над морським прибоєм, поблизу водоспадів і фонтанів, що виникає в них веселка приносить людині радість, естетичне задоволення.

Для хімії найбільше значення мають дисперсні системи, в яких середовищем є вода і рідкі розчини.

Природна вода завжди містить розчинені речовини. Природні водні розчини беруть участь в процесах ґрунтоутворення і забезпечують рослини поживними речовинами. Складні процеси життєдіяльності, що відбуваються в організмах людини і тварин, також протікають в розчинах. Багато технологічних процесів в хімічній та інших галузях промисловості, наприклад отримання кислот, металів, паперу, соди, добрив, протікають в розчинах.

колоїдної системи

Колоїдні системи (в перекладі з грецького "колла" - клей, "еідос" вид клееподобной) - це такі дисперсні системи, в яких розмір часток фази від 100 до 1 нм. Ці частинки не видно неозброєним оком, і дисперсна фаза і дисперсная середовище в таких системах відстоюванням поділяються насилу.

З курсу загальної біології вам відомо, що частки такого розміру можна виявити за допомогою ультрамікроскопа, в якому використовується принцип розсіювання світла. Завдяки цьому колоїдна частка в ньому здається яскравою крапкою на темному тлі.

Їх підрозділів на золі (колоїдні розчини) і гелі (холодці).

1. Колоїдні розчини, або золі. Це більшість рідин живої клітини (цитоплазма, ядерний сік - каріоплазма, вміст органоїдів і вакуолей). І живого організму в цілому (кров, лімфа, тканинна рідина, травні соки і т.д.) Такі системи утворюють клеї, крохмаль, білки, деякі полімери.

Колоїдні розчини можуть бути отримані в результаті хімічних реакцій; наприклад, при взаємодії розчинів силікатів калію або натрію ( "розчинного скла") з розчинами кислот утворюється колоїдний розчин кремнієвої кислоти. Золь утворюється і при гідролізі хлориду заліза (III) в гарячій воді.

Характерна властивість колоїдних розчинів - їх прозорість. Колоїдні розчини зовні схожі на справжні розчини. Їх відрізняють від останніх по утворюється "світиться доріжці" - конусу при пропущенні через них променя світла. Це явище називають ефектом Тиндаля. Більші, ніж в істинному розчині, частинки дисперсної фази золю відбивають світло від своєї поверхні, і спостерігач бачить в посудині з колоїдним розчином світиться конус. В істинному розчині він не утворюється. Аналогічний ефект, але тільки для аерозольного, а не рідкого колоїду, ви можете спостерігати в лісі і в кінотеатрах при проходженні променя світла від кіноапарата через повітря кінозалу.

Пропускання променя світла через розчини;

а - істинний розчин хлориду натрію;
б - колоїдний розчин гідроксиду заліза (III).

Частинки дисперсної фази колоїдних розчинів часто не осідають навіть при тривалому зберіганні через безперервні зіткнень з молекулами розчинника за рахунок теплового руху. Вони не злипаються і при зближенні один з одним через наявність на їх поверхні однойменних електричних зарядів. Це пояснюється тим, що речовини в колоїдному, тобто, в мелкораздробленном, стані володіють великою поверхнею. На цій поверхні адсорбуються або позитивно, або негативно заряджені іони. Наприклад, кремнієва кислота адсорбує негативні іони SiO32-, яких в розчині багато внаслідок дисоціації силікату натрію:

Частинки ж з однойменними зарядами взаємно відштовхуються і тому не злипаються.

Але за певних умов може відбуватися процес коагуляції. При кип'ятінні деяких колоїдних розчинів відбувається десорбція заряджених іонів, тобто колоїдні частинки втрачають заряд. Починають укрупнюватися і осідають. Теж саме спостерігається при Прилив будь-якого електроліту. В цьому випадку колоїдна частка притягує до себе протилежно заряджений іон і її заряд нейтралізується.

Коагуляція - явище злипання колоїдних частинок і випадання їх в осад - спостерігається при нейтралізації зарядів цих частинок, коли в колоїдний розчин додають електроліт. При цьому розчин перетворюється в суспензію або гель. Деякі органічні колоїди коагулюють при нагріванні (клей, яєчний білок) або при зміні кислотно-лужного середовища розчину.

2. Гелі або холодці представляють собою драглисті опади, які утворюються при коагуляції золів. До них відносять велику кількість полімерних гелів, настільки добре відомі вам кондитерські, косметичні та медичні гелі (желатин, холодець, мармелад, торт "Пташине молоко") і звичайно ж безліч природних гелів: мінерали (опал), тіла медуз, хрящі, сухожилля , волосся, м'язова і нервова тканини і т.д. Історію розвитку на Землі можна одночасно вважати історією еволюції колоїдного стану речовини. Згодом структура гелів порушується (відшаровується) - з них виділяється вода. Це явище називають синерезисом.

Виконайте лабораторні досліди по темі (групова робота, в групі з 4 людини).

Вам виданий зразок дисперсної системи. Ваше завдання: визначити яка дисперсна система вам видана.

Видано учням: розчин цукру, розчин хлородиєну заліза (III), суміш води і річкового піску, желатин, розчин хлориду алюмінію, розчин кухонної солі, суміш води і рослинного масла.

Інструкція по виконанню лабораторного досвіду

1. Розгляньте уважно виданий вам зразок (зовнішній опис). Заповніть графу № 1 таблиці.
2. Перемішайте дисперсних систем. Поспостерігайте за здатністю осідати.

Осідає або розшаровується протягом кілька хвилин або насилу протягом тривалого часу, або не осідають. Заповніть графу № 2 таблиці.

Якщо ви не спостерігаєте осадження частинок, досліджуйте його на процес коагуляції. Відлийте трохи розчину в дві пробірки і додайте в одну 2-3 краплі жовтої кров'яної солі і в іншу 3-5 крапель лугу, що спостерігаєте?

1. Пропустіть дисперсних систем через фільтр. Що спостерігаєте? Заповніть графу № 3 таблиці. (Відфільтруйте трохи в пробірку).
2. Пропустіть через розчин промінь світла ліхтарика на тлі темної паперу. Що спостерігаєте? (Можна спостерігати ефект Тиндаля)
3. Зробіть висновок: що це за дисперсна система? Що є дисперсною середовищем? Що є дисперсною фазою? Які розміри частинок в ньому? (Графа №5).

Зовнішній вигляд і видимість частинок Здатність осідати і здатність до коагуляції Здатність затримуватися фільтрами Спостереження ефекту Тіндел Назва дісперной системи. Розміри частинок. № 1 № 2 № 3 № 4 № 5

Напишіть сінквейн (П'ятивірш), в якому висловіть своє ставлення до вивченого матеріалу. Сінквейн ( "сінквейн" - від фр. Слова, що означає "п'ять") - це вірш з 5 рядків по певній темі. Для твори сінквейна дається 5 хвилин, після чого написані вірші можна озвучити і обговорити в парах, групах або на всю аудиторію.

Правила написання сінквейна:

1. У першому рядку одним словом (зазвичай іменником) називається тема.
2. Другий рядок - це опис цієї теми двома прикметниками.
3. Третій рядок - це три дієслова (або дієслівні форми), які називають найхарактерніші дії предмета.
4. Четвертий рядок - це фраза з чотирьох слів, що показує особисте ставлення до теми.
5. Останній рядок - це синонім теми, що підкреслює її суть.

Літо 2008 р Відень. Шенбрунн.

Літо 2008 р Нижегородська область.

Хмари і їх роль в житті людини

Вся навколишня природа - організми тварин і рослин, гідросфера і атмосфера, земна кора і надра являють собою складну сукупність безлічі різноманітних і різнотипних грубодисперсних і колоїдних систем.
Розвиток колоїдної хімії пов'язане з актуальними проблемами різних областей природознавства і техніки.
На представленій зображенні представлені хмари - один з видів аерозолів колоїдних дисперсних систем. У вивченні атмосферних опадів метеорологія спирається на вчення про аеродисперсних системах.
Хмари нашої планети є такі ж живі суті, як вся природа, яка нас оточує. Вони мають величезне значення для Землі, так як є інформаційними каналами. Адже хмари складаються з капілярної субстанції води, а вода, як відомо, дуже хороший накопичувач інформації. Кругообіг води в природі призводить до того, що інформація про стан планети і настрої людей накопичується в атмосфері, і разом з хмарами пересувається по всьому простору Землі.
Хмари - дивовижний витвір природи, яке приносить людині радість, естетичне задоволення.

Краснова Марія,
11-й «Б» клас

Р.S.
Величезне спасибі Першин О.Г., вчителю хімії МОУ гімназія "Дмитров", на уроці працювали зі знайденою презентацією, і вона доповнювалася нашими прикладами.

11.08.2010