Quali sistemi sono chiamati dispersi. Stato disperso della materia. sistemi dispersi. Classificazione in base allo stato di aggregazione delle fasi

§ 14. SISTEMI DISPERSIVI

La sostanza (o più sostanze) chepresente nel sistema disperso in quantità minorequalità e distribuito in volume, chiamatodisperderefase . Più presentesostanza in cui si distribuisce la dispersioneviene chiamata la fase mezzo di dispersione . Framezzo di dispersione e particelle della fase dispersac'è un'interfaccia, motivo per cui vengono chiamati i sistemi dispersi eterogeneo, cioè. eterogeneo.
Sia il mezzo di dispersione che la fase dispersa possono essere composti da sostanze in diversi stati di aggregazione. A seconda della combinazione degli stati del mezzo di dispersione e della fase dispersa, si possono distinguere otto tipi di tali sistemi (Tabella 2).
Tavolo 2

Classificazione dei sistemi dispersi
per stato di aggregazione

La familiarità con i sistemi e le soluzioni dispersi mostra quanto siano importanti Vita di ogni giorno e la natura. Giudicate voi stessi: senza il limo del Nilo non ci sarebbe stata una grande civiltà antico Egitto(Fig. 15); senza acqua, aria, rocce, minerali non esisterebbero affatto pianeta vivente- la nostra casa comune è la Terra; Senza cellule, non ci sarebbero organismi viventi.

Riso. 15. Le piene del Nilo e la storia della civiltà
La classificazione dei sistemi e delle soluzioni dispersi in base alla dimensione delle particelle della fase è riportata nello Schema 1.
Schema 1
Classificazione di sistemi e soluzioni dispersi

sistemi grossolani. I sistemi grossolanamente dispersi sono divisi in tre gruppi: emulsioni, sospensioni e aerosol.

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

Possono anche essere divisi in due gruppi:
1) diretto - gocce di un liquido non polare in un mezzo polare (olio in acqua);
2) retromarcia (acqua nell'olio).
Cambiamenti nella composizione delle emulsioni o influenze esterne possono portare alla trasformazione di un'emulsione diretta in una inversa e viceversa. Esempi delle emulsioni naturali più note sono il latte (emulsione diretta) e l'olio (emulsione inversa). Una tipica emulsione biologica sono le goccioline di grasso nella linfa.
Esperimento di laboratorio Versare il latte intero in una ciotola. Metti alcune gocce multicolori di colorante alimentare sulla superficie. Inumidisci un batuffolo di cotone con del detersivo e toccalo al centro del piatto. Il latte inizia a muoversi e i colori si mescolano. Come mai?
Del noto attività pratiche le emulsioni umane possono essere chiamate fluidi da taglio, materiali bituminosi, pesticidi, farmaci e cosmetici, prodotti alimentari. Ad esempio, nella pratica medica, le emulsioni di grasso sono ampiamente utilizzate per fornire energia a un organismo affamato o indebolito mediante infusione endovenosa. Per ottenere tali emulsioni vengono utilizzati oli di oliva, semi di cotone e soia.
Nella tecnologia chimica, la polimerizzazione in emulsione è ampiamente utilizzata come metodo principale per la produzione di gomme, polistirene, acetato di polivinile, ecc.
Sospensioni sono sistemi grossolanamente dispersi con una fase solida dispersa e un mezzo di dispersione liquido.
Di solito, le particelle della fase dispersa della sospensione sono così grandi che si depositano sotto l'azione della gravità: sedimentano. Sono anche detti sospensioni i sistemi in cui la sedimentazione procede molto lentamente a causa della piccola differenza di densità della fase dispersa e del mezzo di dispersione. Sospensione edilizia praticamente significativa
le lacune sono calce ("latte di calce"), vernici a smalto, varie sospensioni edilizie, ad esempio quelle che vengono chiamate "malta cementizia". Le sospensioni includono anche farmaci, come unguenti liquidi - linimenti.
Un gruppo speciale è costituito da sistemi grossolanamente dispersi, in cui la concentrazione della fase dispersa è relativamente alta rispetto alla sua bassa concentrazione in sospensione. Tali sistemi dispersi sono chiamati paste. Ad esempio, dentale, cosmetico, igienico, ecc. ben noto dalla vita di tutti i giorni.
Aerosol- si tratta di sistemi a dispersione grossolana in cui il mezzo di dispersione è l'aria e la fase dispersa può essere costituita da goccioline liquide (nuvole, arcobaleno, lacca per capelli o deodorante rilasciato da una bomboletta spray) o particelle solide (nuvola di polvere, tornado) (Fig. 16).

Riso. 16. Esempi di sistemi grossolani con solido

Fase dispersa: a - sospensione - malta;
b - aerosol - tempesta di polvere
sistemi colloidali. I sistemi colloidali occupano una posizione intermedia tra i sistemi grossolani e le soluzioni vere. Sono ampiamente distribuiti in natura. terra, argilla, acque naturali, molti minerali, comprese alcune gemme, sono tutti sistemi colloidali.
Grande importanza hanno sistemi colloidali per la biologia e la medicina. La composizione di qualsiasi organismo vivente comprende sostanze solide, liquide e gassose che hanno una relazione complessa con ambiente. Da un punto di vista chimico, il corpo nel suo insieme è un insieme complesso di molti sistemi colloidali.
I fluidi biologici (sangue, plasma, linfa, liquido cerebrospinale, ecc.) sono sistemi colloidali in cui tali composti organici, come proteine, colesterolo, glicogeno e molti altri, sono in uno stato colloidale. Perché la natura gli dà tale preferenza? Questa caratteristica è collegata, in primo luogo, al fatto che la sostanza allo stato colloidale ha un'ampia interfaccia tra le fasi, che contribuisce a un migliore flusso delle reazioni metaboliche.
Esperimento di laboratorio Versare un cucchiaio di amido in un bicchiere di plastica. Aggiungere gradualmente l'acqua tiepida e mescolare accuratamente con un cucchiaio. Non puoi versare acqua, la miscela dovrebbe essere densa. Versare un cucchiaio della soluzione colloidale risultante nel palmo della mano e toccarlo con il dito dell'altra mano. Il composto si indurisce. Se togli il dito, il composto torna ad essere liquido.
I colloidi sotto pressione possono cambiare il loro stato. Come risultato della pressione delle dita sul colloide preparato, le particelle di amido sono collegate tra loro e la miscela diventa solida. Quando la pressione viene rilasciata, la miscela torna allo stato liquido originale.

I sistemi colloidali sono divisi in sol (colloidale soluzioni) e gel (gelatine).
La maggior parte dei fluidi biologici della cellula (il già citato citoplasma, il succo nucleare - carioplasma, il contenuto dei vacuoli) e l'organismo vivente nel suo insieme sono soluzioni colloidali (sol).
I sol sono caratterizzati dal fenomeno della coagulazione, cioè adesione delle particelle colloidali e loro precipitazione. In questo caso, la soluzione colloidale si trasforma in una sospensione o in un gel. Alcuni colloidi organici coagulano quando riscaldati (albume d'uovo, colle) o quando cambia l'ambiente acido-base (succhi digestivi).
Gel sono sistemi colloidali in cui le particelle della fase dispersa formano una struttura spaziale.
I gel sono sistemi dispersi che incontri nella vita di tutti i giorni (Schema 2).
Schema 2
Classificazione del gel

Nel tempo, la struttura dei gel si rompe: da essi viene rilasciato del liquido. Si verifica la sineresi: una diminuzione spontanea del volume del gel, accompagnata dalla separazione del liquido. La sineresi determina la durata di conservazione di gel alimentari, medici e cosmetici. La sineresi biologica è molto importante nella preparazione di formaggi, ricotta. Gli animali a sangue caldo hanno un processo chiamato coagulazione del sangue: sotto l'influenza di fattori specifici, il fibrinogeno solubile della proteina del sangue si trasforma in fibrina, il cui coagulo si ispessisce durante la sineresi e ostruisce la ferita. Se la coagulazione del sangue è difficile, parlano della possibilità di malattie umane con emofilia. Come sai dal corso di biologia, le donne sono portatrici del gene dell'emofilia e gli uomini si ammalano. Un esempio storico dinastico è ben noto: la dinastia russa dei Romanov, che regnò per più di 300 anni, soffriva di questa malattia.
Di aspetto esteriore le soluzioni vere e colloidali sono difficili da distinguere l'una dall'altra. Per fare ciò, viene utilizzato l'effetto Tyndall: la formazione di un cono "percorso luminoso" quando un raggio di luce viene fatto passare attraverso una soluzione colloidale (Fig. 17). Le particelle della fase dispersa del sol riflettono la luce con la loro superficie, mentre le particelle della vera soluzione no. Un effetto simile, ma solo per un aerosol piuttosto che per un colloide liquido, può essere osservato in un cinema quando un raggio di luce di una cinepresa passa attraverso l'aria polverosa dell'auditorium.

Riso. 17. L'effetto Tyndall ti consente di distinguere visivamente
vera soluzione (nel becher destro) da colloidale
(nel bicchiere di sinistra)

? 1. Cosa sono i sistemi dispersi? Mezzo di dispersione? fase dispersa?
2. Come vengono classificati i sistemi dispersi in base allo stato di aggregazione del mezzo e della fase? Dare esempi.
3. Perché aria, gas naturale e soluzioni vere non appartengono a sistemi dispersi?
4. Come sono suddivisi i sistemi grossolani? Nomina i rappresentanti di ciascun gruppo e indica il loro significato.
5. Come sono suddivisi i sistemi finemente dispersi? Nomina i rappresentanti di ciascun gruppo e indica il loro significato.
6. In quali sottogruppi possono essere suddivisi i gel? Cosa determina la durata di conservazione dei gel cosmetici, medici e alimentari?
7. Cos'è la coagulazione? Cosa può causarlo?
8. Che cos'è la sineresi? Cosa può causarlo?
9. Perché la natura ha scelto i sistemi colloidali come vettori dell'evoluzione?
10. Preparare una relazione sul tema "Ruolo estetico, biologico e culturale dei sistemi colloidali nella vita umana" utilizzando le risorse di Internet.
11. Su quali sistemi dispersi in questione in una breve poesia di M. Cvetaeva?
Togli le perle, le lacrime rimarranno
Togli l'oro, le foglie restano
Acero d'autunno, porta via il viola -
Ci sarà del sangue.

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

Classificazione dei sistemi dispersi in base al loro stato di aggregazione

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

• - Grossolana (> 10 micron): zucchero semolato, terriccio, nebbia, gocce di pioggia, cenere vulcanica, magma, ecc.
• - Medio-disperso (0,1-10 micron): globuli rossi umani, E. coli, ecc.

gel di sospensione emulsione dispersa

• - Altamente disperso (1-100 nm): virus influenzale, fumo, torbidità nelle acque naturali, sol di varie sostanze ottenuti artificialmente, soluzione acquosa polimeri naturali (albumina, gelatina, ecc.), ecc.
• - Nanoscala (1-10 nm): molecola di glicogeno, pori sottili di carbone, sol metallici ottenuti in presenza di molecole organiche che limitano la crescita delle particelle, nanotubi di carbonio, nanofili magnetici di ferro, nichel, ecc.

Sistemi grossolani: emulsioni, sospensioni, aerosol

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Tutta la natura intorno a noi - organismi di animali e piante, idrosfera e atmosfera, la crosta terrestre e il sottosuolo sono un insieme complesso di molti sistemi colloidali e grossolani diversi e diversi. Le nuvole del nostro pianeta sono gli stessi esseri viventi di tutta la natura che ci circonda. Loro hanno grande valore per la Terra, in quanto canali di informazione. Dopotutto, le nuvole sono costituite dalla sostanza capillare dell'acqua e l'acqua, come sai, è un'ottima riserva di informazioni. Il ciclo dell'acqua in natura porta al fatto che le informazioni sullo stato del pianeta e sull'umore delle persone si accumulano nell'atmosfera e insieme alle nuvole si spostano nello spazio terrestre. Una straordinaria creazione della natura è una nuvola che dona gioia, piacere estetico e solo il desiderio di guardare a volte il cielo a una persona.

La nebbia può anche essere un esempio di un sistema disperso naturale, l'accumulo di acqua nell'aria, quando si formano i più piccoli prodotti di condensazione del vapore acqueo (a temperature dell'aria superiori a? 10 ° - le gocce d'acqua più piccole, a? 10 .. ?15° - una miscela di gocce d'acqua e cristalli di ghiaccio, a temperature inferiori a ?15° - cristalli di ghiaccio che brillano ai raggi del sole o alla luce della luna e delle lanterne). L'umidità relativa durante le nebbie è generalmente vicina al 100% (almeno supera l'85-90%). Tuttavia, in caso di forti gelate (? 30 ° e meno) in insediamenti, sul stazione ferroviaria e aeroporti, le nebbie possono essere osservate a qualsiasi umidità relativa (anche inferiore al 50%) - a causa della condensazione del vapore acqueo formata durante la combustione del carburante (nei motori, forni, ecc.) e rilasciata nell'atmosfera attraverso tubi di scarico e camini.

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

Le nebbie ostacolano il normale funzionamento di tutti i tipi di trasporto (in particolare l'aviazione), quindi le previsioni della nebbia sono di grande importanza economica nazionale.

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

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

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

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

Terminologia

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

Sistemi dispersi e loro classificazione

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

sospensione

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

Aerosol

Queste sospensioni sono distribuite piccole particelle di un liquido o di un solido in un gas. Ci sono nebbie, fumi, polveri. Il primo tipo è la distribuzione di piccole goccioline di liquido in un gas. Polveri e fumi sono sospensioni di componenti solidi. Allo stesso tempo, le prime particelle sono leggermente più grandi. Le nuvole temporalesche, la nebbia stessa, sono aerosol naturali. Lo smog incombe sulle grandi città industriali, costituito da componenti solidi e liquidi distribuiti sotto forma di gas. Va notato che gli aerosol come sistemi dispersi hanno un grande valore pratico, svolgere compiti importanti nelle attività industriali e domestiche. Esempi di un risultato positivo dal loro utilizzo includono il trattamento dell'apparato respiratorio (inalazione), il trattamento dei campi con prodotti chimici, la spruzzatura di vernice con una pistola a spruzzo.

strutture colloidali

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

Precipitazione di particelle

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

Gel

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

sistemi omogenei

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

Classificazione

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

Sistema disperso- formazioni di due o più fasi (corpi), che praticamente non si mescolano e non reagiscono chimicamente tra loro. Nel caso tipico di un sistema bifase, la prima delle sostanze ( fase dispersa) è finemente distribuito nel secondo ( mezzo di dispersione). Se sono presenti più fasi, possono essere fisicamente separate l'una dall'altra (mediante centrifugazione, separazione, ecc.).

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

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  La classificazione più generale dei sistemi dispersi si basa sulla differenza nello stato di aggregazione del mezzo di dispersione e della/e fase/i disperse. Le combinazioni di tre tipi di stato aggregato consentono di distinguere nove tipi di sistemi dispersi bifase. Per brevità, sono solitamente indicati con una frazione, il cui numeratore indica la fase dispersa e il denominatore indica il mezzo di dispersione; ad esempio, per il sistema "gas in liquido", viene adottata la denominazione G/L.

  Designazione	Fase dispersa	Mezzo di dispersione	Nome ed esempio
  Y/Y	gassoso	gassoso	Non formano sistemi dispersi
  F/G	Liquido	gassoso	Aerosol: nebbie, nuvole
  T/Y	solido	gassoso	Aerosol (polvere, fumi), sostanze polverulente
  G/F	gassoso	Liquido	Emulsioni e schiume gassose
  F/F	Liquido	Liquido	Emulsioni: olio, panna, latte
  T/F	solido	Liquido	Sospensioni e sol: polpa, limo, sospensione, pasta
  G/T	gassoso	solido	Corpi porosi: schiume polimeriche, pomice
  F/T	Liquido	solido	Sistemi capillari (corpi porosi pieni di liquido): suolo, suolo
  T/T	solido	solido	Sistemi solidi eterogenei: leghe, calcestruzzo, vetroceramica, materiali compositi

  In base alle proprietà cinetiche della fase dispersa, i sistemi dispersi bifase possono essere suddivisi in due classi:

  • Sistemi liberamente dispersi, in cui la fase dispersa è mobile;
  • Sistemi dispersi connessi, in cui il mezzo di dispersione è solido e le particelle della loro fase dispersa sono interconnesse e non possono muoversi liberamente.

  A loro volta, questi sistemi sono classificati in base al grado di dispersione.

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

  Esistono anche sistemi dispersi con un numero maggiore di fasi: sistemi dispersi complessi. Ad esempio, quando un mezzo di dispersione liquido con una fase solida dispersa bolle, si ottiene un sistema trifase "vapore - gocce - particelle solide".

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

  Sistemi liberamente dispersi

  I sistemi liberamente dispersi sono suddivisi in base alla dimensione delle particelle in:

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

  I sistemi colloidali svolgono un ruolo enorme nella biologia e nella vita umana. Nei fluidi biologici del corpo, un certo numero di sostanze si trova in uno stato colloidale. Gli oggetti biologici (cellule muscolari e nervose, sangue e altri fluidi biologici) possono essere considerati soluzioni colloidali. Il mezzo di dispersione del sangue è il plasma, una soluzione acquosa di sali inorganici e proteine.

  Sistemi dispersi connessi

  Materiali porosi

  I materiali porosi sono suddivisi per dimensione dei pori, secondo la classificazione di M. M. Dubinin, in:

  Geometricamente, le strutture porose sono suddivise in regolare(in cui nel volume del corpo vi è una regolare alternanza di singoli pori o cavità e canali che li collegano) e Stocastico(in cui l'orientamento, la forma, la dimensione, la posizione relativa e le relazioni dei pori sono casuali). La maggior parte dei materiali porosi sono caratterizzati da una struttura stocastica. Anche la natura dei pori è importante: aprire i pori comunicano con la superficie del corpo in modo che liquidi o gas possano essere filtrati attraverso di essi; vicoli ciechi i pori comunicano anche con la superficie del corpo, ma la loro presenza non pregiudica la permeabilità del materiale; pori chiusi .

  Sistemi solidi eterogenei

  Un esempio caratteristico di sistemi solidi eterogenei sono tempi recenti materiali compositi diffusi (compositi) - materiali solidi creati artificialmente, ma disomogenei, costituiti da due o più componenti con interfacce chiare tra loro. Nella maggior parte di questi materiali (ad eccezione di quelli stratificati), i componenti possono essere suddivisi in matrice e incluso in esso elementi di rinforzo; in questo caso, gli elementi di rinforzo sono solitamente responsabili delle caratteristiche meccaniche del materiale, e la matrice garantisce il funzionamento congiunto degli elementi di rinforzo. Tra i più antichi materiali compositi ci sono

  I sistemi di dispersione possono essere suddivisi in base alla dimensione delle particelle della fase di dispersione. Se la dimensione delle particelle è inferiore a un nm, si tratta di sistemi ionici molecolari, da uno a cento nm - colloidali e più di cento nm - grossolanamente dispersi. Il gruppo dei sistemi molecolarmente dispersi è rappresentato dalle soluzioni. Si tratta di sistemi omogenei costituiti da due o più sostanze e monofase. Questi includono gas, solidi o soluzioni. A loro volta, questi sistemi possono essere suddivisi in sottogruppi:
  - Molecolare. Quando sostanze organiche come il glucosio si combinano con non elettroliti. Tali soluzioni erano dette vere in modo da poter essere distinte da quelle colloidali. Questi includono soluzioni di glucosio, saccarosio, alcol e altri.
  - Molecolare-ionico. Nel caso di interazione tra elettroliti deboli. Questo gruppo include soluzioni acide, azotate, idrogeno solforato e altri.
  - Ionico. Collegamento di elettroliti forti. I rappresentanti luminosi sono soluzioni di alcali, sali e alcuni acidi.

  sistemi colloidali

  I sistemi colloidali sono sistemi microeterogenei in cui le dimensioni delle particelle colloidali variano da 100 a 1 nm. Potrebbero non precipitare a lungo a causa del guscio ionico solvato e carica elettrica. Se distribuite in un mezzo, le soluzioni colloidali riempiono uniformemente l'intero volume e si suddividono in sol e gel, che a loro volta sono precipitati sotto forma di gelatina. Questi includono una soluzione di albumina, gelatina, soluzioni colloidali di argento. Aspic, soufflé, budini sono sistemi colloidali luminosi che si trovano nella vita di tutti i giorni.

  Sistemi grossolani

  Sistemi opachi o fanghi in cui gli ingredienti fini e le particelle sono visibili ad occhio nudo. Durante la decantazione, la fase dispersa viene facilmente separata dal mezzo disperso. Sono divisi in sospensioni, emulsioni, aerosol. I sistemi in cui un solido con particelle più grandi viene posto in un mezzo di dispersione liquido sono chiamati sospensioni. Questi includono soluzioni acquose di amido e argilla. A differenza delle sospensioni, le emulsioni si ottengono miscelando due liquidi, nei quali uno è distribuito in goccioline nell'altro. Un esempio di emulsione è una miscela di olio e acqua, goccioline di grasso nel latte. Se piccole particelle solide o liquide sono distribuite in un gas, sono aerosol. Un aerosol è essenzialmente una sospensione in un gas. Uno dei rappresentanti di un aerosol a base liquida è la nebbia: si tratta di un gran numero di piccole goccioline d'acqua sospese nell'aria. Aerosol allo stato solido - fumo o polvere - un accumulo multiplo di piccole particelle solide anche sospese nell'aria.