Kādas sistēmas sauc par izkliedētām. Izkliedēts vielas stāvoklis. izkliedētas sistēmas. Klasifikācija pēc fāžu agregācijas stāvokļa

§ 14. DISPERSĪVĀS SISTĒMAS

Viela (vai vairākas vielas), kasizkliedētajā sistēmā atrodas mazākā daudzumākvalitatīvi un izplatīti apjomā, saucizklīstfāze . Vairāk klātviela, kurā tiek izplatīta dispersijafāze tiek saukta dispersijas vide . Starpdispersijas vide un izkliedētās fāzes daļiņasir saskarne, tāpēc tiek sauktas izkliedētās sistēmas neviendabīgs, t.i. neviendabīgs.
Gan dispersijas vide, gan dispersā fāze var sastāvēt no vielām dažādos agregācijas stāvokļos. Atkarībā no dispersijas vides un dispersās fāzes stāvokļu kombinācijas var izdalīt astoņus šādu sistēmu veidus (2. tabula).
2. tabula

Izkliedēto sistēmu klasifikācija
pēc agregācijas stāvokļa

Izkliedēto sistēmu un risinājumu iepazīšana parāda, cik svarīgas tās ir Ikdiena un dabu. Spriediet paši: bez Nīlas nogulsnēm liela civilizācija nebūtu izveidojusies senā Ēģipte(15. att.); bez ūdens, gaiss, akmeņi, minerāli vispār nepastāvētu dzīvā planēta- mūsu kopīgās mājas ir Zeme; Bez šūnām nebūtu dzīvo organismu.

Rīsi. 15. Nīlas plūdi un civilizācijas vēsture
Izkliedēto sistēmu un šķīdumu klasifikācija atkarībā no fāzes daļiņu izmēra ir dota 1. shēmā.
1. shēma
Izkliedēto sistēmu un risinājumu klasifikācija

rupjas sistēmas. Rupji izkliedētas sistēmas iedala trīs grupās: emulsijas, suspensijas un aerosoli.

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

Tos var arī iedalīt divās grupās:
1) tiešie - nepolāra šķidruma pilieni polārā vidē (eļļa ūdenī);
2) reverss (ūdens eļļā).
Izmaiņas emulsiju sastāvā vai ārējas ietekmes var izraisīt tiešas emulsijas pārvēršanos apgrieztā un otrādi. Vispazīstamāko dabisko emulsiju piemēri ir piens (uz priekšu emulsija) un eļļa (apgrieztā emulsija). Tipiska bioloģiskā emulsija ir tauku pilieni limfā.
Laboratorijas eksperiments Ielejiet pilnpienu bļodā. Uzlieciet uz virsmas dažus daudzkrāsainus pilienus pārtikas krāsvielas. Samitriniet vates tamponu ar mazgāšanas līdzekli un pieskarieties tam plāksnes centram. Piens sāk kustēties un krāsas sajaucas. Kāpēc?
No labi zināmajiem praktiskās aktivitātes cilvēku emulsijas var saukt par griešanas šķidrumiem, bitumena materiāliem, pesticīdiem, zālēm un kosmētiku, pārtikas produktiem. Piemēram, medicīnas praksē tauku emulsijas plaši izmanto, lai ar intravenozas infūzijas palīdzību nodrošinātu enerģiju izsalkušam vai novājinātam organismam. Lai iegūtu šādas emulsijas, izmanto olīvu, kokvilnas sēklu un sojas eļļas.
Ķīmiskajā tehnoloģijā emulsijas polimerizāciju plaši izmanto kā galveno metodi gumiju, polistirola, polivinilacetāta u.c. ražošanai.
Suspensijas ir rupji izkliedētas sistēmas ar cietu izkliedētu fāzi un šķidru dispersijas vidi.
Parasti suspensijas izkliedētās fāzes daļiņas ir tik lielas, ka gravitācijas ietekmē nosēžas - nogulsnējas. Sistēmas, kurās sedimentācija norit ļoti lēni, jo ir neliela disperģētās fāzes un dispersijas vides blīvuma atšķirība, sauc arī par suspensijām. Praktiski nozīmīga ēkas piekare
spraugas ir balināšana (“kaļķu piens”), emaljas krāsas, dažādas celtniecības suspensijas, piemēram, tās, kuras sauc par “cementa javu”. Suspensijas ietver arī medikamentus, piemēram, šķidrās ziedes - linimentus.
Īpašu grupu veido rupji izkliedētas sistēmas, kurās izkliedētās fāzes koncentrācija ir salīdzinoši augsta, salīdzinot ar tās zemo koncentrāciju suspensijā. Šādas izkliedētas sistēmas sauc par pastām. Piemēram, jums no ikdienas labi zināmās zobārstniecības, kosmētikas, higiēnas u.c.
Aerosoli- tās ir rupji izkliedētas sistēmas, kurās dispersijas vide ir gaiss, un izkliedētā fāze var būt šķidruma pilieni (mākoņi, varavīksne, matu laka vai dezodorants, kas izdalīts no aerosola baloniņa) vai cietas daļiņas (putekļu mākonis, viesuļvētra) (att. 16).

Rīsi. 16. Rupju sistēmu piemēri ar cieto vielu

Izkliedētā fāze: a - suspensija - java;
b - aerosols - putekļu vētra
koloidālās sistēmas. Koloidālās sistēmas ieņem starpposmu starp rupjām sistēmām un patiesiem risinājumiem. Tie ir plaši izplatīti dabā. augsne, māls, dabiskie ūdeņi, daudzi minerāli, tostarp daži dārgakmeņi, ir koloidālas sistēmas.
Liela nozīme ir koloidālās sistēmas bioloģijai un medicīnai. Jebkura dzīva organisma sastāvs ietver cietas, šķidras un gāzveida vielas, kas ir sarežģītās attiecībās ar vide. No ķīmiskā viedokļa ķermenis kopumā ir daudzu koloidālu sistēmu komplekss kopums.
Bioloģiskie šķidrumi (asinis, plazma, limfa, cerebrospinālais šķidrums utt.) ir koloidālās sistēmas, kurās organiskie savienojumi, tāpat kā olbaltumvielas, holesterīns, glikogēns un daudzi citi, ir koloidālā stāvoklī. Kāpēc daba viņam dod priekšroku? Šī īpašība, pirmkārt, ir saistīta ar faktu, ka vielai koloidālā stāvoklī ir liela saskarne starp fāzēm, kas veicina labāku vielmaiņas reakciju plūsmu.
Laboratorijas eksperiments.Ielejiet ēdamkaroti cietes plastmasas glāzē. Pamazām pievieno siltu ūdeni un rūpīgi samaisa ar karoti. Jūs nevarat ielej ūdeni, maisījumam jābūt biezam. Ielejiet ēdamkaroti iegūtā koloidālā šķīduma plaukstā un pieskarieties tai ar otras rokas pirkstu. Maisījums sacietē. Ja noņemat pirkstu, maisījums atkal kļūst šķidrs.
Koloīdi zem spiediena var mainīt savu stāvokli. Pirkstu spiediena rezultātā uz sagatavoto koloīdu cietes daļiņas savienojas viena ar otru, un maisījums kļūst ciets. Kad spiediens tiek atbrīvots, maisījums atgriežas sākotnējā šķidrā stāvoklī.

Koloidālās sistēmas iedala sols (koloidāls risinājumi) un želejas (želejas).
Lielākā daļa šūnas bioloģisko šķidrumu (jau minētā citoplazma, kodola sula - karioplazma, vakuolu saturs) un dzīvā organisma kopumā ir koloidāli šķīdumi (sols).
Soliem raksturīgs koagulācijas fenomens, t.i. koloidālo daļiņu saķere un to izgulsnēšanās. Šajā gadījumā koloidālais šķīdums pārvēršas suspensijā vai gēlā. Daži organiskie koloīdi sarecē karsējot (olu baltums, līmes) vai mainoties skābju-bāzes videi (gremošanas sulas).
Želejas ir koloidālas sistēmas, kurās izkliedētās fāzes daļiņas veido telpisku struktūru.
Gēli ir izkliedētas sistēmas, ar kurām jūs saskaraties ikdienas dzīvē (2. shēma).
2. shēma
Gēla klasifikācija

Laika gaitā gēlu struktūra ir salauzta - no tiem izdalās šķidrums. Notiek sinerēze - spontāns želejas tilpuma samazinājums, ko papildina šķidruma atdalīšanās. Sinerēze nosaka pārtikas, medicīnisko un kosmētisko želeju glabāšanas laiku. Bioloģiskā sinerēze ir ļoti svarīga siera, biezpiena gatavošanā. Siltasiņu dzīvniekiem ir process, ko sauc par asins koagulāciju: specifisku faktoru ietekmē šķīstošais asins proteīns fibrinogēns pārvēršas fibrīnā, kura trombs sinerēzes laikā sabiezē un aizsprosto brūci. Ja asins recēšana ir apgrūtināta, tad viņi runā par cilvēka slimības iespējamību ar hemofiliju. Kā zināms no bioloģijas kursa, sievietes ir hemofilijas gēna nēsātājas, un vīrieši ar to slimo. Vēsturisks dinastijas piemērs ir labi zināms: no šīs slimības cieta krievu Romanovu dinastija, kas valdīja vairāk nekā 300 gadus.
Autors izskats patiesos un koloidālos šķīdumus ir grūti atšķirt vienu no otra. Lai to izdarītu, tiek izmantots Tyndall efekts - “gaismas ceļa” konusa veidošanās, kad gaismas stars tiek izlaists caur koloidālu šķīdumu (17. att.). Sola izkliedētās fāzes daļiņas ar savu virsmu atstaro gaismu, bet īstā šķīduma daļiņas neatstaro. Līdzīgu efektu, bet tikai aerosolam, nevis šķidram koloīdam, var novērot kinoteātrī, kad kinokameras gaismas stars iziet cauri auditorijas putekļainajam gaisam.

Rīsi. 17. Tyndall efekts ļauj vizuāli atšķirt
patiess šķīdums (labajā vārglāzē) no koloidāla
(kreisajā stiklā)

? 1. Kas ir izkliedētās sistēmas? Dispersijas vide? izkliedētā fāze?
2. Kā tiek klasificētas dispersās sistēmas pēc vides un fāzes agregācijas stāvokļa? Sniedziet piemērus.
3. Kāpēc gaiss, dabasgāze un patiesie risinājumi nepieder pie izkliedētām sistēmām?
4. Kā tiek sadalītas rupjās sistēmas? Nosauciet katras grupas pārstāvjus un norādiet to nozīmi.
5. Kā tiek sadalītas smalki izkliedētas sistēmas? Nosauciet katras grupas pārstāvjus un norādiet to nozīmi.
6. Kādās apakšgrupās var iedalīt želejas? Kas nosaka kosmētisko, medicīnisko un pārtikas želeju glabāšanas laiku?
7. Kas ir koagulācija? Kas to var izraisīt?
8. Kas ir sinerēze? Kas to var izraisīt?
9. Kāpēc daba par evolūcijas nesēju izvēlējās koloidālās sistēmas?
10. Izmantojot interneta resursus, sagatavot referātu par tēmu "Koloidālo sistēmu estētiskā, bioloģiskā un kultūras loma cilvēka dzīvē".
11. Par to, kādas ir dispersās sistēmas jautājumāīsajā M. Cvetajevas dzejolī?
Atņem pērles, asaras paliks
Atņem zeltu, lapas paliek
Rudens kļava, atņem purpursarkano -
Būs asinis.

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

Izkliedēto sistēmu klasifikācija pēc to agregācijas stāvokļa

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

• - Rupji (> 10 mikroni): granulēts cukurs, augsne, migla, lietus lāses, vulkāniskie pelni, magma utt.
• - Vidēji disperss (0,1-10 mikroni): cilvēka sarkanās asins šūnas, E. coli u.c.

disperģētas emulsijas suspensijas gēls

• - Ļoti izkliedēts (1-100 nm): gripas vīruss, dūmi, duļķainība dabiskos ūdeņos, mākslīgi iegūti dažādu vielu zoli, ūdens šķīdumi dabiskie polimēri (albumīns, želatīns utt.) utt.
• - Nanomērogs (1-10 nm): glikogēna molekula, smalkas ogļu poras, metālu zoli, kas iegūti organisko molekulu klātbūtnē, kas ierobežo daļiņu augšanu, oglekļa nanocaurules, magnētiskie nanovadi, kas izgatavoti no dzelzs, niķeļa utt.

Rupjās sistēmas: emulsijas, suspensijas, aerosoli

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Dabisko un mākslīgo izkliedēto sistēmu piemēri. Minerāli un klintis tāpat kā dabiskie maisījumi

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

Migla var būt arī dabiskas izkliedētas sistēmas piemērs, ūdens uzkrāšanās gaisā, kad veidojas mazākie ūdens tvaiku kondensācijas produkti (gaisa temperatūrā virs? 10 ° - mazākie ūdens pilieni, pie? 10 .. - 15 ° - ūdens pilienu un ledus kristālu maisījums temperatūrā, kas zemāka par 15 ° - ledus kristāli, kas mirdz saules staros vai mēness un laternu gaismā). Relatīvais mitrums miglas laikā parasti ir tuvu 100% (vismaz pārsniedz 85-90%). Tomēr stiprā salnā (? 30 ° un zemāk) in apmetnes, uz dzelzceļa stacijas un lidlaukos, miglas novērojamas pie jebkura relatīvā mitruma (pat mazāk par 50%) - ūdens tvaiku kondensācijas dēļ, kas veidojas degvielas sadegšanas laikā (dzinējos, krāsnīs u.c.) un izplūst atmosfērā pa izplūdes caurulēm un skursteņi.

Nepārtraukta miglas ilgums parasti svārstās no vairākām stundām (un dažreiz pusstundas vai stundai) līdz vairākām dienām, īpaši aukstais periods gadā.

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

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

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

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

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

Terminoloģija

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

Dispersās sistēmas un to klasifikācija

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

apturēšana

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

Aerosoli

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

koloidālās struktūras

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

Daļiņu nokrišņi

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

Želejas

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

viendabīgas sistēmas

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

Klasifikācija

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

Izkliedēta sistēma- veidojumi no divām vai vairākām fāzēm (ķermeņiem), kas praktiski nesajaucas un ķīmiski nereaģē savā starpā. Tipiskā divfāžu sistēmas gadījumā pirmā no vielām ( izkliedētā fāze) ir smalki sadalīts otrajā ( dispersijas vide). Ja ir vairākas fāzes, tās var fiziski atdalīt vienu no otras (centrifugējot, atdalot utt.).

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

Enciklopēdisks YouTube

• 1 / 5

  Vispārīgākā disperso sistēmu klasifikācija ir balstīta uz atšķirību dispersijas vides un dispersās fāzes(-u) agregācijas stāvoklī. Trīs veidu agregātu stāvokļu kombinācijas ļauj atšķirt deviņus divfāžu disperso sistēmu veidus. Īsuma labad tos parasti apzīmē ar daļskaitli, kuras skaitītājs norāda izkliedēto fāzi, bet saucējs norāda dispersijas vidi; piemēram, sistēmai "gāze šķidrumā" tiek pieņemts apzīmējums G/L.

  Apzīmējums	Izkliedēta fāze	Dispersijas vide	Vārds un piemērs
  J/J	gāzveida	gāzveida	Neveidot izkliedētas sistēmas
  F/G	Šķidrums	gāzveida	Aerosoli: miglas, mākoņi
  T/Y	ciets	gāzveida	Aerosoli (putekļi, izgarojumi), pulverveida vielas
  G/F	gāzveida	Šķidrums	Gāzes emulsijas un putas
  F/F	Šķidrums	Šķidrums	Emulsijas: eļļa, krējums, piens
  T/F	ciets	Šķidrums	Suspensijas un soli: mīkstums, dūņas, suspensija, pasta
  G/T	gāzveida	ciets	Poraini korpusi: polimēru putas, pumeks
  F/T	Šķidrums	ciets	Kapilārās sistēmas (ar šķidrumu pildīti poraini ķermeņi): augsne, augsne
  T/T	ciets	ciets	Cietas neviendabīgas sistēmas: sakausējumi, betons, stikla keramika, kompozītmateriāli

  Atbilstoši dispersās fāzes kinētiskajām īpašībām divfāzu dispersās sistēmas var iedalīt divās klasēs:

  • Brīvi izkliedētas sistēmas, kurā izkliedētā fāze ir kustīga;
  • Savienotas dispersās sistēmas, kurā dispersijas vide ir cieta, un to izkliedētās fāzes daļiņas ir savstarpēji saistītas un nevar brīvi pārvietoties.

  Savukārt šīs sistēmas tiek klasificētas pēc dispersijas pakāpes.

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

  Ir arī dispersās sistēmas ar lielāku fāžu skaitu - sarežģītas dispersās sistēmas. Piemēram, uzvāroties šķidrai dispersijas videi ar cietu izkliedētu fāzi, tiek iegūta trīsfāzu sistēma "tvaiki - pilieni - cietās daļiņas".

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

  Brīvi izkliedētas sistēmas

  Brīvi izkliedētas sistēmas pēc daļiņu izmēra iedala:

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

  Koloidālajām sistēmām ir milzīga loma bioloģijā un cilvēka dzīvē. Ķermeņa bioloģiskajos šķidrumos vairākas vielas atrodas koloidālā stāvoklī. Bioloģiskus objektus (muskuļu un nervu šūnas, asinis un citus bioloģiskos šķidrumus) var uzskatīt par koloidāliem šķīdumiem. Asins dispersijas vide ir plazma - neorganisko sāļu un olbaltumvielu ūdens šķīdums.

  Savienotas dispersās sistēmas

  Poraini materiāli

  Porainos materiālus pēc poru izmēra saskaņā ar M. M. Dubinina klasifikāciju iedala:

  Ģeometriski porainās struktūras tiek iedalītas sīkāk regulāri(kurā ķermeņa tilpumā regulāri mainās atsevišķas poras vai dobumi un tos savienojošie kanāli) un stohastisks(kurā poru orientācija, forma, izmērs, relatīvais novietojums un attiecības ir nejaušas). Lielākajai daļai porainu materiālu ir raksturīga stohastiska struktūra. Svarīga ir arī poru būtība: atvērts poras sazinās ar ķermeņa virsmu, lai caur tām varētu filtrēt šķidrumu vai gāzi; strupceļi poras sazinās arī ar ķermeņa virsmu, taču to klātbūtne neietekmē materiāla caurlaidību; slēgtas poras .

  Cietas heterogēnas sistēmas

  Raksturīgs cieto neviendabīgo sistēmu piemērs ir pēdējie laiki plaši izplatīti kompozītmateriāli (kompozīti) - mākslīgi radīti cieti, bet nehomogēni materiāli, kas sastāv no divām vai vairākām sastāvdaļām ar skaidrām saskarnēm starp tām. Lielākajā daļā šo materiālu (izņemot slāņveida) sastāvdaļas var iedalīt matrica un iekļauts tajā pastiprinošie elementi; šajā gadījumā stiegrojuma elementi parasti ir atbildīgi par materiāla mehāniskajām īpašībām, un matrica nodrošina stiegrojuma elementu kopīgu darbību. Starp senākajiem kompozītmateriāliem ir

  Dispersijas sistēmas var iedalīt pēc dispersijas fāzes daļiņu izmēra. Ja daļiņu izmērs ir mazāks par vienu nm, tās ir molekulāri jonu sistēmas, no viena līdz simts nm - koloidālas un vairāk nekā simts nm - rupji izkliedētas. Molekulāri izkliedēto sistēmu grupu attēlo šķīdumi. Tās ir viendabīgas sistēmas, kas sastāv no divām vai vairākām vielām un ir vienfāzes. Tie ietver gāzi, cietu vielu vai šķīdumus. Savukārt šīs sistēmas var iedalīt apakšgrupās:
  - Molekulārā. Kad organiskās vielas, piemēram, glikoze, apvienojas ar neelektrolītiem. Šādus šķīdumus sauca par patiesiem, lai tos varētu atšķirt no koloidālajiem. Tie ietver glikozes, saharozes, spirta un citus šķīdumus.
  - Molekulāri jonu. Vāju elektrolītu mijiedarbības gadījumā. Šajā grupā ietilpst skābes šķīdumi, slāpeklis, sērūdeņradis un citi.
  - Jonisks. Spēcīgu elektrolītu pieslēgšana. Spilgti pārstāvji ir sārmu, sāļu un dažu skābju šķīdumi.

  koloidālās sistēmas

  Koloidālās sistēmas ir mikroheterogēnas sistēmas, kurās koloidālo daļiņu izmēri svārstās no 100 līdz 1 nm. Tie var neizgulties ilgu laiku solvta jonu apvalka un elektriskais lādiņš. Izkliedējot barotnē, koloidālie šķīdumi vienmērīgi aizpilda visu tilpumu un tiek sadalīti solos un gēlos, kas savukārt ir nogulsnes želejas veidā. Tie ietver albumīna, želatīna, sudraba koloidālos šķīdumus. Aspic, suflē, pudiņi ir spilgtas koloidālās sistēmas, kas sastopamas ikdienas dzīvē.

  Rupjas sistēmas

  Necaurspīdīgas sistēmas vai vircas, kurās smalkās sastāvdaļas un daļiņas ir redzamas ar neapbruņotu aci. Nostādināšanas laikā izkliedētā fāze ir viegli atdalāma no izkliedētās vides. Tos iedala suspensijās, emulsijās, aerosolos. Sistēmas, kurās cieta viela ar lielākām daļiņām tiek ievietota šķidrā dispersijas vidē, sauc par suspensijām. Tie ietver cietes un māla ūdens šķīdumus. Atšķirībā no suspensijām emulsijas iegūst, sajaucot divus šķidrumus, kuros viens tiek sadalīts pilienu veidā otrā. Emulsijas piemērs ir eļļas un ūdens maisījums, tauku pilieni pienā. Ja gāzē tiek izplatītas nelielas cietas vai šķidras daļiņas, tās ir aerosoli. Aerosols būtībā ir suspensija gāzē. Viens no šķidruma bāzes aerosola pārstāvjiem ir migla - tas ir liels skaits mazu ūdens pilienu, kas suspendēti gaisā. Cietvielu aerosols - dūmi vai putekļi - daudzkārtēja mazu cietu daļiņu uzkrāšanās, kas arī suspendētas gaisā.