Объясните что такое коагуляция синерезис эмульсионная полимеризация седиментация

§ 14. Дисперсные системы

Классификация дисперсных систем. Чистые вещества в природе встречаются очень редко. Смеси различных веществ в различных агрегатных состояниях могут образовывать гетерогенные и гомогенные системы — дисперсные системы и растворы.

Дисперсными называют гетерогенные системы, в которых одно вещество в виде очень мелких частиц равномерно распределено в объёме другого.

То вещество, которое присутствует в дисперсной системе в меньшем количестве и распределено в объёме другого вещества, называют дисперсной фазой (может состоять из нескольких веществ). Вещество, присутствующее в большем количестве, в объёме которого распределена дисперсная фаза, называют дисперсионной средой. Между дисперсионной средой и частицами дисперсной фазы существует поверхность раздела, именно поэтому дисперсные системы называют гетерогенными, т. е. неоднородными.

И дисперсионную среду, и дисперсную фазу могут составлять вещества, находящиеся в различных агрегатных состояниях. В зависимости от сочетания дисперсионной среды и дисперсной фазы можно выделить восемь видов таких систем (табл. 7).

Таблица 7
Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию

По величине частиц вещества, составляющих дисперсную фазу, дисперсные системы делят на грубодисперсные (или взвеси) с размерами частиц более 100 нм и тонкодисперсные с размерами частиц от 100 до 1 нм.

Гомогенная система однородна, поверхности раздела между частицами и средой нет, а потому растворы к дисперсным системам не относятся.

Раствором называют гомогенную систему, в которой вещество раздроблено до молекул или ионов размером менее 1 нм.

Знакомство с дисперсными системами и растворами показывает, насколько они важны в хозяйственной деятельности человека, его повседневной жизни и, конечно, в природе.

Судите сами: без нильского ила не было бы великой цивилизации Древнего Египта; без воды, воздуха, горных пород, минералов вообще бы не существовала живая планета — наш общий дом — Земля; без клеток не было бы живых организмов.

Классификация дисперсных систем и растворов в зависимости от размеров частиц показана на схеме.

Грубодисперсные системы. Как можно судить по схеме, грубодисперсные системы (или взвеси) делятся на три группы: эмульсии, суспензии и аэрозоли.

Эмульсии — это дисперсные системы с жидкой дисперсионной средой и жидкой дисперсной фазой.

Однако изменение состава эмульсий или внешнее воздействие на неё могут привести к превращению прямой эмульсии в обратную и наоборот. Примерами наиболее известных природных эмульсий являются молоко (прямая эмульсия) и нефть (обратная эмульсия) (рис. 58). Типичная биологическая эмульсия — это капельки жира в лимфе.

Рис. 58. Природные эмульсии: а — молоко; б — нефть

Лабораторный опыт

Налейте в тарелку цельное молоко. Капните на поверхность несколько разноцветных капель пищевых красителей. Ватную палочку смочите моющим средством и коснитесь ею центра тарелки. Молоко начинает двигаться, а цвета перемешиваться. Объясните почему.

Из известных в практической деятельности человека эмульсий можно назвать смазочно-охлаждающие жидкости, битумные материалы, пестицидные препараты, лекарственные и косметические средства, пищевые продукты. Например, в медицинской практике широко применяют жировые эмульсии для энергетического обеспечения голодающего или ослабленного организма путём внутривенного вливания. Для получения таких эмульсий используют оливковое, хлопковое или соевое масло.

В химической технологии широко используют эмульсионную полимеризацию как основной метод получения каучуков, полистирола, по-ливинилацетата и др.

Суспензии — это грубодисперсные системы с твёрдой дисперсной фазой и жидкой дисперсионной средой.

Обычно частицы дисперсной фазы в суспензии настолько велики, что оседают под действием силы тяжести. Этот процесс называется седиментация.

Наиболее распространённые строительные суспензии — это побелка («известковое молоко»), различные строительные взвеси, например цементный раствор, эмалевые краски (рис. 59). К суспензиям относятся также медицинские препараты, например жидкие мази — линименты.

Рис. 59. Использование суспензий: а — в строи тельстве; б — в медицине

Особую группу составляют грубодисперсные системы, в которых концентрация дисперсной фазы относительно высока по сравнению с её небольшой концентрацией в суспензиях. Такие дисперсные системы называют пастами. Пасты хорошо вам известны из повседневной жизни, например зубные, косметические, гигиенические и др. (рис. 60).

Рис. 60. Пасты, используемые в быту

Аэрозоли — это грубодисперсные системы, в которых дисперсионной средой является воздух, а дисперсной фазой могут быть капельки жидкости или частицы твёрдого вещества.

В качестве примеров аэрозолей можно назвать облака, радугу, дезодоранты, лаки для волос в баллончиках, пылевые облака, смерчи (рис. 61).

Коллоидные системы. Промежуточное положение между грубодисперсными системами и истинными растворами занимают коллоидные системы.

Коллоидные системы широко распространены в природе. Почва, глина, природные воды, многие минералы, в том числе и некоторые драгоценные камни (жемчуг, опал), — всё это коллоидные системы.

Большое значение имеют коллоидные системы для биологии и медицины. В состав любого живого организма входят твёрдые, жидкие и газообразные вещества, находящиеся в сложном взаимоотношении с окружающей средой. Цитоплазма клеток обладает свойствами, характерными как для жидких, так и для студнеобразных веществ. С химической точки зрения организм в целом — это сложнейшая совокупность многих коллоидных систем, включающих в себя и жидкие коллоиды, и студни — гели (рис. 62).

Рис. 62. Коллоидные системы в живых орга низ мах: а — хрящи, сухожилия; б — стекловидное тело глаза

Биологические жидкости (кровь, плазма, лимфа, спинномозговая жидкость) представляют собой коллоидные системы, в которых такие органические соединения, как белки, холестерин, гликоген и многие другие, находятся в коллоидном состоянии.

Почему же именно коллоидному состоянию природа отдаёт такое предпочтение? Эта особенность связана в первую очередь с тем, что вещество в коллоидном состоянии имеет большую поверхность раздела между фазами, что способствует лучшему протеканию обмена веществ.

Лабораторный опыт

В пластиковый стакан насыпьте столовую ложку крахмала. Постепенно добавьте тёплую воду и тщательно разотрите смесь ложкой. (Не лейте много воды — смесь должна быть густой.) Столовую ложку полученного коллоидного раствора налейте на ладонь и дотроньтесь до неё пальцем — смесь твердеет. Если вы уберёте палец, смесь снова станет жидкой.

Коллоиды под давлением могут менять своё состояние. В результате давления пальца частички крахмала соединяются друг с другом, и смесь становится твёрдой. Когда давление прекращается, смесь возвращается в первоначальное — жидкое — состояние.

Коллоидные системы делятся на золи (коллоидные растворы) и гели (студни).

Золи — это коллоидные системы, в которых частицы дисперсной фазы свободно и независимо друг от друга перемещаются в процессе броуновского движения.

Для золей характерно явление коагуляции, т. е. слипания коллоидных частиц и выпадение их в осадок. При этом коллоидный раствор превращается в суспензию или гель. Некоторые органические коллоиды коагулируют при нагревании (яичный белок, клей) или при изменении кислотно-основной среды (пищеварительные соки) (рис. 63).

Рис. 63. Коагуляция белка: а — при нагревании; б — при изменении среды раствора

Гели — это коллоидные системы, в которых частицы дисперсной фазы образуют пространственную структуру.

Классификация гелей, которые часто встречаются в повседневной жизни, представлена на схеме.

Со временем структура гелей нарушается — из них выделяется жидкость. Происходит синерезис — самопроизвольное уменьшение объёма геля, сопровождающееся отделением жидкости. Синерезис определяет сроки годности пищевых, медицинских и косметических гелей.

Для теплокровных животных очень важен биологический синере-зис, который называется свёртыванием крови. Под действием специфических факторов растворимый белок крови фибриноген превращается в фибрин, сгусток которого и закупоривает ранку. Если этот процесс затруднён, то говорят о возможности заболевания человека гемофилией. Как вы знаете из курса биологии, носителями гена гемофилии являются женщины, а заболевают ею мужчины. Хорошо известен печальный пример из российской истории: наследник престола царевич Алексей, сын императора Николая II, страдал гемофилией, ген которой передался ему через мать, императрицу Александру Фёдоровну.

Рис. 64. Генрих фон Ангели. Портрет императрицы Александры Фёдоровны с диадемой, серьгами и бусами из жемчуга. 1896

По внешнему виду истинные и коллоидные растворы трудно отличить друг от друга. Для этого используют эффект Тиндаля, когда при пропускании через коллоидный раствор луча света образуется конус «светящейся дорожки» (рис. 65). Более крупные, чем в истинном растворе, частицы дисперсной фазы золя отражают своей поверхностью свет, а частицы истинного раствора — нет. Аналогичный эффект, но только для аэрозольного, а не жидкого коллоида, вы можете наблюдать в кинотеатре при прохождении луча света от киноаппарата через запылённый воздух зрительного зала.

Рис. 65. Эффект Тиндаля

В следующем параграфе разговор пойдёт о химических реакциях как процессах образования одних веществ из других, отличающихся по свойствам, о классификации химических реакций.

Теперь вы знаете

Теперь вы можете

Выполните задания

Отнимите жемчуг — останутся слёзы,
Отнимите злато — останутся листья
Осеннего клёна, отнимите пурпур —
Останется кровь.

Источник

Предмет:ЕстествознаниеКласс:11 классАвтор учебника:Габриелян О. С.Год издания:2014Издательство:Кол-во заданий:48Кол-во упражнений:

Комментарии, вопросы по параграфу можно добавить на странице обсуждения.

Содержание

Дисперсные системы [ править | править код ]

Дисперсная система, среда и фаза [ править | править код ]

Дисперсными называют гетерогенные системы, в которых одно вещество в виде очень мелких частиц равномерно распределено в объёме другого.

То вещество, которое присутствует в дисперсной системе в меньшем количестве и распределено в объёме другого вещества, называют дисперсной фазой (может состоять из нескольких веществ).

Вещество, присутствующее в большем количестве, в объёме которого распределена дисперсная фаза, называют дисперсионной средой.

Природный газ и истинные растворы как не дисперсные системы [ править | править код ]

Природный газ и истинные растворы являются гомогенными системами, в них нельзя выделить дисперсную фазу и дисперсионную среду, а дисперсные системы напротив – гетерогенные.

Классификация гелей, сроки их годности [ править | править код ]

Классификация гелей, которые часто встречаются в повседневной жизни, представлена на схеме (рисунок справа):

Понятия коагуляции, синерезиса, эмульсионной полимеризации, седиментации [ править | править код ]

Коагуляция — это явление слипания коллоидных частиц и выпадения их в осадок, характерно для золей.

Синерезис — это самопроизвольное уменьшение объема геля, сопровождающееся отделением жидкости.

Эмульсионная полимеризация — способ проведения полимеризации мономера в дисперсионной среде (обычно в воде), приводящий к образованию полимерной суспензии со средними размерами частиц 50-150 нм. [1]

Седиментация — это процесс оседания частиц дисперсной фазы в суспензии под действием силы тяжести.

Коллоидные системы как носители эволюции [ править | править код ]

За счет того, что коллоидные системы обеспечивают более развитую поверхность раздела между фазами, обмен веществ протекает более интенсивно. Именно поэтому такие биологические жидкости как цитоплазма, кровь, лимфа являются коллоидными системами.

Практика распознавания дисперсных систем [ править | править код ]

Отнимите жемчуг — останутся слёзы,

Отнимите злато — останутся листья

Осеннего клёна, отнимите пурпур —

Названные дисперсные системы: жемчуг, злато, кровь.

Вопросы в начале параграфа [ править | править код ]

Характеристика атмосферных явлений [ править | править код ]

Радуга — атмосферное оптическое и метеорологическое явление, наблюдаемое при освещении Солнцем (иногда Луной) множества водяных капель (дождя или тумана). Радуга выглядит как разноцветная дуга или окружность, составленная из цветов спектра (от внешнего края внутрь: красный, оранжевый, жёлтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый). Это те семь цветов, которые принято выделять в радуге в русской культуре (возможно, вслед за Ньютоном, см. ниже), но следует иметь в виду, что на самом деле спектр непрерывен, и его цвета плавно переходят друг в друга через множество промежуточных оттенков. [2]

Облака — скопления взвешенных в атмосфере водяных капель и ледяных кристаллов. [3]

Пыльная буря — атмосферное явление в виде переноса больших количеств пыли (частиц почвы, песчинок) ветром с земной поверхности в слое высотой несколько метров со значительным ухудшением горизонтальной видимости. При этом наблюдается подъём пыли (песка) в воздух и одновременно оседание пыли на большой территории. [5]

Источник

§ 14. Дисперсные системы

Классификация дисперсных систем. Чистые вещества в природе встречаются очень редко. Смеси различных веществ в различных агрегатных состояниях могут образовывать гетерогенные и гомогенные системы — дисперсные системы и растворы.

Дисперсными называют гетерогенные системы, в которых одно вещество в виде очень мелких частиц равномерно распределено в объёме другого.

То вещество, которое присутствует в дисперсной системе в меньшем количестве и распределено в объёме другого вещества, называют дисперсной фазой (может состоять из нескольких веществ). Вещество, присутствующее в большем количестве, в объёме которого распределена дисперсная фаза, называют дисперсионной средой. Между дисперсионной средой и частицами дисперсной фазы существует поверхность раздела, именно поэтому дисперсные системы называют гетерогенными, т. е. неоднородными.

И дисперсионную среду, и дисперсную фазу могут составлять вещества, находящиеся в различных агрегатных состояниях. В зависимости от сочетания дисперсионной среды и дисперсной фазы можно выделить восемь видов таких систем (табл. 7).

Таблица 7
Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию

По величине частиц вещества, составляющих дисперсную фазу, дисперсные системы делят на грубодисперсные (или взвеси) с размерами частиц более 100 нм и тонкодисперсные с размерами частиц от 100 до 1 нм.

Гомогенная система однородна, поверхности раздела между частицами и средой нет, а потому растворы к дисперсным системам не относятся.

Раствором называют гомогенную систему, в которой вещество раздроблено до молекул или ионов размером менее 1 нм.

Знакомство с дисперсными системами и растворами показывает, насколько они важны в хозяйственной деятельности человека, его повседневной жизни и, конечно, в природе.

Судите сами: без нильского ила не было бы великой цивилизации Древнего Египта; без воды, воздуха, горных пород, минералов вообще бы не существовала живая планета — наш общий дом — Земля; без клеток не было бы живых организмов.

Классификация дисперсных систем и растворов в зависимости от размеров частиц показана на схеме.

Грубодисперсные системы. Как можно судить по схеме, грубодисперсные системы (или взвеси) делятся на три группы: эмульсии, суспензии и аэрозоли.

Эмульсии — это дисперсные системы с жидкой дисперсионной средой и жидкой дисперсной фазой.

Однако изменение состава эмульсий или внешнее воздействие на неё могут привести к превращению прямой эмульсии в обратную и наоборот. Примерами наиболее известных природных эмульсий являются молоко (прямая эмульсия) и нефть (обратная эмульсия) (рис. 58). Типичная биологическая эмульсия — это капельки жира в лимфе.

Рис. 58. Природные эмульсии: а — молоко; б — нефть

Лабораторный опыт

Налейте в тарелку цельное молоко. Капните на поверхность несколько разноцветных капель пищевых красителей. Ватную палочку смочите моющим средством и коснитесь ею центра тарелки. Молоко начинает двигаться, а цвета перемешиваться. Объясните почему.

Из известных в практической деятельности человека эмульсий можно назвать смазочно-охлаждающие жидкости, битумные материалы, пестицидные препараты, лекарственные и косметические средства, пищевые продукты. Например, в медицинской практике широко применяют жировые эмульсии для энергетического обеспечения голодающего или ослабленного организма путём внутривенного вливания. Для получения таких эмульсий используют оливковое, хлопковое или соевое масло.

В химической технологии широко используют эмульсионную полимеризацию как основной метод получения каучуков, полистирола, по-ливинилацетата и др.

Суспензии — это грубодисперсные системы с твёрдой дисперсной фазой и жидкой дисперсионной средой.

Обычно частицы дисперсной фазы в суспензии настолько велики, что оседают под действием силы тяжести. Этот процесс называется седиментация.

Наиболее распространённые строительные суспензии — это побелка («известковое молоко»), различные строительные взвеси, например цементный раствор, эмалевые краски (рис. 59). К суспензиям относятся также медицинские препараты, например жидкие мази — линименты.

Рис. 59. Использование суспензий: а — в строи тельстве; б — в медицине

Особую группу составляют грубодисперсные системы, в которых концентрация дисперсной фазы относительно высока по сравнению с её небольшой концентрацией в суспензиях. Такие дисперсные системы называют пастами. Пасты хорошо вам известны из повседневной жизни, например зубные, косметические, гигиенические и др. (рис. 60).

Рис. 60. Пасты, используемые в быту

Аэрозоли — это грубодисперсные системы, в которых дисперсионной средой является воздух, а дисперсной фазой могут быть капельки жидкости или частицы твёрдого вещества.

В качестве примеров аэрозолей можно назвать облака, радугу, дезодоранты, лаки для волос в баллончиках, пылевые облака, смерчи (рис. 61).

Коллоидные системы. Промежуточное положение между грубодисперсными системами и истинными растворами занимают коллоидные системы.

Коллоидные системы широко распространены в природе. Почва, глина, природные воды, многие минералы, в том числе и некоторые драгоценные камни (жемчуг, опал), — всё это коллоидные системы.

Большое значение имеют коллоидные системы для биологии и медицины. В состав любого живого организма входят твёрдые, жидкие и газообразные вещества, находящиеся в сложном взаимоотношении с окружающей средой. Цитоплазма клеток обладает свойствами, характерными как для жидких, так и для студнеобразных веществ. С химической точки зрения организм в целом — это сложнейшая совокупность многих коллоидных систем, включающих в себя и жидкие коллоиды, и студни — гели (рис. 62).

Рис. 62. Коллоидные системы в живых орга низ мах: а — хрящи, сухожилия; б — стекловидное тело глаза

Биологические жидкости (кровь, плазма, лимфа, спинномозговая жидкость) представляют собой коллоидные системы, в которых такие органические соединения, как белки, холестерин, гликоген и многие другие, находятся в коллоидном состоянии.

Почему же именно коллоидному состоянию природа отдаёт такое предпочтение? Эта особенность связана в первую очередь с тем, что вещество в коллоидном состоянии имеет большую поверхность раздела между фазами, что способствует лучшему протеканию обмена веществ.

Лабораторный опыт

В пластиковый стакан насыпьте столовую ложку крахмала. Постепенно добавьте тёплую воду и тщательно разотрите смесь ложкой. (Не лейте много воды — смесь должна быть густой.) Столовую ложку полученного коллоидного раствора налейте на ладонь и дотроньтесь до неё пальцем — смесь твердеет. Если вы уберёте палец, смесь снова станет жидкой.

Коллоиды под давлением могут менять своё состояние. В результате давления пальца частички крахмала соединяются друг с другом, и смесь становится твёрдой. Когда давление прекращается, смесь возвращается в первоначальное — жидкое — состояние.

Коллоидные системы делятся на золи (коллоидные растворы) и гели (студни).

Золи — это коллоидные системы, в которых частицы дисперсной фазы свободно и независимо друг от друга перемещаются в процессе броуновского движения.

Для золей характерно явление коагуляции, т. е. слипания коллоидных частиц и выпадение их в осадок. При этом коллоидный раствор превращается в суспензию или гель. Некоторые органические коллоиды коагулируют при нагревании (яичный белок, клей) или при изменении кислотно-основной среды (пищеварительные соки) (рис. 63).

Рис. 63. Коагуляция белка: а — при нагревании; б — при изменении среды раствора

Гели — это коллоидные системы, в которых частицы дисперсной фазы образуют пространственную структуру.

Классификация гелей, которые часто встречаются в повседневной жизни, представлена на схеме.

Со временем структура гелей нарушается — из них выделяется жидкость. Происходит синерезис — самопроизвольное уменьшение объёма геля, сопровождающееся отделением жидкости. Синерезис определяет сроки годности пищевых, медицинских и косметических гелей.

Для теплокровных животных очень важен биологический синере-зис, который называется свёртыванием крови. Под действием специфических факторов растворимый белок крови фибриноген превращается в фибрин, сгусток которого и закупоривает ранку. Если этот процесс затруднён, то говорят о возможности заболевания человека гемофилией. Как вы знаете из курса биологии, носителями гена гемофилии являются женщины, а заболевают ею мужчины. Хорошо известен печальный пример из российской истории: наследник престола царевич Алексей, сын императора Николая II, страдал гемофилией, ген которой передался ему через мать, императрицу Александру Фёдоровну.

Рис. 64. Генрих фон Ангели. Портрет императрицы Александры Фёдоровны с диадемой, серьгами и бусами из жемчуга. 1896

По внешнему виду истинные и коллоидные растворы трудно отличить друг от друга. Для этого используют эффект Тиндаля, когда при пропускании через коллоидный раствор луча света образуется конус «светящейся дорожки» (рис. 65). Более крупные, чем в истинном растворе, частицы дисперсной фазы золя отражают своей поверхностью свет, а частицы истинного раствора — нет. Аналогичный эффект, но только для аэрозольного, а не жидкого коллоида, вы можете наблюдать в кинотеатре при прохождении луча света от киноаппарата через запылённый воздух зрительного зала.

Рис. 65. Эффект Тиндаля

В следующем параграфе разговор пойдёт о химических реакциях как процессах образования одних веществ из других, отличающихся по свойствам, о классификации химических реакций.

Теперь вы знаете

Теперь вы можете

Выполните задания

Отнимите жемчуг — останутся слёзы,
Отнимите злато — останутся листья
Осеннего клёна, отнимите пурпур —
Останется кровь.

Источник