Химия. Диспергирани системи - какво е това?

В природата е доста трудно да се намери чисто вещество. В различни състояния те могат да образуват смеси, хомогенни и хетерогенно диспергирани системи и решения. Какви са тези връзки? Какви са тях? Разгледайте тези въпроси по-подробно.

терминология

Първо трябва да разберете какво са дисперсните системи. С тази дефиниция се разбират хетерогенни структури, където едно вещество като най-малките частици е равномерно разпределено в по-голямата част от друга. Компонентът, който присъства в по-малко количество, се нарича дисперсна фаза. Той може да съдържа повече от едно вещество. Компонент, който присъства в по-голям обем, се нарича среда. Между частиците на фазата и там има интерфейс. В тази връзка, разпръснатите системи се наричат ​​хетерогенни - хетерогенни. Както средата, така и фазата могат да бъдат представени от вещества в различни агрегативни състояния: течни, газообразни или твърди.

Разпръснати системи и тяхната класификация

В зависимост от размера на частиците, влизащи във фазата на веществата, се разграничават суспензии и колоидни структури. Първите имат магнитуд над 100 nm, докато последните имат от 100 до 1 nm. Когато едно вещество се раздробява до йони или молекули, чиято величина е по-малка от 1 nm, се образува разтвор - хомогенна система. Той се отличава от другите по своята хомогенност и липсата на интерфейс между средата и частиците. Колоидните дисперсни системи са представени под формата на гелове и золи. От своя страна, суспензиите се разделят на суспензии, емулсии, аерозоли. Има решения йонни, молекулярни йонни и молекулярно.

окачване

Тези диспергирани системи включват вещества с размер на частиците по-голям от 100 nm. Тези структури са непрозрачни: техните индивидуални компоненти могат да се видят с просто око. Средата и фазата лесно се разделят при стояне. Какво представлява спирането? Те могат да бъдат течни или газообразни. Първите са разделени на суспензии и емулсии. Последните са структури, в които средата и фазата са течности, които са неразтворими една в друга. Те включват, например, лимфа, мляко, боя на водна основа и други. Суспензията е структура, в която средата е течна и фазата е твърдо, неразтворимо вещество. Такива разпръснати системи са добре познати на много хора. Те включват, по-специално, „мляко от вар“, морска или речна утайка, суспендирана във вода, микроскопични живи организми, разпределени в океана (планктон) и други.

аерозоли

Тези суспензии се разпределят фини частици от течност или твърдо вещество в газ. Има мъгли, дим, прах. Първият тип е разпределението на малки течни капчици в газ. Прах и дим са суспендирани твърди частици. В този случай първите частици са малко по-големи. За естествените аерозоли носят гръмотевични облаци, действителната мъгла. Смогът виси над големи индустриални градове, състоящи се от твърди и течни компоненти, разпределени в газ. Трябва да се отбележи, че аерозолите, като разпръснати системи, са от голямо практическо значение и изпълняват важни задачи в промишлените и домашните дейности. Примерите за положителен резултат от тяхната употреба включват лечение на дихателната система (вдишване), химическа обработка на полетата, пръскане на боя с пистолет.

Колоидни структури

Това са диспергирани системи, в които фазата се състои от частици с размер от 100 до 1 nm. Такива компоненти не се виждат с просто око. Фазата и средата в тези структури с помощта на утаяване се отделят с трудности. Солите (колоидни разтвори) се намират в живата клетка и в тялото като цяло. Тези течности включват ядрен сок, цитоплазма, лимфа, кръв и други. Тези дисперсни системи образуват нишесте, лепила, някои полимери, протеини. Тези структури могат да бъдат получени чрез химични реакции. Например, по време на взаимодействието на разтворите натриев силикат или калий с киселинни съединения образуват съединение на силициева киселина. Външно колоидната структура е подобна на истинската. Първите обаче се различават от последните чрез наличието на "светлинен път" - конус, когато през тях преминава светлинен лъч. Солите съдържат по-големи фазови частици, отколкото в истинските решения. Тяхната повърхност отразява светлината - и в съда наблюдателят може да види светлинен конус. В истинското решение на това явление не е така. Подобен ефект може да се наблюдава и в киното. В този случай светлинният лъч не минава през течността, а аерозолният колоид - въздухът в залата.

Отлагане на частици

В колоидните разтвори частиците на фазата често не се утаят дори и при продължително съхранение, което е свързано с непрекъснати сблъсъци с молекули на разтворителя под влиянието на топлинно движение. Когато се приближават един с друг, те не се слепват, тъй като на техните повърхности има едни и същи електрически заряди. Въпреки това, при определени обстоятелства може да настъпи процес на коагулация. Това е ефектът от залепване и утаяване на колоидни частици. Този процес се наблюдава, когато зарядите се неутрализират на повърхността на микроскопичните елементи, когато се добавя електролит. В този случай разтворът се превръща в гел или суспензия. В някои случаи процесът на коагулация се наблюдава при нагряване или в случай на промени в киселинно-алкалния баланс.

гелове

Тези колоидни дисперсионни системи са желатинови утайки. Те се образуват по време на коагулацията на золите. Тези структури включват многобройни полимерни гелове, козметични, сладкарски изделия, медицински вещества (кекс "Птиче мляко", мармалад, желе, желе, желатин). Те включват и естествени структури: опал, медузи, коса, сухожилия, нервна и мускулна тъкан, хрущял. Развитието на живота на планетата Земя всъщност може да се разглежда като история на еволюцията на колоидната система. С течение на времето, има нарушение на структурата на гела, и водата започва да се откроява от него. Това явление се нарича синерезис.

Хомогенни системи

Разтворите включват две или повече вещества. Те винаги са еднофазни, т.е. те са твърди, газообразни или течни. Но във всеки случай тяхната структура е хомогенна. Този ефект се обяснява с факта, че в едно вещество другото се разпределя под формата на йони, атоми или молекули, чиято величина е по-малка от 1 nm. В случая, когато е необходимо да се подчертае разликата между разтвора и колоидната структура, тя се нарича истина. В процеса на кристализация на течна сплав от злато и сребро се получават твърди смесени структури.

класификация

Йонните смеси са структури със силни електролити (киселини, соли, основи - NaOH, HC104 и други). Друг вид са молекулно-йонни дисперсни системи. Те съдържат силен електролит (сероводород, азотиста киселина и др.). Последният тип са молекулярни разтвори. Тези структури включват неелектролити - органични вещества (захароза, глюкоза, алкохол и др.). Разтворителят е компонент, чието агрегатно състояние не се променя при образуването на разтвор. Такъв елемент може да бъде например вода. В разтвора на сол, въглероден диоксид, захар, той действа като разтворител. В случай на смесване на газове, течности или твърди вещества, разтворителят ще бъде компонент, който ще бъде по-голям в съединението.