Конспект урока "Дисперсные системы"

Тема урока: ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ

Цель: Сформировать представления о дисперсных системах, их типах, свойствах применении и роли в живой природе.

Оборудование: презентация к уроку, баллоны с аэрозолями, взвесь мела, эмульсия воды и масла, раствор хлорида железа (III), сульфата алюминия, колба с дистиллированной водой, лазерная указка.

ХОД УРОКА

Материал учащимся излагается в виде лекции, сопровождаемой демонстрационным экспериментом.

Дисперсные системы – гетерогенные образования из двух или большего числа фаз (тел), которые практически не смешиваются и не реагируют друг с другом химически. В типичном случае двухфазной системы первое из веществ мелко распределено во втором. Если фаз несколько, их можно отделить друг от друга физическим способом (центрифугировать, сепарировать и т.д.).

Дисперсионная среда - вещество, присутствующее в большем количестве.

Дисперсионная фаза – вещество, присутствующее в меньшем количестве и равномерно распределенное в объеме другого.

По размеру частиц дисперсионной фазы их делят на:

-Грубодисперсные – размер частиц 10 мкм;
-Среднедисперсные – размер частиц от 0,1 до 10 мкм;
-Высокодисперсные – размер частиц от 1 до 100 нм.

К грубодисперсным системам относят суспензии и эмульсии. Суспензия – это взвесь, в которой твёрдое вещество равномерно распределено в виде мельчайших частиц в жидком веществе во взвешенном (не осевшем) состоянии. Суспензия — это грубодисперсная система с твёрдой дисперсной фазой и жидкой дисперсионной средой. Эмульсия – это дисперсная система, состоящая из микроскопических капель жидкости (дисперсной фазы), распределенных в другой жидкости (дисперсионной среде). Аэрозоль — дисперсная система, состоящая из взвешенных в газовой среде (дисперсионной среде), обычно в воздухе, мелких частиц (дисперсной фазы). Аэрозоли, дисперсная фаза которых состоит из капелек жидкости, называются туманами, а в случае твёрдых частиц, если они не выпадают в осадок, говорят о дымах (свободнодисперсных аэрозолях) либо о пыли (грубодисперсном аэрозоле). Размеры частиц в аэрозолях изменяются от нескольких микрометров до 10−7 мм. Отсюда можно сказать, что аэрозоли занимают промежуточное положение между грубо – и тонкодисперсными. Золь (также лиозоль, коллоидный раствор) — высокодисперсная коллоидная система (коллоидный раствор) с жидкой (лиозоль) или газообразной (аэрозоль) дисперсионной средой, в объёме которой распределена другая (дисперсная) фаза в виде капелек жидкости, пузырьков газа или мелких твёрдых частиц, размер которых лежит в пределе от 1 до 100 нм (10−9—10−7м). Гель — дисперсная система с жидкой средой, в которой частицы дисперсной фазы образуют пространственную структурную сетку.

Золи могут выглядеть как обычные растворы. Они прозрачны. Для того, чтобы отличить их от истинных растворов используют эффект Тиндаля. Это явление опалесценции – рассеяния света коллоидными частицами. Его наблюдают при пропускании через них луча света. Коллоидные частицы называют мицеллами. Одно из важных свойств мицелл – наличие на поверхности электрических зарядов одного знака. Благодаря этому они не соединяются в более крупные частицы и не осаждаются. В случае грубодисперсных систем частицы фазы могут медленно оседать под действием силы тяжести. Это явление называют седиментацией. Седиментацию при необходимости можно ускорить центрифугированием. Если на коллоид оказать какое-либо внешнее воздействие (механическое, добавление электролита, нагрев) то распределение заряда может нарушится и это вызовет слипание коллоидных частиц – коагуляцию. Коагуляция — объединение мелких диспергированных частиц в бо́льшие по размеру агрегаты. Коагуляция в лиозолях приводит к образованию сетчатой структуры (застудневание) или вызывает выпадение коагулята в виде хлопьевидного осадка. Коагуляция иногда может вызвать образование геля. Гель – это дисперсная система с жидкой средой, в которой частицы дисперсной фазы образуют пространственную структурную сетку. При хранении гели «стареют» и постепенно теряют воду. Это наблюдается например при длительном хранении кефира или сметаны. Это явление называют синерезис.

Если взвеси и эмульсии получить достаточно просто, путем простого смешения твердой и жидкой фазы, то золи получить сложнее. Основным метода их получение два: конденсация и деспергирование. Конденсация - создание условий, когда атомы, молекулы или ионы соединяются в агрегаты коллоидной частицы. Деспергирование - Дробление крупных частиц фазы до коллоидной степени дисперсности.

Встретиться с коллоидами можно как в химической лаборатории, так и в природе. Известно, что практически все внутренние биологические вещества живого организма представляют собой именно такие дисперсные системы. Например: цитоплазма; строма; костный мозг и прочие. Среди строительных материалов очень много именно коллоидных систем, которые обладают хорошими техническими характеристиками. Это бетон, металлические сплавы, глиносодержащие соединения, пены, аэрозоли и так далее. Фармацевтика вообще невозможна без коллоидов. Все пасты, мази, гели, суспензии и эмульсии - это лекарственные средства, представляющие собой рассматриваемые нами системы. Поэтому переоценить значение и распространение коллоидов сложно, они одни из самых распространенных и широко используемых видов дисперсных систем.