Katı bir dağılmış fazdan oluşan bir dağılmış sistem. Konuyla ilgili kimyada (11. sınıf) dağınık sistem materyali

Dağınık sistemler. Tanım. Sınıflandırma.

Çözümler

Önceki paragrafta bahsettiğimiz çözümler. Bu kavramı burada kısaca hatırlayalım.

Çözümler iki veya daha fazla bileşenden oluşan homojen (homojen) sistemler olarak adlandırılır.

Homojen sistem- Bu homojen sistem, kimyasal bileşim Ve fiziki ozellikleri tüm parçaların aynı olduğu veya atlamalar olmadan sürekli değiştiği (sistemin parçaları arasında arayüz yoktur).

Çözümün bu tanımı tamamen doğru değil. Daha ziyade şuna atıfta bulunur: doğru çözümler.

Aynı zamanda, kolloidal çözümler bunlar homojen değil ama heterojen yani bir arayüzle ayrılmış farklı fazlardan oluşur.

Tanımlarda daha fazla netlik sağlamak için başka bir terim kullanılır: dağınık sistemler.

Dağınık sistemleri ele almadan önce, bunların çalışmalarının tarihçesinden ve böyle bir terimin ortaya çıkışından biraz bahsedelim. kolloidal çözümler.

Arka plan

1845 yılında kimyager Francesco Selmi, çeşitli çözeltilerin özelliklerini incelerken, biyolojik sıvıların (serum ve kan plazması, lenf ve diğerleri) özellikleri açısından sıradan gerçek çözeltilerden önemli ölçüde farklı olduğunu fark etti ve bu nedenle bu tür sıvılara sahte çözeltiler adı verildi. .

Kolloidler ve kristaloidler

İngiliz bilim adamı Thomas Graham tarafından 1861'den bu yana yürütülen bu yöndeki araştırmalar, bitki ve hayvan zarlarından hızla yayılan ve geçen bazı maddelerin kolayca kristalleştiğini, diğerlerinin ise difüzyon yeteneğinin düşük olduğunu, zarlardan geçmediğini ve kristalleşmez, ancak amorf çökeltiler oluşturur.

Graham ilkini seçti kristaloidler, ve ikinci - kolloidler(Yunanca kolla - tutkal ve eidos - tür kelimesinden) veya tutkal benzeri maddeler.

Özellikle albümin, jelatin, arap zamkı, demir ve alüminyum hidroksitler ve diğer bazı maddeler gibi amorf çökeltiler oluşturabilen maddelerin, sofra tuzu, magnezyum gibi kristalli maddelerin difüzyon hızına kıyasla suda daha yavaş yayıldığı bulunmuştur. sülfat, şeker kamışı vb.

Aşağıdaki tablo bazı kristalloidler ve kolloidler için 18°C'de difüzyon katsayılarını D göstermektedir.

Tablo, molekül ağırlığı ile difüzyon katsayısı arasında ters bir ilişki olduğunu göstermektedir.

Ek olarak, kristalloidlerin yalnızca hızlı bir şekilde yayılma değil, aynı zamanda diyalize girmek yani Daha büyük moleküler boyutlara sahip olan ve bu nedenle yavaş yayılan ve membranlara nüfuz etmeyen kolloidlerin aksine, membranlardan geçerler.

Boğa mesanesinin duvarları, selofan, demir-siyanür bakır filmleri vb. Membran olarak kullanılır.

Graham, gözlemlerine dayanarak tüm maddelerin bölünebileceğini tespit etti. kristaloidler ve kolloidler.

Ruslar aynı fikirde değil

Bu kadar katı bir bölünmeye karşı kimyasal maddeler Kiev Üniversitesi'nden bir profesör itiraz etti I.G. Borşçev(1869). Borshchev'in görüşü daha sonra başka bir Rus bilim adamının araştırması ile doğrulandı. Weimarn Aynı maddenin koşullara bağlı olarak kolloid veya kristaloid özelliklerini gösterebileceğini kanıtlayan kişi.

Örneğin sudaki sabun çözeltisi şu özelliklere sahiptir: kolloid ve alkolde çözünmüş sabun özellikler sergiler doğru çözümler.

Aynı şekilde, suda çözünmüş sofra tuzu gibi kristal tuzlar da verir. doğru çözüm ve benzende – koloidal çözelti ve benzeri.

Kolloid özelliklerine sahip olan hemoglobin veya yumurta albümini kristal halinde elde edilebilir.

DI. MendeleevÇevrenin koşullarına ve doğasına bağlı olarak herhangi bir maddenin özellikler sergileyebileceğine inanılıyordu kolloid. Şu anda herhangi bir madde koloidal halde elde edilebilmektedir.

Bu nedenle maddeleri kristalloidler ve kolloidler olmak üzere iki ayrı sınıfa ayırmanın bir anlamı yoktur, ancak maddenin kolloidal ve kristaloid hallerinden bahsedebiliriz.

Bir maddenin koloidal durumu, belirli bir dereceye kadar parçalanması veya dağılması ve bir çözücü içinde süspansiyon halinde kolloidal parçacıkların varlığı anlamına gelir.

Heterojen, yüksek oranda dağılmış ve yüksek moleküler sistemlerin fizikokimyasal özelliklerini inceleyen bilime denir. kolloid kimyası.

Dağınık sistemler

Ezilmiş (dağılmış) durumdaki bir madde, başka bir maddenin kütlesi içinde eşit olarak dağılmışsa, böyle bir sisteme dağılmış sistem denir.

Bu tür sistemlerde parçalanmış maddeye genellikle denir. dağınık faz ve dağıtıldığı ortam dağılım ortamı.

Yani, örneğin, suda çalkalanmış kili temsil eden bir sistem, asılı küçük kil parçacıklarından (dağılmış faz) ve sudan (dağılım ortamı) oluşur.

Dağınık, dağılmış(parçalanmış) sistemler heterojen.

Nispeten büyük, sürekli fazlara sahip heterojen olanların aksine dağınık sistemlere denir. mikroheterojen ve koloidal dağılmış sistemlere denir ultramikroheterojen.

Dispers sistemlerin sınıflandırılması

Dağınık sistemlerin sınıflandırılması çoğunlukla aşağıdakilere dayalı olarak yapılır: dağılım derecesi veya toplama durumu Dağınık faz ve dağılım ortamı.

Dağılım derecesine göre sınıflandırma

Tüm dağınık sistemler Dağınık faz parçacıklarının boyutuna bağlı olarak aşağıdaki gruplara ayrılabilirler:

Referans olması açısından SI sistemindeki boyut birimleri şunlardır:
1 m (metre) = 102 cm (santimetre) = 103 mm (milimetre) = 106 mikron (mikrometre) = 109 nm (nanometre).

Bazen başka birimler kullanılır - mk (mikron) veya mmk (milimikron) ve:
1 nm = 10-9 m = 10-7 cm = 1 mmk;
1 µm = 10 -6 m = 10 -4 cm = 1 µm.

Kaba dağınık sistemler.

Bu sistemler, dağınık bir faz olarak çapı 2,5 cm olan en büyük parçacıkları içerir. 0,1 mikron ve üzeri. Bu sistemler şunları içerir: süspansiyonlar Ve emülsiyonlar.

Süspansiyonlar katı bir maddenin, örneğin su içinde nişasta, kil vb. süspansiyonu gibi sıvı bir dispersiyon ortamında bulunduğu sistemlerdir.

Emülsiyonlar Birbiriyle karışmayan iki sıvının, bir sıvının damlacıklarının başka bir sıvının hacmi içinde asılı kaldığı dispersiyon sistemlerine denir. Örneğin, sudaki yağ, benzen, toluen veya sütteki yağ damlacıkları (çapı 0,1 ila 22 mikron) vb.

Kolloidal sistemler.

Dağınık fazın parçacık boyutuna sahiptirler 0,1 µm'den 1 µm'ye(veya 10 -5 ila 10 -7 cm arası). Bu tür parçacıklar filtre kağıdının gözeneklerinden geçebilir ancak hayvan ve bitki zarlarının gözeneklerine nüfuz edemez.

Kolloidal parçacıklar Sahip oldukları takdirde elektrik şarjı ve solvasyon iyonu kabukları askıda kalır ve koşullar değişmeden çok uzun bir süre çökelmeyebilir.

Kolloidal sistemlerin örnekleri arasında albümin, jelatin, arap zamkı çözeltileri, altın, gümüş, arsenik sülfit vb. kolloidal çözeltiler bulunur.

Moleküler dağılmış sistemler.

Bu tür sistemler 1 mm'yi geçmeyen parçacık boyutlarına sahiptir. Moleküler dağılmış sistemler, elektrolit olmayanların gerçek çözeltilerini içerir.

İyon dağılımlı sistemler.

Bunlar, boyutları çok küçük olan ve çok daha ötesine geçen karşılık gelen iyonlara parçalanan tuzlar, bazlar vb. Gibi çeşitli elektrolitlerin çözeltileridir.
10 -8 cm.

Gerçek çözümlerin temsiline ilişkin açıklama dağınık sistemler.

Burada verilen sınıflandırmadan, herhangi bir çözümün (hem gerçek hem de koloidal) dağılmış bir ortam olarak temsil edilebileceği açıktır. Gerçek ve kolloidal çözeltiler, dağılmış fazların parçacık boyutlarında farklılık gösterecektir. Ancak yukarıda gerçek çözümlerin homojenliği hakkında yazdık ve dağılım sistemleri heterojendir. Bu çelişki nasıl çözülür?

Eğer hakkında konuşursak yapı doğru çözümler varsa homojenlikleri göreceli olacaktır. Gerçek çözeltilerin yapısal birimleri (moleküller veya iyonlar), kolloidal çözeltilerin parçacıklarından çok daha küçüktür. Dolayısıyla kolloidal çözeltiler ve süspansiyonlarla karşılaştırıldığında gerçek çözeltilerin homojen olduğunu söyleyebiliriz.

hakkında konuşursak özellikler gerçek çözümler, o zaman tam olarak dağınık sistemler olarak adlandırılamazlar, çünkü dağınık sistemlerin zorunlu varlığı, dağılmış maddenin ve dağılım ortamının karşılıklı çözünmezliğidir.

Koloidal çözeltilerde ve kaba süspansiyonlarda, dağılmış faz ve dağılım ortamı pratikte karışmaz ve birbirleriyle kimyasal olarak reaksiyona girmez. Gerçek çözümler hakkında bu kesinlikle söylenemez. İçlerinde çözündüğünde maddeler karışır ve hatta birbirleriyle etkileşime girer. Bu nedenle kolloidal çözeltilerin özellikleri gerçek çözeltilerden keskin biçimde farklılık gösterir.

Bazı moleküllerin, parçacıkların, hücrelerin boyutları.

Parçacık boyutları en büyüğünden en küçüğüne ve geriye doğru değiştikçe, dağınık sistemlerin özellikleri de buna bağlı olarak değişecektir. burada koloidal sistemler olduğu gibi işgal etmek ara konum kaba süspansiyonlar ve moleküler dispers sistemler arasında.

Dağınık fazın ve dağılım ortamının toplanma durumuna göre sınıflandırma.

Köpük gazın bir sıvı içinde dağılmasıdır ve köpüklerde sıvı, tek tek gaz kabarcıklarını ayıran ince filmlere dönüşür.

Emülsiyonlar bir sıvının, onu çözmeyen başka bir sıvı (örneğin, yağ içindeki su) tarafından ezildiği dağınık sistemlerdir.

Süspansiyonlar sıvılarda katı parçacıkların düşük dağılımlı sistemleri olarak adlandırılır.

Üç tür toplayıcı durumun kombinasyonları, dokuz tür dağınık sistemi ayırt etmeyi mümkün kılar:

Dağınık faz	Dağıtıcı ortam	Başlık ve örnek
Gazlı	Gazlı	Dispers sistem oluşmaz
Gazlı		Gaz emülsiyonları ve köpükler
Gazlı		Gözenekli gövdeler: köpük pomza
	Gazlı	Aerosoller: sisler, bulutlar
		Emülsiyonlar: yağ, krema, süt, margarin, tereyağı
		Kılcal sistemler: Gözenekli cisimlerde, toprakta, toprakta sıvı
	Gazlı	Aerosoller (tozlar, dumanlar), tozlar
		Süspansiyonlar: kağıt hamuru, çamur, süspansiyon, macun
		Katı sistemler: alaşımlar, beton

Sollar kolloidal çözeltilerin diğer adıdır.

Kolloidal çözeltiler de denir sollar(Latince solutus'tan - çözünmüş).

Gaz halindeki bir dağılım ortamına sahip dağılmış sistemlere denir aerosoller. Sisler, sıvı dağılmış faza sahip aerosollerdir ve toz ve duman, katı dağılmış faza sahip aerosollerdir. Duman tozdan daha yüksek oranda dağılmış bir sistemdir.

Sıvı dispersiyon ortamına sahip dispersiyonlu sistemlere denir lisoller(Yunanca “lios”tan - sıvı).

Çözücüye (dağılım ortamı) bağlı olarak, ör. su, benzen alkol veya eter vb., hidrosoller, alkosoller, benzoller, eterosoller vb. vardır.

Yapışkan olarak dağılmış sistemler. Jeller.

Dağınık sistemler olabilir serbestçe dağılmış Ve yapışkan bir şekilde dağılmış dağılmış fazın parçacıkları arasındaki etkileşimin yokluğuna veya varlığına bağlı olarak.

İLE serbestçe dağılmış sistemler aerosolleri, lisolleri, seyreltilmiş süspansiyonları ve emülsiyonları içerir. Akışkandırlar. Bu sistemlerde, dağılmış fazdaki parçacıkların teması yoktur, rastgele termal harekete katılırlar ve yerçekiminin etkisi altında serbestçe hareket ederler.

Yukarıdaki resimler gösteriyor serbest dağılmış sistemler:
Fotoğraflarda a B C tarif edilmiş parçacık-dağılmış sistemler:
a, b- monodispers sistemler,
V- çoklu dağılım sistemi,
Resimde G tarif edilmiş fiber dağılımlı sistem
Resimde D tarif edilmiş film dağılımlı sistem

- sağlam. Dağınık fazın parçacıkları temas ettiğinde ortaya çıkarlar ve bir çerçeve veya ağ şeklinde bir yapının oluşmasına yol açarlar.

Bu yapı, dağınık sistemin akışkanlığını sınırlar ve ona şeklini koruma yeteneği verir. Bu tür yapılandırılmış koloidal sistemlere denir jeller.

Solun stabilitesinin azalması sonucu oluşan sol'un jele geçişine denir. jelleşme(veya jelatinizasyon).

Fotoğraflarda a B C tarif edilmiş yapışkan dağılmış sistemler:
A- jel,
B- yoğun yapıya sahip pıhtı,
V- gevşek "kavisli" yapıya sahip pıhtı
Fotoğraflarda g, d tarif edilmiş kılcal dağılmış sistemler

Tozlar (macunlar), köpükler– birbirine bağlı olarak dağılmış sistemlerin örnekleri.

Toprak Toprak minerallerinin ve humus (organik) maddelerin dağılmış parçacıklarının teması ve sıkışması sonucu oluşan, aynı zamanda tutarlı bir şekilde dağılmış bir sistemdir.

Sürekli bir madde kütlesi gözenekler ve kılcal damarlar tarafından nüfuz ederek kılcal dağılmış sistemler oluşturabilir. Bunlar arasında örneğin şunlar yer alır: ahşap, deri, kağıt, karton, kumaş.

Liyofilik ve liyofobiklik

Kolloidal çözeltilerin genel bir özelliği, dağılmış fazlarının dağılım ortamı ile etkileşime girme özelliğidir. Bu bağlamda iki tür sol ayırt edilir:

1. Liyofobik(Yunanca'dan fobi – nefret) Ve

2.Liyofilik(Yunanca'dan philia – aşk).

sen liyofobik Sollerde parçacıkların çözücüye ilgisi yoktur, onunla zayıf etkileşime girerler ve kendi etraflarında çözücü moleküllerinden oluşan ince bir kabuk oluştururlar.

Özellikle dispersiyon ortamı su ise bu tür sistemlere denir. hidrofobikörneğin demir, altın, arsenik sülfür, gümüş klorür vb. metallerin solleri.

İÇİNDE liyofilik sistemlerde dağılmış madde ile çözücü arasında bir afinite vardır. Bu durumda dağılmış fazın parçacıkları daha hacimli bir çözücü molekül kabuğu kazanır.

Sulu bir dispersiyon ortamı durumunda bu tür sistemlere denir. hidrofilik protein, nişasta, agar-agar, arap zamkı vb. çözeltileri gibi.

Kolloidlerin pıhtılaşması. Stabilizatörler.

Arayüzdeki madde.

Tüm sıvılar ve katılar, örneğin buhar, başka bir sıvı veya katı gibi farklı bileşim ve yapıdaki fazlarla temas ettikleri bir dış yüzeyle sınırlıdır.

Bu maddedeki maddenin özellikleri arayüzey yüzeyi Birkaç çapta atom veya molekül kalınlığına sahip olan fazın hacmi içindeki özelliklerden farklıdır.

Katı, sıvı veya gaz halindeki saf bir maddenin hacmi içinde, herhangi bir molekül benzer moleküllerle çevrilidir.

Sınır tabakasında moleküller başka sayıda molekülle etkileşim halindedir (maddenin hacmi içindeki etkileşimle karşılaştırıldığında farklı).

Bu, örneğin bir sıvının veya katının buharıyla ara yüzeyinde meydana gelir. Ya bir maddenin sınır tabakasındaki moleküller diğerinin molekülleri ile etkileşime girer. kimyasal doğaörneğin karşılıklı olarak az çözünen iki sıvının sınırında.

Sonuç olarak, fazların büyük kısmı içindeki ve faz sınırındaki etkileşimin doğasında farklılıklar ortaya çıkar. Kuvvet alanları bu eşitsizlikle ilişkilidir. (Bu konuda daha fazla bilgi için Sıvının yüzey gerilimi bölümünde bilgi verilmektedir.)

Her bir faza etki eden moleküller arası kuvvetlerin yoğunluğundaki fark ne kadar büyük olursa, fazlar arası yüzeyin potansiyel enerjisi de o kadar büyük olur. yüzey enerjisi.

Yüzey gerilimi
Yüzey enerjisini tahmin etmek için spesifik serbest yüzey enerjisi gibi bir miktar kullanılır. Yeni bir faz arayüzünün birim alanının oluşumu için harcanan çalışmaya eşittir (sabit bir sıcaklık varsayılarak).
İki yoğunlaşmış faz arasında bir sınır olması durumunda bu miktara denir. sınır gerilimi.
Bir sıvının buharlarıyla sınırından bahsederken bu miktara denir. yüzey gerilimi.

Kolloidlerin pıhtılaşması

Tüm kendiliğinden süreçler sistemin enerjisinin (izobarik potansiyel) azalması yönünde gerçekleşir.

Benzer şekilde, faz arayüzünde serbest yüzey enerjisinin azalması yönünde kendiliğinden işlemler meydana gelir.

Fazlar arası yüzey ne kadar küçük olursa, serbest enerji de o kadar küçük olur.

Ve faz arayüzü de çözünmüş maddenin dağılım derecesi ile ilgilidir. Dağılım ne kadar yüksek olursa ( daha küçük parçacıklar dağınık faz), fazlar arasındaki arayüz ne kadar büyük olursa.

Böylece, dağınık sistemlerde her zaman toplam fazlar arası yüzeyde bir azalmaya yol açan kuvvetler vardır yani parçacık genişlemesine. Bu nedenle, sislerde, yağmur bulutlarında ve emülsiyonlarda küçük damlacıkların birleşmesi meydana gelir; yüksek oranda dağılmış parçacıkların daha büyük oluşumlar halinde toplanması.

Bütün bunlar dağınık sistemlerin tahrip olmasına yol açar: sisler ve yağmur bulutları yağmur, emülsiyonlar ayrılır, kolloidal çözeltiler pıhtılaşır, yani. dağılmış fazın bir çökeltisine (pıhtılaşma) ve bir dağılım ortamına ayrılır veya dağılmış fazın uzun parçacıkları durumunda bir jele dönüşür.

Parçalanmış sistemlerin kendi doğal dağılım derecelerini koruma yeteneğine denir. toplu kararlılık.

Dağınık sistemler için stabilizatörler

Daha önce de belirtildiği gibi, Dağınık sistemler temelde termodinamik olarak kararsızdır. Dispersiyon ne kadar yüksek olursa, serbest yüzey enerjisi de o kadar büyük olur ve dispersiyonu kendiliğinden azaltma eğilimi de o kadar büyük olur.

Bu nedenle kararlılık elde etmek, yani. uzun ömürlü süspansiyonlar, emülsiyonlar, koloidal çözeltiler, yalnızca istenen dispersiyonu elde etmek için değil, aynı zamanda stabilizasyonu için koşullar yaratmak da gereklidir.

Buna göre, stabil dispers sistemler en az üç bileşenden oluşur: bir dispersiyon fazı, bir dispersiyon ortamı ve bir üçüncü bileşen. dağıtma sistemi stabilizatörü.

Stabilizatör, doğası gereği iyonik veya moleküler, çoğunlukla yüksek moleküler olabilir.

Liyofobik kolloidlerin sollerinin iyonik stabilizasyonu, düşük konsantrasyonlarda elektrolitlerin varlığıyla ilişkilidir ve dağılmış faz ile dağılım ortamı arasında iyonik sınır katmanları oluşturur.

Dağınık sistemleri stabilize etmek için eklenen yüksek moleküler bileşiklere (proteinler, polipeptitler, polivinil alkol ve diğerleri) koruyucu kolloidler adı verilir.

Faz arayüzünde adsorbe edilerek yüzey katmanında ağ ve jel benzeri yapılar oluşturarak dağılmış fazın parçacıklarının entegrasyonunu önleyen yapısal-mekanik bir bariyer oluştururlar.

Süspansiyonların, macunların, köpüklerin ve konsantre emülsiyonların stabilizasyonu için yapısal-mekanik stabilizasyon çok önemlidir.

Dağınık sistemler hakkında genel fikirler

Homojen reaksiyonlarda kimyasal etkileşim, aktif parçacıkların etkili çarpışmaları sırasında ve heterojen reaksiyonlarda - reaksiyona giren maddelerin teması üzerine fazların arayüzünde meydana gelir ve reaksiyonun hızı ve mekanizması, daha büyük olan, daha gelişmiş olan yüzey alanına bağlıdır. yüzey öyle. Bu açıdan bakıldığında spesifik yüzey alanı yüksek olan dağınık sistemler özellikle ilgi çekicidir.

Dispers sistem, birbirleriyle kimyasal olarak reaksiyona girmeyen ve neredeyse tamamen karşılıklı çözünmezliğe sahip en az iki maddeden oluşan bir karışımdır. Dağınık sistem - Bu, bir maddenin çok ezilmiş parçacıklarının diğerinin hacmi içinde eşit şekilde dağıldığı bir sistemdir.

Dağınık sistemler göz önüne alındığında iki kavram ayırt edilir: dağılmış faz ve dağılım ortamı (Şekil 10.1).

Dağınık faz – Bu, bir maddenin küçük boyutlara dağılmış, başka bir maddenin hacminde eşit olarak dağılmış parçacıklarının bir koleksiyonudur. Dağınık fazın belirtileri parçalanma ve süreksizliktir.

Dağıtıcı ortamdağılmış fazın parçacıklarının eşit şekilde dağıldığı bir maddedir. Bir dispersiyon ortamının işareti onun sürekliliğidir.

Dağınık faz, dispersiyon ortamından fiziksel yollarla (santrifüjleme, ayırma, çökeltme vb.) ayrılabilir.

Şekil 10.1 - Dağınık sistem: bir adsorpsiyon katmanı d'ye sahip olan dağılmış fazın parçacıkları (küçük katı parçacıklar, kristaller, sıvı damlalar, gaz kabarcıkları, molekül veya iyonların birleşimi biçiminde), homojen bir sürekli dağılım ortamında dağıtılır. F.

Dağınık sistemler çeşitli ayırt edici özelliklere göre sınıflandırılır: dağılma, dağılmış fazın ve dağılma ortamının toplanma durumu, aralarındaki etkileşimin yoğunluğu, dağılmış sistemlerde yapıların yokluğu veya oluşumu.

Dağılım derecesine göre sınıflandırma

Dağınık fazın parçacık boyutuna bağlı olarak, tüm dağılmış sistemler geleneksel olarak üç gruba ayrılır (Şekil 10.2).

Şekil 10.2 - Dispers sistemlerin parçacık boyutuna göre sınıflandırılması (karşılaştırma amacıyla, gerçek çözümlerdeki parçacık boyutları verilmiştir)

1. Kaba sistemler parçacık boyutunun 1 µm'den fazla olduğu (10 –5 M). Bu dağınık sistem grubu aşağıdaki özelliklerle karakterize edilir: dağılmış fazın parçacıkları yerçekimi kuvvetleri alanına yerleşir (veya yüzer) ve kağıt filtrelerden geçmez; normal bir mikroskop altında görülebilirler. Kaba sistemler arasında süspansiyonlar, emülsiyonlar, toz, köpük, aerosoller vb. bulunur.

Süspansiyon - dağınık olduğu dağınık bir sistemdirfaz katıdır ve dağılım ortamı sıvıdır.

Süspansiyonun bir örneği, kil veya tebeşirin su, boya veya macun içinde çalkalanmasıyla oluşturulan bir sistem olabilir.

Emülsiyon – Bu, sıvı dağılmış fazın, sıvı dağılım ortamının hacmi boyunca eşit şekilde dağıtıldığı dağılmış bir sistemdir; Bir emülsiyon karşılıklı olarak çözünmeyen iki sıvıdan oluşur.

Emülsiyon örnekleri arasında süt (dağılmış fazın sıvı yağ damlaları olduğu ve dağılım ortamının su olduğu), krema, mayonez, margarin ve dondurma yer alır.

Çöktürme sırasında süspansiyonlar ve emülsiyonlar bileşen parçalarına ayrılır (tabakalara ayrılır): dağılmış faz ve dağılım ortamı. Yani benzeni suyla kuvvetlice çalkalarsanız, bir süre sonra iki katmana ayrılan bir emülsiyon oluşur: üst benzen ve alt sulu. Emülsiyonların ayrılmasını önlemek için bunlara ekleyin emülgatörler– Emülsiyonlara agregat stabilitesi kazandıran maddeler.

Köpük - dağılmış fazın bir dizi gaz (veya buhar) kabarcıkları olduğu ve dağılım ortamının sıvı olduğu hücresel, kabaca dağılmış bir sistem.

Köpüklerde, kabarcıkların içerdiği gazın toplam hacmi, gaz kabarcıkları arasındaki katmanlarda bulunan sıvı dispersiyon ortamının hacminden yüzlerce kat daha fazla olabilir.

2. Mikroheterojen (veyaince dağılmış ) parçacık boyutunun 10°C'de değiştiği ara sistemler – 5 –10 –7 m.Bunlar arasında ince süspansiyonlar, dumanlar ve gözenekli katılar bulunur.

3. Ultramikroheterojen (veyakoloidal dağılmış ) 1–100 nm boyutunda parçacıkların bulunduğu sistemler (10–9 –10 –7 m) 10 3_ 10 9'dan oluşur atomlar ve bir arayüz aracılığıyla çözücüden ayrılır. Kolloidal çözeltiler aşırı derecede dağılmış bir durumla karakterize edilir; bunlara genellikle denir. sol veya sıklıkla liyosollerdispersiyon ortamının bir sıvı olduğunu vurgulamak için. Dispersiyon ortamı olarak su alınırsa, bu tür sollara denir.hidrosollerve eğer organik sıvı -organosoller.

En ince şekilde dağılmış sistemlerin belirli özellikleri vardır:

düşük difüzyon hızı;

dağılmış fazın parçacıkları (yani kolloidal parçacıklar) yalnızca bir ultramikroskop veya elektron mikroskobu kullanılarak incelenebilir;

ışığın kolloidal parçacıklar tarafından saçılması, bunun sonucunda bir ultramikroskopta ışık lekelerinin görünümünü alırlar - Tyndall etkisi (Şekil 10.3);

Şekil 10.3 – Ultramikroheterojen (ince dağılmış) sistem: a) koloidal çözelti; b) koloidal bir çözeltiden geçerken dar bir ışık ışınının sapmasının diyagramı; c) ışığın koloidal bir çözelti tarafından saçılması (Tyndall etkisi)

• stabilizatörlerin (elektrolit iyonları) varlığında faz arayüzünde, asılı parçacıkların varlığını destekleyen bir iyonik katman veya çözünme kabuğu oluşturulur;
• dağılmış faz, dağılım ortamında ya tamamen çözünmez ya da az çözünür.

Kolloidal parçacıkların örnekleri arasında nişasta, proteinler, polimerler, kauçuk, sabunlar, alüminyum ve ferum (III) hidroksitler yer alır.

Dağınık fazın toplanma durumları ile dağılım ortamı arasındaki ilişkiye dayalı olarak dağılmış sistemlerin sınıflandırılması

Bu sınıflandırma Ostavld tarafından önerilmiştir (Tablo 10.1). Dağınık sistemlerin toplanma durumunu şematik olarak kaydederken, önce dağınık fazın toplanma durumunu G (gaz), L (sıvı) veya T (katı) harfleriyle belirtin ve ardından bir çizgi (veya kesir işareti) koyun ve dispersiyon ortamının toplanma durumunu yazın.

Tablo 10.1 – Dispers sistemlerin sınıflandırılması

Dağınık sistemlerin moleküler etkileşimin yoğunluğuna göre sınıflandırılması

Bu sınıflandırma G. Freundlich tarafından önerilmiştir ve yalnızca sıvı dispersiyon ortamına sahip sistemler için kullanılır.

1. Liyofilik sistemler dağılmış fazın dispersiyon ortamı ile etkileşime girdiği ve belirli koşullar altında içinde çözülebildiği - bunlar kolloidal yüzey aktif cisimlerinin (yüzey aktif cisimleri), yüksek moleküler ağırlıklı bileşiklerin (HMW) çözeltileridir. Çeşitli liyofilik sistemler arasında pratik açıdan en önemlileri, hem moleküler olarak çözünmüş halde hem de onlarca, yüzlerce veya daha fazla molekülden oluşan agregatlar (miseller) formunda bulunabilen yüzey aktif maddelerdir.
2. Liyofobik sistemler dağılmış fazın dağılım ortamı ile etkileşime giremediği ve içinde çözünemediği. Liyofobik sistemlerde, farklı fazlardaki moleküller arasındaki etkileşim, liyofilik sistemlere göre çok daha zayıftır; arayüzey yüzey gerilimi yüksektir, bunun sonucunda sistem dağılmış fazın parçacıklarını kendiliğinden büyütme eğilimindedir.

Dağınık sistemlerin fiziksel duruma göre sınıflandırılması

Sınıflandırmanın yazarı P. Rebinder'dır. Bu sınıflandırmaya göre, dağılmış bir sistem, dağılmış fazın payda ve dağılım ortamının da paydada yer aldığı bir kesirle gösterilir. Örneğin: T1 / L2, katı fazlı (indeks 1) ve sıvı dispersiyon ortamına (indeks 2) sahip dağılmış bir sistemi belirtir. Rebinder sınıflandırması, dağınık sistemleri iki sınıfa ayırır:

1. Serbestçe dağılmış sistemler - dağılmış fazın sürekli sert yapılar (ızgaralar, kafes kirişler veya çerçeveler) oluşturmadığı, akışkanlığa sahip olduğu ve dağılmış fazın parçacıklarının birbiriyle temas etmediği, rastgele termal harekete katılan ve yerçekiminin etkisi altında serbestçe hareket ettiği soller . Bunlara aerosoller, liyosoller, seyreltilmiş süspansiyonlar ve emülsiyonlar dahildir.

Serbestçe dağılmış sistemlere örnekler:

• Kolloidal dağılımlı (T 1 / G 2 - atmosferin üst katmanlarındaki toz, aerosoller), kaba dağılımlı (T 1 / G 2 - dumanlar ve G 1 / G 2 - sisler) gazlarda dağılmış sistemler;
• Kolloidal dispersiyonlu (T 1 / G 2 - liyosoller, suda dağılmış boyalar, sentetik polimerlerin lateksleri), kaba dispersiyonlu (T 1 / G 2 - süspansiyonlar; G 1 / G 2 - sıvı emülsiyonlar; G 1) sıvılarda dağılmış sistemler / Zh 2 – gaz emülsiyonları);
• Dağınık sistemler katılar ah: T 1 / T 2 - katı soller, örneğin camdaki sarı metal sol, pigmentli lifler, dolgulu polimerler.

2. Yapışkan olarak dağılmış (veya sürekli) sistemler . Sürekli (bağlantılı olarak dağılmış) sistemlerde, dağılmış fazın parçacıkları sert bir yapı oluşturur. mekansal yapılar. Bu tür sistemler kayma deformasyonuna karşı dayanıklıdır. Yapışkan olarak dağılmış sistemler katıdır; dağılmış fazın parçacıkları temas ettiğinde ortaya çıkarlar, bir çerçeve veya ağ biçiminde bir yapının oluşmasına yol açar, dağılmış sistemin akışkanlığını sınırlandırır ve ona şeklini koruma yeteneği verir. Bu tür yapılandırılmış kolloidal sistemlere jel adı verilir.

Yapışkan olarak dağılmış sistemlere örnekler:

• Sıvı arayüzlü dağılmış sistemler (G1 / Zh2 - köpükler; Zh1 / Zh2 - köpük emülsiyonları);
• Fazlar arasında katı bir arayüze sahip dağınık sistemler (G 1 / T 2 - gözenekli gövdeler, doğal lifler, pomza, sünger, odun kömürü; G 1 / T 2 - granitte nem; T 1 / T 2 - polimerlerin iç içe geçmiş ağları).

Kolloidal çözeltilerin hazırlanması ve saflaştırılması

Kolloidal çözeltilerin hazırlanması

Kolloidal çözeltiler hazırlanabilirdağıtıcı veya yoğunlaşma yöntemler.

1. Dispersiyon yöntemleri- bunlar, büyük parçaların koloidal boyutlarda agregatlar halinde ezilmesiyle liyofobik sollerin üretilmesine yönelik yöntemlerdir.

Mekanik Kaba sistemlerin ezilmesi şu şekilde gerçekleştirilir: kırma, darbe, aşınma, yarma. Parçacıklar birkaç on mikron boyutuna kadar ezilir. bilyalı değirmenlerÖzel malzemeler kullanılarak çok ince kırma (0,1-1 mikrona kadar) sağlanır.kolloid değirmenlerihızla dönen bir rotor (10-20 bin rpm) ile sabit bir mahfaza arasında dar bir boşluk vardır ve parçacıklar bu boşlukta yırtılır veya aşınır.P. A. Rebinder'ın çalışması, katıların elastik ve plastik deformasyonlara karşı direncinin yanı sıra yüzey aktif maddelerin adsorpsiyonunun etkisi altında mekanik tahribat olgusunu ortaya koydu. Yüzey aktif maddeler dispersiyonu kolaylaştırır ve dispersiyon derecesinde önemli bir artışa katkıda bulunur.

2. Yoğunlaşma yöntemleri- bunlar, molekülleri ve iyonları koloidal boyutlardaki agregatlar halinde birleştirerek (yoğunlaştırarak) kolloidal çözeltiler üretmeye yönelik yöntemlerdir. Sistem homojenden heterojene değişir, yani yeni bir faz (dağılmış faz) ortaya çıkar. Gerekli koşul dır-dir aşırı doygunluk orijinal sistem.

Yoğuşma yöntemleri, yoğuşmaya neden olan kuvvetlerin niteliğine göre fiziksel yoğuşma ve kimyasal yoğuşma olarak sınıflandırılır.

Fiziksel yoğunlaşma buhardan veya solventin değiştirilmesiyle yapılabilir.

Buharlardan yoğunlaşma. Başlangıç ​​malzemesi buhar halindedir. Sıcaklık düştükçe buhar aşırı doygun hale gelir ve kısmen yoğunlaşarak dağınık bir faz oluşturur. Bu şekilde civanın ve diğer bazı metallerin hidrosolleri elde edilir.

Çözücü değiştirme yöntemi. Yöntem, dispersiyon ortamının bileşiminin ve özelliklerinin değiştirilmesine dayanmaktadır. Örneğin, bir alkol kükürt, fosfor veya reçine çözeltisini suya dökün; maddenin yeni çözücü içindeki çözünürlüğünün azalması nedeniyle, çözelti aşırı doygun hale gelir ve maddenin bir kısmı yoğunlaşarak dağılmış fazın parçacıklarını oluşturur.

Kimyasal yoğunlaşma dağılmış fazı oluşturan maddenin sonuç olarak elde edilmesidir. Kimyasal reaksiyon. Bir reaksiyonun gerçek bir çözelti veya çökelti yerine kolloidal bir çözelti oluşturması için en az üç koşulun karşılanması gerekir:

1. dağılmış fazın maddesi dağılım ortamında çözünmez;
2. dağılmış faz kristal çekirdeklerinin oluşum hızı, kristal büyüme hızından çok daha yüksektir; bu koşul genellikle bir bileşenin konsantre bir çözeltisinin, başka bir bileşenin oldukça seyreltik bir çözeltisine kuvvetli bir şekilde karıştırılarak dökülmesiyle karşılanır;
3. Başlangıç ​​maddelerinden biri fazla alınır, dengeleyici olan da budur.

Kolloidal çözeltilerin saflaştırılması için yöntemler.

Öyle ya da böyle elde edilen kolloidal çözeltiler genellikle düşük molekül ağırlıklı safsızlıklardan (moleküller ve iyonlar) saflaştırılır. Bu yabancı maddelerin uzaklaştırılması diyaliz (elektrodiyaliz) ve ultrafiltrasyon yoluyla gerçekleştirilir.

Diyaliz– koloidal çözeltiyi temiz dispersiyon ortamından ayıran yarı geçirgen bir membran kullanan bir saflaştırma yöntemi. Parşömen, selofan, kolodiyon, seramik filtreler ve diğer ince gözenekli malzemeler, yarı geçirgen (yani moleküller ve iyonlar için geçirgen, ancak dağılmış faz parçacıkları için geçirimsiz) membranlar olarak kullanılır. Difüzyonun bir sonucu olarak, düşük molekül ağırlıklı safsızlıklar dış çözeltiye geçer.

Ultrafiltrasyon diyaliz adı verilen ve bir iç bölmede basınç altında gerçekleştirilen bir işlemdir. Esas itibarıyla ultrafiltrasyon, solleri saflaştırmaya yönelik bir yöntem değil, yalnızca onları konsantre etmeye yönelik bir yöntemdir.

Kolloidal çözeltilerin optik özellikleri

Işık dağınık bir sistemin üzerine düştüğünde aşağıdaki olaylar gözlemlenebilir:

• ışığın sistemden geçişi;
• ışığın dağınık faz parçacıkları tarafından kırılması (eğer bu parçacıklar şeffafsa);
• ışığın dağılmış fazın parçacıkları tarafından yansıması (parçacıklar opaksa);
• ışık saçılması;
• emilim (ışığın dağılmış faz tarafından emilmesi.

Işık saçılması Dağınık faz parçacıklarının daha küçük olduğu veya gelen ışığın dalga boyuyla karşılaştırılabilir olduğu sistemler için gözlemlenir. Kolloidal çözeltilerde dağılmış fazın parçacık boyutunun 10 olduğunu hatırlayalım. -7 -10 -9 m.Sonuç olarak ışık saçılımı, incelediğimiz kolloidal sistemler için karakteristik bir olgudur.

Rayleigh ışık saçılımı teorisini yarattı. Dağınık ışığın yoğunluğunu (I) gelen ışığın yoğunluğuna (I0) bağlayan bir denklem türetmiştir. şu şartla adil:

• parçacıklar küresel bir şekle sahiptir;
• parçacıklar iletken değildir elektrik(yani metalik değildirler);
• parçacıklar ışığı emmez, yani renksizdir;
• koloidal bir çözelti, parçacıklar arasındaki mesafenin gelen ışığın dalga boyundan daha büyük olacağı ölçüde seyreltilir.

Rayleigh denklemi:

• Nerede V - bir parçacığın hacmi,
• λ - dalga boyu;
• N 1 - parçacığın kırılma indisi;
• n o - ortamın kırılma indisi.

Rayleigh denkleminden aşağıdaki sonuçlar çıkar:

1. Parçacığın ve ortamın kırılma indisleri ne kadar farklı olursa, saçılan ışığın yoğunluğu da o kadar büyük olur. (N 1 - P 0 ).
2. Kırılma indisi ise P 1 Ve N 0 aynıysa, homojen olmayan bir ortamda ışık saçılımı olmayacaktır.
3. Kısmi konsantrasyon v ne kadar büyük olursa, saçılan ışığın yoğunluğu da o kadar büyük olur. Kütle konsantrasyonu C, Genellikle çözeltilerin hazırlanmasında kullanılan g/dm3, kısmi konsantrasyonla şu ifadeyle ilişkilidir:

burada ρ parçacık yoğunluğudur.

Bu bağımlılığın yalnızca küçük parçacık boyutları bölgesinde korunduğuna dikkat edilmelidir. Spektrumun görünür kısmı için bu durum 2 10 -6 cm değerlerine karşılık gelir.< r < 4 10 -6 см. С увеличением r рост BEN yavaşlar ve r > λ için, saçılmanın yerini yansıma alır. Saçılan ışığın yoğunluğu konsantrasyonla doğru orantılıdır.

4. Saçılan ışığın yoğunluğu, dalga boyunun dördüncü kuvvetiyle ters orantılıdır.

Bu, bir beyaz ışık ışınının kolloidal bir çözeltiden geçtiğinde, kısa dalgaların (tayfın mavi ve mor kısımları) ağırlıklı olarak saçıldığı anlamına gelir. Bu nedenle renksiz sol, dağınık ışıkta mavimsi bir renge, iletilen ışıkta ise kırmızımsı bir renge sahiptir. Gökyüzünün mavi rengi aynı zamanda ışığın atmosferdeki küçük su damlacıkları tarafından saçılmasından da kaynaklanmaktadır. Güneş doğarken veya günbatımında gökyüzünün turuncu veya kırmızı rengi, sabah veya akşam saatlerinde atmosferden çoğunlukla ışığın geçmesinden kaynaklanmaktadır.

ışık emilimi. Rayleigh denklemi renksiz sollar, yani ışığı absorbe etmeyen sollar için türetilmiştir. Bununla birlikte, birçok koloidal çözeltinin belirli bir rengi vardır; Spektrumun karşılık gelen bölgesindeki ışığı emer; sol her zaman emilene tamamlayıcı bir renkte renklenir. Böylece spektrumun mavi kısmını (435-480 nm) emerek sol sarıya dönüşür; mavimsi-yeşil kısmı (490-500 nm) emdiğinde kırmızı bir renk alır.Görünür spektrumun tamamından gelen ışınlar şeffaf bir cisimden geçiyorsa veya opak bir cisimden yansıyorsa, o zaman şeffaf cisim renksiz görünür ve opak cisim beyaz görünür. Eğer bir cisim görünür spektrumun tamamından radyasyonu emerse, siyah görünür.Işığı absorbe edebilen koloidal çözeltilerin optik özellikleri, sistemden geçerken ışık yoğunluğundaki değişikliklerle karakterize edilebilir. Bunu yapmak için Bouguer-Lambert-Beer yasasını kullanın:

Neredeyim 0 - gelen ışığın yoğunluğu ; BEN vesaire- soldan geçen ışığın yoğunluğu; k - emme katsayısı; ben- sol katmanının kalınlığı; İle- sol konsantrasyonu.

İfadenin logaritmasını alırsak şunu elde ederiz:

Miktar denir optik yoğunlukçözüm . Monokromatik ışıkla çalışırken, her zaman optik yoğunluğun hangi dalga boyunda belirlendiğini belirtin ve bunu belirtin. D λ .

Kolloidal sistemlerin yapısının misel teorisi

Bir değişim reaksiyonuyla bir AgI sol oluşumu örneğini kullanarak hidrofobik bir koloidal parçacığın yapısını ele alalım.

AgNO3 + KI → AgI + KNO3.

Maddeler eşdeğer miktarlarda alınırsa, AgI'nin kristalimsi bir çökeltisi çöker. Ancak, başlangıç ​​​​maddelerinden biri, örneğin KI fazlaysa, AgI kristalizasyon süreci, koloidal bir çözeltinin - AgI misellerinin oluşumuna yol açar.

Bir AgI hidrosol miselinin yapısı Şekil 10.4'te gösterilmektedir.

Şekil 10.4 – Fazla KI ile oluşturulan AgI hidrosol miselinin şeması

100-1000 [mAgI] molekülden (mikrokristaller) oluşan bir küme (çekirdek), yüzeyinde bir dispersiyon ortamında meydana gelen elektrolit iyonlarının adsorpsiyonunun meydana geldiği yeni bir fazın çekirdeğidir. Paneth-Faience kuralına göre çekirdeğin kristal kafesine giren ve bu kafesi tamamlayan iyonlarla aynı olan iyonlar daha iyi adsorbe edilir. Doğrudan çekirdeğe adsorbe edilen iyonlara denir. potansiyel belirleyici potansiyelin büyüklüğünü ve yüzey yükünün işaretini ve ayrıca tüm parçacığın yükünün işaretini belirledikleri için. Bu sistemdeki potansiyeli belirleyen iyonlar, fazla miktarda bulunan, AgI çekirdeğinin kristal kafesinin bir parçası olan, stabilizatör görevi gören ve elektriksel çift katmanın (DEL) sert kısmında iç kabuğu oluşturan I-iyonlarıdır. misel. Üzerine adsorbe edilen I iyonları içeren agrega miselin çekirdeğini oluşturur.

Hidratlanmış iyonun yarıçapına yakın bir mesafedeki AgI parçacıklarının negatif yüklü yüzeyine, zıt işaretli iyonlar (karşı iyonlar) - pozitif yüklü K + iyonları - çözeltiden çekilir. Karşı iyon katmanı, hem elektrostatik kuvvetler hem de adsorpsiyon çekici kuvvetleri tarafından bir arada tutulan, elektriksel çift katmanın (DEL) dış kabuğudur. Katı bir çift katmanla birlikte moleküllerin bir araya gelmesine koloidal parçacık - granül denir.

Termal hareketten dolayı karşıt iyonların bir kısmı granül çevresinde yaygın olarak bulunur ve yalnızca elektrostatik kuvvetler nedeniyle granülle ilişkilidir. Koloidal parçacıklar, onu çevreleyen yaygın katmanla birlikte misel olarak adlandırılır. Çekirdeğin yükü nedeniyle misel elektriksel olarak nötrdür. şarja eşit tüm karşı iyonlar ve granül genellikle elektrokinetik veya ξ - zeta - potansiyeli adı verilen bir yüke sahiptir. Kısaltılmış haliyle bu örneğin misel yapı diyagramı şu şekilde yazılabilir:

Kolloidal parçacıkların yapısı teorisinin ana hükümlerinden biri, çift elektrik katmanının (EDL) yapısı kavramıdır. Modern fikirlere göre, elektrikli çift katmanlı DESAdsorpsiyon ve difüzyon katmanlarından oluşur. Adsorpsiyon katmanı aşağıdakilerden oluşur:

• yüzey potansiyelinin büyüklüğünü ve işaretini belirleyen potansiyel belirleyici iyonların üzerine adsorpsiyonunun bir sonucu olarak misel çekirdeğinin yüklü yüzeyi;
• çözeltiden yüklü yüzeye çekilen zıt işaretli iyonların bir tabakası - karşı iyonlar. Karşı iyon adsorpsiyon katmanı yüklü yüzeyden moleküler yarıçap kadar uzakta bulunur. Bu yüzey ile adsorpsiyon katmanının karşı iyonları arasında hem elektrostatik hem de adsorpsiyon kuvvetleri mevcuttur ve bu nedenle bu karşı iyonlar özellikle çekirdeğe güçlü bir şekilde bağlanır. Adsorpsiyon katmanı çok yoğundur, kalınlığı sabittir ve dış koşullardaki değişikliklere (elektrolit konsantrasyonu, sıcaklık) bağlı değildir.

Termal hareket nedeniyle, bazı karşıt iyonlar dispersiyon ortamının derinliklerine nüfuz eder ve bunların granülün yüklü yüzeyine çekilmesi yalnızca elektrostatik kuvvetler nedeniyle gerçekleştirilir. Bu karşıt iyonlar yüzeye daha az sıkı bir şekilde bağlanan dağınık bir katman oluşturur. Yaygın katman, dağılım ortamındaki elektrolit konsantrasyonuna bağlı olarak değişken bir kalınlığa sahiptir.

Katı ve sıvı fazlar birbirine göre hareket ettiğinde, dağınık kısımda EDL'de bir kopma meydana gelir ve arayüzeyde potansiyel bir sıçrama meydana gelir. elektrokinetik ξ - potansiyel(zeta potansiyeli). Değeri, potansiyel belirleyici iyonların toplam yük sayısı (φ) ile adsorpsiyon katmanında bulunan karşı iyon yüklerinin sayısı (ε) arasındaki farkla belirlenir, yani. ξ = φ - ε. Katı fazdan çözeltinin derinliklerine doğru mesafeyle arayüzey potansiyelindeki düşüş, Şekil 10.5'te gösterilmektedir.

Şekil 10.5 Dizel enerji santralinin yapısı

Hidrofobik bir sol parçacıklarının etrafında potansiyel bir farkın varlığı, bunların çarpışma sırasında birbirine yapışmasını engeller, yani bunlar, solun toplam stabilitesinde bir faktördür. Yayılan iyonların sayısı azalırsa veya sıfıra yaklaşırsa, granül elektriksel olarak nötr hale gelir (izoelektrik durum) ve en düşük stabiliteye sahip olur.

Böylece, elektrokinetik potansiyelin büyüklüğü itme kuvvetlerini ve dolayısıyla koloidal çözeltinin toplam stabilitesini belirler. Kolloidal çözeltinin yeterli stabilitesi, ξ = 0,07 V'lik bir elektrokinetik potansiyel değerinde sağlanır; ξ = 0,03 V'den düşük değerlerde, itici kuvvetler toplanmaya direnemeyecek kadar zayıftır ve bu nedenle kaçınılmaz olarak sedimantasyonla sonuçlanan pıhtılaşma meydana gelir. .

Elektrokinetik potansiyelin değeri, formül (10.5)'e göre bir elektroforez cihazı kullanılarak belirlenebilir:

burada η viskozitedir; ϑ - parçacık hareket hızı; l çözelti boyunca elektrotlar arasındaki mesafedir; E - elektromotor kuvvet, D - dielektrik sabiti.

ξ potansiyelini etkileyen faktörler:

1. Kayıtsız bir elektrolitin çözeltisindeki varlığı - potansiyel belirleyici bir iyon içermeyen bir elektrolit.

• Kayıtsız bir elektrolit bir karşı iyon içerir. Bu durumda, difüzyon katmanının sıkışması meydana gelir ve ξ düşer ve bunun sonucunda pıhtılaşma meydana gelir.
• Kayıtsız bir elektrolit, karşı iyonla aynı işarete sahip bir iyon içerir, ancak karşı iyonun kendisini içermez. Bu durumda iyon değişimi meydana gelir: karşıt iyon, kayıtsız elektrolitin iyonları ile değiştirilir. ξ'da bir düşüş gözlenir, ancak düşüşün derecesi ikame iyonunun doğasına, onun değerine ve hidrasyon derecesine bağlı olacaktır. Liyotropik katyon ve anyon sıraları, iyonların, dağınık tabakayı sıkıştırma ve ξ potansiyelinde bir düşüşe neden olma yeteneklerindeki artışa göre düzenlendiği sıralardır.

Li + - Na + - NH 4 + - K + - Rb + - Cs + - Mg 2+ - Ca 2+ - Ba 2+ ...

CH 3 COO – - F – - NO 3 – - Cl – - I – - Br – - SCN – - OH – - SO 4 2–

2. Çözüm ekleme elektrolit stabilizatörü– potansiyeli belirlenmiş bir iyon içeren bir elektrolit, ξ – potansiyelinde bir artışa neden olur; bu, kolloidal sistemin stabilitesine ancak belirli bir sınıra kadar katkıda bulunduğu anlamına gelir.

Kolloidal sistemlerin stabilitesi ve pıhtılaşması

Kolloidal sistemlerin stabilitesi ve pıhtılaşmasına ilişkin modern teori, Deryagina, Landau, Verwey, Overbeck gibi birçok ünlü bilim adamı tarafından oluşturulmuştur ve bu nedenle şu şekilde kısaltılmıştır: DLFO teorisi . Bu teoriye göre dağınık bir sistemin kararlılığı, Brown hareketinin bir sonucu olarak parçacıklar birbirlerine yaklaştıklarında aralarında ortaya çıkan çekici ve itici kuvvetlerin dengesi tarafından belirlenir. Kolloidal sistemlerin kinetik ve agregat stabilitesi arasında bir ayrım yapılır.

1. Kinetik (sedimantasyon) stabilitesi- dağılmış parçacıkların süspansiyon halinde olma ve çökelmeme (tortu değil) yeteneği. Dağınık sistemlerde doğal çözümlerde olduğu gibi Brown hareketi mevcuttur. Brownian hareketi parçacık boyutuna, dağılmış ortamın viskozitesine, sıcaklığa vb. bağlıdır. Parçacıkları pratik olarak yerçekiminin etkisi altında çökmeyen ince dağılmış sistemler (soller), kinetik (sedimantasyon) kararlı olarak sınıflandırılır. Bunlar aynı zamanda hidrofilik solları da içerir - polimerlerin, proteinlerin vb. çözeltileri. Hidrofobik soller ve kaba sistemler (süspansiyonlar, emülsiyonlar) kinetik olarak kararsızdır. İçlerinde faz ve ortamın ayrılması oldukça hızlı gerçekleşir.
2. Toplam stabilite- Dağınık faz parçacıklarının belirli bir dağılım derecesini değişmeden muhafaza etme yeteneği. Agregasyona dayanıklı sistemlerde, dağınık fazın parçacıkları çarpışmalar sırasında birbirine yapışmaz ve agregatlar oluşturmaz. Ancak agregat stabilitesi ihlal edildiğinde, koloidal parçacıklar büyük agregatlar oluşturur ve ardından dağılmış faz çökelir. Bu süreç denir pıhtılaşma ve kendiliğinden ilerler, çünkü bu durumda sistemin serbest enerjisi azalır (Δ G<0) .

Kolloidal sistemlerin stabilitesini etkileyen faktörler şunları içerir:

1. Dağınık parçacıkların elektrik yükünün varlığı. Liyofobik sollerin dağılmış parçacıkları aynı yüke sahiptir ve bu nedenle çarpıştıklarında zeta potansiyeli ne kadar yüksek olursa birbirlerini o kadar güçlü bir şekilde iteceklerdir. Ancak elektriksel faktör her zaman belirleyici değildir.
2. Stabilize edici iyonların çözülmesi (hidrasyon) yeteneği. Yaygın katmanda ne kadar fazla hidratlanmış (solvatlanmış) karşı iyon bulunursa, granüllerin etrafındaki toplam hidrasyon (solvat) kabuğu o kadar büyük olur ve dağılmış sistem o kadar stabil olur.

Teoriye göre Brown hareketi sırasında kolloidal parçacıklar birbirlerine 10 metreye kadar serbestçe yaklaşırlar. -5 Van der Waals çekim kuvvetlerinde (1) ve koloidal parçacıklar arasındaki elektrostatik itme kuvvetlerinde (2) değişimin doğası Şekil 1'de gösterilmektedir. 10.6. Ortaya çıkan eğri (3), karşılık gelen koordinatların geometrik olarak eklenmesiyle elde edilir. Minimum ve büyük mesafelerde parçacıklar arasında çekim enerjisi hakimdir (I ve II enerji minimumları). Minimum enerji II'de, parçacıkların yapışma enerjisi, onları toplanmış bir durumda tutmak için yetersizdir. Elektrikli çift tabakanın kalınlığına karşılık gelen ortalama mesafelerde, itme enerjisi, parçacıkların birbirine yapışmasını önleyen AB potansiyel bariyerine hakim olur. Uygulama, zeta potansiyeli ξ = 70 mV'de kolloidal sistemlerin yüksek potansiyel bariyeri ve yüksek toplanma stabilitesi ile karakterize edildiğini göstermektedir. Kolloidal sistemi istikrarsızlaştırmak için, ör. pıhtılaşma sürecinin uygulanması, azaltılması gerekir - 0 - 3 mV değerlerine kadar potansiyel.

Şekil 10.6. Kolloidal parçacıkların potansiyel etkileşim eğrileri

Dağınık sistemlerin pıhtılaşması

Pıhtılaşma, koloidal parçacıkların birbirine yapışması işlemidir. Bu süreç, çeşitli faktörlerin etkisi altında nispeten kolay bir şekilde ilerler: elektrolitlerin, elektrolit olmayanların eklenmesi, donma, kaynatma, karıştırma, güneş ışığına maruz kalma vb. elektrolitik pıhtılaşma (elektrolitlerin etkisi altında)İyon değişimi adsorpsiyonu sıklıkla gözlemlenir: daha yüksek valansa veya daha yüksek adsorpsiyon potansiyeline sahip pıhtılaştırıcı iyonlar, önce dağınık katmanın ve ardından adsorpsiyon katmanının karşı iyonlarının yerini alır. Değişim eşdeğer miktarda gerçekleşir, ancak karşı iyonların değiştirilmesi, dağılmış ortamda yeterli elektrolit konsantrasyonu ile parçacıkların stabilitesini kaybetmesine ve çarpışma sırasında birbirine yapışmasına neden olur.

Elektrolitik pıhtılaşma için bir dizi deneysel genel kural oluşturulmuştur:

1. Liyofobik sollerin pıhtılaşması herhangi bir elektrolitten kaynaklanır, ancak belirli bir elektrolit konsantrasyonuna ulaşıldığında gözle görülür bir oranda gözlenir. Pıhtılaşma eşiği(C ila) solun pıhtılaşmasını başlatmak için gereken minimum elektrolit konsantrasyonudur. Bu durumda çözeltinin bulanıklığı, renginin değişmesi vb. gibi dış değişiklikler gözlenir.

• Sel elektrolitin molar konsantrasyonu, mmol/l;
• Vel - elektrolit çözeltisinin hacmi, l;
• Vz - sol hacmi, l.

Pıhtılaşma eşiğinin tersi, elektrolitin pıhtılaşma yeteneği () olarak adlandırılır:

burada Sk pıhtılaşma eşiğidir.

2. Schultz-Hardy kuralı:

• pıhtılaşma etkisi, yükü kolloidal parçacıkların yüzeyinin yüküne (granülün yükü) zıt işaretli olan iyon tarafından sergilenir ve bu etki, iyonun değerliği arttıkça artar;
• İyonların pıhtılaştırıcı etkisi, iyonların değerliği arttıkça birçok kez artar. Bir - iki ve üç değerlikli iyonlar için pıhtılaşma etkisi yaklaşık 1: 50: 500'dür.

Bu, çok değerlikli yüksek yüklü pıhtılaştırıcı iyonların, koloidal bir parçacığın yüklü yüzeyi tarafından tek değerlikli olanlara göre çok daha güçlü bir şekilde çekilmesi ve karşıt iyonların dağınık ve hatta adsorpsiyon katmanından çok daha kolay yer değiştirmesi gerçeğiyle açıklanmaktadır.

3. Organik iyonların pıhtılaştırıcı etkisi inorganik iyonlarınkinden çok daha yüksektir. Bunun nedeni yüksek adsorpsiyon kapasiteleri, aşırı eşdeğer miktarlarda adsorbe edilebilme yetenekleri ve ayrıca koloidal parçacıkların yüzeyinin yeniden yüklenmesine neden olmalarıdır.

4. Aynı yüklere sahip bir dizi inorganik iyonda, pıhtılaşma yeteneği pıhtılaştırıcı iyonun yarıçapına bağlıdır: yarıçap ne kadar büyük olursa, pıhtılaşma yeteneği de o kadar büyük olur (bkz. liyotropik seri). Bu, iyon hidrasyon derecesinin örneğin L+'dan Cs+'ya düşmesiyle açıklanır ve bu, iyonik çift katmana dahil edilmesini kolaylaştırır.

5. Liyofobik koloidal sollerin elektriksel olarak nötr parçacıkları en yüksek hızda pıhtılaşır.

6. Sol bağımlılığı olgusu. Sol'a hızlı bir şekilde pıhtılaştırıcı eklenirse pıhtılaşma meydana gelir, ancak yavaş eklenirse pıhtılaşma olmaz. Bu, elektrolit ile sol arasında, dağılmış sistemi stabilize eden peptizörlerin oluşması sonucunda bir reaksiyonun meydana gelmesiyle açıklanabilir:

Fe (OH) 3 + HC1 → FeOCl + 2H 2 O,

FeOCl → FeO + + Cl - ,

burada FeO+, Fe(OH)3 sol için peptize edici bir maddedir.

Bir elektrolit karışımının pıhtılaştırıcı etkisi, iyonun (pıhtılaştırıcı) doğasına bağlı olarak kendini farklı şekilde gösterir. Bir elektrolit karışımında etki, her bir elektrolitin pıhtılaştırıcı etkisi ile özetlenebilir. Bu fenomene denir toplanabilirlik iyonlar (NaCl, KCl). Elektrolit iyonlarının pıhtılaştırıcı etkisi, başka bir elektrolitin iyonlarının eklenmesiyle azalırsa, iyonların antagonizması (LiCl, MgCl 2 ). Elektrolit iyonlarının pıhtılaşma etkisinin başka bir elektrolitin iyonlarının eklenmesiyle artması durumunda, bu olaya denir. sinerji iyonlar.

Örneğin 10 ml %10'luk NaCl çözeltisinin 10 ml Fe(OH)3 sol içine eklenmesi bu solun pıhtılaşmasına yol açar. Ancak sol çözeltiye koruyucu maddelerden birinin ilave edilmesi durumunda bu durum önlenebilir: 5 ml jelatin, 15 ml yumurta albümini, 20 ml dekstrin.

Koloidal parçacıkların korunması

Kolloidal koruma- içine yüksek molekül ağırlıklı bir bileşiğin (HMC) eklenmesiyle solun agregat stabilitesinin arttırılması. Hidrofobik soller için genellikle BMC'ler olarak proteinler, karbonhidratlar ve pektinler kullanılır; sulu olmayan sollar için - kauçuklar.

RİA'nın koruyucu etkisi, kolloidal parçacıkların yüzeyinde belirli bir adsorpsiyon katmanının oluşmasıyla ilişkilidir (Şekil 10.7). Pıhtılaşmanın ters olayına peptizasyon denir.

Şekil 10.7 Peptizasyon mekanizması

Zsigmondy, çeşitli RİA'ların koruyucu etkisini karakterize etmek için altın sayının kullanılmasını önerdi.Altın sayı- RİA'nın 10 cm'ye eklenmesi gereken miligram sayısıdır 3 Üzerine 1 cm eklendiğinde maviye dönmesini (pıhtılaşma) önlemek için %0,0006 kırmızı altın sol 3 %10 NaCl çözeltisi. Bazen RİA'ların koruyucu etkisini karakterize etmek için altın sol yerine gümüş (gümüş numarası), demir hidroksit (demir numarası) vb. kolloidal çözeltiler kullanılır.Tablo 10.2'de bazı RİA'lar için bu sayıların değerleri gösterilmektedir.

Tablo 10.2 RİA'nın koruyucu etkisi

Bu konuyu çalışmaya 2 saat ayırıyorum. Günlük yaşamda, doğada yaygın oldukları ve çeşitli endüstriyel ve doğal süreçlerde (jeolojik, toprak) büyük rol oynadıkları için dağınık sistemleri ayrı bir blok şeklinde incelemenin uygun olduğunu düşünüyorum. Ortamdaki istenmeyen süreçlerin tezahürlerini anlamayı öğrenmek ve birçok bilimsel, teknik ve çevresel sorunu doğru bir şekilde çözmek için dağınık sistem türlerini ve özelliklerini bilmek gerekir.

Kimya çalışmasının önceki aşamalarında öğrenciler maddelerin çeşitliliğine ve bir maddenin yapısı, bileşimi ve özellikleri arasındaki ilişkilerin kurulmasına aşina oldularsa, o zaman dağınık sistemleri incelerken yeni bir bağımlılık - maddenin bağımlılığı - hakkında bilgi edineceklerdir. Bir maddenin özellikleri parçalanma durumuna bağlıdır.

Dağınık sistemleri incelerken birçok yeni terimle karşılaşılır, bu nedenle uygun açıklamalarla bunların bir listesini derlemek ve dağınık sistemlere daha aşina oldukça bu listeye başvurmak gerekir.

Bu konuyla ilgili dersleri şu şekilde planlıyorum:

1. Dağınık sistemler, çeşitleri.
2. Konferans “Dispers sistemlerin özellikleri. Dağınık sistemlerin günlük yaşamda, doğada ve üretim süreçlerindeki rolü.”

Derslerin amacı: Konuyla ilgili bilgiyi özetleyin, sistemleştirin; sınıfta bir araştırma ve işbirliği atmosferi yaratarak her öğrenciye başarıya ulaşma fırsatı verir.

Eğitim hedefleri:

1. Konuyla ilgili temel bilgilerin ustalık derecesini kontrol edin:
   - Dağınık sistem kavramını formüle edin.
   - Dağınık sistemlerin çeşitli kriterlere göre sınıflandırılmasını tanıtmak.
   - Öğrencilerin dikkatini büyük pratik öneme sahip dağınık sistemlere çekmek:
   süspansiyonlar, emülsiyonlar, koloidal çözeltiler, gerçek çözeltiler, aerosoller, köpükler;
2. Genel akademik becerileri geliştirmeye devam edin (kendi kendini kontrol etme; işbirliği yapma; bilgisayar, dizüstü bilgisayar, etkileşimli beyaz tahta kullanma).
3. Bir ders kitabı, ek literatür ve İnternet siteleri ile öğrencilerin bağımsız çalışma becerilerini geliştirmeye devam edin.

Eğitimsel görevler:

1. Öğrencilerin bilişsel ilgi alanlarını geliştirmeye devam edin;
2. Bir konuşma kültürü, sıkı çalışma ve azim geliştirmek;
3. Çalışmaya yönelik sorumlu ve yaratıcı bir tutum geliştirmeye devam edin;

Gelişimsel görevler:

1. Kimyasal terminolojiyi kullanma yeteneğini geliştirmek
2. Zihinsel işlemleri geliştirin (analiz, sentez, neden-sonuç ilişkileri kurma, hipotezleri öne sürme, sınıflandırma, analojiler kurma, genelleme, kanıtlama yeteneği, asıl konuyu vurgulama);
3. Bireyin ilgi ve yeteneklerini geliştirmek;
4. Kimyasal bir deneyi yürütme, gözlemleme ve açıklama yeteneğini geliştirmek;
5. Ortak faaliyetlerde öğrencilerin iletişim becerilerini (diyalog yürütme, rakibi dinleme, bakış açılarını doğrulama yeteneği) ve öğrencilerin bilgi ve bilişsel yeterliliğini geliştirmek.

Ön hazırlık:

1. Sorunun formülasyonu;
2. İşin pratik sonuçlarını tahmin etmek;
3. Öğrencilerin ders içi ve ders saatleri dışında bağımsız (bireysel, ikili, grup) etkinliklerinin organizasyonu;
4. Araştırma çalışmasının içeriğinin yapılandırılması (sonuçların adım adım belirtilmesi ve rollerin belirtilmesi);
5. Küçük gruplar halinde araştırma çalışması (tartışma, bilgi kaynaklarının araştırılması);
6. Slayt sunumu oluşturma;
7. Bir konferansta araştırma çalışmasının savunulması.

Teçhizat:

• Liste: “Terimler ve açıklamaları.”
• Tablo No. 6 “Dağınık sistemler” panoda gösterilir ve her tabloya verilir.
• Gösterim masasında: çeşitli dispers sistem örnekleri ve Tyndall etkisini göstermeye yönelik bir cihaz.
• Bilgisayarlar, medya projektörü.

Ders 1. Dağınık sistemler, çeşitleri.

Dersler sırasında.

Giriş konuşması, dağınık sistemlerin incelenmesi ihtiyacını doğruluyor ve dağınık sistemlerin, daha önce koloidal sistemlerle (yumurta akı, soya proteini vb.) karşılaşıldığında düşünüldüğü gibi ayrı bir madde sınıfı olmadığını, ancak maddelerin bir durumu olduğunu vurguluyor; toplu bir durum değil, bir maddenin özelliklerini belirleyen bir durum parçalanması.

Dağınık teriminin anlamı açıklanmış, dağılmış sistemin, dağılmış fazın ve dağılmış ortamın tanımları verilmiştir.

Dağınık sistemlerin her yerde etrafımızı sardığı belirtiliyor. Bunlar arasında hava, su, gıda ürünleri, kozmetikler, ilaçlar, doğal cisimler (kayalar, bitki ve hayvan organizmaları) ve ayrıca çeşitli yapı ve yapı malzemeleri yer alır.

Dağınık sistemlerin örnekleri gösterilmektedir: musluk suyu, çeşitli tuzların çözeltileri, yumurta akı çözeltisi, klorofilin alkol ekstraktı, ofis tutkalı, süt, sudaki kil, "Almagel" ilacı, besleyici krem, diş macunu, bir parça pomza, bir polistiren köpük parçası, bitkisel yağ ve su karışımı, mayonez, aerosol kutuları.

Dağınık sistemlerin, aralarında oldukça gelişmiş bir yüzeye sahip iki veya daha fazla fazın oluşumları olarak anlaşıldığı ve dağılmış bir sistemin ana özelliğinin, dağılmış fazın oldukça gelişmiş bir yüzeyi olduğu bir kez daha belirtilmektedir.

Dağınık sistemlerin parçacık boyutuna göre sınıflandırılması (bkz. Diyagram No. 1) ve dağılmış faz ile dağılmış ortamın toplanma durumu (bkz. Tablo No. 6) dikkate alınır.

1 numaralı şema.

Dağınık sistemler:

1. İri dağılmış (süspansiyonlar, emülsiyonlar, aerosoller)
2. İnce bir şekilde dağılmış (kolloidal ve gerçek çözümler)

Dispers sistem türleri. Tablo No.6.

Dağınık sistemler		Dağınık sistemin tipi, tanımı.	Dağınık sistem örnekleri
Dağınık faz	Dağıtıcı ortam
Sağlam		Aerosol (t/g)	Toz, duman, kar taneleri
	Sıvı (l)	Süspansiyonlar (t/l) Kolloidal çözeltiler (t/l) Doğru çözümler	Kil, diş macunu, ruj. Yumurta beyazı çözeltisi, kan plazması, klorofilin alkol ekstraktı, silisik asit. Tuzların, alkalilerin, şekerin çözeltileri.
	Katı (t)	Katı çözümler (t/t)	Alaşımlar, mineraller, renkli camlar.
Sıvı		Aerosol (l/g)	Sis, bulutlar, çiseleyen yağmur, aerosol kutusundan çıkan sprey.
	Sıvı(l)	Emülsiyon (ağırlık/ağırlık) Gerçek çözümler (l/l)	Süt, tereyağı, mayonez, krema, merhemler, emülsiyon boyaları. Düşük alkoller + su, aseton + su.
	Katı (t)	Katı emülsiyon (a/t)	İnci, opal.
Gaz		Dispers sistem oluşmaz
	Sıvı (l)	Köpük (g/l)	Soda köpüğü, sabun köpüğü, krem ​​şanti, krem ​​şanti, hatmi.
	Katı (t)	Katı köpük (g/t)	Polistiren köpük, köpük beton, köpük cam, pomza, lav.

Şema No. 1 ve Tablo No. 6'daki verilere dayanarak, her bir dağınık sistem türü karakterize edilir ve doğal nesneler, gösteri tablosunda en önemli dağınık sistem türlerine göre sınıflandırılır.

Sınıf 5 gruba ayrılır. Her gruptan aşağıdaki plana göre belirli bir dağılım sistemini karakterize etmesi istenir.

Plan.

1. Dağınık bir sistemin özellikleri, oluştuğu örnekler.
2. Özellikler (görünüş, parçacıkların görünürlüğü, çökelme yeteneği, filtre tarafından tutulabilme yeteneği, yükün varlığı).
3. Dağınık bir sistemin elde edilmesi ve yok edilmesi.
4. Dağınık sistemlerin günlük yaşamda ve üretim süreçlerinde, çevrenin korunmasındaki önemi.

Plana uygun olarak, her gruptaki katılımcılar aşağıdaki dağınık sistem türleri için malzeme seçerler: aerosoller, emülsiyonlar, süspansiyonlar, köpükler, kolloidal çözeltiler veya gerçek çözümler. Elektronik ders kitapları ve İnternet materyalleri gereklidir. Materyal bilgisayardaki kendi klasörüne indirilir ve “Çevremizdeki dağınık sistemler” konulu bir konferansta yapılacak konuşma için sunum oluşturmak için kullanılır.

Ayrıca her gruba kimyagerlerin karşılaştığı ve uzmanlar tarafından çözülen pratik bir problem verilir. Görev bir karta yazılır ve grup liderine verilir.

Görev No.1.

Aşağıdaki yöntemin hava tozunu azalttığı bilinmektedir: Kirli hava, sıradan suyun püskürtüldüğü odalardan geçirilir. Su damlacıkları toz parçacıklarını emer ve odanın tabanına çöker.

Püskürtülen su kullanılarak tozlu havanın arıtılma derecesinin arttırılmasının bir yolunun bulunması önerilmektedir.

(Cevaplardan biri G.V. Lisichkin ve V.I. Betaneli'nin “Kimyacılar İcat Ediyor” kitabında bulunabilir. M., Prosveshchenie, 1990, s. 85).

Görev No.2.

Süt infüzyon ortamında küçük yağ damlacıkları emülsifiye edilir. Yoğunlukları suyunkinden az olduğu için yavaş yavaş yüzeye çıkarlar. Birkaç saat içinde sütün içinde bir kaymak tabakası oluşur. Süt stabil bir emülsiyon değildir.

Süt endüstrisinde satılan sütün ayrılmaya karşı daha dayanıklı olması gerekir. Bu emülsiyonun stabilitesi nasıl arttırılabilir?

Görev No.3.

Süspansiyonlar, küçük katı parçacıkların bir sıvı içinde dağıtıldığı dağınık sistemlerdir. Süspansiyonlar kararsızdır ve yerçekiminin etkisi altında yavaş yavaş katı parçacıklar çöker. Süspansiyonlardaki katıları sıvılardan ayırmanın ana yöntemi filtrasyondur. Bir ilaç fabrikasında, bir süspansiyonun filtrasyon yoluyla hızlı bir şekilde ayrılması sorunu ortaya çıktı ve daha sonraki işlemler için hem sıvı hem de içinde asılı kalan katı fazın ayrılması gerekliydi. Bunu yapmak için süspansiyon, ince gözenekli metal ağ filtreden geçirildi. Tortu biriktikçe filtreleme hızı azaldı ve sonunda süreç fiilen durdu.

Süspansiyonun filtrelenmesi işleminin sürekli modda gerçekleştirilmesine izin verecek cihazın şematik bir diyagramını bulmak gereklidir.

(Cevaplardan biri G.V. Lisichkin ve V.I. Betaneli'nin “Kimyacılar İcat Ediyor” kitabında bulunabilir. M., Prosveshchenie, 1990, s. 76).

Görev No.4.

Isı ve ses yalıtımlı polimer malzemeler elde etmek için bunların köpürtülmesi ("genişletilmesi") gerekir, yani. köpük plastikleri alın. Bunlar, katı polimer kütlesinin çok sayıda gaz kabarcığı içerdiği malzemelerdir. Köpük plastik üretme yöntemlerinden biri gaz oluşturucu maddelerin kullanılmasıdır. Bu maddeler polimerizasyon sırasında ayrışarak gaz açığa çıkarır.

Gaz oluşturucu madde olarak kullanılabilecek maddelerin önerilmesi ve bunların ayrışma reaksiyonları için denklemlerin oluşturulması gerekmektedir.

Görev No.5.

Hemostatik kalemin ne olduğunu öğrenin. Eyleminin neye dayandığını açıklayın.

Konferans dersi için her gruptaki öğrenciler hangi görsel araçları kullanacaklarını belirlerler; gruplarının performansı sırasında hangi doğal nesneleri kullanacakları, hangi deneyleri gösterebilecekleri, hangi diyagramları gösterebilecekleri vb. Bilgisayar bilimleri dersinde sunumlarını tamamlıyorlar. Öğretmenler her türlü soruya danışabilirler. Her grubun performans süresi sınırlıdır: en fazla 6-7 dakika.

Konferansa hazırlanmak için kimya sınıfı kütüphanesini kullanabilirsiniz:

• Genç bir kimyagerin ansiklopedik sözlüğü. M., Pedagoji, 1990.
• Petryanov I.V., Sutugin A.G. Her yerde bulunan aerosoller. M., Pedagoji, 1989.
• Yudin A.M., Suchkov V.N. Günlük hayatta kimya. M., Kimya, 1982.
• Referans malzemeleri. M., Eğitim, 1984.
• Davydova S.L. kozmetikte kimya. M., Bilgi, 1990.
• G.V. Lisichkina ve V.I. Betaneli "Kimyacılar icat eder." M., Eğitim, 1990.

Ders 2. Konferans “Dispers sistemlerin özellikleri. Dağınık sistemlerin günlük yaşamda, doğada ve üretim süreçlerindeki rolü.”

Konferans Ders Planı:

1. Öğretmenin açılış konuşması.
2. Öğrenci gruplarından gelen mesajlar (aerosoller, emülsiyonlar, süspansiyonlar, köpükler, kolloidal çözeltiler, gerçek çözümler) - öğrenciler hazırlanan sunumları ve gösteri materyallerini kullanırlar. Başvuru .
3. Konferansı özetlemek.

Giriş konuşmasında öğrencilerin ne tür dağınık sistemlerle tanıştıkları, dağınık sistemlerin hayatta nerelerde bulunduğu ve nasıl sınıflandırıldıkları hatırlatıldı.

Öğrenciler çalışmalarını sunum şeklinde savunur ve önceden hazırlanmış referans tablolarını doldurarak notlar alırlar.

İncelenen dispers sistemler hakkında bilgi.

Dispers sistemlerin özellikleri.	Dispers sistem türleri.
	aerosoller	emülsiyonlar	süspansiyonlar	Kolloidal çözümler	Doğru çözümler
Parçacık boyutları
Dış görünüş
Yerleşme yeteneği
Fiş
Yıkım
Anlam

Son konuşmasında öğretmen, dağınık sistemlerin büyük pratik önemine bir kez daha dikkat çekiyor. Gıda sanayi, suni ipek üretimi, tekstil boyama, deri sanayi, tarımsal üretim, toprak bilimi, tıp, inşaat ve ülke ekonomisinin diğer sektörlerinde kullanılmaktadır. Dağınık sistemler, oluşma ve yok etme yöntemleri, doğal süreçlerdeki davranış kalıpları hakkında bilgi sahibi olmak, bilimsel, teknik ve çevresel sorunları çözmemize olanak sağlar.

Kullanılmış Kitaplar:

1. Gabrielyan O.S. Kimya 11. sınıf. – M. Bustard 2005.
2. Lagunova L.I. Lisede genel kimya dersi veriyorum. –Tver, 1992
3. Politova S.I. Genel Kimya. Destekleyici notlar Derece 11. – Tver, 2006

Dağınık sistemlerin sınıflandırılması çeşitli özelliklere göre gerçekleştirilebilir: dağılma, fazların toplu durumu, dağılmış faz ile dağılmış ortamın etkileşimi, parçacıklar arası etkileşim.

Dispersiyona göre sınıflandırma

Spesifik yüzey alanının Ssp = f(d) dağılımına bağımlılığı grafiksel olarak bir eşkenar hiperbol ile ifade edilir (Şekil).

Grafik, parçacıkların enine boyutlarının azalmasıyla spesifik yüzey alanının önemli ölçüde arttığını göstermektedir. Kenar büyüklüğü 1 cm olan bir küp d = 10 -6 cm boyutlarında kübik parçacıklara bölünürse toplam arayüzey yüzeyinin değeri 6 cm2'den 600 m2'ye çıkacaktır.

D ≤ 10 -7 cm'de hiperbol kırılır, çünkü parçacıklar tek tek moleküllerin boyutuna indirgenir ve heterojen sistem, içinde arayüzey yüzeyinin olmadığı homojen hale gelir. Dağılım derecesine göre dağınık sistemler ikiye ayrılır:

• kaba sistemler, d ≥ 10 -3 cm;
• mikroheterojen sistemler, 10 -5 ≤ d ≤ 10 -3 cm;
• koloidal dispers sistemler veya koloidal çözeltiler, 10 -7 ≤ d ≤ 10 -5 cm;
• doğru çözümler, d ≤ 10 -7 cm.

Koloidal çözeltilerde dağılmış fazın parçacıklarının en büyük spesifik yüzey alanına sahip olduğu vurgulanmalıdır.

Aşamaların bir araya gelme durumuna göre sınıflandırma

Aşamaların bir araya gelme durumuna göre sınıflandırma Wolfgang Ostwald tarafından önerildi. Prensip olarak 9 kombinasyon mümkündür. Bunları tablo şeklinde sunalım.

Dağınık fazın toplam durumu	Dağınık ortamın toplam durumu	ortak düşünce	Sistem adı	Örnekler
G	G	y/y	aerosoller	Dünya atmosferi
Ve	G	ağırlık/g		sis, stratus bulutları
televizyon	G	televizyon/g		duman, toz, cirrus bulutları
G	Ve	kız/kız	gaz emülsiyonları, köpükler	maden suyu, sabun köpüğü, tedavi edici oksijen kokteyli, bira köpüğü
Ve	Ve	w/w	emülsiyonlar	süt, tereyağı, margarin, krema vb.
televizyon	Ve	TV/W	liyosoller, süspansiyonlar	liyofobik koloidal çözeltiler, süspansiyonlar, macunlar, boyalar vb. D.
G	televizyon	g/tv	katı köpükler	pomza, sert köpükler, polistiren köpük, köpük beton, ekmek, gaz içindeki gözenekli cisimler vb. D.
Ve	televizyon	g televizyon	katı emülsiyonlar	parafin içinde su, sıvı kapanımlı doğal mineraller, sıvı içinde gözenekli cisimler
televizyon	televizyon	televizyon/televizyon	katı sollar	çelik, dökme demir, renkli cam, değerli taşlar: Camda Au sol - yakut cam (%0,0001) (1t cam - 1g Au)

Dağınık faz ve dağılmış ortamın etkileşimine göre sınıflandırma (fazlar arası etkileşime göre).

Bu sınıflandırma yalnızca sıvı dağılım ortamına sahip sistemler için uygundur. G. Freundlich, dispers sistemleri iki türe ayırmayı önerdi:

1. dağılmış fazın dağılım ortamı ile etkileşime giremediği ve dolayısıyla içinde çözündüğü liyofobik; bunlar koloidal çözeltileri ve mikroheterojen sistemleri içerir;
2. Dağınık fazın dispersiyon ortamı ile etkileşime girdiği ve belirli koşullar altında içinde çözülebildiği liyofilik; bunlara kolloidal yüzey aktif cisimlerinin çözeltileri ve RİA çözeltileri dahildir.

Parçacıklar arası etkileşime göre sınıflandırma

Bu sınıflandırmaya göre dağınık sistemler şu şekilde ayrılır:

• serbestçe dağılmış (yapısız);
• uyumlu bir şekilde dağılmış (yapılandırılmış).

Serbestçe dağılmış sistemlerde, dağılmış fazın parçacıkları birbirleriyle ilişkili değildir ve bir dağılma ortamında bağımsız olarak hareket edebilirler.

Yapışkan olarak dağılmış sistemlerde, dağılmış fazın parçacıkları, moleküller arası kuvvetler nedeniyle birbirine bağlanarak, dağılım ortamında benzersiz uzaysal ağlar veya çerçeveler (yapılar) oluşturur. Yapıyı oluşturan parçacıklar karşılıklı hareket etme yeteneğine sahip değildir ve yalnızca salınım hareketleri gerçekleştirebilirler.

Kullanılmış literatür listesi

1. Gelfman M.I., Kovalevich O.V., Yustratov V.P. Kolloidal kimya. 2. baskı, silindi. - St. Petersburg: Lan Yayınevi, 2004. - 336 s.: hasta. ISBN 5-8114-0478-6 [s. 8-10]

6 numara. Dağınık sistemlerin sınıflandırılması için tabloya bakınız. 3.

ANLAŞMA DURUMUNA GÖRE DAĞITIM SİSTEMLERİNİN SINIFLANDIRILMASI Tablosu
Dağıtıcı ortam	Dağınık, dağılmış	Bazı doğal ve ev tipi dispersiyon sistemlerine örnekler
	Sıvı	Sis, yağ damlacıklarıyla ilişkili gaz, araba motorlarındaki karbüratör karışımı (havadaki benzin damlacıkları), aerosoller
	Sağlam	Havadaki toz, duman, sis, simoomlar (toz ve kum fırtınaları), katı aerosoller
Sıvı		Efervesan içecekler, köpükler
	Sıvı	Emülsiyonlar. Vücudun sıvı ortamı (kan plazması, lenf, sindirim suları), hücrelerin sıvı içeriği (sitoplazma, karyoplazma)
	Sağlam	Soller, jeller, macunlar (jöle, jöleler, yapıştırıcılar). Suda asılı kalan nehir ve deniz alüvyonu; havanlar
sağlam,		İçinde hava kabarcıkları bulunan kar kabuğu, toprak, tekstil kumaşları, tuğla ve seramikler, köpük kauçuk, gazlı çikolata, tozlar
	Sıvı	Nemli toprak, tıbbi ve kozmetik ürünler (merhem, rimel, ruj vb.)
	Sağlam	Kayalar, renkli camlar, bazı alaşımlar