Kemija. Razpršeni sistemi - kaj je to?

V naravi je težko najti čisto snov. V različnih stanjih lahko tvorijo zmesi, homogene in heterogeno razpršene sisteme in rešitve. Kaj so te povezave? Kakšne vrste so ti? Razmislite o teh vprašanjih podrobneje.

Terminologija

Najprej morate razumeti, kaj so razpršeni sistemi. S to definicijo se razumejo heterogene strukture, kjer je ena snov kot najmanjši delci enakomerno porazdeljena v večjem delu druge. Komponenta, ki je prisotna v manjši količini, se imenuje razpršena faza. Vsebuje lahko več kot eno snov. Komponenta, ki je prisotna v večjem volumnu, se imenuje medij. Med delci faze je vmesnik. V tem pogledu se razpršeni sistemi imenujejo heterogeni - heterogeni. Tako medij kot faza sta lahko predstavljena s snovmi v različnih agregatnih stanjih: tekoča, plinasta ali trdna.

Razpršeni sistemi in njihova klasifikacija

V skladu z velikostjo delcev, ki vstopajo v fazo snovi, se razlikujejo suspenzije in koloidne strukture. V prvem je velikost elementov večja od 100 nm, v slednjem pa od 100 do 1 nm. Ko se snov zdrobi na ione ali molekule, katerih velikost je manjša od 1 nm, se oblikuje raztopina - homogen sistem. Od drugih se razlikuje po homogenosti in odsotnosti vmesnika med medijem in delci. Koloidni disperzni sistemi so predstavljeni v obliki gelov in sol. Po drugi strani so suspenzije razdeljene na suspenzije, emulzije, aerosole. Obstajajo rešitve ionski, molekularni ionski in molekularno.

Tehta

Ti dispergirani sistemi vključujejo snovi z velikostjo delcev, večjo od 100 nm. Te strukture so neprozorne: njihove posamezne sestavine je mogoče videti s prostim očesom. Medij in faza se enostavno ločita na stoje. Kaj je suspenzija? Lahko so tekoči ali plinasti. Prvi so razdeljeni na suspenzije in emulzije. Slednje so strukture, v katerih sta medij in faza tekočine, ki so netopne v drugem. Ti vključujejo, na primer, limfo, mleko, barve na vodni osnovi in drugi. Suspenzija je struktura, kjer je medij tekočina in je faza trdna, netopna snov. Takšni razpršeni sistemi so mnogim znani. Med njimi so zlasti „apno mleko“, morsko ali rečno blato, suspendirano v vodi, mikroskopski živi organizmi, ki se razdeljujejo v oceanu (plankton), in drugi.

Aerosoli

Te suspenzije so v plinu razporejene drobni delci tekočine ali trdne snovi. Tu so megla, dim, prah. Prva vrsta je porazdelitev majhnih kapljic tekočine v plin. Prah in dim sta suspendirani trdni snovi. V tem primeru so prvi delci nekoliko večji. Naravnim aerosolom nosijo gromove oblake, dejansko meglo. Smog visi nad velikimi industrijskimi mesti, sestavljen iz trdnih in tekočih sestavin, ki so razdeljene v plin. Poudariti je treba, da so aerosoli kot razpršeni sistemi zelo pomembni v praksi, saj opravljajo pomembne naloge v industrijskih in domačih dejavnostih. Primeri pozitivnega rezultata njihove uporabe so zdravljenje dihalnega sistema (vdihavanje), kemična obdelava polj, brizganje barve s pištolo.

Koloidne strukture

To so razpršeni sistemi, v katerih faza sestoji iz delcev velikosti od 100 do 1 nm. Takšne komponente niso vidne s prostim očesom. Faza in medij v teh strukturah s pomočjo sedimentacije sta ločena s težavami. Sol (koloidne raztopine) najdemo v živi celici in v telesu kot celoti. Te tekočine vključujejo jedrni sok, citoplazmo, limfo, kri in druge. Ti disperzni sistemi tvorijo škrob, lepila, nekatere polimere, beljakovine. Te strukture je mogoče dobiti s kemičnimi reakcijami. Na primer, med interakcijo rešitev natrijev silikat ali kalija s kislinskimi spojinami tvorijo spojino silicijeve kisline. Navzven je koloidna struktura podobna resnični. Prvi pa se razlikuje od slednjega s prisotnostjo "svetlobne poti" - stožca, ko skozi njih prehaja žarek svetlobe. Soli vsebujejo večje faze delcev kot pa prave rešitve. Njihova površina odseva svetlobo - in na plovilu opazovalec vidi svetlobni stožec. V resnični rešitvi tega pojava ni. Podoben učinek lahko opazimo tudi v kinu. V tem primeru svetlobni žarek ne gre skozi tekočino, ampak koloid v aerosolu - zrak v dvorani.

Odlaganje delcev

V koloidnih raztopinah se delci faze pogosto ne usedajo tudi pri daljšem shranjevanju, kar je povezano z neprekinjenimi trki z molekulami topil pod vplivom toplotnega gibanja. Pri približevanju drug drugemu se ne držijo skupaj, ker so na njihovih površinah enaki električni naboji. Vendar se v določenih okoliščinah lahko pojavi postopek strjevanja krvi. To je učinek lepljenja in obarjanja koloidnih delcev. Ta proces opazimo, ko so na površini mikroskopskih elementov nevtralizirani naboji, ko se doda elektrolit. V tem primeru se raztopina spremeni v gel ali suspenzijo. V nekaterih primerih se proces koagulacije opazuje pri segrevanju ali v primeru sprememb kislinsko-baznega ravnovesja.

Geli

Ti koloidni disperzijski sistemi so želatinasti sedimenti. Nastanejo med koagulacijo solov. Te strukture vključujejo številne polimerne gele, kozmetične, slaščičarske, medicinske snovi (pogače) "Ptičje mleko", marmelada, žele, žele, želatina). Vključujejo tudi naravne strukture: opal, meduze, lase, kite, živčno in mišično tkivo, hrustanec. Razvoj življenja na planetu Zemljo je dejansko mogoče obravnavati kot zgodovino evolucije koloidnega sistema. Sčasoma pride do kršenja strukture gela in voda iz nje izstopa. Ta pojav imenujemo sinereza.

Homogeni sistemi

Rešitve vključujejo dve ali več snovi. Vedno so enofazni, kar pomeni, da so trdni, plinasti ali tekoči. Toda njihova struktura je v vsakem primeru homogena. Ta učinek je pojasnjen z dejstvom, da je v eni snovi druga porazdeljena v obliki ionov, atomov ali molekul, katerih velikost je manjša od 1 nm. V primeru, ko je potrebno poudariti razliko med raztopino in koloidno strukturo, jo imenujemo resnična. Pri kristalizaciji tekoče zlitine zlata in srebra dobimo trdne mešane strukture.

Razvrstitev

Ionske mešanice so strukture z močnimi elektroliti (kisline, soli, alkalije - NaOH, HC104 in druge). Druga vrsta so molekularno-ionski disperzni sistemi. Vsebujejo močan elektrolit (vodikov sulfid, dušikovo kislino in druge). Zadnja vrsta so molekularne rešitve. Te strukture vključujejo neelektrolite - organske snovi (saharoza, glukoza, alkohol itd.). Topilo je komponenta, katere agregatno stanje se ne spremeni, ko nastane raztopina. Tak element je lahko npr. Voda. V raztopini soli, ogljikovega dioksida, sladkorja deluje kot topilo. V primeru mešanja plinov, tekočin ali trdnih snovi bo komponenta, ki bo v spojini večja, delovala kot topilo.