წვრილად დაშლილი სისტემების მაგალითები. დისპერსიული სისტემები და გადაწყვეტილებები – ცოდნის ჰიპერმარკეტი

ბუნებაში სუფთა ნივთიერების პოვნა საკმაოდ რთულია. სხვადასხვა შტატებში მათ შეუძლიათ შექმნან ნარევები, ერთგვაროვანი და ჰეტეროგენული - დისპერსიული სისტემები და ხსნარები. რა არის ეს კავშირები? რა ტიპები არიან? მოდით შევხედოთ ამ კითხვებს უფრო დეტალურად.

ტერმინოლოგია

ჯერ უნდა გესმოდეთ რა არის დისპერსიული სისტემები. ეს განმარტება ეხება ჰეტეროგენულ სტრუქტურებს, სადაც ერთი ნივთიერება, როგორც პატარა ნაწილაკები, თანაბრად ნაწილდება მეორის მოცულობაში. კომპონენტს, რომელიც მცირე რაოდენობითაა წარმოდგენილი, დისპერსიული ფაზა ეწოდება. ის შეიძლება შეიცავდეს ერთზე მეტ ნივთიერებას. უფრო დიდი მოცულობის კომპონენტს ეწოდება საშუალო. არსებობს ინტერფეისი ფაზის ნაწილაკებსა და მას შორის. ამასთან დაკავშირებით დისპერსიულ სისტემებს ჰეტეროგენულ - ჰეტეროგენულს უწოდებენ. როგორც საშუალო, ასევე ფაზა შეიძლება წარმოდგენილი იყოს ნივთიერებებით აგრეგაციის სხვადასხვა მდგომარეობაში: თხევადი, აირისებრი ან მყარი.

დისპერსიული სისტემები და მათი კლასიფიკაცია

ნივთიერებების ფაზაში შემავალი ნაწილაკების ზომის მიხედვით განასხვავებენ სუსპენზიებს და კოლოიდურ სტრუქტურებს. პირველებს აქვთ ელემენტების ზომები 100 ნმ-ზე მეტი, ხოლო მეორეს - 100-დან 1 ნმ-მდე. როდესაც ნივთიერება იშლება იონებად ან მოლეკულებად, რომელთა ზომა 1 ნმ-ზე ნაკლებია, იქმნება ხსნარი - ერთგვაროვანი სისტემა. იგი სხვებისგან განსხვავდება თავისი ჰომოგენურობით და გარემოსა და ნაწილაკებს შორის ინტერფეისის არარსებობით. კოლოიდური დისპერსიული სისტემები წარმოდგენილია გელისა და სოლის სახით. თავის მხრივ, სუსპენზია იყოფა სუსპენზიებად, ემულსიებად და აეროზოლებად. ხსნარები შეიძლება იყოს იონური, მოლეკულურ-იონური და მოლეკულური.

შეაჩერე

ეს დისპერსიული სისტემები მოიცავს ნივთიერებებს, რომელთა ნაწილაკების ზომები აღემატება 100 ნმ. ეს სტრუქტურები გაუმჭვირვალეა: მათი ცალკეული კომპონენტები შეუიარაღებელი თვალით ჩანს. საშუალო და ფაზა ადვილად გამოიყოფა დაბინძურებისთანავე. რა არის შეჩერებები? ისინი შეიძლება იყოს თხევადი ან აირისებრი. პირველი იყოფა სუსპენზიებად და ემულსიებად. ეს უკანასკნელი არის სტრუქტურები, რომლებშიც საშუალო და ფაზა არის სითხეები, რომლებიც ერთმანეთში უხსნადია. ესენია, მაგალითად, ლიმფა, რძე, წყლის დაფუძნებული საღებავი და სხვა. სუსპენზია არის სტრუქტურა, სადაც საშუალო არის თხევადი და ფაზა არის მყარი, უხსნადი ნივთიერება. ასეთი დისპერსიული სისტემები ბევრისთვის ცნობილია. მათ შორისაა, კერძოდ, „ცაცხვის რძე“, წყალში შეჩერებული ზღვის ან მდინარის სილა, ოკეანეში გავრცელებული მიკროსკოპული ცოცხალი ორგანიზმები (პლანქტონი) და სხვა.

აეროზოლები

ეს სუსპენზია არის განაწილებული თხევადი ან მყარი ნაწილაკები გაზში. არის ნისლი, კვამლი, მტვერი. პირველი ტიპი არის პატარა სითხის წვეთების განაწილება გაზში. მტვერი და ორთქლი არის მყარი კომპონენტების სუსპენზია. უფრო მეტიც, პირველში ნაწილაკები გარკვეულწილად უფრო დიდია. ბუნებრივი აეროზოლები მოიცავს ჭექა-ქუხილს და თავად ნისლს. სმოგი, რომელიც შედგება გაზში განაწილებული მყარი და თხევადი კომპონენტებისგან, კიდია დიდ ინდუსტრიულ ქალაქებზე. უნდა აღინიშნოს, რომ აეროზოლებს, როგორც დისპერსიულ სისტემებს, დიდი პრაქტიკული მნიშვნელობა აქვთ და ასრულებენ მნიშვნელოვან ამოცანებს სამრეწველო და საყოფაცხოვრებო საქმიანობაში. მათი გამოყენების დადებითი შედეგების მაგალითებია სასუნთქი სისტემის მკურნალობა (ინჰალაცია), მინდვრების დამუშავება ქიმიკატებით და საღებავის შესხურება სპრეის ბოთლით.

კოლოიდური სტრუქტურები

ეს არის დისპერსიული სისტემები, რომლებშიც ფაზა შედგება ნაწილაკებისგან, რომელთა ზომებია 100-დან 1 ნმ-მდე. ასეთი კომპონენტები შეუიარაღებელი თვალით არ ჩანს. ამ სტრუქტურებში ფაზა და საშუალო ძნელად გამოყოფილია დასახლებით. სოლები (კოლოიდური ხსნარები) გვხვდება ცოცხალ უჯრედებში და მთლიანად ორგანიზმში. ამ სითხეებში შედის ბირთვული წვენი, ციტოპლაზმა, ლიმფა, სისხლი და სხვა. ეს დისპერსიული სისტემები ქმნიან სახამებელს, ადჰეზივებს, ზოგიერთ პოლიმერს და ცილებს. ამ სტრუქტურების მიღება შესაძლებელია ქიმიური რეაქციების შედეგად. მაგალითად, ნატრიუმის ან კალიუმის სილიკატების ხსნარების მჟავე ნაერთებთან ურთიერთქმედებისას წარმოიქმნება სილიციუმის მჟავა ნაერთი. გარეგნულად, კოლოიდური სტრუქტურა მსგავსია ჭეშმარიტისა. თუმცა, პირველი განსხვავდება ამ უკანასკნელისგან "მნათობი ბილიკის" არსებობით - კონუსი, როდესაც მათში სინათლის სხივი გადის. სოლები შეიცავს უფრო დიდ ფაზურ ნაწილაკებს, ვიდრე ნამდვილი ხსნარები. მათი ზედაპირი ირეკლავს სინათლეს - და დამკვირვებელს შეუძლია დაინახოს მანათობელი კონუსი ჭურჭელში. ჭეშმარიტ გადაწყვეტაში ასეთი ფენომენი არ არსებობს. მსგავსი ეფექტი შეიძლება შეინიშნოს კინოთეატრშიც. ამ შემთხვევაში სინათლის სხივი გადის არა სითხეში, არამედ აეროზოლურ კოლოიდში - დარბაზის ჰაერში.

ნაწილაკების ნალექი

კოლოიდურ ხსნარებში ფაზის ნაწილაკები ხშირად არ წყდება ხანგრძლივი შენახვის დროსაც კი, რაც დაკავშირებულია გამხსნელების მოლეკულებთან უწყვეტ შეჯახებასთან თერმული მოძრაობის გავლენის ქვეშ. ერთმანეთთან მიახლოებისას ისინი არ ებმებიან ერთმანეთს, რადგან მათ ზედაპირებზე ამავე სახელწოდების ელექტრული მუხტებია. თუმცა, გარკვეულ პირობებში, კოაგულაციის პროცესი შეიძლება მოხდეს. იგი წარმოადგენს კოლოიდური ნაწილაკების შეკრებისა და ნალექის ეფექტს. ეს პროცესი შეინიშნება, როდესაც მუხტები განეიტრალება მიკროსკოპული ელემენტების ზედაპირზე ელექტროლიტის დამატებისას. ამ შემთხვევაში ხსნარი იქცევა გელში ან სუსპენზიაში. ზოგიერთ შემთხვევაში კოაგულაციის პროცესი შეინიშნება გაცხელებისას ან მჟავა-ტუტოვანი ბალანსის ცვლილების შემთხვევაში.

გელები

ეს კოლოიდური დისპერსიული სისტემები ჟელატინის ნალექებია. ისინი წარმოიქმნება სოლების კოაგულაციის დროს. ეს სტრუქტურები მოიცავს მრავალრიცხოვან პოლიმერულ გელს, კოსმეტიკას, საკონდიტრო ნაწარმს და სამედიცინო ნივთიერებებს (ჩიტის რძის ნამცხვარი, მარმელადი, ჟელე, ჟელე ხორცი, ჟელატინი). ეს ასევე მოიცავს ბუნებრივ სტრუქტურებს: ოპალი, მედუზის სხეულები, თმა, მყესები, ნერვული და კუნთოვანი ქსოვილი, ხრტილი. პლანეტა დედამიწაზე სიცოცხლის განვითარების პროცესი, ფაქტობრივად, შეიძლება ჩაითვალოს კოლოიდური სისტემის ევოლუციის ისტორიად. დროთა განმავლობაში გელის სტრუქტურა ირღვევა და მისგან წყალი იწყებს გათავისუფლებას. ამ ფენომენს სინერეზი ეწოდება.

ჰომოგენური სისტემები

ხსნარები მოიცავს ორ ან მეტ ნივთიერებას. ისინი ყოველთვის ერთფაზიანია, ანუ არის მყარი, აირისებრი ნივთიერება ან თხევადი. მაგრამ ნებისმიერ შემთხვევაში, მათი სტრუქტურა ერთგვაროვანია. ეს ეფექტი აიხსნება იმით, რომ ერთ ნივთიერებაში მეორე ნაწილდება იონების, ატომების ან მოლეკულების სახით, რომელთა ზომა 1 ნმ-ზე ნაკლებია. იმ შემთხვევაში, როდესაც აუცილებელია ხაზი გავუსვა ხსნარსა და კოლოიდურ სტრუქტურას შორის განსხვავებას, მას უწოდებენ ჭეშმარიტს. ოქროსა და ვერცხლის თხევადი შენადნობის კრისტალიზაციის პროცესში მიიღება სხვადასხვა კომპოზიციის მყარი სტრუქტურები.

კლასიფიკაცია

იონური ნარევები არის სტრუქტურები ძლიერი ელექტროლიტებით (მჟავები, მარილები, ტუტეები - NaOH, HC104 და სხვა). კიდევ ერთი ტიპია მოლეკულურ-იონური დისპერსიული სისტემები. ისინი შეიცავს ძლიერ ელექტროლიტს (წყალბადის სულფიდი, აზოტის მჟავა და სხვა). ბოლო ტიპი არის მოლეკულური ხსნარები. ამ სტრუქტურებში შედის არაელექტროლიტები - ორგანული ნივთიერებები (საქაროზა, გლუკოზა, ალკოჰოლი და სხვა). გამხსნელი არის კომპონენტი, რომლის აგრეგაციის მდგომარეობა არ იცვლება ხსნარის წარმოქმნის დროს. ასეთი ელემენტი შეიძლება იყოს, მაგალითად, წყალი. სუფრის მარილის, ნახშირორჟანგის, შაქრის ხსნარში ის მოქმედებს როგორც გამხსნელი. გაზების, სითხეების ან მყარი ნივთიერებების შერევის შემთხვევაში გამხსნელი იქნება ის კომპონენტი, რომლის შემადგენლობაში მეტია.

დისპერსიული სისტემები. საზღვაო ძალები

ძირითადი ცნებები

დისპერსიული სისტემები - ეს არის ჰეტეროგენული სისტემები, რომლებიც შედგება ორი ან მეტი ფაზისგან, მათ შორის მაღალგანვითარებული ინტერფეისით.დისპერსიული სისტემების განსაკუთრებული თვისებები განპირობებულია ნაწილაკების მცირე ზომით და არსებობით დიდი ინტერფეისი ზედაპირი. ამ მხრივ, განმსაზღვრელი თვისებებია ზედაპირის თვისებები და არა მთლიანად ნაწილაკები. დამახასიათებელია პროცესები, რომლებიც ხდება ზედაპირზე, და არა ფაზაში. აქედან ირკვევა, თუ რატომ ეწოდება კოლოიდური ქიმია ფიზიკა-ქიმია ზედაპირული მოვლენები და დისპერსიული სისტემები.

დისპერსიული სისტემების თავისებურებაა მათი დისპერსიულობა - ერთ-ერთი ფაზა უნდა დაიმსხვრა, ე.წ. დისპერსიული ფაზა. უწყვეტი გარემო, რომელშიც განაწილებულია დისპერსიული ფაზის ნაწილაკები, ეწოდება დისპერსიული საშუალო. ფაზა განიხილება გაფანტულად, თუ ნივთიერება ფრაგმენტულია მინიმუმ ერთი მიმართულებით. თუ ნივთიერება ფრაგმენტულია მხოლოდ სიმაღლეში, წარმოიქმნება ფილმები, ქსოვილები, ფირფიტები და ა.შ. საბოლოოდ, თუ ნივთიერება ფრაგმენტულია სამივე მიმართულებით, დისპერსიული ფაზა შედგება დისკრეტული (ინდივიდუალური) ნაწილაკებისგან, რომელთა ფორმა შეიძლება იყოს ძალიან მრავალფეროვანი.

დისპერსიული სისტემები შეიძლება კლასიფიცირდეს მრავალი კრიტერიუმის მიხედვით, რაც დაკავშირებულია ობიექტთა უზარმაზარ მრავალფეროვნებასთან, რომლებიც სწავლობენ კოლოიდური ქიმიას. შეიძლება განისაზღვროს ძირითადი კლასიფიკაციის მახასიათებელი ნაწილაკების ზომადისპერსიული ფაზა:

-უხეში(> 10 მიკრონი): გრანულირებული შაქარი, ნიადაგი, ნისლი, წვიმის წვეთები, ვულკანური ფერფლი, მაგმა და ა.შ.

-საშუალო დისპერსიული (0.1-10 μm): ადამიანის სისხლის წითელი უჯრედები, E. coli და ა.შ.

-უაღრესად გაფანტული(1-100 ნმ): გრიპის ვირუსი, კვამლი, ბუნებრივ წყლებში სიმღვრივე, სხვადასხვა ნივთიერების ხელოვნურად მიღებული ხსნარები, ბუნებრივი პოლიმერების წყალხსნარები (ალბუმინი, ჟელატინი და სხვ.) და სხვ.

-ნანომასშტაბი (1-10 ნმ): გლიკოგენის მოლეკულა, ნახშირის წვრილი ფორები, ლითონის ხსნარები, რომლებიც მიიღება ორგანული ნივთიერებების მოლეკულების თანდასწრებით, რომლებიც ზღუდავენ ნაწილაკების ზრდას, ნახშირბადის ნანომილები, რკინის, ნიკელის მაგნიტური ნანოძაფები და ა.შ.

აქვე აღვნიშნავთ, რომ შემთხვევითი არ არის, რომ პირველ რიგში განვიხილავთ დისპერსიული სისტემების კლასიფიკაციას ნაწილაკების ზომის მიხედვით. ეს არის ნაწილაკების ზომა (ხაზოვანი განზომილება, და არა წონა და არა ატომების ნაწილაკების რაოდენობა ნაწილაკში!) არის დისპერსიული სისტემების ყველაზე მნიშვნელოვანი რაოდენობრივი მაჩვენებელი, რომელიც განსაზღვრავს მათ თვისობრივ მახასიათებლებს. ნაწილაკების ზომების ცვლილებისას იცვლება დისპერსიული სისტემების ყველა ძირითადი თვისება: რეაქტიულობა, ადსორბციის უნარი; ოპტიკური, კატალიზური თვისებები და ა.შ. თანამედროვე კოლოიდური ქიმია სწავლობს დისპერსიულ სისტემებს ნაწილაკების ზომის ფართო დიაპაზონით: უხეში(10 -6 -10 - 4 მ ) რათა უაღრესად გაფანტულიან რეალურად კოლოიდური (10 -9 -10 - 7 მ).

დისპერსიული სისტემების ფაზების ურთიერთქმედება ნიშნავს ხსნარების პროცესებს (წყლიანი სისტემების შემთხვევაში ჰიდრატაცია), ანუ დისპერსიული საშუალების მოლეკულებისგან ხსნარის (ჰიდრატი) გარსების წარმოქმნას დისპერსიული ფაზის ნაწილაკების გარშემო. შესაბამისად, დისპერსიული ფაზის ნივთიერებებსა და დისპერსიულ გარემოს შორის ურთიერთქმედების ინტენსივობის მიხედვით (მხოლოდ თხევადი დისპერსიული გარემოს მქონე სისტემებისთვის), გ.ფრიუნდლიხის წინადადებით გამოიყოფა შემდეგი დისპერსიული სისტემები:

-ლიოფილიური(ჰიდროფილური, თუ DS წყალია): სურფაქტანტების მიცელარული ხსნარები, კრიტიკული ემულსიები, ზოგიერთი ბუნებრივი ნახშირწყალბადების წყალხსნარი, მაგალითად, ცილები (ჟელატინი, კვერცხის ცილა), პოლისაქარიდები (სახამებელი).მათ ახასიათებთ DF ნაწილაკების ძლიერი ურთიერთქმედება DS მოლეკულებთან. შემზღუდველ შემთხვევაში შეინიშნება სრული დაშლა. ლიოფილური დისპერსიული სისტემები სპონტანურად ყალიბდება ხსნარის პროცესის გამო. თერმოდინამიკურადაგრეგატულად სტაბილური.

-ლიოფობიური(ჰიდროფობიური, თუ DS წყალია): ემულსიები, სუსპენზიები, ხსნარები. მათ ახასიათებთ DP ნაწილაკების სუსტი ურთიერთქმედება DS მოლეკულებთან. ისინი სპონტანურად არ ყალიბდებიან; თერმოდინამიკურადარიან აგრეგატულად არასტაბილური (ანუ მიდრეკილნი არიან დისპერსიული ფაზის ნაწილაკების სპონტანური აგრეგაციისკენ), მათი შედარებითი სტაბილურობა (ე.წ. მეტასტაბილურობა ) გამოწვეულია კინეტიკური ფაქტორებით (ანუ დაბალი აგრეგაციის მაჩვენებელი).

ფაზების აგრეგაციის მდგომარეობიდან გამომდინარე, ვ. ოსტვალდმა შემოგვთავაზა კლასიფიკაცია, რომელიც ძალიან ფართოდ გავრცელდა:

ცხრილი 1. დისპერსიული სისტემების კლასიფიკაცია ფაზების აგრეგაციის მდგომარეობის მიხედვით

დისპერსიული ფაზის კინეტიკური თვისებების მიხედვით, ისინი გამოირჩევიან თავისუფლად დაარბიადა შეკრულად დაშლილისისტემები.ასევე არსებობს განზავებული და კონცენტრირებული სისტემები. შეკრულ დისპერსიულ სისტემებში ერთ-ერთი ფაზა სტრუქტურულად ფიქსირდება (ნაწილაკებს შორის ურთიერთქმედება ხდება, ისინი ერთმანეთთან „დაკავშირებულნი არიან“) და თავისუფლად ვერ მოძრაობს. თავისუფლად დისპერსიულ სისტემებში ნაწილაკები იზოლირებულია და მონაწილეობენ თერმულ მოძრაობასა და დიფუზიაში. განზავებულ თანმიმდევრულად დისპერსიულ სისტემებში ნაწილაკები ქმნიან უწყვეტ სივრცულ ქსელს (დისპერსიული სტრუქტურა) - ისინი წარმოიქმნება გელები. კონცენტრირებულ მდგომარეობაში მოპოვებული ნებისმიერი ტიპის დისპერსიული სისტემები (პასტები, მალამოები, სქელი სოლები, სქელი აეროზოლები და ა.შ.) ასევე კლასიფიცირდება როგორც შეკრული დისპერსიული სისტემები. კონცენტრირებულ დისპერსიულ სისტემებში რთულია დისპერსიული ფაზის ნაწილაკების დამოუკიდებელი მოძრაობა და ისინი ხასიათდებიან სტრუქტურის გარკვეული ხარისხით, რაც საშუალებას აძლევს მათ განიხილონ როგორც თანმიმდევრულად დისპერსიული სისტემები.

დისპერსიული სისტემების მომზადება და გაწმენდა

დისპერსიული სისტემების ტიპებისა და ფორმების უზარმაზარი მრავალფეროვნება, რომლებიც გვხვდება ადამიანის საქმიანობის ყველა სფეროში, ასევე გულისხმობს მათი წარმოების მრავალფეროვან მეთოდებს - როგორც ზოგად, ასევე სპეციალურ. ლოგიკურია განიხილოს ცალკე მეთოდები, რომლებიც ეფუძნება ერთ-ერთ მიდგომას - კონდენსაციას ან დისპერსიული.

მართლაც, მექანიკური დისპერსია არის მასალების დაფქვის მთავარი მეთოდი, რომელიც გამოიყენება ინდუსტრიაში და გვხვდება ბუნებაში ყველგან. მექანიკური დისპერსიის დროს მოლეკულათაშორისი ძალების გადალახვა და დამსხვრევისას ზედაპირული ენერგიის დაგროვება ხდება სისტემაზე გარე მექანიკური სამუშაოების შესრულებისას. მექანიკური დისპერსია ხორციელდება სხვადასხვა გზით: აბრაზია, დამსხვრევა, გაყოფა, შესხურება, ბუშტუკება (ჰაერის ნაკადის გავლა სითხეში), რხევა, აფეთქება, ხმის და ულტრაბგერითი ტალღების მოქმედება და ა.შ. მრეწველობაში ასე ხდება მშენებლობა. მიიღება მასალები (ცემენტი, ბეტონის ჩიპები, მშრალი საღებავები, ღვეზელები და სხვა სამშენებლო ნარევები მშრალი ფხვნილებისა და სუსპენზიების სახით), მედიკამენტები (ფხვნილები, მალამოები, პასტები, ემულსიები), საკვები პროდუქტები (სანელებლები, დაფქული ყავა) და ა.შ. მექანიკურიდისპერსიით, ჩვეულებრივ, შესაძლებელია დისპერსიული სისტემების მიღება მხოლოდ საკმაოდ დიდი ნაწილაკების ზომით (მინიმუმ 100 ნმ). დისპერსიული სისტემები მიიღება დაფქვით თ /თ, T/Fდა F/F.

პეპტიზაციამას უწოდებენ ნალექის გადატანას კოლოიდურ ხსნარში სპეციალური სტაბილიზირებელი დანამატების გავლენის ქვეშ ( პეპტიზერები ), ან სისტემიდან იონების ამოღებით, რომლებიც ხელს უწყობენ ნაწილაკების აგრეგაციას.პეპტიზერები შეიძლება იყოს ელექტროლიტის, სურფაქტანტის ან გამხსნელის ხსნარი. მხოლოდ ახლად მომზადებული ნალექები, რომლებშიც კოლოიდური ზომის ნაწილაკები დაკავშირებულია უფრო დიდ აგრეგატებთან DS ფენების მეშვეობით, შეიძლება პეპტიზირებული იყოს. ნალექების შენახვისას ხდება რეკრისტალიზაციისა და დაბერების ფენომენი, რაც იწვევს ნაწილაკების ერთმანეთთან შერწყმას, რაც ხელს უშლის პეპტიზაციას. პეპტიზაცია პირობითად კლასიფიცირდება როგორც დისპერსიული მეთოდი, რადგან ის ასევე ეფუძნება კონდენსაციის მეთოდს, ანუ აგრეგატების წინასწარ მომზადებას ნამდვილი ხსნარებიდან. პეპტიზაციის მეთოდი სხვებისგან განსხვავებით დისპერსიულიმეთოდები ასევე შესაძლებელს ხდის მცირე ზომის ნაწილაკების კოლოიდური სისტემების მიღებას (1 ნმ-მდე), რაც დამახასიათებელია ძირითადად კონდენსაციის მეთოდებისთვის.

დისპერსიული სისტემების წარმოების კონდენსაციის მეთოდები მოიცავს კონდენსაცია, კრისტალიზაციადა დესუბლიმაცია. ისინი ეფუძნება ახალი ფაზის ფორმირებას გაზზე ან თხევად გარემოში ნივთიერებების ზეგაჯერებული მდგომარეობის პირობებში. კონდენსაციის აუცილებელი პირობაა დისპერსიულ გარემოში ნივთიერებების ზეგაჯერება და არათანაბარი განაწილება (კონცენტრაციის რყევები), აგრეთვე კონდენსაციის ცენტრების ან ბირთვების წარმოქმნა. ამ შემთხვევაში სისტემა ჰომოგენურიდან ჰეტეროგენულში გადადის. გაზის გარემოსთვის დამახასიათებელია კონდენსაცია და დესუბლიმაცია, თხევადი გარემოსთვის კი კრისტალიზაცია.

კონდენსაციის მეთოდები არ საჭიროებს სპეციალურ მანქანებს და შესაძლებელს ხდის დისპერსიული სისტემების მიღებას უფრო მცირე ზომის ნაწილაკებით, ვიდრე დისპერსიულიმეთოდები. კერძოდ, დისპერსიულიმეთოდები (გარდა პეპტიზაციის მეთოდისა და ბრედიგის მეთოდისა) არ იძლევა ნანო ზომის დისპერსიული სისტემების (1-100 ნმ) მიღების საშუალებას. ამ მიზნით, ჩვეულებრივ გამოიყენება კონდენსაციის მეთოდები. ამ შემთხვევაში, სინთეზის პირობებიდან გამომდინარე, წარმოიქმნება ნებისმიერი ზომის დისპერსიული ფაზის ნაწილაკები. კონდენსაციის მიდგომის კიდევ ერთი უპირატესობა ის არის, რომ უმეტეს შემთხვევაში ის არ საჭიროებს მნიშვნელოვან გარე სამუშაოს.

დაბალი მოლეკულური წონის მინარევების (კერძოდ, დესტაბილიზაციის ელექტროლიტების) მოსაშორებლად, ხსნარი ხშირად იწმინდება მომზადების შემდეგ. ხსნარის გაწმენდის მეთოდებია დიალიზი და ულტრაფილტრაცია.

დიალიზი ემყარება განსხვავებას მცირე მოლეკულების ან იონების და კოლოიდური ზომის ნაწილაკების დიფუზიის სიჩქარის განსხვავებაზე ნახევრად გამტარი დანაყოფის - მემბრანის მეშვეობით.. ამ მიზნებისათვის გამოიყენება ცხოველური და მცენარეული გარსებისგან დამზადებული მემბრანები, გარუჯული ჟელატინი, კოლოდიონის მემბრანები, ცელულოზის აცეტატი და ცელოფანი, პერგამენტის ქაღალდი, კერამიკული ფოროვანი მასალები და ა.შ.

ხსნარიდან მცირე მოლეკულები და იონები შეაღწევენ მემბრანას და დიფუზობენ მემბრანასთან კონტაქტში მყოფ წყალში, ხოლო წყლის მოლეკულები მემბრანაში საპირისპირო მიმართულებით აღწევენ. შედეგად, გაწმენდის შემდეგ, კოლოიდური სისტემა განზავებულია. კოლოიდური ხსნარების ამ გზით გაწმენდას დიდი დრო სჭირდება (დღეები, კვირები და თვეებიც კი). დიალიზის დასაჩქარებლად შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვადასხვა ტექნიკა, მაგალითად, მემბრანის ფართობის გაზრდა, გაწმენდილი სითხის ფენის შემცირება, ან გარე სითხის (წყლის) ხშირი შეცვლა, ტემპერატურის გაზრდა ან ელექტრული ველის გამოყენება (ელექტროდიალიზი). კერძოდ, ელექტროდიალიზი საშუალებას იძლევა დიალიზის პროცესი რამდენიმე საათში დასრულდეს. სამრეწველო პირობებში დიალიზი აშორებს მარილებს ცილებისგან (ჟელატინი, აგარ-აგარი, არაბული რეზინა), საღებავები, სილიკა გელი, მთრიმლავი ნივთიერებები და და ა.შ.

ულტრაფილტრაციის პროცესის დროს მემბრანა ინარჩუნებს დისპერსიული ფაზის ან მაკრომოლეკულების ნაწილაკებს, ხოლო დისპერსიული გარემო არასასურველი დაბალმოლეკულური მინარევებით გადის მემბრანაში.ულტრაფილტრაცია არის ბარომემბრანული პროცესი, განსხვავებით დიალიზისგან, იგი ხორციელდება ზეწოლის ქვეშ. ულტრაფილტრაციით მიიღწევა ხსნარების გაწმენდის მაღალი ხარისხი მათი ერთდროული კონცენტრაციის დროს. ზოგჯერ ამბობენ, რომ ულტრაფილტრაცია არის დიალიზი, რომელიც ტარდება ზეწოლის ქვეშ, თუმცა ეს მთლად ასე არ არის (მათ, ვისაც განსაკუთრებით აინტერესებთ, შეიძლება გაინტერესებთ რატომ).

დისპერსიული სისტემების თვისებები

ამისთვის იმისათვის, რომ უფრო ნათლად გავიგოთ ის პროცესები, რომლებიც საფუძვლად უდევს, მაგალითად, ზემოთ აღწერილი მემბრანულ პროცესებს - დიალიზს და ულტრაფილტრაციას, მიზანშეწონილია განიხილოს მოლეკულური კინეტიკური თვისებებიხსნარები, რომლებიც გამოწვეულია მოლეკულების და ატომების ქაოტური თერმული მოძრაობით. ამ სპონტანური მოძრაობის კანონებს სწავლობს მოლეკულური კინეტიკური თეორია. ხსნარების ზოგიერთი თვისება განისაზღვრება ამ მოძრაობით, ანუ ისინი განისაზღვრება არა შემადგენლობით, არამედ კინეტიკური ერთეულების რაოდენობით - მოლეკულები მოცულობის ერთეულზე ან მასაზე. ეს მოიცავს თვისებებს ე.წ კოლიგატიური : დიფუზია, ოსმოსური წნევა, განსხვავება ორთქლის წნევასა და გაყინვისა და დუღილის წერტილებში სუფთა გამხსნელისა და ხსნარის შემთხვევაში.

ბრაუნის მოძრაობა - ეს არის მიკროსკოპული და კოლოიდური ზომის ნაწილაკების უწყვეტი შემთხვევითი მოძრაობა, რომლებიც დროთა განმავლობაში არ იშლება. ეს მოძრაობა უფრო ინტენსიურია, რაც უფრო მაღალია ტემპერატურა და უფრო დაბალია ნაწილაკების მასა და დისპერსიული საშუალების სიბლანტე.

ბრაუნის მოძრაობის რაოდენობრივად დასახასიათებლად ვიყენებთ საშუალო ცვლა, რომელიც დაკავშირებულია დიფუზიის კოეფიციენტთან განტოლება აინშტაინ-სმოლუჩოვსკი :

სად დ- დიფუზიის კოეფიციენტი,ტ - დიფუზიის დრო

დიფუზია არის მოლეკულების, იონების ან კოლოიდური ნაწილაკების კონცენტრაციის გათანაბრების სპონტანური პროცესი მათი თერმული მოძრაობის გავლენის ქვეშ. დიფუზიის პროცესი ხდება სპონტანურად, რადგან მას თან ახლავს სისტემის ენტროპიის ზრდა.შეგახსენებთ, რომ მატერიის ერთგვაროვანი განაწილება სისტემაში შეესაბამება მის ყველაზე სავარაუდო მდგომარეობას.

დიფუზიის რაოდენობრივად აღსაწერად გამოიყენება ფიკის კანონი, რომელიც დადგენილია სითბოს და ელექტროენერგიის გადაცემის კანონების ანალოგიით:

,

სად dQ- რაოდენობა დიფუზურინივთიერებები; დ– დიფუზიის კოეფიციენტი; დკ /dx- კონცენტრაციის გრადიენტი; ს- ტერიტორია, რომლის მეშვეობითაც ხდება დიფუზია; τ - დიფუზიის ხანგრძლივობა.

ოსმოზი- ეს არის გამხსნელის მოლეკულების ცალმხრივი დიფუზია ნახევრად გამტარი მემბრანის მეშვეობით, მემბრანის ორივე მხარეს ხსნარის კონცენტრაციის სხვაობას ექვემდებარება.როდესაც სხვადასხვა კონცენტრაციის ორი ხსნარი ან ხსნარი და სუფთა გამხსნელი გამოყოფილია ნახევრად გამტარი დანაყოფით (მემბრანა), გამხსნელის ნაკადი ხდება ნივთიერების ქვედა კონცენტრაციიდან უფრო მაღალზე, რაც იწვევს კონცენტრაციების გათანაბრებას.ნაკადის წარმოქმნა განპირობებულია იმით, რომ გამხსნელის მოლეკულების ზემოქმედების რაოდენობა მემბრანაზე უფრო განზავებული ხსნარის (ან სუფთა გამხსნელის) მხრიდან იქნება უფრო დიდი, ვიდრე უფრო კონცენტრირებული ხსნარის მხრიდან. ზემოქმედების ეს ჭარბი რაოდენობა არის ის, რაც იწვევს გამხსნელის გადაადგილებას მემბრანის ფორებში იქ, სადაც ნაკლები მოლეკულაა.

კოლოიდური სისტემებისთვის შეგვიძლია დავწეროთ

.

დანალექი- ეს არის კიდევ ერთი ფენომენი, რომელიც დაკავშირებულია დისპერსიული სისტემების მოლეკულურ კინეტიკურ თვისებებთან.

დალექვა არის სიმძიმის გავლენის ქვეშ გაფანტული ფაზის ნაწილაკების თხევად ან აირისებრ გარემოში დასახლების (იშვიათ შემთხვევებში მცურავი) პროცესი. ნალექი დამახასიათებელია სუსპენზიებისთვის. ემულსიებში, პირიქით, დისპერსიული ფაზის ნაწილაკები ჩვეულებრივ ცურავს

დისპერსიული სისტემების სტაბილურობა

მიცელის სტრუქტურის თანამედროვე მოდელი ითვალისწინებს იმ ფაქტს, რომ კონტრიონები განლაგებულია ორ ფენად - მკვრივი და დიფუზური, და რომ ნაწილაკების მოცურების ზედაპირი ხსნარში არის საზღვარი ამ ფენებს შორის.

ყველაზე მნიშვნელოვანი ელექტროკინეტიკური ფენომენი, რომელიც დამახასიათებელია დისპერსიული სისტემებისთვის, არის ელექტროფორეზი, ანუ კოლოიდური ნაწილაკების მოძრაობა გარე ელექტრულ ველში.

ელექტროფორეზი და ელექტროოსმოზი ელექტროკინეტიკური ფენომენიამე - კეთილი. ელექტროკინეტიკური ფენომენებისადმი II ეკუთვნის გვარს გაჟონვის პოტენციალიდა დალექვის პოტენციალი, რომელიც შედგება პოტენციური სხვაობის წარმოშობაში დისპერსიული ფაზის ან დისპერსიული საშუალების ნაწილაკების გადაადგილებისას.

მაგნიტუდა ζ - პოტენციალიდაკავშირებულია დამუხტული ნაწილაკების ელექტროფორეზის სიჩქარესთან განტოლება ჰელმჰოლც-სმოლუჩოვსკი :

სად კ- კოეფიციენტი ნაწილაკების ფორმის მიხედვით (სფეროებისთვისკ= 6, ცილინდრებისთვისკ = 4); ვ- ნაწილაკების მოძრაობის წრფივი სიჩქარე (ან მზის საზღვრები); ε - ფარდობითი დიელექტრიკული მუდმივი;ე- ელექტრული ველის სიძლიერე.

დისპერსიულ სისტემებში, დისპერსიული ფაზის სპეციფიკური ზედაპირის ფართობი ძალიან დიდია. დისპერსიული ფაზის დიდი ზედაპირის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი შედეგია ის, რომ ლიოფობიურ დისპერსიულ სისტემებს აქვთ ჭარბი ზედაპირის ენერგია და, შესაბამისად, თერმოდინამიკურადარასტაბილური. ამიტომ დისპერსიულ სისტემებში მიმდინარეობს სხვადასხვა სპონტანური პროცესი, რაც იწვევს ჭარბი ენერგიის შემცირებას. ყველაზე გავრცელებული პროცესებია სპეციფიკური ზედაპირის შემცირება ნაწილაკების გაფართოების გამო. შედეგად, ასეთი პროცესები იწვევს სისტემის განადგურებას. ამრიგად, მთავარი თვისება, რომელიც ახასიათებს დისპერსიული სისტემების არსებობას, არის მათი სტაბილურობა, ან, პირიქით, არასტაბილურობა.

ნ.პ. პესკოვმა 1920 წელს შესთავაზა განასხვავოს კინეტიკური და აგრეგატიული სტაბილურობა. პირველ შემთხვევაში, ჩვენ განვიხილავთ შერჩევას დაარბიაგრავიტაციის გავლენის ქვეშ მყოფი ფაზები დამოკიდებულია დისპერსიის ხარისხზე, ხოლო თავად დისპერსიის ხარისხი ითვლება მუდმივ მნიშვნელობად მოცემული სისტემისთვის. მეორე შემთხვევაში განიხილება ნაწილაკების დისპერსიის ძალიან ხარისხის მუდმივობის ან ცვალებადობის პირობები

ჰიდროფობიური ხსნარების უმეტესობისთვის, მათი სტაბილურობის უზრუნველსაყოფად მთავარი ფაქტორი (ჰიდრატაციის გარსთან ერთად) არის იგივე მუხტის არსებობა დისპერსიული ფაზის ნაწილაკებზე. ელექტროლიტების ჰიდროზოლებში შეყვანამ შეიძლება გამოიწვიოს კოლოიდური ნაწილაკების მუხტის შემცირება ან სრული განეიტრალება, რაც ასუსტებს მათ ელექტროსტატიკური მოგერიებას და ხელს უწყობს კონვერგენციას და აგრეგაციას.

ელექტროლიტების მინიმალური კონცენტრაცია, რომელიც იწვევს კოაგულაციის პროცესის დაწყებას, ე.წ კოაგულაციის ბარიერი გ რომ(მოლ/დმ 3).

მაღალი მოლეკულური წონის ნივთიერებების ხსნარები

პოლიმერებს, ისევე როგორც დაბალმოლეკულურ ნივთიერებებს, ხსნარის მიღების პირობებიდან გამომდინარე (პოლიმერის და გამხსნელის ბუნება, ტემპერატურა და ა.შ.) შეუძლიათ შექმნან როგორც კოლოიდური, ასევე ნამდვილი ხსნარები. ამასთან დაკავშირებით, ჩვეულებრივად არის საუბარი ნივთიერების კოლოიდურ ან ნამდვილ მდგომარეობაზე ხსნარში. ჩვენ არ შევეხებით კოლოიდურ პოლიმერ-გამხსნელ სისტემებს. განვიხილოთ მხოლოდ მოლეკულური ტიპის პოლიმერების ხსნარები. უნდა აღინიშნოს, რომ მოლეკულების დიდი ზომისა და მათი სტრუქტურის თავისებურებების გამო, IUD ხსნარებს აქვთ მთელი რიგი სპეციფიკური თვისებები:

1. სპირალის ხსნარებში წონასწორული პროცესები მყარდება ნელა.

2. სპირალის დაშლის პროცესს, როგორც წესი, წინ უძღვის შეშუპების პროცესი.

3. პოლიმერული ხსნარები არ ემორჩილება იდეალური ხსნარების კანონებს, ე.ი. რაულის კანონები და ვანტ ჰოფი.

4. როდესაც პოლიმერული ხსნარები მიედინება, ხდება თვისებების ანიზოტროპია (ხსნარის არათანაბარი ფიზიკური თვისებები სხვადასხვა მიმართულებით) მოლეკულების დინების მიმართულებით ორიენტაციის გამო.

5. IUD ხსნარების მაღალი სიბლანტე.

6. დიდი ზომის გამო, პოლიმერის მოლეკულები ხსნარებში ასოცირდებიან. პოლიმერული ნაერთების სიცოცხლე უფრო გრძელია, ვიდრე დაბალი მოლეკულური წონის ნივთიერებებისა.

VMC დაშლის პროცესი ხდება სპონტანურად, მაგრამ დიდი ხნის განმავლობაში და ხშირად წინ უძღვის გამხსნელში პოლიმერის შეშუპებას. პოლიმერები, რომელთა მაკრომოლეკულებს აქვთ სიმეტრიული ფორმა, შეიძლება შევიდეს ხსნარში პირველი შეშუპების გარეშე. მაგალითად, ჰემოგლობინი, ღვიძლის სახამებელი - გლიკოგენი გახსნისას თითქმის არ შეშუპებულია და ამ ნივთიერებების ხსნარებს არ აქვთ მაღალი სიბლანტე შედარებით მაღალი კონცენტრაციის დროსაც კი. მაშინ, როდესაც ნივთიერებები ძლიერად ასიმეტრიული წაგრძელებული მოლეკულებით იშლება ძალიან ძლიერად დაშლისას (ჟელატინი, ცელულოზა, ბუნებრივი და სინთეზური რეზინები).

შეშუპება არის პოლიმერის მასის და მოცულობის ზრდა გამხსნელის მოლეკულების შეღწევის გამო IMC-ის სივრცულ სტრუქტურაში.

არსებობს ორი სახის შეშუპება:შეუზღუდავი, დამთავრებული სპირალის სრული დაშლით (მაგალითად, ჟელატინის შეშუპება წყალში, რეზინის ბენზოლში, ნიტროცელულოზა აცეტონში) დაშეზღუდული, რაც იწვევს ადიდებულმა პოლიმერის - ჟელეს წარმოქმნას (მაგალითად, წყალში ცელულოზის შეშუპება, ცივ წყალში ჟელატინი, ბენზოლში ვულკანიზებული რეზინი).

თქვენი კარგი ნამუშევრის ცოდნის ბაზაზე წარდგენა მარტივია. გამოიყენეთ ქვემოთ მოცემული ფორმა

სტუდენტები, კურსდამთავრებულები, ახალგაზრდა მეცნიერები, რომლებიც იყენებენ ცოდნის ბაზას სწავლასა და მუშაობაში, ძალიან მადლობლები იქნებიან თქვენი.

გამოქვეყნებულია http://www.allbest.ru/

სვერდლოვსკის ოლქის ზოგადი და პროფესიული განათლების სამინისტრო

"ეკატერინბურგის სატრანსპორტო სამშენებლო კოლეჯი"

დისციპლინაში "ქიმია"

დისპერსიული სისტემები

ქიმიისთვის უდიდესი მნიშვნელობა აქვს დისპერსიულ სისტემებს, რომლებშიც გარემო არის წყალი და თხევადი ხსნარები.

სუფთა ნივთიერებები ბუნებაში ძალიან იშვიათია. აგრეგაციის სხვადასხვა მდგომარეობაში მყოფი სხვადასხვა ნივთიერების ნარევებმა შეიძლება წარმოქმნას ჰეტეროგენული და ერთგვაროვანი სისტემები - დისპერსიული სისტემები და ხსნარები. დისპერსიული სისტემებისა და გადაწყვეტილებების გაცნობა აჩვენებს, თუ რამდენად მნიშვნელოვანია ისინი ყოველდღიურ ცხოვრებაში და ბუნებაში. ძველი ეგვიპტის ცივილიზაცია არ მოხდებოდა ნილოსის სილის გარეშე; წყლის, ჰაერის, ქანების, მინერალების გარეშე ცოცხალი პლანეტა საერთოდ არ იარსებებდა – ჩვენი საერთო სახლი – დედამიწა; უჯრედების გარეშე არ იქნებოდა ცოცხალი ორგანიზმები.

როგორც ცნობილია, ცოცხალი ორგანიზმის არსებობის ქიმიური საფუძველი მასში არსებული ცილების ცვლაა. საშუალოდ, ცილების კონცენტრაცია ორგანიზმში 18-დან 21%-მდე მერყეობს. ცილების უმეტესობა იხსნება წყალში (რომლის კონცენტრაცია ადამიანისა და ცხოველის ორგანიზმში დაახლოებით 65%) და ქმნის კოლოიდურ ხსნარებს.

დისპერსიული სისტემები არის ჰეტეროგენული სისტემები, რომლებიც შედგება ორი ან მეტი ფაზისგან, მათ შორის მაღალგანვითარებული ინტერფეისით.

დისპერსიული სისტემების განსაკუთრებული თვისებები განპირობებულია ნაწილაკების მცირე ზომით და დიდი ინტერფაზური ზედაპირის არსებობით. ამ მხრივ, განმსაზღვრელი თვისებებია ზედაპირის თვისებები და არა მთლიანად ნაწილაკები. დამახასიათებელი პროცესებია ზედაპირზე და არა ფაზის შიგნით. აქედან ირკვევა, თუ რატომ უწოდებენ კოლოიდურ ქიმიას ზედაპირული ფენომენების და დისპერსიული სისტემების ფიზიკურ ქიმიას.

დისპერსიული ფაზა და დისპერსირებული საშუალო. იმ ნივთიერებას (ან რამდენიმე ნივთიერებას), რომელიც იმყოფება დისპერსიულ სისტემაში უფრო მცირე რაოდენობით და ნაწილდება მთელ მოცულობაში, ეწოდება დისპერსიული ფაზა. დიდი რაოდენობით არსებულ ნივთიერებას, რომლის მოცულობაშიც განაწილებულია დისპერსიული ფაზა, ეწოდება დისპერსიული საშუალება. არსებობს ინტერფეისი დისპერსიულ გარემოსა და დისპერსიული ფაზის ნაწილაკებს შორის, რის გამოც დისპერსიულ სისტემებს უწოდებენ ჰეტეროგენულს, ე.ი. ჰეტეროგენული.

დისპერსიული სისტემების კლასიფიკაცია

დისპერსიული გარემოც და დისპერსიული ფაზაც შეიძლება შედგებოდეს აგრეგაციის სხვადასხვა მდგომარეობაში მყოფი ნივთიერებებისგან. დისპერსიული გარემოსა და დისპერსიული ფაზის მდგომარეობების კომბინაციიდან გამომდინარე, შეიძლება გამოიყოს ასეთი სისტემების რვა ტიპი.

დისპერსიული სისტემების კლასიფიკაცია აგრეგაციის მდგომარეობის მიხედვით

ასევე, როგორც კლასიფიკაციის მახასიათებელი, ჩვენ შეგვიძლია განვასხვავოთ ისეთი კონცეფცია, როგორიცაა დისპერსიული სისტემის ნაწილაკების ზომა:

უხეში (> 10 მიკრონი): გრანულირებული შაქარი, ნიადაგი, ნისლი, წვიმის წვეთები, ვულკანური ფერფლი, მაგმა და ა.შ.

საშუალო წვრილი (0,1-10 მიკრონი): ადამიანის სისხლის წითელი უჯრედები, E. coli და სხვ.

დისპერსიული ემულსიური სუსპენზიის გელი

ძლიერ დისპერსიული (1-100 ნმ): გრიპის ვირუსი, კვამლი, ბუნებრივ წყლებში სიმღვრივე, სხვადასხვა ნივთიერების ხელოვნურად მიღებული ხსნარები, ბუნებრივი პოლიმერების წყალხსნარები (ალბუმინი, ჟელატინი და სხვ.) და სხვ.

ნანოზომა (1-10 ნმ): გლიკოგენის მოლეკულა, ნახშირის წვრილი ფორები, ლითონის ხსნარი, მიღებული ორგანული ნივთიერებების მოლეკულების თანდასწრებით, რომლებიც ზღუდავენ ნაწილაკების ზრდას, ნახშირბადის ნანომილები, რკინის, ნიკელისგან დამზადებული მაგნიტური ნანოძაფები და ა.შ.

უხეში დისპერსიული სისტემები: ემულსიები, სუსპენზიები, აეროზოლები

ნივთიერების ნაწილაკების ზომიდან გამომდინარე, რომლებიც ქმნიან დისპერსიულ ფაზას, დისპერსიული სისტემები იყოფა უხეში ნაწილაკების ზომით 100 ნმ-ზე მეტი და წვრილად დაშლილი ნაწილაკების ზომით 1-დან 100 ნმ-მდე. თუ ნივთიერება დაყოფილია მოლეკულებად ან იონებად 1 ნმ-ზე ნაკლები ზომის, წარმოიქმნება ერთგვაროვანი სისტემა - ხსნარი. ხსნარი ერთგვაროვანია, არ არის ინტერფეისი ნაწილაკებსა და გარემოს შორის და, შესაბამისად, ის არ მიეკუთვნება დისპერსიულ სისტემებს. უხეში დისპერსიული სისტემები იყოფა სამ ჯგუფად: ემულსიები, სუსპენზიები და აეროზოლები.

ემულსიები არის დისპერსიული სისტემები თხევადი დისპერსიის საშუალებით და თხევადი დისპერსიული ფაზით.

ისინი ასევე შეიძლება დაიყოს ორ ჯგუფად: 1) პირდაპირი - არაპოლარული სითხის წვეთები პოლარულ გარემოში (ზეთი წყალში); 2) რევერსი (წყალი ზეთში). ემულსიების შემადგენლობის ან გარეგანი ზემოქმედების ცვლილებამ შეიძლება გამოიწვიოს პირდაპირი ემულსიის გადაქცევა საპირისპირო ემულსიად და პირიქით. ყველაზე ცნობილი ბუნებრივი ემულსიების მაგალითებია რძე (წინა ემულსია) და ზეთი (შებრუნებული ემულსია). ტიპიური ბიოლოგიური ემულსია არის ცხიმის წვეთები ლიმფში.

ადამიანის პრაქტიკაში ცნობილ ემულსიებს შორისაა საჭრელი სითხეები, ბიტუმის მასალები, პესტიციდები, მედიკამენტები და კოსმეტიკა და საკვები პროდუქტები. მაგალითად, სამედიცინო პრაქტიკაში ცხიმოვანი ემულსიები ფართოდ გამოიყენება შიმშილის ან დასუსტებული ორგანიზმისთვის ინტრავენური ინფუზიის გზით ენერგიის უზრუნველსაყოფად. ასეთი ემულსიების მისაღებად გამოიყენება ზეითუნის, ბამბის და სოიოს ზეთები. ქიმიურ ტექნოლოგიაში ფართოდ გამოიყენება ემულსიური პოლიმერიზაცია, როგორც რეზინის, პოლისტიროლის, პოლივინილაცეტატის და ა.შ. წარმოების ძირითადი მეთოდი. სუსპენზიები არის უხეში სისტემები მყარი დისპერსიული ფაზათი და თხევადი დისპერსიული გარემოთი.

როგორც წესი, სუსპენზიის დისპერსიული ფაზის ნაწილაკები იმდენად დიდია, რომ წყდება გრავიტაციის - ნალექის გავლენის ქვეშ. სისტემებს, რომლებშიც დანალექი მიმდინარეობს ძალიან ნელა, დისპერსიული ფაზის და დისპერსიული საშუალების სიმკვრივის მცირე სხვაობის გამო, ასევე უწოდებენ სუსპენზიას. პრაქტიკულად მნიშვნელოვანი სამშენებლო სუსპენზიაა ქვითკირის („ცაცხვის რძე“), მინანქრის საღებავები და სხვადასხვა სამშენებლო საკიდრები, მაგალითად, „ცემენტის ნაღმტყორცნები“. სუსპენზიებში ასევე შედის მედიკამენტები, მაგალითად თხევადი მალამოები - ლინიმენტები. სპეციალური ჯგუფი შედგება უხეში დისპერსიული სისტემებისგან, რომლებშიც დისპერსიული ფაზის კონცენტრაცია შედარებით მაღალია სუსპენზიებში მის დაბალ კონცენტრაციასთან შედარებით. ასეთ დისპერსიულ სისტემებს პასტები ეწოდება. მაგალითად, ყოველდღიური ცხოვრებიდან კარგად ნაცნობი სტომატოლოგიური, კოსმეტიკური, ჰიგიენური და ა.შ.

აეროზოლები არის უხეში სისტემები, რომლებშიც დისპერსიული საშუალება არის ჰაერი, ხოლო დისპერსიული ფაზა შეიძლება იყოს თხევადი წვეთები (ღრუბლები, ცისარტყელა, თმის ლაქი ან დეზოდორანტი, რომელიც გამოიყოფა ქილა) ან მყარი ნივთიერების ნაწილაკები (მტვრის ღრუბელი, ტორნადო).

კოლოიდური სისტემები - მათში კოლოიდური ნაწილაკების ზომები 100 ნმ-მდე აღწევს. ასეთი ნაწილაკები ადვილად აღწევენ ქაღალდის ფილტრების ფორებში, მაგრამ არ აღწევენ მცენარეებისა და ცხოველების ბიოლოგიური გარსების ფორებში. ვინაიდან კოლოიდურ ნაწილაკებს (მიცელებს) აქვთ ელექტრული მუხტი და სოლვატური იონური გარსები, რის გამოც ისინი შეჩერებულნი რჩებიან, ისინი შეიძლება საკმაოდ დიდი ხნის განმავლობაში არ დალექონ. კოლოიდური სისტემის თვალსაჩინო მაგალითია ჟელატინის, ალბუმინის, არაბული რეზინის და ოქროსა და ვერცხლის კოლოიდური ხსნარები.

კოლოიდური სისტემები იკავებენ შუალედურ ადგილს უხეში სისტემებსა და ნამდვილ ამონახსნებს შორის. ისინი ბუნებაში ფართოდ არიან გავრცელებული. ნიადაგი, თიხა, ბუნებრივი წყლები, მრავალი მინერალი, მათ შორის ზოგიერთი ძვირფასი ქვა, ეს ყველაფერი კოლოიდური სისტემებია.

არსებობს კოლოიდური ხსნარების ორი ჯგუფი: თხევადი (კოლოიდური ხსნარები - სოლები) და გელისმაგვარი (ჟელე - გელები).

უჯრედის ბიოლოგიური სითხეების უმეტესობა (უკვე ნახსენები ციტოპლაზმა, ბირთვული წვენი - კარიოპლაზმა, ვაკუოლების შიგთავსი) და მთლიანად ცოცხალი ორგანიზმის კოლოიდური ხსნარებია (სოლები). ყველა სასიცოცხლო პროცესი, რომელიც ხდება ცოცხალ ორგანიზმებში, დაკავშირებულია მატერიის კოლოიდურ მდგომარეობასთან. ყველა ცოცხალ უჯრედში ბიოპოლიმერები (ნუკლეინის მჟავები, ცილები, გლიკოზამინოგლიკანები, გლიკოგენი) გვხვდება დისპერსიული სისტემების სახით.

გელები კოლოიდური სისტემებია, რომლებშიც დისპერსიული ფაზის ნაწილაკები ქმნიან სივრცულ სტრუქტურას.

გელები შეიძლება იყოს: საკვები - მარმელადი, მარშამლოუ, ჟელე ხორცი, ჟელე; ბიოლოგიური - ხრტილი, მყესები, თმა, კუნთოვანი და ნერვული ქსოვილი, მედუზის სხეულები; კოსმეტიკა - შხაპის გელები, კრემები; სამედიცინო - მედიკამენტები, მალამოები; მინერალი - მარგალიტი, ოპალი, კარნელი, ქალცედონია.

კოლოიდურ სისტემებს დიდი მნიშვნელობა აქვს ბიოლოგიისა და მედიცინაში. ნებისმიერი ცოცხალი ორგანიზმის შემადგენლობაში შედის მყარი, თხევადი და აირისებრი ნივთიერებები, რომლებიც კომპლექსურ კავშირშია გარემოსთან. ქიმიური თვალსაზრისით, სხეული მთლიანად არის მრავალი კოლოიდური სისტემის კომპლექსური კოლექცია.

ბიოლოგიური სითხეები (სისხლი, პლაზმა, ლიმფა, ცერებროსპინალური სითხე და ა.შ.) კოლოიდური სისტემებია, რომლებშიც ორგანული ნაერთები, როგორიცაა ცილები, ქოლესტერინი, გლიკოგენი და მრავალი სხვა, კოლოიდურ მდგომარეობაშია. რატომ ანიჭებს მას ბუნება ასეთ უპირატესობას? ეს თვისება უპირველეს ყოვლისა განპირობებულია იმით, რომ კოლოიდურ მდგომარეობაში მყოფ ნივთიერებას აქვს დიდი ინტერფეისი ფაზებს შორის, რაც ხელს უწყობს უკეთეს მეტაბოლურ რეაქციებს.

ბუნებრივი და ხელოვნური დისპერსიული სისტემების მაგალითები. მინერალები და ქანები, როგორც ბუნებრივი ნარევები

მთელი ბუნება, რომელიც ჩვენს გარშემოა - ცხოველური და მცენარეული ორგანიზმები, ჰიდროსფერო და ატმოსფერო, დედამიწის ქერქი და წიაღისეული არის მრავალი განსხვავებული და განსხვავებული ტიპის უხეში და კოლოიდური სისტემების რთული კოლექცია. ჩვენი პლანეტის ღრუბლები იგივე ცოცხალი არსებებია, როგორც მთელი ბუნება, რომელიც ჩვენს გარშემოა. მათ დიდი მნიშვნელობა აქვთ დედამიწისთვის, რადგან ისინი საინფორმაციო არხებია. ყოველივე ამის შემდეგ, ღრუბლები შედგება წყლის კაპილარული ნივთიერებისგან, წყალი კი, როგორც მოგეხსენებათ, ინფორმაციის შესანახად ძალიან კარგი მოწყობილობაა. ბუნებაში წყლის ციკლი იწვევს იმ ფაქტს, რომ ინფორმაცია პლანეტის მდგომარეობისა და ადამიანების განწყობის შესახებ გროვდება ატმოსფეროში და ღრუბლებთან ერთად მოძრაობს დედამიწის მთელ სივრცეში. ბუნების საოცარი ქმნილება - ღრუბლები, რომლებიც ადამიანებს ანიჭებენ სიხარულს, ესთეტიკურ სიამოვნებას და უბრალოდ სურვილს ზოგჯერ ცას შეხედონ.

ნისლი ასევე შეიძლება იყოს ბუნებრივი დისპერსიული სისტემის მაგალითი, ჰაერში წყლის დაგროვება, როდესაც წარმოიქმნება წყლის ორთქლის წვრილი კონდენსაციის პროდუქტები (ჰაერის ტემპერატურაზე ზემოთ? 10° - წყლის პაწაწინა წვეთები, ? 10..? 15° - წყლის წვეთებისა და ყინულის კრისტალების ნაზავი, 15°-ზე დაბალ ტემპერატურაზე - ყინულის კრისტალები ცქრიალა მზის სხივებზე თუ მთვარისა და ფარნების შუქზე). ნისლის დროს ჰაერის ფარდობითი ტენიანობა ჩვეულებრივ 100%-მდეა (მინიმუმ 85-90%-ს აღემატება). თუმცა, ძლიერი ყინვების დროს (? 30° და ქვემოთ) დასახლებულ ადგილებში, რკინიგზის სადგურებსა და აეროდრომებზე, ნისლი შეიძლება შეინიშნოს ჰაერის ნებისმიერ ფარდობით ტენიანობაზე (თუნდაც 50%-ზე ნაკლები) - საწვავის წვის დროს წარმოქმნილი წყლის ორთქლის კონდენსაციის გამო. (ძრავებში, ღუმელებში და ა.შ.) და გამოიყოფა ატმოსფეროში გამონაბოლქვი მილებისა და ბუხრების მეშვეობით.

ნისლების უწყვეტი ხანგრძლივობა, როგორც წესი, მერყეობს რამდენიმე საათიდან (და ზოგჯერ ნახევარი საათიდან ერთ საათამდე) რამდენიმე დღემდე, განსაკუთრებით ცივ სეზონში.

ნისლები ხელს უშლის ყველა სახის ტრანსპორტის (განსაკუთრებით ავიაციის) ნორმალურ მუშაობას, ამიტომ ნისლის პროგნოზს დიდი ეკონომიკური მნიშვნელობა აქვს.

რთული დისპერსიული სისტემის მაგალითია რძე, რომლის ძირითადი კომპონენტები (წყალი არ ჩავთვლით) არის ცხიმი, კაზეინი და რძის შაქარი. ცხიმი ემულსიის სახითაა და როცა რძე დგება, თანდათან ზევით ამოდის (ნაღები). კაზეინი შეიცავს კოლოიდური ხსნარის სახით და არ გამოიყოფა სპონტანურად, მაგრამ ადვილად შეიძლება დალექოს (ხაჭოს სახით), როდესაც რძე მჟავდება, მაგალითად, ძმრით. ბუნებრივ პირობებში რძის მჟავიანობისას კაზეინი გამოიყოფა. და ბოლოს, რძის შაქარი არის მოლეკულური ხსნარის სახით და გამოიყოფა მხოლოდ წყლის აორთქლებისას.

ბევრი აირი, სითხე და მყარი იხსნება წყალში. შაქარი და სუფრის მარილი ადვილად იხსნება წყალში; ნახშირორჟანგი, ამიაკი და მრავალი სხვა ნივთიერება წყალთან შეჯახებისას გადადის ხსნარში და კარგავს წინა აგრეგაციის მდგომარეობას. ხსნადი შეიძლება იზოლირებული იყოს ხსნარიდან გარკვეული გზით. თუ სუფრის მარილის ხსნარს აორთქლდებით, მარილი რჩება მყარი კრისტალების სახით.

როდესაც ნივთიერებები იხსნება წყალში (ან სხვა გამხსნელში), იქმნება ერთიანი (ერთგვაროვანი) სისტემა. ამრიგად, გამოსავალი არის ერთგვაროვანი სისტემა, რომელიც შედგება ორი ან მეტი კომპონენტისგან. ხსნარები შეიძლება იყოს თხევადი, მყარი და აირისებრი. თხევადი ხსნარები მოიცავს, მაგალითად, შაქრის ან სუფრის მარილის ხსნარს წყალში, ალკოჰოლს წყალში და ა.შ. ერთი ლითონის მყარი ხსნარები მეორეში მოიცავს შენადნობებს: სპილენძი არის სპილენძისა და თუთიის შენადნობი, ბრინჯაო არის სპილენძისა და კალის შენადნობი და სხვა. აირისებრი ნივთიერება არის ჰაერი ან აირების ნებისმიერი ნარევი.

მინერალები და ქანები, როგორც ბუნებრივი ნარევები.

ზოგადად მიღებულია, რომ ქანები არის გარკვეული შემადგენლობისა და სტრუქტურის ბუნებრივი მინერალური აგრეგატები, რომლებიც წარმოიქმნება გეოლოგიური პროცესების შედეგად და დევს დედამიწის ქერქში დამოუკიდებელი სხეულების სახით. ქანების წარმოქმნამდე მიმავალი ძირითადი გეოლოგიური პროცესების შესაბამისად, მათ შორის წარმოშობის მიხედვით გამოიყოფა სამი გენეტიკური კლასი: დანალექი, ცეცხლოვანი და მეტამორფული.

ბუნებაში არ არსებობს მარტივი ქანები, მაგრამ ეს არის ან სუსპენზიების მყარი დისპერსიული ფაზები, ან ფოროვანი სხეულების დისპერსიული მედია, ან გამაგრებული ემულსიები.

გეოლოგები ამბობენ, რომ თიხა გროვდება ზღვის ფსკერზე. სინამდვილეში, დეპონირებული თიხის ნალექი არის ფხვიერი, წვრილად გაფანტული მინერალური მასა, რომელიც გაჯერებულია ზღვის წყლით. თიხიანი სილის საწყისი ფორიანობა მერყეობს 70-დან 90%-მდე, ანუ 1 მ 3 სილა შეიცავს 700-900 ლიტრ ზღვის წყალს. მოგეხსენებათ, 1 მ 3 მოცულობის ჭურჭელი იტევს 1000 ლიტრ წყალს. ასეთი წარმონაქმნი პრაქტიკულად ერთი და იგივე წყლისგან (დისპერსიული საშუალება), რომელშიც თიხის ნაწილაკები მცირე რაოდენობით იზოლირებულია ერთმანეთისგან, არ შეიძლება ეწოდოს კლდეს. ეს არის ფიზიკურ-ქიმიური შეჩერების ტიპის სისტემა.

ლითოსფეროს სიღრმეში ჩაძირვით და ახალ ფენებთან გადაფარვით, წყალი იწყებს შეკუმშვას სუსპენზიიდან, თიხის მინერალები შედის კონტაქტში და შეკუმშავს ერთმანეთს, რაც იწვევს მათი კრისტალური გისოსების ატომების მანძილის შემცირებას. სუსპენზიის დისპერსიული ფაზის ნივთიერება იწყებს ხელახლა კრისტალიზაციას, როდესაც იზრდება ბროლის ზომა. ფხვიერი მინერალური თიხის მასა ცემენტირებულია წარმოქმნილი კრისტალებით, გადასვლები ცემენტურ თიხის მასაში არის არგილიტი.

ზემოდან დაგროვილი ფენების მზარდი ლითოსტატიკური დატვირთვა (მასა) იწვევს ძლიერ ცალმხრივ წნევას. რიკეს პრინციპის (კანონის) მიხედვით, მინერალები იწყებენ დაშლას ამ წნევის მიმართულებით. სუსპენზიის დისპერსიული საშუალების ნაწილის გაგრძელებით, რასაც თან ახლავს სისტემის სიმკვრივის დაქვეითება, მინერალები კრისტალდება სტატიკური წნევის პერპენდიკულარული მიმართულებით. კრისტალების ზომის მატებასთან ერთად, ფიზიკურ-ქიმიური სისტემა სუსპენზიიდან გარდაიქმნება ფოროვანი სხეულის სისტემად, რომელიც შედგება კრისტალური დისპერსიული საშუალებისა და გაცხელებული თხევადი დისპერსიული ფაზისგან. კრისტალურ დისპერსიულ გარემოში ჩნდება შისტოზის (კრისტალური თიხნარი) და პარალელურად ზოლიანი (გნეისები) ტექსტურები.

ქვემოთ, ბაზალტის შემადგენლობის წყალ-სილიკატური ხსნარი ამოღებულია ფოროვანი სხეულიდან. გრანიტის კრისტალების დანარჩენ დისპერსიულ გარემოს აქვს თიხის ნაწილაკებზე დაბალი სიმკვრივე. სიმკვრივის კლება ფიქსირდება ქაოტური ტექსტურის მქონე გრანიტის წარმოქმნით.

როდესაც სუსპენზიის თიხის დისპერსიული ფაზა ხელახლა კრისტალიზდება ფოროვანი სხეულის კრისტალურ დისპერსიულ გარემოში ბროლის ზომის ზრდით, მას თან ახლავს პოტენციური თავისუფალი ზედაპირის, შიდა ენერგიის (მზის ენერგიის სუპერგენეზის დროს დაგროვილი) გამოყოფა. თიხის მინერალების კინეტიკური სითბო. ნივთიერების ხელახალი კრისტალიზაცია სილიკატური მინერალებიდან მინარევების მოცილებით (საბოლოოდ ყველა კატიონი) იწვევს ნივთიერების სიმკვრივის დაქვეითებას სიღრმეში, რაც ხელს უწყობს ალუმინის კოორდინაციის რაოდენობის ცვლილებას თიხებში 4-დან 6-მდე ფელდსპარებში. გნეისები და გრანიტები, რასაც თან ახლავს გეოქიმიური ენერგიის გამოყოფა სითბოს სახით.

ბაზალტის შემადგენლობის ამოღებული გაცხელებული წყალ-სილიკატური ხსნარი არის ელექტროლიტების, არაელექტროლიტების ხსნარების ემულსია, ხოლო მისი სილიკატური ნაწილი არის კოლოიდური ხსნარი.

კოაგულაცია - კოლოიდური ნაწილაკების შეკრებისა და ნალექის ფენომენი - შეინიშნება ამ ნაწილაკების მუხტების განეიტრალებისას, როდესაც ელექტროლიტი ემატება კოლოიდურ ხსნარს. ამ შემთხვევაში ხსნარი იქცევა სუსპენზიაში ან გელში. ზოგიერთი ორგანული კოლოიდი კოაგულაციას განიცდის გაცხელებისას (წებო, კვერცხის ცილა) ან როდესაც იცვლება ხსნარის მჟავა-ტუტოვანი გარემო.

სინერეზი. დროთა განმავლობაში გელების სტრუქტურა ირღვევა - მათგან სითხე გამოიყოფა. ხდება სინერეზი - გელის მოცულობის სპონტანური შემცირება, რომელსაც თან ახლავს სითხის გამოყოფა. Syneresis განსაზღვრავს საკვების, სამედიცინო და კოსმეტიკური გელების შენახვის ვადას. ყველისა და ხაჭოს დამზადებისას ბიოლოგიური სინერეზი ძალიან მნიშვნელოვანია. თბილსისხლიან ცხოველებს აქვთ პროცესი, რომელსაც ეწოდება სისხლის კოაგულაცია: სპეციფიკური ფაქტორების გავლენით, სისხლის ხსნადი ცილა ფიბრინოგენი გარდაიქმნება ფიბრინად, რომლის შედედება სინერეზის პროცესში სქელდება და ახშობს ჭრილობას. თუ სისხლის შედედება რთულია, მაშინ ადამიანს შეიძლება ჰქონდეს ჰემოფილია. ქალები ჰემოფილიის გენს ატარებენ და მამაკაცები იღებენ მას. ცნობილი ისტორიული დინასტიური მაგალითი: რუსეთის რომანოვების დინასტია, რომელიც მეფობდა 300 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში, იტანჯებოდა ამ დაავადებით.

დასკვნა

დისპერსიულ სისტემებში, დისპერსიული ფაზის სპეციფიკური ზედაპირის ფართობი ძალიან დიდია. დისპერსიული ფაზის დიდი ზედაპირის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი შედეგია ის, რომ ლიოფობიურ დისპერსიულ სისტემებს აქვთ ჭარბი ზედაპირის ენერგია და, შესაბამისად, თერმოდინამიკურად არასტაბილურია. ამიტომ დისპერსიულ სისტემებში მიმდინარეობს სხვადასხვა სპონტანური პროცესი, რაც იწვევს ჭარბი ენერგიის შემცირებას. ყველაზე გავრცელებული პროცესებია სპეციფიკური ზედაპირის შემცირება ნაწილაკების გაფართოების გამო. საბოლოო ჯამში, ასეთი პროცესები იწვევს სისტემის განადგურებას. ამრიგად, მთავარი თვისება, რომელიც ახასიათებს დისპერსიული სისტემების არსებობას, არის მათი სტაბილურობა, ან, პირიქით, არასტაბილურობა.

კოლოიდების გლობალური როლი მდგომარეობს იმაში, რომ ისინი წარმოადგენენ ისეთი ბიოლოგიური წარმონაქმნების ძირითად კომპონენტებს, როგორიცაა ცოცხალი ორგანიზმები. ადამიანის ორგანიზმში არსებული ყველა ნივთიერება კოლოიდური სისტემებია.

კოლოიდები ორგანიზმში ხვდება საკვები ნივთიერებების სახით და საჭმლის მონელების პროცესში გარდაიქმნება მოცემული ორგანიზმისთვის დამახასიათებელ სპეციფიკურ კოლოიდებად. ცილებით მდიდარი კოლოიდები ქმნიან კანს, კუნთებს, ფრჩხილებს, თმას, სისხლძარღვებს და ა.შ. შეგვიძლია ვთქვათ, რომ მთელი ადამიანის სხეული რთული კოლოიდური სისტემაა.

ინფორმაციის წყაროების სია

1. რუსეთის საბუნებისმეტყველო მეცნიერებათა აკადემიის ოფიციალური ვებგვერდი

2. ვიკიპედია, თავისუფალი ენციკლოპედია

3. Rebinder P. A დისპერსიული სისტემები

4. საიტი ქიმიის შესახებ "ხიმიკი"

5. ჟურნალის „ქიმია და ცხოვრება“ ოფიციალური ვებგვერდი

გამოქვეყნებულია Allbest.ru-ზე

მსგავსი დოკუმენტები

დისპერსიული სისტემების კონცეფცია. დისპერსიული სისტემების მრავალფეროვნება. უხეში დისპერსიული სისტემები მყარი დისპერსიული ფაზის მქონე. კოლოიდური სისტემის მნიშვნელობა ბიოლოგიისთვის. მიცელები, როგორც ზოლების დისპერსიული ფაზის ნაწილაკები. მიცელის ფორმულის შედგენის თანმიმდევრობა.

რეზიუმე, დამატებულია 15/11/2009


დისპერსიული სისტემების არსი და კლასიფიკაცია. აირები, სითხეები და მყარი. უხეში დისპერსიული სისტემები (ემულსიები, სუსპენზია, აეროზოლები), მათი გამოყენება ადამიანის პრაქტიკულ საქმიანობაში. კოლოიდური სისტემების ძირითადი ტიპების მახასიათებლები: სოლები და გელები.

პრეზენტაცია, დამატებულია 12/04/2010


დისპერსიული სისტემის, ფაზის და გარემოს კონცეფცია. დისპერსიული სისტემების ოპტიკური თვისებები და ტინდალის ეფექტი. დისპერსიული სისტემების მოლეკულურ-კინეტიკური თვისებები. ბრაუნის მოძრაობის თეორია და დიფუზიის ტიპები. ოსმოსის პროცესი და ოსმოსური წნევის განტოლება.

რეზიუმე, დამატებულია 01/22/2009


დისპერსიის კონცეფცია და არსი, მისი მახასიათებლები. დისპერსიის მასშტაბი. სპეციფიკური ზედაპირის ფართობი და მისი დისპერსიის ხარისხი. დისპერსიული სისტემების კლასიფიკაცია. ცნებები: დისპერსიული ფაზა და დისპერსიული საშუალება. დისპერსიული სისტემების მოპოვების მეთოდები და მათი მახასიათებლები.

რეზიუმე, დამატებულია 01/22/2009


ემულსიები. მათი ფორმირების პირობები, კლასიფიკაცია და თვისებები. ემულსიების მაგალითები საკვებ პროდუქტებს შორის. დისპერსიული სისტემის კოაგულაცია. კოაგულაციის მაჩვენებელი. სპონტანური კოაგულაციის პროცესის გამომწვევი მიზეზები. ადსორბციული ქრომატოგრაფია. სითბოს ნეიტრალური

ტესტი, დამატებულია 07/25/2008


დისპერსიული სისტემების ძირითადი მახასიათებლები, მათი კლასიფიკაცია, მომზადების თვისებები და მეთოდები, ხსნარების დიალიზი (გაწმენდა). კოლოიდური ნაწილაკების მუხტის განსაზღვრა, ელექტროლიტური კოაგულაციის კანონები, ადსორბციის კონცეფცია ხსნარ-არის ინტერფეისზე არის ლანგმუირის თეორიის არსი.

სასწავლო სახელმძღვანელო, დამატებულია 14/12/2010


დისპერსიული სისტემების კლასიფიკაცია დისპერსიული ფაზის ნაწილაკების ზომისა და ფაზების აგრეგაციული მდგომარეობების მიხედვით. სტაბილური ემულსიების მიღების პირობები. ხსნარების მოლეკულურ-კინეტიკური თვისებები, მათი შედარება ნამდვილ ხსნარებთან. კოაგულაციის გარეგანი ნიშნები.

ტესტი, დამატებულია 07/21/2011


ნივთიერების დისპერსიული მდგომარეობის დოქტრინის ისტორია. ნავთობის სისტემებში დისპერსიული ფაზის ფორმირება. სუპრამოლეკულური სტრუქტურები და ფაზური გადასვლები ნავთობის სისტემებში. ნავთობპროდუქტების კოლოიდურ-დისპერსიული თვისებები მთავარი ფაქტორია გადამუშავების ტექნოლოგიის არჩევისას.

რეზიუმე, დამატებულია 10/06/2011


აირისებრი, თხევადი ან მყარი ფაზის ნაწილაკები სითხეში. სხვადასხვა დისპერსიული სისტემების კლასიფიკაცია დისპერსიულ გარემოში განაწილებული დისპერსიული ფაზის ნაწილაკების ზომის მიხედვით. სპეციფიკური ფაზის ინტერფეისი. ზედაპირული პროცესები, ადსორბცია და ადჰეზია.

პრეზენტაცია, დამატებულია 04/30/2014


ემულსიების შემადგენლობა და მათი სტაბილურობის განმსაზღვრელი ფაქტორები. კრემი კანის მოვლის კოსმეტიკური პროდუქტია, მისი ტიპები დამოკიდებულია დანიშნულებაზე. გელების და ქაფის კომპონენტები, მათი ფორმირება და გამოყენება. მალამოების შემცველობა და სამკურნალო თვისებები, მათი სახეობები.

განმარტება

დისპერსიული სისტემები- წარმონაქმნები, რომლებიც შედგება ორი ან მეტი ფაზისგან, რომლებიც პრაქტიკულად არ ერევა და არ რეაგირებენ ერთმანეთთან. ნივთიერებას, რომელიც წვრილად არის განაწილებული სხვა ნივთიერებაში (დისპერსიული საშუალება) ეწოდება დისპერსიული ფაზა.

არსებობს დისპერსიული სისტემების კლასიფიკაცია დისპერსიული ფაზის ნაწილაკების ზომის მიხედვით. არსებობს მოლეკულური იონური (< 1 нм) – глюкоза, сахароза, коллоидные (1-100 нм) – эмульсии (масло) и суспензии (раствор глины) и грубодисперсные (>100 ნმ) სისტემები.

არსებობს ჰომოგენური და ჰეტეროგენული დისპერსიული სისტემები. ჰომოგენურ სისტემებს ასევე უწოდებენ ნამდვილ გადაწყვეტილებებს.

გადაწყვეტილებები

განმარტება

გამოსავალი- ჰომოგენური სისტემა, რომელიც შედგება ორი ან მეტი კომპონენტისგან.

აგრეგაციის მდგომარეობიდან გამომდინარე, ხსნარები იყოფა აირად (ჰაერი), თხევადი და მყარი (შენადნობები). თხევად ხსნარებში არსებობს გამხსნელის და გამხსნელის ცნება. უმეტეს შემთხვევაში, გამხსნელი არის წყალი, მაგრამ ის ასევე შეიძლება იყოს არაწყლიანი გამხსნელები (ეთანოლი, ჰექსანი, ქლოროფორმი).

ხსნარების კონცენტრაციის გამოხატვის მეთოდები

ხსნარების კონცენტრაციის გამოსახატავად გამოიყენეთ: გახსნილი ნივთიერების მასური წილი (,%), რომელიც გვიჩვენებს რამდენ გრამ ხსნარს შეიცავს 100გრ ხსნარში.

მოლური კონცენტრაცია (С М, მოლ/ლ)გვიჩვენებს რამდენ მოლ ხსნარს შეიცავს ერთი ლიტრი ხსნარი. 0,1 მოლ/ლ კონცენტრაციის ხსნარებს ეწოდება დეციმოლარული, 0,01 მოლ/ლ – ცენტმოლარული, ხოლო 0,001 მოლ/ლ კონცენტრაციის ხსნარებს – მილიმოლარი.

ნორმალური კონცენტრაცია (CH, mol-equiv/l)აჩვენებს გახსნილი ნივთიერების ეკვივალენტების რაოდენობას ერთ ლიტრ ხსნარში.

მოლალის კონცენტრაცია (С m, mol/1 კგ H 2 O)– გახსნილი ნივთიერების მოლების რაოდენობა 1 კგ გამხსნელზე, ე.ი. 1000 გრ წყალზე.

გახსნილი ნივთიერების მოლური ფრაქცია (N)არის ხსნარის მოლების რაოდენობის თანაფარდობა ხსნარის მოლების რაოდენობასთან. გაზის ხსნარებისთვის ნივთიერების მოლური წილი ემთხვევა მოცულობის წილადს ( φ ).

ხსნადობა

განმარტება

ხსნადობა(s, g/100 g H 2 O) – ნივთიერების თვისება დაითხოვოს წყალში ან სხვა გამხსნელში.

ხსნადობის მიხედვით ხსნარები და ნივთიერებები იყოფა 3 ჯგუფად: მაღალ ხსნად (შაქარი), ოდნავ ხსნად (ბენზოლი, თაბაშირი) და პრაქტიკულად უხსნად (მინა, ოქრო, ვერცხლი). წყალში არ არსებობს აბსოლუტურად უხსნადი ნივთიერებები, არ არსებობს ინსტრუმენტები, რომლითაც შესაძლებელი იქნება დაშლილი ნივთიერების რაოდენობის გამოთვლა. ხსნადობა დამოკიდებულია ტემპერატურაზე (ნახ. 1), ნივთიერების ბუნებასა და წნევაზე (აირებისთვის). ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ნივთიერების ხსნადობა იზრდება.

ბრინჯი. 1. წყალში ზოგიერთი მარილის ტემპერატურაზე დამოკიდებულების მაგალითი

გაჯერებული ხსნარის ცნება მჭიდრო კავშირშია ხსნადობის ცნებასთან, ვინაიდან ხსნადობა ახასიათებს გამხსნელის მასას გაჯერებულ ხსნარში. სანამ ნივთიერებას შეუძლია დაშლა, ხსნარს უწოდებენ უჯერი; ზეგაჯერებული ხსნარი შეიძლება შეიქმნას გარკვეული დროის განმავლობაში.

ხსნარების ორთქლის წნევა

ორთქლს, რომელიც წონასწორობაშია სითხესთან, ეწოდება გაჯერებული. მოცემულ ტემპერატურაზე, გაჯერებული ორთქლის წნევა თითოეული სითხის ზემოთ არის მუდმივი მნიშვნელობა. ამრიგად, ყველა სითხეს აქვს თანდაყოლილი გაჯერებული ორთქლის წნევა. განვიხილოთ ეს ფენომენი შემდეგი მაგალითის გამოყენებით: წყალში არაელექტროლიტის (საქაროზას) ხსნარი - საქაროზის მოლეკულები გაცილებით დიდია ვიდრე წყლის მოლეკულები. ხსნარში გაჯერებული ორთქლის წნევა ქმნის გამხსნელს. თუ შევადარებთ გამხსნელის წნევას და გამხსნელის წნევას ხსნარის ზემოთ იმავე ტემპერატურაზე, მაშინ ხსნარში მოლეკულების რაოდენობა, რომლებიც გადავიდნენ ორთქლში ხსნარის ზემოთ, ნაკლებია, ვიდრე თავად ხსნარში. აქედან გამომდინარეობს, რომ ხსნარის ზემოთ გამხსნელის გაჯერებული ორთქლის წნევა ყოველთვის დაბალია, ვიდრე სუფთა გამხსნელის ზემოთ იმავე ტემპერატურაზე.

თუ გამხსნელის გაჯერებულ ორთქლის წნევას სუფთა გამხსნელის ზემოთ აღვნიშნავთ, როგორც p 0, ხოლო ხსნარის ზემოთ, როგორც p, მაშინ ორთქლის წნევის ფარდობითი შემცირება ხსნარის ზემოთ იქნება (p 0 -p)/p 0.

ამის საფუძველზე ფ.მ. რაულმა გამოიტანა კანონი: გამხსნელის გაჯერებული ორთქლის შედარებით შემცირება ხსნარის ზემოთ უდრის გახსნილი ნივთიერების მოლურ წილადს: (p 0 -p)/p 0 = N (დაშლილი ნივთიერების მოლური ფრაქცია).

კრიოსკოპია. ებულიოსკოპია. რაულის მეორე კანონი

კრიოსკოპიისა და ებულიოსკოპიის ცნებები მჭიდროდ არის დაკავშირებული ხსნარების გაყინვის და დუღილის წერტილებთან, შესაბამისად. ამრიგად, ხსნარების დუღილის წერტილი და კრისტალიზაცია დამოკიდებულია ხსნარის ზემოთ ორთქლის წნევაზე. ნებისმიერი სითხე დუღს იმ ტემპერატურაზე, რომლის დროსაც მისი გაჯერებული ორთქლის წნევა აღწევს გარეგან (ატმოსფერული წნევა).

გაყინვის დროს კრისტალიზაცია იწყება იმ ტემპერატურაზე, რომლის დროსაც გაჯერებული ორთქლის წნევა თხევადი ფაზის ზემოთ უდრის გაჯერებული ორთქლის წნევას მყარი ფაზის ზემოთ. აქედან გამომდინარეობს რაულის მეორე კანონი: კრისტალიზაციის ტემპერატურის დაქვეითება და ხსნარის დუღილის მატება პროპორციულია გახსნილი ნივთიერების კონცენტრაციისა. ამ კანონის მათემატიკური გამოხატულებაა:

Δ T crist = K × C m,

Δ T kip = E × C m,

სადაც K და E არის კრიოსკოპიული და ბულიოსკოპიული მუდმივები, რაც დამოკიდებულია გამხსნელის ბუნებაზე.

პრობლემის გადაჭრის მაგალითები

მაგალითი 1

მაგალითი 2

ვარჯიში

შეურიეთ 200 გრ წყალი და 50 გრ ნატრიუმის ჰიდროქსიდი. განსაზღვრეთ ნატრიუმის ჰიდროქსიდის მასური წილი ხსნარში.

გამოსავალი

ჩვენ ვწერთ მასური წილის პოვნის ფორმულას: ვიპოვოთ ნატრიუმის ჰიდროქსიდის ხსნარის მასა: m ხსნარი (NaOH) = m(H 2 O) + m(NaOH) მ ხსნარი (NaOH) = 200 +50 = 250 (გ) ვიპოვოთ ნატრიუმის ჰიდროქსიდის მასური წილი. 7.1.ძირითადი ცნებები და განმარტებები. თემის სტრუქტურა 3 7.1.1 ხსნარების კლასიფიკაცია 3 7.1.2.თემის სტრუქტურა 4 7.2 დისპერსიული სისტემები (ნარევები) მათი ტიპები 5 7.2.1. უხეში დისპერსიული სისტემები 6 7.2.2 წვრილად დისპერსიული სისტემები (კოლოიდური ხსნარები) 6 7.2.3 მაღალ დისპერსიული სისტემები (ნამდვილი გადაწყვეტილებები) 9 7.3 კონცენტრაცია, მისი გამოხატვის გზები 10 7.3.1 ნივთიერებების ხსნადობა. 10 7.3.2 ხსნარების კონცენტრაციის გამოხატვის მეთოდები. 11 7.3.2.1.პროცენტი 12 7.3.2.2.მოლარული 12 7.3.2.3.ნორმალური 12 7.3.2.4.მოლარული 12 7.3.2.5.მოლური ფრაქცია 12 7.4.ხსნარების ფიზიკური კანონები 13 7.4.1.რაულის კანონი 13 7.4.1.1.გაყინვის ტემპერატურის ცვლილება 14 7.4.1.2. დუღილის ტემპერატურის შეცვლა 15 7.4.2.ჰენრის კანონი 15 7.4.3 ვანტ ჰოფის კანონი. ოსმოსური წნევა 15 7.4.4 იდეალური და რეალური გადაწყვეტილებები. 16 7.4.4.1.აქტივობა - კონცენტრაცია რეალური სისტემებისთვის 17 7.5.ამოხსნის თეორია 17 7.5.1.ფიზიკური თეორია 18 7.5.2.ქიმიური თეორია 18 7.6.ელექტროლიტური დისოციაციის თეორია 19 7.6.1.ელექტროლიტური ხსნარები 20 7.6.1.1.დისოციაციის მუდმივი 20 7.6.1.2.დისოციაციის ხარისხი. ძლიერი და სუსტი ელექტროლიტები 24 7.6.1.3 ოსტვალდის გამრავლების კანონი 27 7.6.2 წყლის ელექტროლიტური დისოციაცია 27 7.6.2.1 წყლის იონური პროდუქტი 28 7.6.2.2 წყალბადის ინდექსი. ხსნარების მჟავიანობა და ფუძეობა 29 7.6.2.3.მჟავა-ტუტოვანი მაჩვენებლები 29 7.7 იონის გაცვლის რეაქციები. 31 7.7.1.სუსტი ელექტროლიტის წარმოქმნა 32 7.7.2 გაზის გამოშვება 34 7.7.3 ნალექების წარმოქმნა 34 7.7.3.1 ნალექის წარმოქმნის პირობა. ხსნადობის პროდუქტი 34 7.7.4 მარილების ჰიდროლიზი 36 7.7.4.1 წონასწორობის ცვლა ჰიდროლიზის დროს 38 ძირითადი ცნებები და განმარტებები. თემის სტრუქტურა დისპერსირებული სისტემები ან ნარევები არის მრავალკომპონენტიანი სისტემები, რომლებშიც ერთი ან მეტი ნივთიერება თანაბრად არის განაწილებული სხვა ნივთიერების გარემოში ნაწილაკების სახით. დისპერსიულ სისტემებში განასხვავებენ დისპერსიულ ფაზას - წვრილად დაყოფილ ნივთიერებას და დისპერსიულ გარემოს - ერთგვაროვან ნივთიერებას, რომელშიც განაწილებულია დისპერსიული ფაზა. მაგალითად, თიხის შემცველ მღვრიე წყალში, დისპერსიული ფაზა არის თიხის მყარი ნაწილაკები, ხოლო დისპერსიული გარემო არის წყალი; ნისლში, დისპერსიული ფაზა არის თხევადი ნაწილაკები, დისპერსიული საშუალება არის ჰაერი; კვამლში დისპერსიული ფაზა არის ქვანახშირის მყარი ნაწილაკები, დისპერსიული საშუალება არის ჰაერი; რძეში - დისპერსიული ფაზა - ცხიმის ნაწილაკები, დისპერსიული გარემო - სითხე და ა.შ. დისპერსიული სისტემები შეიძლება იყოს ერთგვაროვანი ან ჰეტეროგენული. ერთგვაროვანი დისპერსიული სისტემა გამოსავალია. ხსნარების კლასიფიკაცია გახსნილი ნივთიერებების ზომიდან გამომდინარე, ყველა მრავალკომპონენტიანი ხსნარი იყოფა: უხეში სისტემები (ნარევები); წვრილად დისპერსიული სისტემები (კოლოიდური ხსნარები); უაღრესად დისპერსიული სისტემები (ნამდვილი გადაწყვეტილებები). მათი ფაზური მდგომარეობის მიხედვით, გადაწყვეტილებებია: გახსნილი ნივთიერებების შემადგენლობიდან გამომდინარე, თხევადი ხსნარები განიხილება, როგორც: ელექტროლიტები; არაელექტროლიტები. თემის სტრუქტურა დისპერსიული სისტემები (ნარევები) მათი ტიპები დისპერსიული სისტემა - ორი ან მეტი ნივთიერების ნაზავი, რომელიც მთლიანად ან პრაქტიკულად შეურევია და არ ახდენს ქიმიურ რეაქციას ერთმანეთთან. ნივთიერებებიდან პირველი ( დისპერსიული ფაზა) წვრილად გადანაწილებულია მეორეში ( დისპერსიული საშუალო). ფაზები ერთმანეთისგან განცალკევებულია ინტერფეისით და შეიძლება განცალკევდეს ერთმანეთისგან ფიზიკურად (ცენტრიფუგა, ცალკე და ა.შ.). დისპერსიული სისტემების ძირითადი ტიპები: აეროზოლები, სუსპენზიები, ემულსიები, სოლები, გელები, ფხვნილები, ბოჭკოვანი მასალები, როგორიცაა თექა, ქაფი, ლატექსები, კომპოზიტები, მიკროფოროვანი მასალები; ბუნებაში - ქანები, ნიადაგები, ნალექები. ავტორი კინეტიკური თვისებებიდისპერსიული ფაზის დისპერსიული სისტემები შეიძლება დაიყოს ორ კლასად: თავისუფლად დაარბიასისტემები, რომლებშიც დისპერსიული ფაზა მობილურია; შეერთებულად დაარბიასისტემები, რომლებშიც დისპერსიული გარემო მყარია და მათი დისპერსიული ფაზის ნაწილაკები ერთმანეთთან არის დაკავშირებული და თავისუფლად ვერ მოძრაობენ. ავტორი ნაწილაკების ზომაგამოირჩევა დისპერსიული ფაზა უხეში სისტემები(სუსპენზია) ნაწილაკების ზომით 500 ნმ-ზე მეტი და წვრილად გაფანტული(კოლოიდური ხსნარები ან კოლოიდები) ნაწილაკების ზომით 1-დან 500 ნმ-მდე. ცხრილი 7.1. დისპერსიული სისტემების მრავალფეროვნება. დისპერსიული საშუალება დისპერსიული ფაზა დისპერსიული სისტემის დასახელება დისპერსიული სისტემების მაგალითები თხევადი აეროზოლი ნისლი, ღრუბლები, ბენზინის და ჰაერის კარბუტერის ნარევი მანქანის ძრავში. მყარი აეროზოლი კვამლი, სმოგი, მტვერი ჰაერში თხევადი გაზიანი სასმელები, ათქვეფილი ნაღები თხევადი ემულსიები რძე, მაიონეზი, სხეულის სითხეები (სისხლის პლაზმა, ლიმფა), უჯრედული სითხეები (ციტოპლაზმა, კარიოპლაზმა) მყარი სოლო, შეჩერება მდინარის და ზღვის სილა, ნაღმტყორცნები, პასტები. მყარი მყარი ქაფი კერამიკა, ქაფის პლასტმასი, პოლიურეთანი, ქაფი რეზინი, გაზიანი შოკოლადი. თხევადი ჟელე, ჟელატინი, კოსმეტიკა და სამედიცინო პროდუქტები (მალამოები, ტუში, პომადა) მყარი მყარი ხსნარი კლდეები, ფერადი სათვალეები, ზოგიერთი შენადნობები. უახლესი მასალები განყოფილებაში: