Вам известно, что при смешивании веществ с водой образуются как однородные системы (характерное свойство растворов), так и неоднородные смеси. Задумывались ли вы над тем, почему одни вещества с водой образуют однородную систему, а другие – неоднородную? Чтобы ответить на этот вопрос нужно выяснить, что происходит в процессе растворения веществ в воде.
При растворении вещества измельчаются, поэтому истинные растворы, а также суспензии и эмульсии относятся к дисперсных систем (диспергирования означает измельчения). Дисперсных систем существует много. Они различаются между собой в зависимости от того, на какие частицы (твердые, жидкие, газообразные) и в среде (жидком, газообразном) они распределены. Так, например, одна из дисперсных систем – дым состоит из смеси газов и очень измельченных частиц твердого вещества. Туман – дисперсная система, где средой может быть воздух, а диспергированными частицами – мелкие капли жидкости. Пены – дисперсные системы, где средой является жидкость, а диспергированных веществом – газ. Подобную систему могут образовывать смеси различных веществ в разном агрегатном состоянии.
Примеры дисперсных систем: а – дым, б – туман, в – пена
Система, в которой одно вещество в виде очень мелких частиц распределена в другом веществе, называется дисперсной системой
Наиболее распространены в природе дисперсные системы, в которых дисперсной средой является жидкость, а дисперсной фазой – твердое вещество. В зависимости от размера частиц твердого вещества дисперсные системы делятся на грубодисперсные (взвеси и неоднородны смеси с размерами частиц более 1 мкм) и на тонкодисперсные (коллоидные) системы. Если частицы распределенной в системе вещества имеют размер молекул или ионов, то возникает гомогенная система – раствор.
Дисперсные системы бывают газообразные, жидкие и твердые. Агрегатные состояния распределенной вещества и среды, а также размеры частиц определяют свойства дисперсных систем. Если распределены частицы по размерам значительно больше, чем молекулы, то дисперсная система в определенной мере неустойчивой. Она становится неоднородной: распределенная вещество, в зависимости от ее удельного веса, поднимается на поверхность или выпадает в осадок. Процесс оседания частиц осуществляется тем быстрее, чем более грубодисперсных есть система.
Дисперсные системы, содержащие крупные частицы (более 100 мк), называются взвесь (мутные смеси).
После ливня, например, вода в реке вихри через возмущенные частицы ила. Вода постепенно очищается в результате оседания твердых частиц.
Частицы большинства взвесь можно наблюдать под микроскопом. В зависимости от агрегатного состояния диспергированной вещества такие системы делятся на суспензии и эмульсии. Дисперсных системах, представляющих жидкости, где распределены твердые вещества, называются суспензиями (например смесь воды с глиной). Если в одном жидкости распределены капельки иной жидкости, то такие системы называются эмульсиями. Например, эмульсии образуются при встряхивании керосина, бензина, масла с водой.
суспензия и эмульсия
а) молоко (эмульсия); б) смесь воды с кофейным напитком (суспензия)
Существуют также сложные дисперсные системы, например, молоко. Оно содержит растворимой в воде молочный сахар и диспергированные в этом растворимые казеин и жир. Со временем жир поднимается на поверхность в виде сливок, а казеин выделяется в виде сыра, когда молоко скисает.
Дисперсные системы, содержащие частицы размерами от 1 до 100 мк. называются коллоидными растворами или золями (клееподибни) .Частинкы коллоидных растворов можно видеть только с помощью ультрамикроскопов.
коллоидный раствор
Клей – коллоидный раствор
Процесс увеличения размеров коллоидных частиц называется коагуляцией или свертыванием. В коллоидных растворах коагуляция происходит очень медленно. Если частицы имеют сравнительно большие размеры, они начинают быстро выпадать в осадок, поэтому лекарства, которые представляют собой суспензии или эмульсиями, перед приемом рекомендуют взбалтывать.
Если распределенная вещество содержится в дисперсной системе в виде отдельных молекул или ионов, то такая система является очень стойкой, она сохраняется достаточно длительный срок и называется истинным (молекулярным или ионным) раствором.
Размер частиц в молекулярных растворах не превышает 1 мк, поэтому истинные растворы называют однородными системами, потому что их неоднородность нельзя обнаружить даже с помощью ультрамикроскопа.
Многие газов, жидкостей и твердых веществ растворяется в воде. Сахар и поваренная соль легко растворяются в воде; углекислый газ, аммиак и многие другие вещества, сталкиваясь с водой переходят в раствор и теряют свой предыдущий агрегатное состояние. Растворенное вещество определенным способом можно выделить из раствора. Если выпарить раствор поваренной соли, то соль остается в виде твердых кристаллов.
При растворении веществ в воде (или ином растворителе) образуется однородная (гомогенная) система. Таким образом, раствором называется гомогенная система, состоящая из двух или более компонентов. Растворы могут быть жидкими, твердыми и газообразными. К редким растворов относятся, например, раствор сахара или поваренной соли в воде, спирта в воде и тому подобное. В твердых растворов одного металла в другом относятся сплавы: латунь – это сплав меди и цинка, бронза – сплав меди и олова и тому подобное. Газообразным веществом является воздух или вообще любая смесь газов.
Указанное деление между различными растворами является условным, резких границ между ними нет.
Итог:
Гетерогенность суспензий и золей объясняется тем, что твердое вещество, частицы которой находятся в жидкости, не растворяются в ней.
В зависимости от растворителя растворы бывают водные и неводные (например, спиртовой раствор йода).
Слипание коллоидных частиц и их оседание в растворе называют коагуляцией.
По агрегатному состоянию растворимого вещества растворы делятся на: твердые (например, сплавы), жидкие (например, чай), газообразные (например, смесь газов, воздуха).
Вопросы
Какие системы называются дисперсными?
Что такое эмульсия? Приведите пример.
Что такое суспензия? Приведите пример.
Приведите примеры коллоидных и истинных растворов.
Задания для самоконтроля
Вычислите массу и количество вещества серной кислоты, которая необходима для нейтрализации раствора, содержащего натрий гидроксид массой 20г.
Количество вещества соли образуется, если нейтрализовать калий гидроксид серной кислоты массой 9,8г?
Для любознательных
Коллоидные растворы очень распространены в природе и играют важную роль в физиологических процессах. Так, белок яйца, плазма крови – коллоидные растворы, в которых происходят физиологические процессы.
Большое значение имеют коллоидные растворы почвы.
Значительная роль коллоидных растворов в производстве. Различные клеи, лаки, краски – это в основном коллоидные растворы. Такие краски имеют лучшую покровную способность.
Вещества в коллоидном состоянии используют как катализаторы.
Экспериментируем
«Холодец»
Силикатный кислота существует в виде коллоидного раствора. Это позволяет проделать интересный опыт. К растворимого стекла добавьте такой же объем дистиллированной воды. При этом образуется 10% раствор соли. Затем добавьте половину объема разбавленной (1: 1) соляной кислоты. Прилив кислоту, быстро перемешайте жидкость. Прозрачный раствор почти сразу становится мутным и превращается в массу, похожую на холодец.
(No Ratings Yet)
Загрузка...