Chimica. Sistemi dispersi - che cos'è?

In natura, è abbastanza difficile trovare una sostanza pura. In diversi stati, possono formare miscele, sistemi e soluzioni omogenei ed eterogenei. Quali sono queste connessioni? Che tipi di loro sono? Considera queste domande in modo più dettagliato.

terminologia

Per prima cosa devi capire quali sono i sistemi dispersi. Con questa definizione, le strutture eterogenee sono comprese, dove una sostanza come le particelle più piccole è uniformemente distribuita nella maggior parte di un'altra. Il componente che è presente in una quantità minore è chiamato fase dispersa. Può contenere più di una sostanza. Un componente che è presente in un volume più grande è chiamato medium. Tra le particelle della fase e c'è un'interfaccia. A questo proposito, i sistemi dispersi sono chiamati eterogenei - eterogenei. Sia il mezzo che la fase possono essere rappresentati da sostanze in diversi stati aggregativi: liquido, gassoso o solido.

Sistemi dispersi e loro classificazione

In base alla dimensione delle particelle che entrano nella fase delle sostanze, si distinguono sospensioni e strutture colloidali. Nel primo caso, la grandezza degli elementi è superiore a 100 nm e nel secondo da 100 a 1 nm. Quando una sostanza viene schiacciata a ioni o molecole, la cui grandezza è inferiore a 1 nm, si forma una soluzione - un sistema omogeneo. Si distingue dagli altri per la sua omogeneità e l'assenza di un'interfaccia tra il mezzo e le particelle. I sistemi dispersi colloidali sono presentati sotto forma di gel e sol. A loro volta, le sospensioni sono suddivise in sospensioni, emulsioni, aerosol. Ci sono soluzioni ionico, molecolare ionico e molecolare.

sospensione

Questi sistemi dispersi includono sostanze con una dimensione delle particelle superiore a 100 nm. Queste strutture sono opache: i loro singoli componenti possono essere visti ad occhio nudo. Il mezzo e la fase sono facilmente separati in piedi. Cos'è una sospensione? Possono essere liquidi o gassosi. I primi sono suddivisi in sospensioni ed emulsioni. Queste ultime sono strutture in cui il mezzo e la fase sono liquidi che sono insolubili l'uno nell'altro. Questi includono, per esempio, linfa, latte, vernice a base d'acqua e altri Una sospensione è una struttura in cui il mezzo è un liquido e la fase è una sostanza solida e insolubile. Tali sistemi dispersi sono ben noti a molti. Questi includono, in particolare, "latte di calce", fanghi di mare o di fiume sospesi nell'acqua, organismi viventi microscopici distribuiti nell'oceano (plancton) e altri.

aerosol

Queste sospensioni sono distribuite particelle fini di un liquido o di un solido in un gas. Ci sono nebbie, fumo, polvere. Il primo tipo è la distribuzione di piccole goccioline liquide in un gas. Polvere e fumo sono solidi sospesi. In questo caso, le prime particelle sono leggermente più grandi. Gli aerosol naturali trasportano nubi temporalesche, la vera nebbia. Lo smog incombe su grandi città industriali, costituite da componenti solidi e liquidi distribuiti a gas. Va notato che gli aerosol, in quanto sistemi dispersi, sono di grande importanza pratica e svolgono compiti importanti nelle attività industriali e domestiche. Esempi di un risultato positivo derivante dal loro uso comprendono il trattamento del sistema respiratorio (inalazione), il trattamento chimico dei campi, la spruzzatura di vernice con una pistola a spruzzo.

Strutture colloidali

Si tratta di sistemi dispersi in cui la fase è costituita da particelle di dimensioni comprese tra 100 e 1 nm. Tali componenti non sono visibili ad occhio nudo. Fase e mezzo in queste strutture con l'aiuto della sedimentazione sono separati con difficoltà. Sols (soluzioni colloidali) si trovano nella cellula vivente e nel corpo nel suo complesso. Questi fluidi includono linfa nucleare, citoplasma, linfa, sangue e altri. Questi sistemi dispersi formano amido, adesivi, alcuni polimeri, proteine. Queste strutture possono essere ottenute attraverso reazioni chimiche. Ad esempio, durante l'interazione di soluzioni silicato di sodio o il potassio con composti acidi formano composti di acido silicico. Esternamente, la struttura colloidale è simile a quella vera. Tuttavia, i primi si distinguono da questi per la presenza di un "sentiero luminoso" - un cono quando un raggio di luce li attraversa. I sols contengono particelle di fase più grandi rispetto alle soluzioni vere. La loro superficie riflette la luce - e nella nave l'osservatore può vedere un cono luminoso. Nella vera soluzione di questo fenomeno non lo è. Un effetto simile può essere osservato anche nel cinema. In questo caso, il raggio di luce non passa attraverso il liquido, ma il colloide dell'aerosol - l'aria della sala.

Deposizione di particelle

Nelle soluzioni colloidali, le particelle della fase spesso non si depositano neppure durante lo stoccaggio prolungato, che è associato a continue collisioni con molecole di solvente sotto l'influenza del movimento termico. Quando si avvicinano l'un l'altro, non si attaccano insieme, poiché sulle loro superfici ci sono gli stessi cariche elettriche. Tuttavia, in determinate circostanze, può verificarsi un processo di coagulazione. È l'effetto di attaccare e precipitare le particelle colloidali. Questo processo viene osservato quando le cariche vengono neutralizzate sulla superficie degli elementi microscopici quando si aggiunge l'elettrolita. In questo caso, la soluzione si trasforma in un gel o sospensione. In alcuni casi, il processo di coagulazione viene osservato quando riscaldato o nel caso di cambiamenti nell'equilibrio acido-base.

gel

Questi sistemi di dispersione colloidale sono sedimenti gelatinosi. Si formano durante la coagulazione dei sol. Queste strutture includono numerosi gel polimerici, cosmetici, prodotti dolciari, sostanze mediche (torta "Latte d'uccello", marmellata, gelatina, gelatina, gelatina). Includono anche strutture naturali: opale, corpi di meduse, capelli, tendini, tessuto nervoso e muscolare, cartilagine. Lo sviluppo della vita sul pianeta Terra può, infatti, essere considerato la storia dell'evoluzione del sistema colloidale. Nel corso del tempo, c'è una violazione della struttura del gel, e l'acqua comincia a distinguersi da esso. Questo fenomeno è chiamato sineresi.

Sistemi omogenei

Le soluzioni includono due o più sostanze. Sono sempre monofase, cioè sono solidi, gassosi o liquidi. Ma in ogni caso, la loro struttura è omogenea. Questo effetto è spiegato dal fatto che in una sostanza un'altra è distribuita sotto forma di ioni, atomi o molecole, la cui grandezza è inferiore a 1 nm. Nel caso in cui sia necessario enfatizzare la differenza tra la soluzione e la struttura colloidale, è chiamato vero. Nel processo di cristallizzazione di una lega liquida di oro e argento, si ottengono strutture miste solide.

classificazione

Le miscele ioniche sono strutture con elettroliti forti (acidi, sali, alcali - NaOH, HC104 e altri). Un altro tipo sono i dispersi molecolari ionici. Contengono un forte elettrolito (acido solfidrico, acido nitroso e altri). L'ultimo tipo è soluzioni molecolari. Queste strutture includono non elettroliti - sostanze organiche (saccarosio, glucosio, alcool, ecc.). Il solvente è un componente il cui stato aggregativo non cambia quando viene formata una soluzione. Un tale elemento può, ad esempio, essere acqua. Nella soluzione di sale, anidride carbonica, zucchero, agisce come un solvente. Nel caso di miscelazione di gas, liquidi o solidi, il componente che sarà maggiore nel composto agirà come un solvente.