Chemija · Pamoka

Koloidai, suspensijos ir dispersinės sistemos

Atskirti smulkias ištirpusias daleles nuo disperguotų lašelių, dalelių ar burbuliukų. Nustatyti ištisinę ir dispersinę fazes, dydį, sklaidą ir stabilumą laikant naudingais, tačiau ribotais požymiais.

Grįžti į chemijos planą

Baigę pamoką, galėsite

Nustatyti ištisinę terpę ir disperguotą medžiagą.
Apibūdinti koloidinį dydžių intervalą kaip apytikrį, o ne kaip griežtą universalią ribą.
Vengti naudoti drumstumą ar nusėdimą kaip vienintelį absoliutų klasifikavimo kriterijų.

Dispersinėje sistemoje reikia atskirti du vaidmenis

Emulsijoje skysčio lašeliai yra disperguoti kitame skystyje. Putose dujų burbuliukai yra disperguoti skystyje, kietojoje medžiagoje ar gelyje. Aerozolyje disperguotos skystosios ar kietosios dalelės yra dujose. Tolydžioji terpė ir disperguotoji medžiaga leidžia sistemą apibūdinti aiškiau nei įprastas kasdienis pavadinimas.

Molekuliniame ar joniniame tirpale santykinai mažos dalelės yra pasiskirsčiusios visoje terpėje, vertinant atitinkamu masteliu. Koloidinėje dispersinėje sistemoje gali būti didesnių darinių, įskaitant agregatus ar pavienes dideles makromolekules. Ne kiekvienas koloidinis darinys yra daugelio mažesnių molekulių sankaupa.

Įvardykite, kas disperguota ir kas tai supa

Aprašymas	Disperguotos dalelės	Ištisinė terpė	Naudingas skirtumas
Molekulinis arba joninis tirpalas	Mažos ištirpusios molekulės arba jonai	Tirpalo terpė	Pateiktame aprašyme nėra atskiros disperguotos lašelių fazės
Emulsija	Skysčio lašeliai	Kitas skystis	Lašeliai išlieka atskira skystąja faze
Putos	Dujų burbuliukai	Skystis, kietoji medžiaga arba gelis	Burbuliukas nėra pavienė dujų molekulė
Aerozolis	Skysčio lašeliai arba kietosios dalelės	Dujos	Nustatykite tiek disperguotą medžiagą, tiek dujinę terpę
Koloidinė makromolekulinė dispersija	Gali būti pavienių didelių makromolekulių	Tinkama ištisinė terpė	Koloidinės dalelės nebūtinai visos yra agregatai

Aprašymai pagal fazes. Dydžiui ir stabilumui įvertinti reikia atskirų duomenų; pavadinimai negarantuoja konkretaus dydžių intervalo ar gyvavimo trukmės.

Dydis padeda apibūdinti sistemą, atsižvelgiant į kontekstą

Įprastas koloidinių darinių matmenų intervalas yra maždaug nuo 1 nm iki 1 µm bent viena kryptimi. Ribos yra apytikrės; ne visi pluoštų, plėvelių ir tinklų matmenys turi patekti į šį intervalą. Emulsijos lašeliai ar aerozolio dalelės taip pat gali viršyti įprastą dydžių intervalą, neprarasdami savo fazėmis pagrįstos klasifikacijos.

Originaliame matavimo vienetų pavyzdyje nurodytas 1.00 × 10² nm matmuo yra 1.00 × 10⁻⁷ m, arba 0.100 µm. Jis patenka į įprastą apytikrį dydžių intervalą. Dydžio žyma apibūdina matmenį, o ne įrodo konkrečią sudėtį, formą ar gyvavimo trukmę.

Šviesos sklaida – požymis, o ne išsami diagnozė

Disperguotos dalelės gali sklaidyti šviesą, todėl šviesos pluošto kelias tampa matomas; įvadiniuose palyginimuose tai dažnai vadinama Tindalio efektu. Tinkamomis stebėjimo sąlygomis tai gali padėti atskirti kai kurias dispersines sistemas nuo mažų dalelių tirpalų. Dalelių dydis, lūžio rodiklių skirtumas, koncentracija ir bangos ilgis turi įtakos tam, kas matoma.

Spalvotas molekulinis tirpalas gali sugerti šviesą, o vien sklaida nėra išskirtinis kurios nors vienos klasifikacijos kriterijus. Skaidrumas ar drumstumas neatstoja duomenų apie daleles ir fazes. Aprašykite, kas buvo stebėta ir kokia papildoma informacija pagrindžia siūlomą interpretaciją.

Lėtas kitimas negarantuoja pastovumo

Kai kurios koloidinės dispersijos stebėjimo laikotarpiu atrodo vienalytės, tačiau kitomis sąlygomis arba per ilgesnį laiką gali agreguotis, nusėsti ar iškilti į paviršių. Stabilizavimas gali sulėtinti fazių atsiskyrimą; kinetinis patvarumas nebūtinai reiškia, kad dispersinė sistema yra mažiausios energijos tūrinės pusiausvyros būsenos.

Įprastomis sąlygomis didesni suspenduoti dariniai dažnai nusėda lengviau, tačiau svarbūs ir tankio skirtumai, klampa bei stabilizuojamieji veiksniai. Užrašykite stebėjimo trukmę ir sąlygas. Venkite absoliučių taisyklių, pavyzdžiui, kad koloidai niekada nenusėda arba kad kiekvienas drumstas mišinys yra suspensija.

Išnagrinėti pavyzdžiai

Nurodyto koloidinio matmens perskaičiavimas

Išreikškite 1.00 × 10² nm metrais ir mikrometrais.

1 nm = 10⁻⁹ m, todėl 1.00 × 10² nm = 1.00 × 10⁻⁷ m.
1 µm = 10⁻⁶ m, todėl tas pats matmuo yra 0.100 µm.
Šis matmuo patenka į įprastą apytikslį koloidinių matmenų intervalą, tačiau tai nenustato sudėties ar stabilumo.

1.00 × 10⁻⁷ m = 0.100 µm.

Pabandykite patys

Kas skystosiose putose yra disperguota, o kas sudaro ištisinę fazę?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Dujų burbuliukai, disperguoti skystyje.
Burbuliukai yra atskiros dujų sritys, o ne pavienės ištirpusios molekulės.
Ar kiekvienas koloidinis darinys būtinai turi būti daugelio mažesnių molekulių agregatas?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Ne.
Pakankamai didelė pavienė makromolekulė gali būti koloidinė dalelė.
Ar vien regimosios šviesos sklaida leidžia vienareikšmiškai nustatyti dispersinės sistemos tipą?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Ne.
Sklaida priklauso nuo daugelio savybių, todėl reikia papildomų duomenų apie daleles ir fazes.
Ar koloidas, kuris per vieną stebėjimo laikotarpį išlieka vienalytis, turi toks išlikti amžinai?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Ne.
Kitomis sąlygomis arba per ilgesnį laiką gali vykti agregacija, sedimentacija ar dalelių iškilimas į paviršių.

Ką verta įsidėmėti

Nustatykite dispersines daleles ir ištisinę terpę.
Koloidinių dalelių matmenų ribos yra apytikslės ir priklauso nuo konteksto.
Sklaida padeda pagrįsti interpretaciją, bet neleidžia išsamiai apibūdinti sistemos.
Aprašydami stabilumą, nurodykite stebėjimo trukmę ir sąlygas.

Šaltiniai

Mokomoji medžiaga ir žinynai, kuriais remiasi pamokos paaiškinimai ir pavyzdžiai.