Презентация по химии "Коллоидные системы"

ГА ПОУ СО «Аткарский политехнический колледж»

КОЛЛОИДНЫЕ СИСТЕМЫ

подготовила :

преподаватель

химии и биологии

Леоненко С.В.

• Коллоидные системы .

• Коллоидные системы (от греч. kolla - клей и eidos – вид) aнгл. colloid systems; нем. Kolloidsysteme; фр. systemes colloidaux; исп., ит. sistemas coloidales, sistemas coloideas), коллоидно-дисперсные системы, коллоиды, - это ультрамикрогетерогенные системы, представляющие собой совокупность множества мелких частиц дисперсной фазы, распределённых в объёме непрерывной дисперсионной среды.
• Величина частиц дисперсной фазы от 1000 нм – 100 нм до 1 нм.
• B отличие от частиц грубодисперсных систем (суспензий, эмульсий, пен, различных сыпучих материалов, размер которых обычно превышает 1000 нм), коллоидные частицы в легкоподвижной среде участвуют в интенсивном броуновском движении и противостоят седиментации в поле сил земного притяжения, то есть, обладают высокой кинетической устойчивостью.

• Коллоидные системы ( коллоиды , др.-греч . κόλλα — клей и εἶδος — вид; «клеевидные», золи ) — дисперсные системы, промежуточные между истинными растворами и грубодисперсными системами — взвесями . Размеры коллоидных частиц варьируются в пределах от 1 нм до 100 нм. В свободнодисперсных коллоидных системах (дымы, золи) частицы не выпадают в осадок.
• Система , в которой дискретные частицы, капли или пузырьки дисперсной фазы, имеющие размер от 1 до 100 нм, распределены в другой фазе, обычно непрерывной, отличающейся от первой по составу или агрегатному состоянию и именуемой дисперсионной средой.

• Основные свойства:

• Коллоидные частицы не препятствуют прохождению света.
• В прозрачных коллоидах наблюдается рассеивание светового луча ( эффект Тиндаля ).
• Дисперсные частицы не выпадают в осадок – Броуновское движение поддерживает их во взвешенном состоянии.

• Основные виды:

• Гидрозоли – двухфазные микрогетерогенные дисперсные системы, характеризующиеся предельно высокой дисперсностью, в которых дисперсионной средой является вода .
• Органозоли – дисперсионной средой являются неводные (органические) растворители.

• Образование коллоидных систем:

• Путем конденсации (при выделении коллоидно-дисперсной фазы из перенасыщенного пара, раствора или расплава).
• Путем диспергирования.

• Наиболее важны и многообразны коллоидные системы c жидкой дисперсионной средой. Иx делят на:

• лиофобные (лат. «фобос» - «страх»).

Соли золота

• лиофильные (лат. «филео» - «люблю»)

Коллоидные частицы в легкоподвижной среде участвуют в интенсивном броуновском движении и противостоят седиментации в поле сил земного притяжения, то есть, обладают высокой кинетической устойчивостью.

Дисперсные частицы не выпадают в осадок – Броуновское движение поддерживает их во взвешенном состоянии.

• Коллоидные системы необычайно лабильны, т.е. неустойчивы.

• Для многих из них достаточно прибавления ничтожного количества электролита, чтобы вызвать выпадение осадка. Причина столь легкого изменения состояния коллоидных систем связана с непостоянством степени их дисперсности.
• Присутствие в жидкой дисперсионной среде адсорбционно-активных веществ – стабилизаторов – обеспечивает агрегативную устойчивость, т.e. длительное постоянство их дисперсного состава.
• Устойчивость таких систем связана с наличием слоя стабилизатора на поверхности коллоидных частиц.
• Стабилизаторами коллоидных систем могут быть электролиты или другие вещества, не имеющие электролитной природы, например высокомолекулярные соединения (ВМС) или поверхностно-активные вещества (ПАВ).

• Коллоидные растворы проявляют специфические свойства: коагуляции и адсорбции.

• Коагуляция (от лат.   coagulatio — свертывание, сгущение), также старение – объединение мелких частиц дисперсных систем в более крупные под влиянием сил сцепления с образованием коагуляционных структур .
• Коагуляция — физико-химический процесс слипания коллоидных частиц, выпадение осадка происходит в результате лишения коллоидных частиц адсорбционной оболочки, нейтрализации заряда или химических превращений.

• Коагуляция представляет собой процесс укрупнения частиц, а  седиментация  является конечным результатом этого процесса, однако термин «коагуляция» часто используют для обозначения данного явления в целом.
• Коагуляция ведёт к выпадению из коллоидного раствора хлопьевидного осадка или к застудневанию .
• Коагуляция – естественный, самопроизвольный процесс расслаивания коллоидного раствора на твёрдую фазу и дисперсионную среду.

• Причины коагуляции:

• Столкновение коллоидных частиц в результате броуновского движения;
• Нагревание;
• Замораживание;
• Действие электрического поля;
• Добавление коагулянтов ( электрокоагуляция );
• Механическое воздействие на систему.

• Скорость старения (коагуляции) зависит:

• от напряжения на границе раздела фаз,
• радиуса частиц,
• коэффициента диффузии ,
• температуры ,
• растворимости макрофазы.

• Адсорбция – самопроизвольный процесс увеличения концентрации одного вещества (адсорбата) на поверхности другого (адсорбента). Адсорбция происходит на любых межфазовых поверхностях, адсорбироваться могут любые вещества.

• Адсорбция.

• Применение адсорбции:

Адсорбция широко применяется в различных отраслях народного хозяйства.

• В медицинской практике при пищевых отравлениях в качестве адсорбентов используют молоко и активированный уголь.
• В сельском хозяйстве в качестве “банков” удобрений используют цеолиты. Они выделяют ионы К + , NH -4 , а поглощают и удерживают Са 2+ , Mg 2+ .
• В химической технологии адсорбцию используют для очистки нефтепродуктов от малых содержаний воды, серы, селена, мышьяка, фосфора.
• В производстве полимеров адсорбенты используют в качестве активных наполнителей, придающих изделию повышенную прочность. Так, изделия, изготовленные из саженаполненной резины, в 10 раз прочнее, чем изделия, изготовленные из резины, наполненной нейтральными наполнителями. Очистка промышленных газовых выбросов в атмосферу, выхлопных газов, кондиционирование воздуха осуществляются с помощью адсорбентов.
• Процессы адсорбции лежат в основе разделения трудноразделимых соединений. Этот метод назван хроматографией, он предложен в 1903 г. русским учёным М.С. Цветом. Хроматография широко используется при разделении и очистке лекарственных веществ, витаминов, пигментов, алкалоидов. С помощью этого метода были разделены искусственно приготовленные трансурановые элементы: Es(№99), Fm(№100), Md(101).
• В горнодобывающей отрасли адсорбенты используют для улавливания ценных элементов из больших объёмов жидкости, из которых выделить эти вещества другими методами нерентабельно.
• В текстильной и кожевенной промышленности техника адсорбции применяется при крашении волокон, шерсти, кожи.
• Адсорбция является необходимым условием для катализа.

• Коллоидные системы, состоящие из частиц диспергированного вещества, способных свободно перемещаться в жидкой дисперсионной среде совместно с адсорбированными на их поверхности молекулами или ионами третьего компонента (стабилизатора), называют лиозолями,
• Сами частицы, обладающие сложным строением - мицеллами.

• Золи.

• Золь иначе лиозоль; коллоидный раствор ( англ.   sol от лат.   Solutio – раствор) – высокодисперсная коллоидная система (коллоидный раствор) с жидкой (лиозоль) или газообразной (аэрозоль) дисперсионной средой , в объеме которой распределена другая (дисперсная) фаза в виде капелек жидкости, пузырьков газа или мелких твердых частиц, размер которых лежит в пределе от 1 до 100 нм (10 −9 – 10 −7 м).

• В зависимости от дисперсионной среды золи бывают:

золи

твердые

аэрозоли

лиозоли

гидрозоли

органозоли

алкозоли

этерозоли

• 3оли занимают промежуточное положение между истинными растворами и грубодисперсными системами ( суспензиями , эмульсиями ).
• Золи диффундируют медленнее, чем неорганические соли.
• Обладают эффектом светорассеяния ( Эффект Тиндаля ).
• В противоположность гелям , в золях частицы дисперсной фазы не связаны в пространственную структуру, а свободно участвуют в броуновском движении .
• Частицы дисперсной фазы лиозоля

вместе с окружающей их сольватной

оболочкой из молекул (ионов)

дисперсионной среды называют

мицеллами.

• К лиозолям относятся мицеллярные растворы различных типов, водные растворы биополимеров, органо- и гидрозоли металлов, синтетические латексы.
• Примером аэрозоля на основе жидкости является туман — взвесь капель воды в воздухе; находящийся в воздухе дым или пыль — пример твердотельного аэрозоля.

Получение и применение:

Свойства:

• большая удельная поверхность;
• адсорбция и плёнкообразование на поверхностях раздела;
• агрегация, как следствие взаимодействия частиц;
• частицы

• Получают золи при помощи диспергаторов и гомогенизаторов.
• Применяют в химии, фармацевтике, военном деле , т.к. вышеперечисленные свойства позволяют резко улучшить качественные и количественные показатели химических реакций .

на поверхности

обладают

большей

энергией, чем

частицы внутри

фазы.

• Мицеллярная структура геля

• Гели

• Ге́ли (ед.ч. гель , от лат.   gelo — «застываю») — структурированные дисперсные системы, состоящие из высокомолекулярных и низкомолекулярных веществ.
• Наличие трёхмерного полимерного каркаса (сетки) сообщает гелям механические свойства твёрдых тел (отсутствие текучести, способность сохранять форму, прочность и способность к деформации ( пластичность и упругость ).