Поняття про колоїдні розчини

 
 

§ 5. Поняття про колоїдні розчини

Опанувавши зміст параграфа, ви будете

  • мати уявлення про колоїдні розчини;
  • розуміти суть понять «адсорбція», «міцела», «коагуляція», «коагулянт»;
  • уміти пояснювати суть процесу коагуляції; розпізнавати колоїдні розчини; обґрунтовувати значення колоїдів у природі та виробництві.

Колоїдні розчини (колоїди) — це високодисперсні системи, що складаються з дуже маленьких (від 1 до 100 нм) часточок речовини (дисперсна фаза), які зависли в іншій речовині (дисперсійному середо вищі). За розмірами часточок колоїдні розчини посідають проміжне місце між суспензіями й емульсіями та істинними розчинами.

Колоїдний стан речовини є універсальним, оскільки за певних умов у нього може перейти будь-яка рідина або тверда речовина. Прикладами колоїдних систем є пінопласт чи господарські губки (мал. 3). Чимало мінералів, природні води, віруси, м'язові й нервові клітини, головний мозок, кров — усе це колоїдні системи. Їх вивчає колоїдна хімія.

Мал. 3. Пінопласт, господарські губки — приклади колоїдних систем

Колоїдні системи, дисперсійним середовищем яких є рідина, називають колоїдними розчинами.

Приготуймо колоїдний розчин ферум(ІІІ) гідроксиду Fe(OH)3.

У колбі на 250 мл нагріємо до кипіння дистильовану воду об'ємом 100 мл. Коли вода закипить, відставимо пальник і добавлятимемо у воду по краплинах 10 мл розчину ферум(ІІІ) хлориду (2 %-й розчин FeCl3). Поступово розчин забарвлюється і вже після добавляння 10—12 краплин набуває кольору міцного чаю. Забарвлення зумовлене утворенням колоїдного розчину ферум(ІІІ) гідроксиду Fe(OH)3. Що ж відбулося?

За таких умов сіль FeCl3 взаємодіє з водою за рівнянням:

FeCl3 + 3Н2О = Fe(OH)3+ 3НСl

Мікрочасточки малорозчинного ферум(ІІІ) гідроксиду Fe(OH)3поглинають з розчину негативно заряджені йони Хлору Cl- і самі набувають негативного заряду.

Негативно заряджені частинки, що утворилися, відштовхуються від подібних до себе, але притягують позитивно заряджені йони з розчину, утворюючи шар навколо цієї частинки. Далі утворюється ще одна оболонка, вже з молекул води. Уся ця складна система називається колоїдною часточкою (мал. 4).

Мал. 4. Схема будови колоїдної часточки: 1 — нерозчинне ядро; 2 — поглинуті негативно заряджені йони; 3 — позитивно заряджені йони; 4 — гідратна оболонка

Розпізнавання колоїдів. Колоїдний розчин легко відрізнити від істинного. Якщо в темному приміщенні пропускати крізь колоїдний розчин вузький пучок світла, то спостерігатиметься світіння.

Збираємо прилад, як на мал. 5. Щойно добутий колоїдний розчин ферум(ІІІ) гідроксиду міститься в одній склянці, а істинний розчин — в іншій. Вмикаємо світло і спостерігаємо збоку. Помічаємо розсіювання світла колоїдними часточками і світіння вздовж усього шляху проходження світлового променя.

Мал. 5. Конус Тіндаля в колоїдному розчині

У склянці з істинним розчином шлях світла не буде помітним. Це пояснюється тим, що частинки істинних розчинів (молекули, йони) дуже малі, щоб розсіювати світло. Це явище відкрив учень Майкла Фарадея англійський хімік Джон Тіндаль (1868 р.). На його честь це явище названо ефектом Тіндаля.

Коагуляція колоїдів. Колоїдні часточки можуть концентрувати на своїй поверхні як позитивно, так і негативно заряджені йони, але самі вони завжди заряджені однойменно. Власне, це й заважає їм злипатися та збільшуватися, що й зумовлює стійкість колоїдних розчинів. Деякі з них можуть зберігатися впродовж років. Проте поступово вони все ж таки «старішають» і згодом руйнуються. Цим вони відрізняються від істинних розчинів, що можуть зберігатися нескінченно довго. Руйнуванню колоїдних розчинів сприяє осадження часточок під дією сили гравітації. У дрібнодисперсних системах руйнуванню колоїдів перешкоджає броунівський рух (мал. 6). Оскільки з підвищенням температури броунівський рух посилюється, то й стійкість колоїдної системи збільшується.

Мал. 6. Броунівський рух колоїдних часточок

Водночас збільшення швидкості руху частинок під час нагрівання сприяє частішому їх зіткненню і зменшенню заряду, бо відбувається видалення поглинутих молекул і йонів з поверхні колоїдних часточок. Це спричиняє розрядження, злипання часточок, утворення з них великих агрегатів і осадження. Такий процес називається коагуляцією. Коагуляцію можна значно прискорити добавлянням розчинів кислот, солей та деяких органічних сполук.

Речовини, що спричиняють коагуляцію колоїдів, називають коагулянтами.

Коагулянтом може бути інший колоїдний розчин, якщо заряди його часточок протилежні. Цим користуються для очищення питної води. У природній воді завжди міститься багато колоїдів, особливо часточок глини, яких важко позбутися, бо вони легко проходять крізь фільтр. У воду добавляють алюміній сульфат Al2(SO4)3. Позитивно заряджені йони Алюмінію, що в ньому містяться, осаджують негативно заряджені колоїдні часточки, що містяться у природній воді.

Значення колоїдних розчинів. Колоїди відіграють надзвичайно велику роль у біології та медицині, у ґрунтознавстві й техніці. Цитоплазма клітин рослинних і тваринних організмів — це складний колоїд. Більшість фізіологічних процесів пов'язана з колоїдними розчинами. Перетравленню їжі, наприклад, передує перехід її у колоїдний стан. Багато харчових продуктів є колоїдами: молоко, какао, яйця, майонез, желе, мармелад, пастила, холодець тощо.

Такі фізіологічні рідини, як кров, лімфа, спинномозкова рідина, є колоїдами, в яких речовини (білки, глікоген, холестерин) перебувають у колоїдному стані. Всі ці речовини у крові стабілізуються білками (колоїдний захист). Якщо знижується ступінь цього захисту, людина починає хворіти: відкладаються холестерин і солі Кальцію на стінках судин (атеросклероз), у суглобах відкладаються солі сечової кислоти (подагра), утворюються камені в нирках і жовчному міхурі тощо.

Колоїдні системи використовують і в побуті. Це різні мийні засоби, клеї, зубна паста (мал. 7). Широко застосовуються аерозольні балончики з різними засобами побутової хімії та автокосметики — для чищення одягу і килимів, вибавляння плям, боротьби з побутовими комахами і гризунами, різні антистатики, поліролі, фарби (мал. 8).

Мал. 7. Зубна паста

Мал. 8. Аерозольні балончики з різними засобами побутової хімії

Різні колоїдні системи, найчастіше аерозолі, використовують і в промисловості. У таких галузях, як миловарна, маргаринова, фармацевтична, парфумерна, виробництво пластмас, штучного волокна, каучуків і багато інших, колоїди виготовляють спеціально, оскільки вони часто слугують сировиною, наприклад, для гумової, паперової, кондитерської, текстильної промисловості. У аерозольній формі спалюють паливо. Через аерозольний стан добувають пігменти, наповнювачі, каталізатори тощо. Аерозолі використовують у медицині, ветеринарії та в сільському господарстві. Аерозолі відіграють важливу роль і в атмосферних процесах. Коли заряджені частинки аерозолів рухаються в повітрі, що є ізолятором, то їхній рух супроводжується розрядженням частинок аерозолів, що також породжує блискавку і грім.

У техніці утворення аерозолів часто є небажаним, оскільки забруднюється атмосфера, зокрема виробнича. Над промисловими центрами виникають складні аерозолі, коли великі маси диму змішуються з атмосферним туманом і пилом, утворюючи смог, боротьба з яким є важливою екологічною проблемою.

Велику небезпеку становлять аерозолі з борошна, цукрового або вугільного пилу, порошкуватих металів (зокрема, магнію). Вони спричиняють вибухи, тому дуже небезпечні.

Висновки

• Колоїдні розчини — це такі фізико-хімічні системи, що містять нерозчинну подрібнену речовину, розмір часточок якої становить від 1 до 100 нм.

• Колоїд — це стан, в якому може перебувати більшість речовин.

• Колоїдний розчин можна розпізнати за допомогою ефекту Тіндаля.

• Руйнування колоїдних розчинів відбувається через розрядження колоїдних часточок, внаслідок чого вони злипаються і випадають в осад. Відбувається коагуляція колоїду. Коагулянтами можуть бути розчини кислот, солей тощо.

• Колоїди нас оточують повсюди. Однак значення їх може бути як позитивним, так і негативним.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

  • 1. Поясніть, як утворюється колоїдний розчин.
  • 2. Що являє собою колоїдна часточка?
  • 3. Поясніть, як відрізнити колоїдний розчин від істинного.
  • 4. Поясніть суть процесу коагуляції колоїду; зазначте причини, що її викликають.
  • 5. Обґрунтуйте значення колоїдних розчинів у природі та житті людини.
  • 6. Відомо, що кровоспинний олівець, яким іноді користуються під час гоління або манікюру, у своєму складі містить позитивно заряджені йони Алюмінію і йони Феруму(ІІ). Поясніть суть його дії як кровоспинного засобу.
скачать dle 11.0фильмы бесплатно

Популярне з Хімії за 9 клас

Добавити коментар

Автору дуже потрібно знати, чи Вам допоміг даний матеріал?!

    • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
      heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
      winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
      worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
      expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
      disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
      joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
      sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
      neutral_faceno_mouthinnocent
оновити, якщо не видно коду

Коментарів 0


Ми створили сайт TEXTBOOKS з метою розміщення матеріалів (шкільних підручників) Міністерства Освіти України, для покращення освітнього процесу учнів у школах та вузах України.
Онлайн перегляд шкільного матеріалу допоможе Вам знайти якісну відповідь на поставлені питання вчителя.
Використовуйте Наш ресур для підготовки до ЗНО 2021, адже у нас присутні підготовчі курси з математики, української мови та літератури, англіської мови та історії України.