Файл: Содержание Введение 2 Понятие коллоидных систем 4 Классификация коллоидных систем 6 Особенные и общие свойства коллоидов 10 Способы образования коллоидов 12 Заключение 14 Список литературы 16 Введение.docx

Содержание

Введение

Чистые вещества в природе встречаются очень редко. Коллоидные системы занимают промежуточное положение между грубодисперсными системами и истинными растворами. Они широко распространены в природе.

Коллоидная химия – химия реальных тел. Вся природа – гидросфера и атмосфера, земная кора, ее недра, организмы растений и животных – сложная совокупность грубодисперсных и коллоиднодисперсных систем (золей). Диспергирование – это дробление одного вещества в другом, в результате получается дисперсная система, состоящая из частиц этого вещества, распределенных в однородной среде другого вещества, т. е. гетерогенная система.

Коллоидные системы широко распространены в природе. Белки, кровь, лимфа, углеводы, пектины находятся в коллоидном состоянии. Многие отрасли производства (пищевая, текстильная, резиновая, кожевенная, лакокрасочная, керамическая промышленности, технология искусственного волокна, пластмасс, смазочных материалов) связаны с коллоидными системами.

Производство строительных материалов (цемент, бетон, вяжущие растворы) основано на знании свойств коллоидов. Угольная, торфяная, горнорудная и нефтяная промышленность имеют дело с дисперсными материалами (пылью, суспензиями, пенами).

К объектам коллоидной химии следует отнести все многообразие форм растительного и животного мира, в частности, типичными коллоидными образованиями являются мышечные и нервные клетки, клеточные мембраны, волокна, гены, вирусы, протоплазма, кровь. Поэтому ученый-коллоидник И.И.Жуков констатировал, что «человек по существу – ходячий коллоид».

Особое значение коллоидная химия приобретает в процессах обогащения полезных ископаемых, дробления, флотации и мокрого обогащения руд. Фото- и кинематографические процессы также связаны с применением коллоидно-дисперсных систем.

Цель изучения – изучение коллоидных систем.

Задачи исследования:

- раскрыть понятие коллоидных систем;

- рассмотреть классификацию коллоидных систем;

- выявить особенности и общие свойства коллоидных систем;

- изучить способы образования коллоридов.

Реферат состоит из введения, четырех разделов, заключения и списка использованных источников.

---

1. 
   Понятие коллоидных систем
   

Когда речь идет об агрегатном состоянии веществ, то принято выделять четыре основных типа: плазма; твердое; жидкость; газ. Однако большинство биологических сред, жидкостей, природных явлений представляет собой некую смесь из нескольких вариантов. Значительная часть всех растворов обладает особыми свойствами. Они отличаются и внешними признаками, и внутренним строением. Называют их так: коллоидные системы. Это совокупная смесь веществ разной природы, находящихся в разных агрегатных состояниях.

Термин «коллоид» был введен в 1861 году английским химиком Томасом Грэмом. В его экспериментах он заметил, что растворы желатина, крахмала и других клееподобных веществ очень отличаются по ряду свойств от растворов неорганических солей и кислот. Название произошло от греческой приставки «коло» - клей. Правильно говорить не о коллоидных веществах, а о коллоидных системах. Этот термин ввел русский ученый П.П. Веймарн в 1908 году.

Если говорить простым обыденным языком, то данная система - это нечто среднее между истинным раствором, который является 100% гомогенной средой и грубодисперсными взвесями, в которых четко прослеживается граница раздела фаз.

Вообще коллоидные системы являются частью дисперсных систем, одной из их разновидностей. Поэтому неудивительно, что свойства их во многом схожи. Чтобы лучше представить себе, что же такое описываемое состояние вещества, приведем несколько примеров из жизни.

1. Гели и гелеподобные тела. Гелеобразные и студнеобразные крема, в том числе и кондитерские. Раствор агар-агара, набухший крахмал, раствор куриного белка - все это коллоидные системы. Химия, которая занимается изучением подобных структур, именуется физколлоидной или физической.

2. Золи. Другими словами, это деструктурированные гели. Именно они и стоят на границе между грубодисперсными системами и истинными растворами.

Также можно привести еще несколько общеизвестных соединений, которые считают коллоидами:

- пыль;

- аэрозоль;

- эмульсия;

- суспензия;

- туман и прочие.

Нет коллоидных веществ, существует лишь коллоидное состояние, возможное для любого вещества: все зависит от условий его получения.

2. Классификация коллоидных систем

---

Так как разнообразие рассматриваемых соединений велико, то естественно, что имеется их классификация. В основу положены признаки строения - структурированность, размеры дисперсной фазы по отношению к среде и прочие (таблица 1).
Таблица 1. Классификация коллоидных систем по агрегатному состоянию фаз

Агрегатное состояние среды	Тип системы	Агрегатное состояние дисперсной фазы	Условное обозначение системы	Название системы
Газ	Аэрозоль	Газ	Г- Г	-
		Жидкость	Ж - Г	Туман
		Твердое тело	Т- Г	Дым
Жидкость	Лиозоль	Газ	Г-Ж	Пена
		Жидкость	ЧТУ* 41/* ✓141 /т2	Эмульсоид
		Твердое тело	т- ж	Суспензоид
Твердое тело	Солидозоль	Газ	г-т	Твердая пена
				(пемза)
		Жидкость	ж -т	Твердый
				эмульсоид
		Твердое тело	т,-т2	Без названия

Если все коллоидные системы разделить на типы по характеру входящих в их состав частиц, то можно выделить основные из них:

- жидкость в газе - туман, например;

- твердые частицы в газовой среде - дым, пыль;

- жидкость в жидкости - различные эмульсии;

- твердые частицы в жидкости - суспензии;

---

- жидкость в твердом - эмульсии;

- твердые частицы в твердой среде - твердые золи.

Также существует еще один признак, который ложится в основу разделения рассматриваемых систем. Это взаимодействие частиц фазы и среды друг с другом. Классификация коллоидных систем в этом случае принимает следующий вид.

1. Лиофильные. Включают в себя те системы, в которых происходит взаимодействие и даже растворение частиц фазы в среде.

2. Лиофобные. Не происходит ни взаимодействия между средой и фазой, ни их взаимного растворения.

Если речь идет о такой среде, как вода, то можно эти же группы назвать, соответственно, гидрофильными и гидрофобными. Еще один вариант подразделения рассматриваемых систем, следующий:

1. Свободнодисперсные. Это такие, в которых частицы находятся в постоянном движении, взаимодействуют друг с другом и не формируют определенной структуры, то есть находятся в неком хаосе. Примеры: мелкодисперсные суспензии, эмульсии, лиозоли, аэрозоли.

2. Связнодисперсные — это коллоидные системы, в которых внутренняя структура четко упорядочена и представляет собой некий молекулярный каркас из среды, заполненный внутри фазой. Примерами могут служить гели, пасты, порошки, густые эмульсии и суспензии.

Возможен самопроизвольный переход золя в гель, этот процесс имеет название гелеобразования. Однако нередко наблюдается и обратный процесс.

Лиофобные системы: золи. Это такая коллоидная система, фазы которой достаточно четко отделены друг от друга границей раздела. Однако увидеть это сложно, ведь размеры частиц дисперсных - не более 100 нм. Именно поэтому золи - промежуточное состояние между истинными растворами и грубодисперсными составами.

У данных систем есть своя классификация. Их разделяют в зависимости от вида дисперсионной среды. Можно выделить несколько основных вариантов:

- гидрозоли - среда водная;

- алкозоли - спирт;

- этерозоли - эфирная;

- органозоли - более общее обозначение органической природы среды.

Именно для лиозолей (среда - жидкая) характерно такое понятие, как мицелла. Им обозначают фазные частицы в совокупности с внешней сферой - частицами (ионами) окружающей среды. Для любой зольной системы можно записать свое химическое выражение, отражающее ее состав в виде мицеллы.

Пример: красный золь золота с составом

---

NaAuO2 + HCOH + Na2CO3 → Au + HCOONa + H2O

имеет мицеллу следующего вида:

{[Au]m· n AuO2–· (n-x) Na+}x– · xNa+.

Свойства золей можно описать несколькими пунктами:

1. Существует граница раздела фаз, у которой сильное поверхностное натяжение.

2. Частица фазы и среды находятся в постоянном броуновском движении.

3. Частицы способны к агрегации - слипанию и осаждению.

Это объясняется их постоянным взаимодействием. Если же говорить об использовании золей в промышленности, то оно достаточно широко. Если вспомнить, что все аэрозоли, суспензии и эмульсии относятся именно к ним, то становится ясно, что без подобных коллоидных систем не обходятся: химическая промышленность; фармацевтика; военное дело; пищевая отрасль и прочие.

При определенных условиях золи могут начать структурироваться. То есть выстраивать внутренний каркас из дисперсных частиц, ячейки в которых будут заполнены молекулами среды. Еще одно название происходящего - коагуляция или слипание. В этом случае говорят о гелеобразовании, так как продуктом станет гель.

Лиофильные системы. Данные структуры образуются благодаря тесному взаимодействию частиц среды и фазы. Это приводит к тому, что они растворяются друг в друге, набухают и образуются студенистые гелеобразные по консистенции соединения. Внутри же они представляют собой трехмерную пространственную сетку, в которой все поры заполняются частицами жидкой или твердой среды.

Благодаря такому строению все лиофильные гели обладают следующими свойствами:

- упругость;

- способность сохранять постоянную форму;

- прочность;

- пластичность;

- нетекучесть.

Такие молекулярные коллоидные системы встречаются очень часто. Ведь по своей природе это как высокомолекулярные, так и низкомолекулярные вещества, подвергшиеся воздействию для изменения свойств.

Приведем несколько всем известных вариантов: косметические гели для бритья, для волос; лекарственные препараты - от болей, ушибов, ран и прочего; бытовая химия; адсорбенты в химической промышленности.

Особое свойство данных веществ - способность самопроизвольно необратимо разрушаться при высушивании. Наверняка многие замечали, что есть обычный гель для волос оставить открытым, то через два-три дня от него останется лишь маленькая сухая масса, непригодная к использованию.

Это происходит из-за разрушения пространственной структуры и испарения влаги. Иногда влагу специально убирают из состава гелей, чтобы получить нужный продукт. Но делается это химическим путем, без разрушения общей структуры. Так получают силикагели, алюмогели.

---