Лабораторная работа свойства дисперсных систем. Дисперсные системы. Приготовление раствора заданной концентрации

Примеры дисперсных систем

Способность осаждаться или разделяться

Дисперсная среда

Дисперсная фаза

Классификация дисперсной

Методические указания по проведению

Дисциплина: Химия

Тема:

Продолжительность: 2 часа

Для специальностей: технического профиля

Тема: Приготовление суспензии карбоната кальция в воде. Получение эмульсии

моторного масла. Ознакомление со свойствами дисперсных систем.

Цели работы: 1.Закрепляем и углубляем знания о приготовлении суспензии карбоната кальция в

воде, получении эмульсии моторного масла. Знакомимся со свойствами дисперсных

2. Вырабатываем умение логически последовательного изложения материала.

3. Формируем навык оформления лабораторной работы по стандарту.

Теоретические основы :

Среди всего многообразия смесей особое место занимают гетерогенные, т. е. такие, частицы компонентов которых заметны не вооруженным глазом или с помощью оптических приборов (лупы, увеличительного стекла, микроскопа).

Гетерогенные смеси могут состоять как из равномерно, так и из неравномерно распределенных компонентов. В первом случае гетерогенные смеси называют дисперсными системами.

Дисперсными системами называют гетерогенные смеси, в которых одно вещество в виде очень мелких частиц равномерно распределено в другом.

То вещество, которое распределено в другом, называют дисперсной фазой . Вещество, в котором распределена дисперсная фаза, носит название дисперсионной среды .

В зависимости от агрегатного состояния дисперсной фазы и дисперсионной среды различают восемь типов дисперсных систем.

Классификация дисперсных систем

По размеру частиц дисперсной фазы различают:

Грубодисперсные системы (нанеси) - размер частиц более 100 пм;

Тонкодисперсные (коллоидные) системы (или коллоиды) - размер частиц от 1 до 100 пм.

Взаимодействием раствора гидроксида кальция с углекислым газом можно получить грубодисперсную систему:

Са(ОН) 2 + СО 2 = СаСО 3 ↓+ Н 2 0

Малорастворимый карбонат кальция в виде мельчайших крупинок находится в воде во взвешенном состоянии. Полученная мутная жидкость - это дисперсная система, называемая суспензией .

Однако пройдет немного времени, и частицы карбоната кальция под действием силы тяжести осядут на дно стакана, жидкость станет прозрачной. Это доказательство того, что наша система получилась грубодисперсной.

Грубодисперсные системы с твердой дисперсной фазой и жидкой дисперсионной средой называют суспензиями .

Суспензиями являются многие краски, побелка, строительные растворы (цементный раствор, бетон), пасты (в том числе зубная), кремы, мази.

Грубодисперсную систему можно получить из двух не смешивающихся друг с другом жидкостей, например взбалтывая растительное масло с водой. Такая смесь называется эмульсией. Со временем она расслаивается, так как тоже представляет собой грубодисперсную систему. Примерами эмульсий могут служить молоко (капельки жира в водной основе), майонез, млечный сок каучуконосных деревьев (латекс), пестицидные препараты для обработки посевов.

Аэрозоли - это грубодисперсные системы, в которых дисперсионной средой является воздух, а дисперсной фазой могут быть капельки жидкости (облака, радуга, выпущенный из баллончика лак для волос или дезодорант) или частицы твердого вещества (пылевое облако, смог).

Если частицы дисперсной фазы достаточно малы, коллоидная система называется тонкодисперсной и напоминает истинный раствор, отсюда и происходит название - коллоидный раствор. Такая система образуется, например, при растворении небольшого количества яичного белка в воде.

По внешнему виду коллоидный раствор трудно отличить от истинного для этого можно воспользоваться специфическим оптическим свойством коллоидных растворов. Оно заключается в появлении в коллоидном растворе светящейся дорожки при пропускании через него луча света. Это явление называют эффектом Тиндаля . Такой эффект можно наблюдать, пропуская луч лазерной указки через раствор белка.

Эффект Тиндаля. Пропускание ла света через растворы:

1 - истинный раствор; 2 - коллоидный раствор

Объясняется эффект Тиндаля тем, что размер частиц дисперсной фазы (от 1 до 100 нм) в коллоидной системе составляет примерно 1/10 длины волны видимого излучения. Частицы такого размера вызывают рассеивание света, приводящее к характерному визуальному эффекту.

Существует несколько основных способов получения коллоидных систем. Один из них - дробление вещества на мелкие частицы, которое можно осуществлять механически с помощью специальных машин - коллоидных мельниц. Так получают, например, тушь, жидкие акварельные, водоэмульсионные и вододисперсионные краски.

Классификация дисперсных систем может быть представлена следующим образом:

Важнейшими типами коллоидных систем являются золи и гели (студни).

Золи - это коллоидные системы, в которых дисперсионной средой является жидкость, а дисперсной фазой - твердое вещество.

С течением времени при нагревании или под действием электролитов частицы золя могут укрупняться и оседать. Такой процесс называют коагуляцией.

Гели - особое студнеобразное коллоидное состояние. При этом отдельные частицы золя связываются друг с другом, образуя сплошную пространственную сетку. Внутрь ячеек сетки попадают частицы растворителя. Дисперсная система теряет свою текучесть, превращаясь в желеобразное состояние. При нагревании гель может превратиться в золь.

Получить гель можно химическим путем, если, например, к раствору сульфата меди(II) добавить несколько капель раствора гидроксида натрия, образуется гель осадка гидроксида меди(II):

СuSО 4 + 2NаОН = Cu(ОН) 2 ↓ + Nа 2 SО 4

Осадки гидроксидов металлов, кремниевой кислоты принято называть студневидными.

Гели широко распространены в нашей повседневной жизни. Любому известны пищевые гели (зефир, мармелад, холодец), косметические (гель для душа), медицинские.

Для гелей с жидкой дисперсионной средой характерно явление синерезиса (или расслоения) - самопроизвольного выделения жидкости. При этом частицы дисперсной фазы уплотняются, слипа ются и образуют твердый коллоид а к дисперсионной среде возвращается текучесть.

Чаще всего с явлением синерезиса приходится бороться, поскольку именно оно ограничивает сроки годности пищевых косметических, медицинских гелей.

Например, при длительном хранении мармелада и торта «Птичье молоко» выделяется жидкость, они становятся непригодными к употреблению.

Из твердого коллоида желатина (продукта белкового происхождения) при набухании в теплой воде образуется студнеобразный гель - желе. Но в кулинарных рецептах всегда предупреждают: нельзя доводить желе до кипения, иначе гель превратится в золь и не примет студневидной формы.

Окружающий нас мир представляет собой красочное многообразие различных дисперсных систем. Посмотрим вокруг.

Например, косметика и средства гигиены: зубная паста, мыло, шампунь, лак для ногтей, губная помада, тушь, крем, облачко дезодоранта, выпущенное из баллончика, - все

это дисперсные системы. Теперь заглянем на кухню. Молоко, мясной бульон, пирожное, зефир, майонез, кетчуп - тоже дисперсные системы. Выйдем на улицу, и снова дисперсные системы: облака, дым, смог, туман. Заглянем в аптеку - и опять дисперсные системы: мази, гели, пасты, спреи, суспензии. Наш собственный организм представляет сочетание бесчисленного множества коллоидных систем: содержимое клеток, кровь, лимфа, пищеварительный сок, тканевые жидкости. Недаром биологи сходятся во мнении, что возникновение жизни на нашей планете - это эволюция коллоидных систем.

Входной контроль:

Отвечаем на вопросы:

1. Охарактеризуйте понятие «дисперсная система».

Чем дисперсная система отличается от остальных смесей?

2. Какие типы дисперсных систем в зависимости от агрегатного состояния среды и фазы вы знаете? Приведите примеры. Охарактеризуйте их значение в природе и жизни человека.

Ход выполнения работы:

Опыт №1 Приготовление суспензии карбоната кальция в воде

Оборудование и реактивы : лабораторный штатив с лапкой, штатив с пробирками, гидроксид кальция Са(ОН) 2 (известковая вода).

В пробирку налейте 4-5 мл свежеприготовленного раствора гидроксида кальция (известковой воды) и осторожно через трубочку продувайте через него выдыхаемый воздух.

Известковая вода мутнеет в результате протекания реакции:

Са(ОН) 2 + СО 2 = …

Опыт № 2 Получение эмульсии моторного масла

Оборудование и реактивы : лабораторный штатив с лапкой, штатив с пробирками, моторное масло.

В коническую колбу с водой добавьте немного моторного масла и взболтайте.

Отвечаем на вопрос: Что наблюдаем?

Опыт №3 Ознакомление с дисперсными системами

Приготовьте небольшую коллекцию образцов дисперсных систем из имеющихся дома суспензий, эмульсий, паст и гелей. Каждый образец снабдите фабричной этикеткой. Поменяйтесь с соседом коллекциями и затем распределите образцы коллекции в соответствии с классификацией дисперсных систем.

Ознакомьтесь со сроками годности пищевых, медицинских и косметических гелей.

Отвечаем на вопрос: Каким свойством гелей определяется срок годности?

Выходной контроль:

Отвечаем на вопросы:

1. Какие процессы, происходящие в дисперсных системах, ограничивают срок годности продуктов, лекарственных и косметических препаратов?

Выполняем задание:

Приведите примеры эмульсий, суспензий, золей, аэрозолей, гелей и внесите их в таблицу.

Сделайте общий вывод в соответствии с целями, поставленными перед вами в этой работе.

Список литературы:

1. О.С. Габриелян, И.Г. Остроумова «Химия» [текст]:- учебник для профессий и специальностей Технического профиля. Москва, Издательский дом «Академия», 2012 г.

2. Габриелян О.С. Химия в тестах, задачах, упражнениях: учеб. пособие для студ. сред. проф. учебных заведений / О.С. Габриелян, Г.Г. Лысова – М., 2006.

3. Габриелян О.С. Практикум по общей, неорганической и органической химии: учеб. пособие для студ. сред. проф. учеб. заведений / Габриелян О.С., Остроумов И.Г., Дорофеева Н.М. – М., 2007.

4. Ерохин Ю.М. Химия: учебник для средне профессиональных учебных заведений, 4-е изд. М.: Издательский Центр Академия, 2004-384 с.

5. Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия: органическая химия: учебник для 10 кл. ОУ, 8-е изд. М. Просвещение, 2001, 160 с.

6. www.twirpx.com - Учебные материалы.

7. www.amgpgu.ru - Лекционный курс.

8. www.uchportal.ru – Учительский портал.

9. http://o5-5.ru – 5 и 5 Учебный материал.

2.Цель: Научиться получать коллоидные растворы и знать свойства золей. Научиться определять электрокинетический потенциал частиц золя методом электрофореза.

3.Задачи обучения:

Коллоидная химия изучает физико-химические свойства гетерогенных высокомолекулярных соединений в твердом состоянии и в растворах. Многие лекарственные препараты выпускают в форме эмульсии, суспензии, коллоидных растворов. Умение приготовить эти препараты, знать сроки годности и условия хранения их невозможно без знания теоретических основ коллоидной химии. Знание электрофореза, гельфильтрации и электродиализа, ультрафильтрации будет нужно непосредственно в практической работе фармацевта.

4.Основные вопросы темы:

1. Предмет коллоидной химии, ее значение в фармации.

2. Дисперсные системы. Дисперсная фаза и дисперсионная среда.

3. Классификация коллоидных систем.

4. Методы получения коллоидных систем.

5. Методы очистки коллоидных систем.

6. Оптические свойства коллоидных систем.

7. Что называется электрокинетическим потенциалом.

8. От каких факторов зависит величина потенциала.

9. Какие существуют методы определения потенциала.

10. Что такое электрофорез.

11. Как связаны электрофоретическая скорость и потенциал.

5. Методы обучения и преподавания: семинар, лабораторная работа, работа в малых группах, обучающее тестирование по теме занятия.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

Лабораторная работа: «Получение коллоидных растворов».

Применяемые реактивы и растворы:

Исходные реактивы для получения коллоидных систем:

FeCl 3 , AgNO 3 , KI – 0,1н.

K 4 – 0,1 н;

K 4 – насыщенный раствор;

Насыщенный раствор серы в спирте:

Na 2 S 2 O 3 – 1%

H 2 C 2 O 4 – 1%

Применяемые приборы и оборудование:

1. Конические колбы

2. Штатив с пробирками

3. Цилиндры мерные на 50 и 100 мл.

Последовательность выполнения работы:

Опыт № 1: Получение гидрозоли серы и канифоли методом замены растворителя.

Канифоль и сера растворяются в этиловом спирте с образованием истинных растворов. Т.к. в воде сера и канифоль практически нерастворимы, то при добавлении их спиртовых растворов к воде происходит конденсация их молекул в более крупные агрегаты.

Описание опыта.

Насыщенный раствор серы в абсолютном спирте приливают по каплям в дистиллированную воду. При взбалтывании получается молочно-белый опалесцирующий золь.

Получение золя гидрата окиси железа методом гидролиза.

В пробирку с кипящей водой добавляют по каплям 2%-ный раствор хлорида железа до образования прозрачного красно-бурого золя гидрата окиси железа.

Сущность реакции.

Под действием высокой температуры реакция гидролиза хлорного железа сдвигается в сторону образования гидроокиси железа:

FeCl 3 + 3H 2 O Fe(OH) 3 + 3HCl

Молекулы нерастворимого в воде гидрата окиси железа образуют агрегаты коллоидных размеров. Устойчивость эти агрегатам придает хлорное железо, имеющееся в растворе, причем ионы железа адсорбируются на поверхности частиц, а ионы хлора являются противоионами.

Строение получившихся мицелл схематически выражается следующей формулой:

Опыт № 2. Получение золя двуокиси марганца.

Получение золя двуокиси марганца основано на восстановлении перманганата калия тиосульфатом натрия:

8KMnO 4 + 3Na 2 S 2 O 3 + H 2 O 8MnO 2 + 3Na 2 SO 4 + 3K 2 SO 4 + 2KOH

В присутствии избытка перманганата образуется золь марганца с отрицательно заряженными частицами:

Описание опыта:

В коническую колбу с помощью пипетки вносят 5 мл. 1,5% раствора перманганата калия и разбавляют водой до 50 мл. Затем в колбу по каплям вводят 1,5 – 2 мл раствора тиосульфата натрия. Получается вишнево-красный золь двуокиси марганца.

Опыт № 3. Получение золя иодистого серебра по реакции двойного обмена.

По реакции двойного обмена можно получить золь путем смешивания разбавленных растворов AgNO 3 и KI. При этом необходимо соблюдать условия, чтобы одно из исходных веществ было в избытке, так как при смешивании в эквивалентных количествах реагентов образуется осадок AgI.

AgNO 3 + KI AgI + KNO 3

Описание опыта:

В колбу наливают 2 мл. 0,1н раствора KI и разбавляют его водой до 25 мл. В другую колбу наливают 1 мл. 0,1н раствора AgNO 3 и также разбавляют водой до 25 мл. Полученные растворы делят пополам и проводят два опыта:

a) постепенно приливают при взбалтывании раствор AgNO 3 в раствор KI, получая золь следующего строения:

b) постепенно приливают при взбалтывании раствор AgNO 3 в раствор KI, получая золь такого строения:

Опыт № 4. Получение золя берлинской лазури по реакции двойного обмена.

Соблюдая условия получения растворов по реакции двойного обмена, описанных в предыдущих опытах, получают золь берлинской лазури сначала в избытке FeCl 3 , затем в избытке K 4 .

Описание опыта:

Опыт проводят следующим образом: к 20 мл. 0,1% K 4 прибавляют при перемешивании 5-6 капель 2% раствора FeCl 3 . Получают золь темно-синего цвета, мицелла которого имеет строение:

Опыт № 5. Получение золя берлинской лазури методом пептизации.

Получение коллоидного раствора берлинской лазури методом пептизации сводится к переводу в коллоидное состояние осадка K Fe, полученного при сливании концентрированных растворов K 4 и FeCl 3 .

Описание опыта:

В пробирку с 5 мл. 2%-ного раствора K 4 . Полученный осадок отфильтровывают, промывают дистиллированной водой и обрабатывают осадок на фильтре 3 мл. 0,1н раствором щавелевой кислоты. В пробирку фильтруется золь берлинской лазури синего цвета.

Строение мицеллы написать самостоятельно.

6. Литература:

Евстратова К.И. и др. Физическая и коллоидная химия. М., ВШ, 1990, с. 365 – 396.

Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. 1980, с. 300 – 309.

Д.А.Фридрихсберг, Курс коллоидной химии, Санкт-Петербург, Химия, 1995, с.7-47,196-62

Патсаев А.К., Шитыбаев С.А., Нарманов М.М. Руководство к лабораторно-практическим занятиям по физколлоидной химии 1-часть. Шымкент, 2002г., с.24-31

Тесты по теме занятия.

7. Контроль:

1. Коллоиды как мыла, являются диполем, хорошо адсорбируются с частицами грязи, сообщают им заряд, способствуют их:

А) коагуляции; В) пептизации; С) коацервации;

2. Способность золя сохранять данную степень дисперсности называют:

А) седиментационной устойчивостью;

В) агрессивной устойчивостью;

С) диссолюционной устойчивостью.

3. По наличию и отсутствию взаимодействия между частицами фазы системы классифицируют на:

A) лиофильные и лиофобные;

B) молекулярнодисперсные и коллоидодисперсные;

C) свободнодисперсные и связнодисперсные.

4. Пептизация свежеприготовленного осадка гидроксида железа действием на него раствором относится FeCl 3 к:

A) химической; B) адсорбционной; C) физической;

5. Способность частиц фазы не оседать под действием силы тяжести называют:

А) химической устойчивостью;

В) диссолюционной устойчивостью;

C) седиментационной устойчивостью.

6. Мицелла гидрозоля железа полученного из осадка Fe(OH) 3 пептизацией раствором FeCl 3 имеет форму:

A) {mFe(OH) 3 nFeO + (n-х)Cl - } + х хCl - ;

B) {mFe(OH) 3 nFe +3 3(n-х)Cl - } +3 х 3хCl - ;

C) {mFe(OH) 3 3nCl - (n-х)Fe +3 } - х х Fe +3 .

Лабораторная работа №2

Тема: Приготовление суспензии карбоната кальция в воде. Получение эмульсии моторного масла. Ознакомление со свойствами дисперсных систем.

Цели: изучить способы приготовления эмульсий и суспензий;научиться отличать коллоидный раствор от истинного; отработать навыки экспериментальной работы, соблюдая правила техники безопасности при работе в кабинете химии.

Методические указания:

Дисперсные системы – это системы, в которых мелкие частицы вещества, или дисперсная фаза, распределены в однородной среде (жидкость, газ, кристалл), или дисперсионной фазе

Химия дисперсных систем изучает поведение вещества в сильно раздробленном, высокодисперсном состоянии, характеризующемся очень высоким отношением общей площади поверхности всех частиц к их общему объему или массе (степень дисперсности).

От названия коллоидных систем произошло название отдельной области химии – коллоидной. «Коллоидная химия» – традиционное название химии дисперсных систем и поверхностных явлений. Важнейшая особенность дисперсного состояния вещества состоит в том, что энергия системы главным образом сосредоточена на поверхности раздела фаз. При диспергировании, или измельчении, вещества происходит значительное увеличение площади поверхности частиц (при постоянном суммарном их объеме). При этом энергия, затрачиваемая на измельчение и на преодоление сил притяжения между образующимися частицами, переходит в энергию поверхностного слоя – поверхностную энергию. Чем выше степень измельчения, тем больше поверхностная энергия. Поэтому область химии дисперсных систем (и коллоидных растворов) считают химией поверхностных явлений.

Коллоидные частицы настолько малы (содержат 103–109 атомов), что не задерживаются обычными фильтрами, не видны в обычный микроскоп, не оседают под действием силы тяжести. Их устойчивость со временем снижается, т.е. они подвержены «старению». Дисперсные системы термодинамически неустойчивы и стремятся к состоянию с наименьшей энергией, когда поверхностная энергия частиц становится минимальной. Это достигается за счет уменьшения общей площади поверхности при укрупнении частиц (что может также происходить при адсорбции на поверхности частиц других веществ).

Классификация дисперсных систем

Дисперсная фаза	Дисперсионная	Название системы
		(Дисперсная система не образуется)
	Жидкость		Пена газированной воды, пузырьки газа в жидкости, мыльная пена
	Твердое тело	Твердая пена	Пенопласт, микропористая резина, пемза, хлеб, сыр
Жидкость		Аэрозоль	Туман, облака, струя из аэрозольного баллона
	Жидкость	Эмульсия	Молоко, сливочное масло, майонез, крем, мазь
	Твердое тело	Твердая эмульсия	Жемчуг, опал
Твердое тело		Аэрозоль, порошок	Пыль, дым, мука, цемент
	Жидкость	Суспензия, золь (коллоидный раствор)	Глина, паста, ил, жидкие смазочные масла с добавкой графита или MoS
	Твердое тело	Твердый золь	Сплавы, цветные стекла, минералы

Методы исследования дисперсных систем (определение размера, формы и заряда частиц) основаны на изучении их особых свойств, обусловленных гетерогенностью и дисперсностью, в частности оптических. Коллоидные растворы обладают оптическими свойствами, отличающими их от настоящих растворов, – они поглощают и рассеивают проходящий через них свет. При боковом рассматривании дисперсной системы, через которую проходит узкий световой луч, внутри раствора на темном фоне виден светящийся голубоватый так называемый конус ТиндаляКонус Тиндаля тем ярче, чем выше концентрация и больше размер частиц. Интенсивность светорассеяния усиливается при коротковолновом излучении и при значительном отличии показателей преломления дисперсной и дисперсионной фаз. С уменьшением диаметра частиц максимум поглощения смещается в коротковолновую часть спектра, и высокодисперсные системы рассеивают более короткие световые волны и поэтому имеют голубоватую окраску. На спектрах рассеяния света основаны методы определения размера и формы частиц.

При определенных условиях в коллоидном растворе может начаться процесс коагуляции. Коагуляция – явление слипания коллоидных частиц и выпадения их в осадок. При этом коллоидный раствор превращается в суспензию или гель. Гели или студни представляют собой студенистые осадки, образующиеся при коагуляции золей. Со временем структура гелей нарушается (отслаивается) – из них выделяется вода(явление синерезиса

Приборы и реактивы; ступка с пестиком, ложка-шпатель, стакан, стеклянная палочка, фонарик, пробирка; вода, карбонат кальция (кусочек мела), масло, ПАВ, мука, молоко, зубная паста, раствор крахмала, раствор сахара. Ход работы: 1 Инструктаж по ТБ Меры безопасности: Осторожно использовать стеклянную посуду. Правила первой помощи: При ранении стеклом удалите осколки из раны, смажьте края раны раствором йода и перевяжите бинтом. При необходимости обратиться к врачу.

Опыт № 1. Приготовление суспензии карбоната кальция в воде

Суспензии имеют ряд общих свойств с порошками, они подобны по дисперсности. Если порошок поместить в жидкость и перемешать, то получится суспензия, а при высушивании суспензия снова превращается в порошок.

В стеклянную пробирку влить 4-5мл воды и всыпать 1-2 ложечки карбоната кальция. Пробирку закрыть резиновой пробкой и встряхнуть пробирку несколько раз. Опишите внешний вид и видимость частиц. Оцените способность осаждаться и способность к коагуляции Запишите наблюдения.

На что похожа полученная смесь?

Опыт № 2. Получение эмульсии моторного масла

В стеклянную пробирку влить 4-5мл воды и 1-2 мл масла, закрыть резиновой пробкой и встряхнуть пробирку несколько раз. Изучить свойства эмульсии. Опишите внешний вид и видимость частиц Оцените способность осаждаться и способность к коагуляции Добавьте каплю ПАВ (эмульгатора) и перемешайте ещё раз. Сравните результаты. Запишите наблюдения.

Опыт № 3. Приготовление коллоидного раствора и изучение его свойств

В стеклянный стакан с горячей водой внести 1-2 ложечки муки(или желатина), тщательно перемешать. Оцените способность осаждаться и способность к коагуляции. Пропустить через раствор луч света фонарика на фоне темной бумаги. Наблюдается ли эффект Тиндаля?

Вопросы для выводов

Как отличить коллоидный раствор от истинного?

Значение дисперсных систем в повседневной жизни.

Государственное автономное профессиональное

образовательное учреждение Пензенской области

«Пензенский многопрофильный колледж»

Отделение строительства .

Методические разработка по теме:

«Дисперсные системы».

Выполнила преподаватель: Пивкина Н.В.

ТЕМА: «ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ».

ЦЕЛЬ : дать понятие о дисперсных системах, их классификация. Раскрыть значение коллоидных систем в жизни природы и общества.

Образовательные : изучить дисперсные системы, их классификацию, рассмотреть на конкретных примерах суспензии, эмульсии, коллоидные растворы, рассмотреть значение дисперсных систем для природы и человека.

Развивающие : продолжить развивать умение наблюдать, анализировать, делать выводы; продолжить формирование умений и навыков самостоятельной работы с лабораторным оборудованием,

Воспитательная: формировать ответственное отношение к выполнению полученного задания.

Тип урока: урок – изучения нового материала.

Методы обучения: словесный, наглядный, практический.

Средства обучения: компьютер, проектор, химический эксперимент,

презентация.

Оборудование и реактивы : химические стаканы, мел, глина, вода, масло

подсолнечное, молоко, Na 2 SiО 3 , крахмальный клейстер, освежитель воздуха, шампунь,

зубная паста.

План урока:

1.Организационная часть

2.Актуализация знаний.

3.Изучение нового материала

Понятие о дисперсных системах

Классификация дисперсных систем

Грубодисперсные системы (эмульсии, суспензии, аэрозоли)

Коллоидные растворы (золи, гели, пасты)

Значение коллоидных систем в жизни природы и общества

4.Лабораторная работа.

5.Обобщение и выводы.

6. Итоги урока. Домашнее задание

Ход урока.

Состояние чистого вещества описывается очень просто – твердое, жидкое, газообразное.

Но ведь абсолютно чистых веществ в природе не существует. Даже незначительное количество примесей может существенно влиять на свойство веществ: температуру кипения, электро- и теплопроводимость, реакционную способность и т.д. Следовательно, в природе и практической жизни человека встречаются не отдельные вещества, а их системы. Важнейшими из них являются дисперсные системы.

Запишем тему урока: «Дисперсные системы».

Что же собой представляет дисперсная система?

Слайд №2 (дисперсные системы)

Д.С. – гетерогенные системы, в которых одно вещество равномерно распределено в виде частиц внутри другого вещества.

То вещество, которое присутствует в большем количестве, называют дисперсной средой, а то которого меньше – дисперсной фазой.

Дисперсная фаза Дисперсная среда

(мелко раздробленное вещество) (однороднове вещество, в котором

Распределена дисп. фаза)

Дисперсная среда и фаза могут находиться в разных агрегатных состояниях – твердом, жидком, газообразном.

Классификация. Слайд № 3,4 (классификация)

По величине частиц дисперсной фазы ситемы делят:

А) грубодисперсные (взвеси) – размер частиц фазы больше 100 нм.

Они мутные, легко разделяются. Частицы фазы задерживаются

обычными фильтрами.

Б) тонкодисперсные (коллоидные растворы) – размер частиц от 1-100 нм.

Они прозрачные, полупрозрачные или непрозрачные, разделяются с трудом. Частицы фазы задерживаются только ультрофильтрами.

В) истинные растворы – размер частиц менее 1 нм. Не задерживаются никакими фильтрами.

Грубодисперсные Истинные растворы

(взвеси)

(эмульсии, суспензии

аэрозоли) Тонкодисперсные

(коллоидные растворы)

(золи, гели, пасты)

Слайд № 5,6,7,8 (классификация по агрегатному состоянию)

1. ДС в зависимости от сочетания агрегатного состояния ДФ и ДС можно подразделить на 9 видов:

Дисперсионная среда	Дисперсионная фаза
Дисперсионная среда		жидкость	Твердое вещество
	Воздух, природный газ	Туман, попутный нефтяной газ	Дым, пыль, смог
Жидкость	Газировка, пена, медицинские спреи.	Плазма крови, пищеварительный сок,	Строительные растворы. краски, клеи
Твердое вещество	Снежный наст, порошки, пористое тело	Мед, косметические средства, влажная почва, зубная паста.	Минералы, сплавы, цветное стекло, горные породы

Слайд № 9 (Грубодисперсные системы)

Эмульсии.

Среда и фаза – нерастворимые друг в друге жидкости.

Примеры: молоко, водоэмульсионные краски, бензин в воде, нефть.

Суспензии.

Среда – жидкость, фаза – нерастворимое твердое вещество.

Примеры: Строительные растворы, речной ил, глина в воде.

Аэрозоли.

Среда – воздух или газ, фаза – жидкое или твердое вещество.

Примеры: дым, туман, смог, пылевые и песчаные бури, освежители воздуха.

Слайд № 10 (коллоидные растворы).

Золи.

Среда – жидкость, фаза – твердое вещество.

Примеры: кровь, лимфа, цитоплазма, конторский клей, лаки, масляные краски, эмали, шампунь, ласьоны, духи, крахмальный клейстер.

При длительном хранении или при тепловой обработке, частицы дисперсной фазы могут укрупняться и выпадать в осадок. Это называют коагуляцией. При этом образуются суспензии или более плотные системы – студни или гели.

Гели. Примеры: желе, мармелад, тела медуз, зефир, птичье молоко, сыр, заливное, гель для душу или для бритья, медицинские гели.

При длительном хранении происходит процесс отделения жидкой фазы Это называют синерезисом.

Слайд № 11 (эффект Тиндаля)

Эффект Тиндаля - рассеяние света при прохождении светового пучка через оптически неоднородную среду. Обычно наблюдается в виде светящегося конуса (конус Тиндаля), видимого на тёмном фоне. Характерен для растворов коллоидных систем (например, золей металлов, разбавленных латексов , табачного дыма), в которых частицы и окружающая их среда различаются по преломления показателю . На этом основан ряд оптических методов определения размеров, формы и концентрации коллоидных частиц и макромолекул. Назван по имени открывшего его Дж. Тиндаля .

Слайд № 12 (роль дисперсных систем)

Значение:

Глобальная роль коллоидов заключается в том, что они являются основными компонентами таких биологических образований как живые организмы. Все вещества организма человека представляют собой коллоидные системы.

Коллоиды поступают в организм в виде пищевых веществ и в процессе пищеварения превращаются в специфические, характерные для данного организма коллоиды. Из коллоидов, богатых белками, состоят кожа, мышцы, ногти, волосы, кровеносные сосуды и т.д. Можно сказать, что весь организм человека - это сложная коллоидная система.

Лабораторная работа.

Цель: научиться определять дисперсные системы.

Оборудование: штатив для пробирок, пробирки, пробиркодержатель, спички, спиртовка.

Реактивы: мел, постное масло, крахмал, вода.

Ход работы.

Добавьте воду в пробирки с мелом, маслом и крахмалом.

Встряхните пробирки.

Крахмал с водой нагрейте. (Что образуется?)

Опишите примеры дисперсных систем, определите дисперсную среду и дисперсную фазу, вид классификации и название дисперсной системы.

Результаты оформите в виде таблицы:

Техника безопасности.

При выполнении лабораторной работы учащиеся должны соблюдать общие правила техники безопасности, следить, чтобы вещества не попадали на кожу лица и рук. При попадании нужно немедленно смыть их большим количеством воды.

Никакие вещества нельзя пробовать на вкус. Нюхать вещества можно, лишь осторожно направляя к себе их пары легким движением руки, а не наклоняться к сосуду и не вдыхать полной грудью.

Запрещается самостоятельно проводить любые опыты, не предусмотренные в данной работе.

4. При проведении нагревания, необходимо строго соблюдать приемы работы со спиртовкой и правила безопасного нагревания. Сначала прогрейте всю пробирку и только потом - ту ее часть, где находится вещество. Отверстие пробирки должно быть направлено в сторону от работающего и от других.

Гасить спиртовку можно только накрыв ее колпачком сверху.

Зажигать спиртовку от другой спиртовки;

Дуть на горящую спиртовку.

Оставлять без присмотра горящую спиртовку.

Обобщение и выводы.

Итак, на данном уроке мы с вами изучили более углубленно классификацию дисперсных систем, важность их в природе и жизни человека.

Однако следует отметить, что резкой границы между видами дисперсных систем нет. Классификацию следует считать относительной.

Например: Хлорид железа (III) – это раствор, но при нагревании образует коллоидный раствор.

Домашнее задание: пар. 15, стр. 66-69.

Лабораторная работа №1

Моделирование построения Периодической системы (таблицы) элементов.

Цель: научиться выявлять законы по таблице элементов.

Оборудование: карточки размером 6х10 см

Ход работы:

Заготовьте 20 карточек размером 6 х 10 см для элементов с порядковыми номерами с 1-го по 20 –й в Периодической системе Менделеева. На каждую карточку запишите следующие сведения об элементе:

Химический символ

Название

Значение относительной атомной массы

Формулу высшего оксида (в скобках укажите характер оксида- основный, кислотный или амфотерный)

Формулу высшего гидроксида (для гидроксидов металлов также укажите в скобках характер - основный или амфотерный)

Формулу летучего водородного соединения (для неметаллов).

Расположите карточки по возрастанию значений относительных атомных масс.

Расположите сходные элементы, начиная с 3-го по 18-й друг под другом. Водород и калий над литием и под натрием соответственно, кальций под магнием, а гелий над неоном. Сформулируйте выявленную вами закономерность в виде закона.

Поменяйте в полученном ряду местами аргон и калий. Объясните почему.

Еще раз сформулируйте выявленную вами закономерность в виде закона.

Лабораторная работа №2

Приготовление дисперсных систем.

Цель: получить дисперсные системы и исследовать их свойства

Оборудование и реактивы: - дистиллированная вода;

Раствор желатина;

Кусочки мела;

Раствор серы;

Пробирки, штатив.

1. Приготовление суспензии карбоната кальция в воде.

Налить в 2 пробирки по 5мл дистиллированной воды. В пробирку №1 добавить 1мл 0,5%-ного раствора желатина. Затем в обе пробирки внести небольшое количество мела и сильно взболтать.

Поставить обе пробирки в штатив и наблюдать расслаивание суспензии.

Ответьте на вопросы:

Одинаково ли время расслаивания в обеих пробирках? Какую роль играет желатин? Что является в данной суспензии дисперсной фазой и дисперсионной средой?

2. Исследование свойств дисперсных систем

К 2-3мл дистиллированной воды добавьте по каплям 0,5-1мл насыщенного раствора серы. Получается опалесцирующий коллоидный раствор серы. Какую окраску имеет гидрозоль?

Форма отчёта

Лабораторная работа №3.

Ознакомление со свойствами дисперсных систем.

Классификация дисперсных систем.

Система называется дисперсной, если в каком-либо веществе (дисперсионной среде) распределено другое вещество (дисперсная фаза) в виде мельчайших частиц. Дисперсные системы являются гетерогенными. Обязательным условием получения дисперсных систем является взаимная нерастворимость диспергируемого вещества и дисперсионной среды. Например, нельзя получить дисперсную систему сахара или поваренной соли в воде, но они могут быть получены в керосине или в бензоле, в которых эти вещества практически нерастворимы.

Дисперсные системы классифицируют по размеру частиц, по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды, по характеру взаимодействия между дисперсной фазой и дисперсионной средой. Наиболее распространена классификация по агрегатному состоянию, предложенная Освальдом (табл. 1). Возможны восемь типов дисперсных систем в зависимости от агрегатного состояния распределенного вещества и среды: Г- газообразное вещество, Ж - жидкое, Т - твердое; первая буква относится к распределяемому веществу, вторая - к среде. Все системы, отвечающие коллоидной степени дисперсности, принято называть золями.

Таблица 1.Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды

Дисперсионная среда	Дисперсная фаза	Примеры дисперсных систем
Твердая	Твердая	Рубиновое стекло; пигментированные волокна; сплавы; рисунок на ткани, нанесенный методом пигментной печати
Твердая	Жидкая	Жемчуг, вода в граните, вода в бетоне, остаточный мономер в полимерно-мономерных частицах
Твердая	Газообразная	Газовые включения в различных твердых телах: пенобетоны, замороженные пены, пемза, вулканическая лава, полимерные пены, пенополиуретан
Жидкая	Твердая	Суспензии, краски, пасты, золи, латексы
Жидкая	Жидкая	Эмульсии: молоко, нефть, сливочное масло, маргарин, замасливатели волокон
Жидкая	Газообразная	Пены, в том числе для пожаротушения и пенных технологий замасливания волокон, беления и колорирования текстильных материалов
Газообразная	Твердая	Дымы, космическая пыль, аэрозоли
Газообразная	Жидкая	Туманы, газы в момент сжижения
Газообразная	Газообразная	Коллоидная система не образуется

По величине частиц веществ, составляющих дисперсную фазу, дисперсные системы делят на грубодисперсные (взвеси) с размерами частиц более 100нм и тонкодисперсные (коллоидные растворы или коллоидные системы) с размерами частиц от 100 до 1 нм. Если же вещество раздроблено до молекул или ионов размером менее 1 нм, образуется гомогенная система- раствор. Она однородна (гомогенна), поверхности раздела между частицами и средой нет.

Способы получения дисперсных систем

Дисперсные системы занимают промежуточное положение между грубодисперсными и молекулярными системами. Поэтому их получают двумя способами: дроблением крупных кусков вещества до требуемой дисперсности (диспергирование) или объединением молекул (ионов) в агрегаты коллоидных размеров (конденсация).

Дисперсионные методы получения дисперсных систем

1. Механический

Твердые тела дробятся в специальных дробилках, жерновах, мельницах различной конструкции. Тонко измельченные вещества приобретают множество полезных свойств. Например, красители - лучшую красящую способность, большую устойчивость, более красивые оттенки. Методом механического измельчения получают краски, смазочные материалы, фармацевтические препараты, пищевые продукты.

2. Ультразвуковой

Твердые тела дробят под действием ультразвука. Этим способом получают гидрозоли различных полимеров, серы, графита, органозоли металлов и сплавов.

Конденсационные методы получения дисперсных систем

1. Физические

К ним относится замена растворителя. Например, в раствор серы в этиловом спирте добавляют воду.

2. Химические

В основе лежат химические реакции окисления, восстановления, обмена, гидролиза. Например, FeCl3 + 3H2O = Fe(OH)3 ¯ + 3HCl.

Коллоидные растворы

Раздробленное (диспергированное) состояние вещества с размером частиц от 10-9 до 10-7 м называют коллоидным состоянием вещества. Коллоидные растворы изучает раздел науки - коллоидная химия.

Коллоидная химия - это наука о свойствах гетерогенных высокодисперсных систем и протекающих в них процессах.

Основоположником коллоидной химии является англичанин Т. Грэм (1805-1869). Он впервые дал общие представления о коллоидных растворах и разработал некоторые методы их исследования.

Коллоидные растворы проявляют специфические свойства : коагуляции и адсорбции.

Коагуляция - процесс слипания коллоидных частиц, т.е. образования при определенных условиях осадка. Коагуляция происходит в результате лишения коллоидных частиц адсорбционной оболочки, нейтрализации заряда или химических превращений.

Причины коагуляции:

1) нагревание . При нагревании уменьшается адсорбционная способность коллоидных частиц, поэтому крупные частицы, ставшие нейтральными, притягиваются друг к другу, образуя осадок;

2) действие электрического тока . Под действием электрического тока крупные заряженные коллоиды притягиваются к соответствующему (противоположно заряженному) электроду и там разряжаются, образовавшиеся нейтральные частицы притягиваются друг к другу и дают осадок. Явление разряда мицелл под действием электрического тока называется электрофорезом;

3) прибавление сильного электролита приводит к нейтрализации коллоидных частиц;

4) замораживание . При замораживании образуются кристаллики воды, в результате в оставшейся части системы происходит концентрирование золя, и частицы могут приходить друг с другом в контакт и слипаться.

Адсорбция - самопроизвольный процесс увеличения концентрации одного вещества (адсорбата) на поверхности другого (адсорбента).

Адсорбция происходит на любых межфазовых поверхностях, адсорбироваться могут любые вещества.

Вывод: свойства дисперсных систем_________________________

ЛПЗ №4 СВОЙСТВА КИСЛОТ, ОСНОВАНИЙ, ОКСИДОВ И СОЛЕЙ.

Цель работы: на основании проведенных опытов сделать вывод о взаимодействии металлов с кислотами, кислот с основаниями, кислот с солями, щелочей с солями, разложении нерастворимых оснований, а также исследовать, как действуют кислоты на индикаторы.

Оборудование: индикаторы, пробирки, кислоты(), основания(), оксиды(), соли(), металлы().

Ход работы:

Задание №1. Испытание растворов кислот и щелочей индикаторами.

Согласуется ли вывод с таблицей «Изменение цвета индикаторов».

Изменение цвета индикаторов

Задание №2. Пользуясь предложенными реактивами, проведите реакции, характеризующие свойства кислот.

Сделайте общий вывод об отношении кислот к металлам. Для этого воспользуйтесь схемой:

Отношение металлов к воде и к некоторым кислотам

Задание №3. Пользуясь предложенными реактивами, проведите реакции, характеризующие свойства щелочей.

Задание №4. Разложение нерастворимых оснований.

Вывод данной работы.

Цель работы:

Друг с другом.

Оборудование:

Ход работы:

Задание №2. Взаимодействие солей друг с другом .

ЛПЗ №5. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СОЛЕЙ С МЕТАЛЛАМИ.

Цель работы: на основании проведенных опытов сделать

Вывод о взаимодействии металлов с солями, а также солей

Друг с другом.

Оборудование: пробирки, соли(), металлы().

Ход работы:

Задание №1. Взаимодействие металлов с солями .

Задание №3.

Задание №3. 1) Запишите уравнения практически осуществимых реакций:

а) фосфат натрия с нитратом серебра; б) карбонат кальция с хлоридом калия; в) нитрат меди (II) с цинком;

2) Сделайте вывод о проделанной работе.

ЛПЗ №6.

Цель работы:

Ход работы:

ЛПЗ №6. Зависимость скорости взаимодействия соляной кислоты с металлами от их природы. Зависимость скорости взаимодействия цинка с соляной кислотой от ее концентрации. Зависимость скорости взаимодействия оксида меди с серной кислотой от температуры.

Цель работы: практическим путем подтвердить зависимость скорости химической реакции от природы реагирующего вещества, от её концентрации и от температуры.

Ход работы:

1.Зависимость скорости взаимодействия цинка с соляной кислотой от ее концентрации.

В две пробирки поместите по одной грануле цинка. В одну прилейте 1 мл соляной кислоты (1:3), в другую – столько же этой кислоты другой концентрации (1:10). В какой пробирке более интенсивно протекает реакция? Что влияет на скорость реакции?

2.Зависимость скорости взаимодействия соляной кислоты с металлами от их природы.

В три пробирки (подписанные, под номерами) прилить по 3 мл раствора НCl и внести в каждую из пробирок навески опилок одинаковой массы: в первую - Mg, во вторую - Zn, в третью – Fe.

2 SO 4

Что наблюдаете? В какой пробирке реакция протекает быстрее? (или вообще не протекает). Напишите уравнения реакций. Какой фактор влияет на скорость реакции? Сделайте выводы.

3.Зависимость скорости взаимодействия оксида меди с серной кислотой от температуры.

В три пробирки (под номерами) налить по 3 мл раствора Н 2 SO 4 (одинаковой концентрации). В каждую поместить навеску CuO (II) (порошок). Первую пробирку оставить в штативе; вторую - опустить в стакан с горячей водой; третью - нагреть в пламени спиртовки.

В какой пробирке цвет раствора меняется быстрее (голубой цвет)? Что влияет на интенсивность реакции? Напишите уравнение реакции. Сделайте вывод.