Лабораторна робота якості дисперсних систем. Дисперсні системи. Приготування розчину заданої концентрації

Методичні вказівки щодо проведення

Дисципліна:Хімія

Тема:

Тривалість: 2 години

Для спеціальностей:технічного профілю

Тема:Приготування суспензії карбонату кальцію у воді. Отримання емульсії

моторної олії. Ознайомлення із властивостями дисперсних систем.

Цілі роботи: 1.Закріплюємо та поглиблюємо знання про приготування суспензії карбонату кальцію в

воді, одержанні емульсії моторної олії. Знайомимося з властивостями дисперсних

2. Виробляємо вміння логічно послідовного викладу матеріалу.

3. Формуємо навичку оформлення лабораторної роботи за стандартом.

Теоретичні основи:

Серед усього різноманіття сумішей особливе місце займають гетерогенні, тобто такі, частинки компонентів яких помітні не озброєним оком або за допомогою оптичних приладів (лупи, збільшувального скла, мікроскопа).

Гетерогенні суміші можуть складатися з рівномірно, і з нерівномірно розподілених компонентів. У першому випадку гетерогенні суміші називають дисперсними системами.

Дисперсними системаминазивають гетерогенні суміші, у яких одна речовина у вигляді дуже дрібних частинок рівномірно розподілена в іншому.

Ті речовини, які розподілені в іншому, називають дисперсною фазою . Речовина, в якій розподілена дисперсна фаза, має назву дисперсійного середовища .

Залежно від агрегатного стану дисперсної фази та дисперсійного середовища розрізняють вісім типів дисперсних систем.

Класифікація дисперсних систем

За розміром частинок дисперсної фази розрізняють:

Грубодисперсні системи (нанеси) – розмір частинок більше 100 пм;

Тонкодисперсні (колоїдні) системи (або колоїди) – розмір частинок від 1 до 100 пм.

Взаємодіям розчину гідроксиду кальцію з вуглекислим газом можна отримати грубодисперсну систему:

Са(ОН) 2 + СО 2 = СаСО 3 ↓+ Н 2 0

Малорозчинний карбонат кальцію у вигляді найдрібніших крупинок знаходиться у воді у зваженому стані. Отримана каламутна рідина - дисперсна система, звана суспензією .

Однак пройде небагато часу, і частки карбонату кальцію під дією сили тяжіння осядуть на дно склянки, рідина стане прозорою. Це є доказом того, що наша система вийшла грубодисперсною.

Грубодисперсні системи з твердою дисперсною фазою та рідким дисперсійним середовищем називають суспензіями .

Суспензіями є багато фарб, побілка, будівельні розчини ( цементний розчин, бетон), пасти (у тому числі зубна), креми, мазі.

Грубодисперсну систему можна отримати з двох рідин, що не змішуються один з одним, наприклад збовтуючи рослинна оліяз водою. Така суміш називається емульсією. Згодом вона розшаровується, оскільки теж є грубодисперсною системою. Прикладами емульсій можуть бути молоко (крапельки жиру у водній основі), майонез, чумацький сік каучуконосних дерев (латекс), пестицидні препарати для обробки посівів.

Аерозолі- це грубодисперсні системи, в яких дисперсійним середовищем є повітря, а дисперсною фазою можуть бути крапельки рідини (хмари, веселка, випущений з балончика лак для волосся або дезодорант) або частинки твердої речовини (пилова хмара, зміг).

Якщо частинки дисперсної фази досить малі, колоїдна система називається тонкодисперсною і нагадує істинний розчин, звідси і походить назва - колоїдний розчин. Така система утворюється, наприклад, при розчиненні невеликої кількості білка яєчного у воді.

за зовнішньому виглядуКолоїдний розчин важко відрізнити від істинного для цього можна скористатися специфічною оптичною властивістю колоїдних розчинів. Воно полягає в появі в колоїдному розчині доріжки, що світиться при пропусканні через нього променя світла. Це явище називають ефектом Тіндаля. Такий ефект можна спостерігати, пропускаючи промінь лазерної указкичерез розчин білка.

Ефект Тіндаля. Пропускання ла світла через розчини:

1 – істинний розчин; 2 - колоїдний розчин

Пояснюється ефект Тиндаля тим, що розмір частинок дисперсної фази (від 1 до 100 нм) колоїдної системі становить приблизно 1/10 довжини хвилі видимого випромінювання. Частинки такого розміру викликають розсіювання світла, що веде до характерного візуального ефекту.

Існує кілька основних способів одержання колоїдних систем. Один з них - дроблення речовини на дрібні частинки, яке можна здійснювати механічно за допомогою спеціальних машин- колоїдних млинів. Так отримують, наприклад, туш, рідкі акварельні, водоемульсійні та вододисперсійні фарби.

Класифікація дисперсних систем може бути представлена ​​таким чином:

Найважливішими типами колоїдних систем є золі та гелі (студні).

Золі- це колоїдні системи, у яких дисперсійним середовищем є рідина, а дисперсною фазою – тверда речовина.

З часом при нагріванні або під дією електролітів частинки золю можуть укрупнюватися та осідати. Такий процес називають коагуляцією.

Гелі- особливий студнеподібний колоїдний стан. При цьому окремі частинки золю зв'язуються одна з одною, утворюючи суцільну просторову сітку. Всередину сіток сіток потрапляють частки розчинника. Дисперсна система втрачає свою плинність, перетворюючись на желеподібний стан. При нагріванні гель може перетворитися на золь.

Отримати гель можна хімічним шляхом, якщо, наприклад, до розчину сульфату міді(II) додати кілька крапель розчину гідроксиду натрію, утворюється гель осаду гідроксиду міді(II):

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

Опади гідроксидів металів, кремнієвої кислоти прийнято називати студнеподібними.

Гелі широко поширені у нашому повсякденному житті. Будь-якому відомі харчові гелі (зефір, мармелад, холодець), косметичні (гель для душу), медичні.

Для гелів з рідким дисперсійним середовищем характерне явище синьорезису (або розшарування) – мимовільного виділення рідини. При цьому частинки дисперсної фази ущільнюються, злипаються і утворюють твердий колоїд, а до дисперсійного середовища повертається плинність.

Найчастіше з явищем синьорезису доводиться боротися, оскільки саме воно обмежує термін придатності харчових косметичних, медичних гелів.

Наприклад, при тривалому зберіганні мармеладу та торта «Пташине молоко» виділяється рідина, вони стають непридатними для вживання.

З твердого колоїду желатину (продукту білкового походження) при набуханні в теплій воді утворюється гель студнеподібний - желе. Але в кулінарних рецептахзавжди попереджають: не можна доводити желе до кипіння, інакше гель перетвориться на сіль і не набуде студнеподібної форми.

Навколишній світ є барвистим різноманіттям різних дисперсних систем. Подивимося довкола.

Наприклад, косметика та засоби гігієни: зубна паста, мило, шампунь, лак для нігтів, губна помада, туш, крем, хмарка дезодоранту, випущена з балончика, - все

це дисперсні системи. Тепер заглянемо на кухню. Молоко, м'ясний бульйон, тістечко, зефір, майонез, кетчуп – також дисперсні системи. Вийдемо надвір, і знову дисперсні системи: хмари, дим, смог, туман. Заглянемо в аптеку – і знову дисперсні системи: мазі, гелі, пасти, спреї, суспензії. Наш власний організм представляє поєднання незліченної множини колоїдних систем: вміст клітин, кров, лімфа, травний сік, тканинні рідини. Недарма біологи сходяться на думці, що виникнення життя на нашій планеті – це еволюція колоїдних систем.

Вхідний контроль:

Відповідаємо на запитання:

1. Охарактеризуйте поняття «дисперсна система».

Чим дисперсна система відрізняється від інших сумішей?

2. Які типи дисперсних систем залежно від агрегатного стану середовища та фази ви знаєте? Наведіть приклади. Охарактеризуйте їх значення у природі та життя людини.

Хід виконання роботи:

Досвід №1 Приготування суспензії карбонату кальцію у воді

Обладнання та реактиви: лабораторний штатив з лапкою, штатив з пробірками, гідроксид кальцію Са(ОН) 2 (вапняна вода).

У пробірку налийте 4-5 мл свіжоприготовленого розчину гідроксиду кальцію (вапняної води) і обережно через трубочку продуйте через нього повітря, що видихається.

Вапняна вода каламутніє в результаті протікання реакції:

Са(ОН) 2 + СО 2 = …

Досвід № 2 Отримання емульсії моторної олії

Обладнання та реактивиКабіна: лабораторний штатив з лапкою, штатив з пробірками, моторне масло.

До конічної колби з водою додайте трохи моторного масла і збовтайте.

Відповідаємо на запитання:Що спостерігаємо?

Досвід №3 Ознайомлення з дисперсними системами

Приготуйте невелику колекцію зразків дисперсних систем із наявних вдома суспензій, емульсій, паст та гелів. Кожен зразок забезпечте фабричною етикеткою. Поміняйтеся із сусідом колекціями і потім розподіліть зразки колекції відповідно до класифікації дисперсних систем.

Ознайомтеся із термінами придатності харчових, медичних та косметичних гелів.

Відповідаємо на запитання:Якою властивістю гелів визначається термін придатності?

Вихідний контроль:

Відповідаємо на запитання:

1. Які процеси, що відбуваються у дисперсних системах, обмежують термін придатності продуктів, лікарських та косметичних препаратів?

Виконуємо завдання:

Наведіть приклади емульсій, суспензій, золів, аерозолів, гелів та внесіть їх у таблицю.

Зробіть загальний висновок відповідно до цілей, поставлених перед вами у цій роботі.

Список літератури:

1. О.С. Габрієлян , І.Г. Остроумова «Хімія» [текст]: - підручник для професій та спеціальностей Технічного профілю. Москва, Видавничий дім "Академія", 2012 р.

2. Габрієлян О.С. Хімія у тестах, завданнях, вправах: навч. посібник для студ. середовищ. проф. навчальних закладів/О.С. Габрієлян, Г.Г. Лисова - М., 2006.

3. Габрієлян О.С. Практикум із загальної, неорганічної та органічної хімії: навч. посібник для студ. середовищ. проф. навч. закладів / Габрієлян О.С., Остроумов І.Г., Дорофєєва Н.М. - М., 2007.

4. Єрохін Ю.М. Хімія: підручник для середньо-професійних навчальних закладів, 4-те вид. М: Видавничий Центр Академія, 2004-384 с.

5. Рудзітіс Г.Є., Фельдман Ф.Г. Хімія: органічна хімія: підручник для 10 кл. ОУ, 8-е вид. М. Просвітництво, 2001, 160 с.

6. www.twirpx.com – Навчальні матеріали.

7. www.amgpgu.ru – Лекційний курс.

8. www.uchportal.ru - Учительський портал.

9. http://o5-5.ru - 5 і 5 Навчальний матеріал.

2.Мета:Навчитися одержувати колоїдні розчини та знати властивості золів. Навчитися визначати електрокінетичний потенціал частинок золю методом електрофорезу.

3.Завдання навчання:

Колоїдна хімія вивчає фізико-хімічні властивості гетерогенних високомолекулярних сполук у твердому стані та розчинах. багато лікарські засобивипускають у формі емульсії, суспензії, колоїдних розчинів. Вміння приготувати ці препарати, знати терміни придатності та умови зберігання їх неможливо без знання теоретичних засадколоїдної хімії. Знання електрофорезу, гельфільтрації та електродіалізу, ультрафільтрації буде потрібно безпосередньо в практичної роботифармацевта.

4.Основні питання теми:

1. Предмет колоїдної хімії, її значення у фармації.

2. Дисперсні системи. Дисперсна фаза та дисперсійне середовище.

3. Класифікація колоїдних систем.

4. Методи одержання колоїдних систем.

5. Методи очищення колоїдних систем.

6. Оптичні властивості колоїдних систем.

7. Що називається електрокінетичним потенціалом.

8. Від яких чинників залежить величина потенціалу.

9. Які є методи визначення потенціалу.

10. Що таке електрофорез.

11. Як пов'язані електрофоретична швидкість та потенціал.

5. Методи навчання та викладання:семінар, лабораторна робота, робота в малих групах, навчальне тестування на тему заняття.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА

Лабораторна робота: "Отримання колоїдних розчинів".

Реактиви та розчини, що застосовуються:

Вихідні реактиви для одержання колоїдних систем:

FeCl 3 , AgNO 3 , KI - 0,1 н.

K 4 - 0,1 н;

K 4 – насичений розчин;

Насичений розчин сірки у спирті:

Na 2 S 2 O 3 – 1%

H 2 C 2 O 4 – 1%

Прилади та обладнання, що застосовуються:

1. Конічні колби

2. Штатив із пробірками

3. Циліндри мірні на 50 та 100 мл.

Послідовність виконання роботи:

Досвід № 1: Отримання гідрозолі сірки та каніфолі методом заміни розчинника.

Каніфоль та сірка розчиняються в етиловому спирті з утворенням справжніх розчинів. Т.к. у воді сірка та каніфоль практично нерозчинні, то при додаванні їх спиртових розчинів до води відбувається конденсація їх молекул у більші агрегати.

Опис досвіду.

Насичений розчин сірки в абсолютному спирті доливають краплями в дистильовану воду. При збовтуванні виходить молочно-білий опалесціюючий золь.

Отримання золю гідрату окису заліза методом гідролізу.

У пробірку з окропом додають по краплях 2%-ний розчин хлориду заліза до утворення прозорого червоно-бурого золю гідрату окису заліза.

Сутність реакції.

Під дією високої температуриреакція гідролізу хлорного заліза зсувається у бік утворення гідроксиду заліза:

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

Молекули нерозчинного у воді гідрату окису заліза утворюють агрегати колоїдних розмірів. Стійкість цих агрегатів надає хлорне залізо, що є в розчині, причому іони заліза адсорбуються на поверхні частинок, а іони хлору є протиіонами.

Будова міцел, що виходять, схематично виражається наступною формулою:

Досвід №2. Отримання золю двоокису марганцю.

Одержання золю двоокису марганцю ґрунтується на відновленні перманганату калію тіосульфатом натрію:

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

У присутності надлишку перманганату утворюється золь марганцю з негативно зарядженими частинками:

Опис досвіду:

У конічну колбу за допомогою піпетки вносять 5мл. 1,5% розчину перманганату калію та розбавляють водою до 50 мл. Потім колбу по краплях вводять 1,5 – 2 мл розчину тіосульфату натрію. Виходить вишнево-червона золь двоокису марганцю.

Досвід № 3. Отримання золю йодистого срібла щодо реакції подвійного обміну.

За реакцією подвійного обміну можна отримати золь шляхом змішування розведених розчинів AgNO 3 та KI. При цьому необхідно дотримуватися умов, щоб одне з вихідних речовин було надлишку, так як при змішуванні в еквівалентних кількостях реагентів утворюється осад AgI.

AgNO 3 + KI AgI + KNO 3

Опис досвіду:

У колбу наливають 2 мл. 0,1н розчину KI і розбавляють водою до 25 мл. В іншу колбу наливають 1 мл. 0,1 н розчину AgNO 3 і також розбавляють водою до 25 мл. Отримані розчини ділять навпіл і проводять два досліди:

a) поступово приливають при збовтуванні розчин AgNO 3 розчин KI, отримуючи золь наступної будови:

b) поступово приливають при збовтуванні розчин AgNO 3 розчин KI, отримуючи золь такої будови:

Досвід № 4. Отримання золю берлінської блакиті за реакцією подвійного обміну.

Дотримуючись умов отримання розчинів за реакцією подвійного обміну, описаних у попередніх дослідах, отримують золь берлінської лазурі спочатку у надлишку FeCl 3 , потім у надлишку K 4 .

Опис досвіду:

Досвід проводять так: до 20 мл. 0,1% K 4 додають при перемішуванні 5-6 крапель 2% розчину FeCl 3 . Отримують золь темно-синього кольору, міцела якого має будову:

Досвід № 5. Отримання золю берлінської блакиті методом пептизації.

Отримання колоїдного розчину берлінської блакиті методом пептизації зводиться до переведення в колоїдний стан осаду K Fe, отриманого при зливанні концентрованих розчинів K 4 і FeCl 3 .

Опис досвіду:

У пробірку із 5 мл. 2%-ного розчину K 4 . Отриманий осад відфільтровують, промивають дистильованою водою та обробляють осад на фільтрі 3 мл. 0,1 н розчином щавлевої кислоти. У пробірку фільтрується золь берлінської блакиті синього кольору.

Будівлю міцели написати самостійно.

6. Література:

Євстратова К.І. та ін Фізична та колоїдна хімія. М., ВШ, 1990, с. 365 - 396.

Воюцький С.С. Курс колоїдної хімії. 1980, с. 300 - 309.

Д.А.Фрідріхсберг, Курс колоїдної хімії, Санкт-Петербург, Хімія, 1995, с.7-47,196-62

Патсаєв А.К., Шитибаєв С.А., Нарманов М.М. Керівництво до лабораторно-практичних занять з фізколоїдної хімії 1-частина. Шимкент, 2002р., с.24-31

Тести на тему заняття.

7. Контроль:

1. Колоїди як мила є диполем, добре адсорбуються з частинками бруду, повідомляють їм заряд, сприяють їх:

а) коагуляції; в) пептизації; З) коацервації;

2. Здатність золя зберігати цей ступінь дисперсності називають:

А) седиментаційною стійкістю;

В) агресивною стійкістю;

С) дисолюційною стійкістю.

3. За наявністю та відсутністю взаємодії між частинками фази системи класифікують на:

A) ліофільні та ліофобні;

B) молекулярнодисперсні та колоїдодисперсні;

C) вільнодисперсні та зв'язнодисперсні.

4. Пептизація свіжоприготовленого осаду гідроксиду заліза дією на нього розчином відноситься FeCl 3 до:

A) хімічної; B) адсорбційної; C) фізичної;

5. Здатність частинок фази не осідати під дією сили тяжіння називають:

А) хімічну стійкість;

В) дисолюційною стійкістю;

C) седиментаційною стійкістю.

6. Міцелла гідрозолю заліза отриманого з осаду Fe(OH) 3 пептизацією розчином FeCl 3 має 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 .

Лабораторна робота №2

Тема: Приготування суспензії карбонату кальцію у воді. Одержання емульсії моторної олії. Ознайомлення із властивостями дисперсних систем.

Цілі: вивчити способи приготування емульсій та суспензій; навчитися відрізняти колоїдний розчин від істинного; відпрацювати навички експериментальної роботи, дотримуючись правил техніки безпеки під час роботи в кабінеті хімії.

Методичні вказівки:

Дисперсні системи - це системи, в яких дрібні частинки речовини, або дисперсна фаза, розподілені в однорідному середовищі (рідина, газ, кристал), або дисперсійної фази

Хімія дисперсних систем вивчає поведінку речовини в сильно роздробленому високодисперсному стані, що характеризується дуже високим ставленням загальної площі поверхні всіх частинок до їх загального обсягу або маси (ступінь дисперсності).

Від назви колоїдних систем походить назва окремої галузі хімії – колоїдної. «Колоїдна хімія» – традиційна назва хімії дисперсних систем та поверхневих явищ. Найважливіша особливість дисперсного стану речовини у тому, що енергія системи переважно зосереджена лежить на поверхні розділу фаз. При диспергуванні, або подрібненні речовини відбувається значне збільшення площі поверхні частинок (при постійному їх сумарному обсязі). При цьому енергія, що витрачається на подрібнення і подолання сил тяжіння між частинками, що утворюються, переходить в енергію поверхневого шару - поверхневу енергію. Чим вищий ступінь подрібнення, тим більша поверхнева енергія. Тому область хімії дисперсних систем (і колоїдних розчинів) вважають хімією поверхневих явищ.

Колоїдні частинки настільки малі (містять 103-109 атомів), що не затримуються звичайними фільтрами, не видно у звичайний мікроскоп, не осідають під дією сили тяжіння. Їхня стійкість згодом знижується, тобто. вони схильні до «старіння». Дисперсні системи термодинамічно нестійкі і прагнуть стану з найменшою енергією, коли поверхнева енергія часток стає мінімальною. Це досягається за рахунок зменшення загальної площі поверхні при укрупненні частинок (що може відбуватися при адсорбції на поверхні частинок інших речовин).

Класифікація дисперсних систем

Дисперсна фаза	Дисперсійна	Назва системи
		(Дисперсна система не утворюється)
	Рідина		Піна газованої води, бульбашки газу в рідині, мильна піна
	Тверде тіло	Тверда піна	Пінопласт, мікропориста гума, пемза, хліб, сир
Рідина		Аерозоль	Туман, хмари, струмінь із аерозольного балону
	Рідина	Емульсія	Молоко, вершкове масло, майонез, крем, мазь
	Тверде тіло	Тверда емульсія	Перли, опал
Тверде тіло		Аерозоль, порошок	Пил, дим, борошно, цемент
	Рідина	Суспензія, золь (колоїдний розчин)	Глина, паста, мул, рідкі мастилаз добавкою графіту або MoS
	Тверде тіло	Тверда золь	Сплави, кольорове скло, мінерали

Методи дослідження дисперсних систем (Визначення розміру, форми та заряду частинок) засновані на вивченні їх особливих властивостей, зумовлених гетерогенністю та дисперсністю, зокрема оптичних. Колоїдні розчини мають оптичні властивості, що відрізняють їх від справжніх розчинів, - вони поглинають і розсіюють світло, що проходить через них. При бічному розгляді дисперсної системи, через яку проходить вузький світловий промінь, усередині розчину на темному тлі видно голубуватий, що світиться, так званий конус Тіндаля Конус Тіндаля тим яскравіше, чим вище концентрація і більше розмір частинок. Інтенсивність світлорозсіювання посилюється при короткохвильовому випромінюванні та при значній відмінності показників заломлення дисперсної та дисперсійної фаз. З зменшенням діаметра частинок максимум поглинання зміщується в короткохвильову частину спектра, і високодисперсні системи розсіюють більш короткі світлові хвилі і тому мають блакитне забарвлення. На спектрах розсіювання світла засновані методи визначення розміру та форми частинок.

За певних умов колоїдному розчині може початися процес коагуляції. Коагуляція– явище злипання колоїдних частинок та випадання їх у осад. При цьому колоїдний розчин перетворюється на суспензію або гель.являють собою драглисті опади, що утворюються при коагуляції золів. Згодом структура гелів порушується (відшаровується) – їх виділяється вода(явление синьорезису

Прилади та реактиви; ступка з маточкою, ложка-шпатель, склянка, скляна паличка, ліхтарик, пробірка; вода, карбонат кальцію (шматочок крейди), олія, ПАР, борошно, молоко, зубна паста, розчин крохмалю, розчин цукру. Хід роботи: 1 Інструктаж з ТВ Заходи безпеки: Обережно використовувати скляний посуд . Правила першої допомоги: При пораненні склом видаліть уламки з рани, змастіть краї рани розчином йоду і перев'яжіть бинтом.При необхідності звернутися до лікаря .

Досвід №1. Приготування суспензії карбонату кальцію у воді

Суспензії мають ряд загальних властивостей із порошками, вони подібні до дисперсності. Якщо порошок помістити в рідину і перемішати, то вийде суспензія, а при висушуванні суспензія знову перетворюється на порошок.

У скляну пробірку влити 4-5мл води та всипати 1-2 ложечки карбонату кальцію. Пробірку закрити гумовою пробкою та струсити пробірку кілька разів. Опишіть зовнішній вигляд та видимість частинок. Оцініть здатність осідати і здатність до коагуляції Запишіть спостереження.

На що схожа одержана суміш?

Досвід №2. Отримання емульсії моторної олії

У скляну пробірку влити 4-5мл води та 1-2 мл олії, закрити гумовою пробкою і струсити пробірку кілька разів. Вивчити властивості емульсії. Опишіть зовнішній вигляд та видимість частинок Оцініть здатність осаджуватися та здатність до коагуляції Додайте краплю ПАР (емульгатора) та перемішайте ще раз. Порівняйте результати. Запишіть спостереження.

Досвід №3. Приготування колоїдного розчину та вивчення його властивостей

У скляну склянку з гарячою водою внести 1-2 ложки борошна (або желатину), ретельно перемішати. Оцініть здатність осідати і здатність до коагуляції. Пропустити через розчин променя світла ліхтарика на темному тлі паперу. Чи спостерігається ефект Тіндаля?

Запитання для висновків

Як відрізнити колоїдний розчин від щирого?

Значення дисперсних систем у повсякденному житті.

Державне автономне професійне

освітній заклад Пензенської області

«Пензенський багатопрофільний коледж»

Відділення будівництва.

Методичні розробкипо темі:

"Дисперсні системи".

Виконала викладач: Півкіна Н.В.

ТЕМА: "ДИСПЕРСНІ СИСТЕМИ".

МЕТА: дати поняття про дисперсні системи, їх класифікація. Розкрити значення колоїдних систем у житті природи та суспільства.

Освітні: вивчити дисперсні системи, їх класифікацію, розглянути на конкретних прикладах суспензії, емульсії, колоїдні розчини, розглянути значення дисперсних систем для природи та людини.

Розвиваючі: продовжити розвивати вміння спостерігати, аналізувати, робити висновки; продовжити формування умінь та навичок самостійної роботи з лабораторним обладнанням,

Виховна:формувати відповідальне ставлення до виконання отриманого завдання.

Тип уроку:урок – вивчення нового матеріалу.

Методи навчання:словесний, наочний, практичний.

Засоби навчання:комп'ютер, проектор, хімічний експеримент,

презентації.

Обладнання та реактиви: хімічні склянки, крейда, глина, вода, олія

соняшникове, молоко, Na 2 SiО 3 , крохмальний клейстер, освіжувач повітря, шампунь,

Зубна паста.

План уроку:

1.Організаційна частина

2. Актуалізація знань.

3.Вивчення нового матеріалу

Поняття про дисперсні системи

Класифікація дисперсних систем

Грубодисперсні системи (емульсії, суспензії, аерозолі)

Колоїдні розчини (золі, гелі, пасти)

Значення колоїдних систем у житті природи та суспільства

4.Лабораторна робота.

5.Узагальнення та висновки.

6. Підсумки уроку. Домашнє завдання

Хід уроку.

Стан чистої речовини описується дуже просто – твердий, рідкий, газоподібний.

Але абсолютно чистих речовин у природі не існує. Навіть незначна кількість домішок може суттєво впливати на властивість речовин: температуру кипіння, електро- та теплопровідність, реакційну здатність тощо. Отже, у природі та практичного життя людини зустрічаються не окремі речовини, а їхні системи. Найважливішими є дисперсні системи.

Запишемо тему уроку: «Дисперсні системи».

Що ж є дисперсна система?

Слайд №2 (дисперсні системи)

Д.С. – гетерогенні системи, в яких одна речовина рівномірно розподілена у вигляді частинок усередині іншої речовини.

Та речовина, яка присутня у більшій кількості, називають дисперсним середовищем,а то якого менше – дисперсною фазою.

Дисперсна фаза Дисперсне середовище

(дрібно роздроблена речовина) (однорідна речовина, в якій

Розподілено дисп. фаза)

Дисперсне середовище та фаза можуть перебувати в різних агрегатних станах – твердому, рідкому, газоподібному.

Класифікація.Слайд №3,4 (класифікація)

За величиною частинок дисперсної фази системи ділять:

А) грубодисперсні (суспензії) – розмір частинок фази більше 100 нм.

Вони каламутні, легко поділяються. Частинки фази затримуються

звичайними фільтрами.

Б) тонкодисперсні (колоїдні розчини) – розмір часток від 1-100 нм.

Вони прозорі, напівпрозорі чи непрозорі, поділяються насилу. Частинки фази затримуються лише ультрофільтрами.

В) справжні розчини – розмір частинок менше 1 нм. Не затримуються фільтрами.

Грубодисперсні Справжні розчини

(зважи)

(емульсії, суспензії

аерозолі) Тонкодисперсні

(колоїдні розчини)

(Золи, гелі, пасти)

Слайд № 5,6,7,8 (класифікація за агрегатним станом)

1. ДС залежно від поєднання агрегатного стану ДФ та ДС можна поділити на 9 видів:

Дисперсійне середовище	Дисперсійна фаза
		рідина	Тверда речовина
	Повітря, природний газ	Туман, попутний нафтовий газ	Дим, пил, зміг
Рідина	Газування, піна, медичні спреї.	Плазма крові, травний сік,	Будівельний розчин. фарби, клеї
Тверда речовина	Сніговий наст, порошки, пористе тіло	Мед, косметичні засоби, вологий ґрунт, зубна паста.	Мінерали, сплави, кольорове скло, гірські породи

Слайд № 9 (Грубодисперсні системи)

Емульсії.

Середовище та фаза – нерозчинні один в одному рідини.

Приклади: молоко, водоемульсійні фарби, бензин у воді, нафту.

Суспензії.

Середовище – рідина, фаза – нерозчинна тверда речовина.

Приклади: Будівельні розчини, річковий мул, глина у воді.

Аерозолі.

Середовище – повітря чи газ, фаза – рідка чи тверда речовина.

Приклади: дим, туман, смог, пилові та піщані бурі, освіжувачі повітря.

Слайд №10 (колоїдні розчини).

Золі.

Середовище – рідина, фаза – тверда речовина.

Приклади: кров, лімфа, цитоплазма, конторський клей, лаки, олії, емалі, шампунь, лосьйони, парфуми, крохмальний клейстер.

При тривалому зберіганні або при тепловій обробці частинки дисперсної фази можуть укрупнюватися і випадати в осад. Це називають коагуляцією.При цьому утворюються суспензії або щільніші системи - колодці або гелі.

Гелі.Приклади: желе, мармелад, тіла медуз, зефір, пташине молоко, сир, заливне, гель на душу або для гоління, медичні гелі.

При тривалому зберіганні відбувається процес відділення рідкої фази. Це називають синьорезисом.

Слайд №11 (ефект Тіндаля)

Ефект Тіндаля - розсіювання світлапри проходженні світлового пучка через оптично неоднорідне середовище. Зазвичай спостерігається у вигляді конуса (конус Тиндаля), що світиться, видимого на темному тлі. Характерний для розчинів колоїдних систем(наприклад, золейметалів, розведених латексів, тютюнового диму), в яких частинки та навколишнє середовище різняться за заломлення показником. На цьому заснований ряд оптичних методів визначення розмірів, форми та концентрації колоїдних частинок та макромолекул. Названий на ім'я Дж. Тіндаля.

Слайд №12 (роль дисперсних систем)

Значення:

Глобальна роль колоїдів у тому, що є основними компонентами таких біологічних утворень як живі організми. Усі речовини організму людини є колоїдні системи.

Колоїди надходять до організму у вигляді харчових речовин і в процесі травлення перетворюються на специфічні, характерні для даного організму колоїди. З колоїдів, багатих на білки, складаються шкіра, м'язи, нігті, волосся, кровоносні судини і т.д. Можна сказати, що весь організм людини – це складна колоїдна система.

Лабораторна робота.

Мета: навчитися визначати дисперсні системи.

Обладнання: штатив для пробірок, пробірки, пробіркоутримувач, сірники, спиртування.

Реактиви: крейда, олія, крохмаль, вода.

Хід роботи.

Додайте воду в пробірки з крейдою, олією та крохмалем.

Струсіть пробірки.

Крохмаль із водою нагрійте. (Що утворюється?)

Опишіть приклади дисперсних систем, визначте дисперсне середовище та дисперсну фазу, вид класифікації та назву дисперсної системи.

Результати оформіть у вигляді таблиці:

Приклади дисперсних систем		Здатність осідати або розділятися	Дисперсне середовище	Дисперсна фаза	Класифікація дисперсної	Назва

Техніка безпеки.

При виконанні лабораторної роботи учні повинні дотримуватись загальні правилатехніки безпеки, стежити, щоб речовини не потрапляли на шкіру обличчя та рук. При попаданні необхідно негайно змити їх великою кількістю води.

Жодні речовини не можна пробувати на смак. Нюхати речовини можна, лише обережно направляючи до себе їх пари легким рухом руки, а не нахилятися до судини і не вдихати на повні груди.

Забороняється самостійно проводити будь-які досліди, які не передбачені в даній роботі.

4. При проведенні нагрівання, необхідно суворо дотримуватись прийомів роботи зі спиртуванням та правил безпечного нагрівання. Спочатку прогрійте всю пробірку і лише потім – ту її частину, де міститься речовина. Отвір пробірки має бути направлений у бік від працюючого та інших.

Гасити спиртування можна тільки накривши її ковпачком зверху.

Запалювати спиртування від іншого спиртування;

Дути на гарячу спиртівку.

Залишати без нагляду спиртовку, що горить.

Узагальнення та висновки.

Отже, на цьому уроці ми з вами вивчили більш поглиблено класифікацію дисперсних систем, важливість їх у природі та житті людини.

Проте слід зазначити, що різкої межі між видами дисперсних систем немає. Класифікацію слід вважати відносною.

Наприклад: Хлорид заліза (III) – це розчин, але під час нагрівання утворює колоїдний розчин.

Домашнє завдання: пар. 15, стор. 66-69.

Лабораторна робота №1

Моделювання побудови Періодичної системи (таблиці) елементів.

Мета: навчитися виявляти закони за таблицею елементів.

Обладнання: картки розміром 6х10 см

Хід роботи:

Заготовте 20 карток розміром 6 х 10 см для елементів з порядковими номерами з 1-го до 20-ї Періодичною системоюМенделєєва. На кожну картку запишіть такі відомості про елемент:

Хімічний символ

Назва

Значення відносної атомної маси

Формулу вищого оксиду (у дужках вкажіть характер оксиду-основний, кислотний або амфотерний)

Формулу вищого гідроксиду (для гідроксидів металів також вкажіть у дужках характер – основний або амфотерний)

Формулу летючого водневого з'єднання (для неметалів).

Розташуйте картки щодо зростання значень відносних атомних мас.

Розташуйте подібні елементи, починаючи з 3-го по 18-й один під одним. Водень і калій над літієм і натрієм відповідно, кальцій під магнієм, а гелій над неоном. Сформулюйте виявлену вами закономірність як закону.

Поміняйте в отриманому ряду місцями аргон та калій. Поясніть, чому.

Ще раз сформулюйте виявлену вами закономірність у вигляді закону.

Лабораторна робота №2

Підготовка дисперсних систем.

Ціль: отримати дисперсні системи та дослідити їх властивості

Обладнання та реактиви:- дистильована вода;

Розчин желатину;

Шматочки крейди;

розчин сірки;

Пробірки, штатив.

1. Приготування суспензії карбонату кальцію у воді.

Налити в 2 пробірки по 5 мл дистильованої води. У пробірку №1 додати 1мл 0,5% розчину желатину. Потім обидві пробірки внести невелику кількість крейди і сильно збовтати.

Поставити обидві пробірки в штатив та спостерігати розшаровування суспензії.

Дайте відповідь на питання:

Чи однаковий час розшаровування в обох пробірках? Яку роль відіграє желатин? Що є в даній суспензії дисперсною фазою та дисперсійним середовищем?

2. Дослідження властивостей дисперсних систем

До 2-3 мл дистильованої води додайте по краплях 0,5-1 мл насиченого розчину сірки. Виходить опалесцентний колоїдний розчин сірки. Яке фарбування має гідрозоля?

Форма звіту

Лабораторна робота №3.

Ознайомлення із властивостями дисперсних систем.

Класифікація дисперсних систем.

Система називається дисперсною, якщо в будь-якій речовині (дисперсійному середовищі) розподілена інша речовина (дисперсна фаза) у вигляді найдрібніших частинок. Дисперсні системи є гетерогенними. Обов'язковою умовою отримання дисперсних систем є взаємна нерозчинність диспергованої речовини та дисперсійного середовища. Наприклад, не можна отримати дисперсну систему цукру або кухонної солі у воді, але вони можуть бути отримані в гасі або бензолі, в яких ці речовини практично нерозчинні.

Дисперсні системи класифікують за розміром частинок, за агрегатним станом дисперсної фази та дисперсійного середовища, за характером взаємодії між дисперсною фазою та дисперсійним середовищем. Найбільш поширена класифікація за агрегатним станом, запропонована Освальдом (табл. 1). Можливі вісім типів дисперсних систем залежно від агрегатного стану розподіленої речовини та середовища: Г - газоподібна речовина, Ж - рідка, Т - тверда; перша літера відноситься до речовини, що розподіляється, друга - до середовища. Усі системи, що відповідають колоїдному ступені дисперсності, прийнято називати золями.

Таблиця 1.Класифікація дисперсних систем по агрегатному стану дисперсної фази та дисперсійного середовища

Дисперсійна середа	Дисперсна фаза	Приклади дисперсних систем
Тверда	Тверда	Рубінове скло; пігментовані волокна; сплави; малюнок на тканині, нанесений методом пігментного друку
Тверда	Рідка	Перли, вода в граніті, вода в бетоні, залишковий мономер у полімерно-мономірних частинках
Тверда	Газоподібна	Газові включення у різних твердих тілах: пінобетони, заморожені піни, пемза, вулканічна лава, полімерні піни, пінополіуретан
Рідка	Тверда	Суспензії, фарби, пасти, золі, латекси
Рідка	Рідка	Емульсії: молоко, нафту, вершкове масло, маргарин, замаслювачі волокон
Рідка	Газоподібна	Піни, в тому числі для пожежогасіння та пінних технологій замаслювання волокон, вибілювання та колорування текстильних матеріалів.
Газоподібна	Тверда	Дими, космічний пил, аерозолі
Газоподібна	Рідка	Тумани, гази в момент зрідження
Газоподібна	Газоподібна	Колоїдна система не утворюється

За величиною частинок речовин, що становлять дисперсну фазу, дисперсні системи ділять на грубодисперсні (суспензії) з розмірами частинок більше 100нм і тонкодисперсні (колоїдні розчини або колоїдні системи) з розмірами частинок від 100 до 1 нм. Якщо ж речовина роздроблена до молекул або іонів розміром менше 1 нм, утворюється гомогенна система-розчин. Вона однорідна (гомогена), поверхні поділу між частинками та середовищем немає.

Способи отримання дисперсних систем

Дисперсні системи займають проміжне положення між грубодисперсними та молекулярними системами. Тому їх одержують двома способами: дробленням великих шматків речовини до необхідної дисперсності (диспергування) або об'єднанням молекул (іонів) в агрегати колоїдних розмірів (конденсація).

Дисперсійні методи одержання дисперсних систем

1. Механічний

Тверді тіла дробляться у спеціальних дробарках, жорнах, млинах різної конструкції. Тонко подрібнені речовини набувають безліч корисних властивостей. Наприклад, барвники - кращу здатність, що барвить, більшу стійкість, більш красиві відтінки. Методом механічного подрібнення одержують фарби, мастильні матеріали, фармацевтичні препарати, продукти харчування.

2. Ультразвуковий

Тверді тіла дроблять під впливом ультразвуку. Цим способом одержують гідрозолі різних полімерів, сірки, графіту, органозолі металів та сплавів.

Конденсаційні методи одержання дисперсних систем

1. Фізичні

До них відноситься заміна розчинника. Наприклад, розчин сірки в етиловому спирті додають воду.

2. Хімічні

В основі лежать хімічні реакції окиснення, відновлення, обміну, гідролізу. Наприклад, FeCl3 + 3H2O = Fe(OH)3 + 3HCl.

Колоїдні розчини

Роздроблений (диспергований) стан речовини з розміром частинок від 10-9 до 10-7 м називають колоїдним станом речовини. Колоїдні розчини вивчає розділ науки – колоїдна хімія.

Колоїдна хімія - це наука про властивості гетерогенних високодисперсних систем і протікають в них процеси.

Основоположником колоїдної хімії є англієць Т. Грем (1805-1869). Він уперше дав загальні уявлення про колоїдні розчини і розробив деякі методи їх дослідження.

Колоїдні розчини виявляють специфічні властивості: коагуляції та адсорбції.

Коагуляція - процес злипання колоїдних частинок, тобто. утворення за певних умов осаду. Коагуляція відбувається внаслідок позбавлення колоїдних частинок адсорбційної оболонки, нейтралізації заряду чи хімічних перетворень.

Причини коагуляції:

1) нагрівання . При нагріванні зменшується адсорбційна здатність колоїдних частинок, тому великі частинки, що стали нейтральними, притягуються одна до одної, утворюючи осад;

2) дія електричного струму. Під дією електричного струму великі заряджені колоїди притягуються до відповідного (протилежно зарядженого) електрода і там розряджаються, нейтральні частки, що утворилися, притягуються один до одного і дають осад. Явище розряду міцел під впливом електричного струму називається електрофорезом;

3) додавання сильного електролітупризводить до нейтралізації колоїдних частинок;

4) заморожування . При заморожуванні утворюються кристали води, в результаті в частині системи відбувається концентрування золю, і частинки можуть приходити один з одним в контакт і злипатися.

Адсорбція - мимовільний процес збільшення концентрації однієї речовини (адсорбату) на поверхні іншої (адсорбенту).

Адсорбція відбувається на будь-яких міжфазових поверхнях, адсорбуватися можуть будь-які речовини.

Висновок: властивості дисперсних систем_________________________

ЛПЗ №4 ВЛАСТИВОСТІ КИСЛОТ, ПІДСТАВ, ОКСИДІВ І СОЛІЙ.

Мета роботи: на підставі проведених дослідів зробити висновок про взаємодію металів з кислотами, кислот із основами, кислот із солями, лугів із солями, розкладання нерозчинних основ, а також дослідити, як діють кислоти на індикатори.

Обладнання: індикатори, пробірки, кислоти(), основи(), оксиди(), солі(), метали().

Хід роботи:

Завдання №1. Випробування розчинів кислот та лугів індикаторами.

Чи погоджується висновок із таблицею «Зміна кольору індикаторів».

Зміна кольору індикаторів

Завдання №2. Використовуючи запропоновані реактиви, проведіть реакції, що характеризують властивості кислот.

Зробіть загальний висновок щодо ставлення кислот до металів. Для цього скористайтесь схемою:

Відношення металів до води та до деяких кислот

Завдання №3. Користуючись запропонованими реактивами, проведіть реакції, що характеризують властивості лугів.

Завдання №4. Розкладання нерозчинних основ.

Висновок цієї роботи.

Мета роботи:

Один з одним.

Обладнання:

Хід роботи:

Завдання №2. Взаємодія солей один з одним.

ЛПЗ №5. Взаємодія солей з металами.

Мета роботи: на підставі проведених дослідів зробити

Висновок про взаємодію металів із солями, а також солей

Один з одним.

Обладнання: пробірки, солі(), метали().

Хід роботи:

Завдання №1. Взаємодія металів із солями.

Завдання №3.

Завдання №3. 1) Запишіть рівняння практично здійсненних реакцій:

а) фосфат натрію з нітратом срібла; б) карбонат кальцію з хлоридом калію; в) нітрат міді (II) із цинком;

2) Зробіть висновок про виконану роботу.

ЛПЗ №6.

Мета роботи:

Хід роботи:

ЛПЗ №6. Залежність швидкості взаємодії соляної кислотиз металами від їхньої природи. Залежність швидкості взаємодії цинку із соляною кислотою від її концентрації. Залежність швидкості взаємодії оксиду міді із сірчаною кислотою від температури.

Мета роботи: практичним шляхом підтвердити залежність швидкості хімічної реакціївід природи реагуючої речовини, від її концентрації та від температури.

Хід роботи:

1.Залежність швидкості взаємодії цинку із соляною кислотою від її концентрації.

У дві пробірки розмістіть по одній гранули цинку. В одну прилийте 1 мл соляної кислоти (1:3), в іншу – стільки ж цієї кислоти іншої концентрації (1:10). У якій пробірці інтенсивніше протікає реакція? Що впливає швидкість реакції?

2.Залежність швидкості взаємодії соляної кислоти з металами від своїх природи.

У три пробірки (підписані, під номерами) прилити по 3 мл розчину НCl і внести в кожну з пробірок навішування тирси однакової маси: в першу - Mg, в другу - Zn, в третю - Fe.

2 SO 4

Що спостерігаєте? У якій пробірці реакція протікає швидше? (або взагалі не протікає). Напишіть рівняння реакцій. Який чинник впливає швидкість реакції? Зробіть висновки.

3.Залежність швидкості взаємодії оксиду міді із сірчаною кислотою від температури.

У три пробірки (під номерами) налити по 3 мл розчину Н 2 SO 4 (однакової концентрації). У кожну помістити наважку CuO(II) (порошок). Першу пробірку залишити у штативі; другу – опустити в склянку з гарячою водою; третю - нагріти в полум'ї спиртівки.

У якій пробірці колір розчину змінюється швидше (синій колір)? Що впливає інтенсивність реакції? Напишіть рівняння реакції. Зробіть висновок.