Примеры коллоидных. Коллоидная частица: определение, особенности, виды и свойства. Коллоидно-дисперсная система: характеристика

Холодный утренний туман, оседающий на землю, столб дыма над костром, взвешенные частицы в воде рек и озер — все это мы видели множество раз.
Нас постоянно окружают дисперсные системы

Понимание коллоидных систем важно для общего понимания образования гидроокиси железа в водоочистке и принципов фильтрации. Этот старый советский обучающий фильм отлично рассказывает о том, что такое коллоиды, как они образуются и взаимодействуют с окружающей средой. СМОТРИМ! Если смотреть не получается — читаем.

Они состоят из вещества в мелкораздробленом состоянии — дисперсной фазы и среды в которой эта фаза распределеа и которую называют дисперсионной средой.

Величина частиц и степень их дисперсности может быть различной. Сравнительно большие размеры частиц имеют грубодисперсные системы — взвеси и эмульсии .

В истинных растворах вещество находится в виде молекул или оинов распределенных равномерно среди молекул растворителя.

Частицы грубодисперсных систем хорошо видны в микроскоп. Например, молоко, представляющее эмульсию капелек жира в сыворотке, дым — это множество твердых частиц, взвешенных в воздухе.

Грубодисперсные системы неустойчивы и со временем дисперсная фаза отделяется от дисперсионной среды (выпадает в осадок).

По размеру частиц промежуточной положение между истинными растворами и взвесями занимают коллоидные растворы — золи.

Коллоидные частицы очень малы. И все же они могут состоять из сотен и тысяч молекул.

Свойства коллоидных растворов

Коллоидные частицы настолько малы, что не видны в обычный микроскоп. По внешнему виду коллоидный раствор нельзя отличить от истинного. Однако, если на освещенный коллоидный раствор посмотреть сбоку, то свет луча будет виден, как светлая дорожка, образовавшаяся от рассеивания света частицами. Это явление используют для распознавания коллоидных растворов.

В истинном растворе свет луча не виден, так как молекулы и ионы истинного раствора слишком малы и не рассеивают его.

В коллоидном — свет хорошо заметен. Он образует так называемый конус Тиндаля . Частицы коллоидных растворов под уадарами молекул растворителя совершают непрерывные хаотические перемещения. Это явление носит название Броуновского движения .

Из-за очень малых размеров коллоидные частицы имеют огромную суммарную поверхность.

Поверхность кубика с длинной ребра в 1 см составляет всего 6 квадратных сантиметров.. Но если 1 кубический сантиметр вещества раздробить на части объемом в 1 кубический микрон, то общая их поверхность увеличится в 10 тысяч раз. Поэтому и поглотительные свойства у коллоидных частиц проявляются значительно сильнее, чем у нераздробленного вещества.

Дисперсные системы в природе и технике

Вещества в коллоидном состоянии являются основой органической жизни на земле. Протоплазма любой живой клетки — это сложная коллоидная система. Мышечные ткани, хрящи, клеточные ткани растений, оболочки эритроцитов — тоже разновидности студней.

Коллоиды почвы играют большую роль в корневом питании растений. Адсорбированные на поверхности частиц почвы ионы калия, кальция и других элементов, в результате ионного обмена переходят в почвенный раствор и всасываются корневой системой.

Вещества в коллоидном состоянии принимают участие в образовании многих минералов:

• агата
• малахита
• мрамора

Некоторые драгоцнные камни, например жемчуг представляют собой колоидную систему, где дисперсионной средой является твердое тело — углекислый кальций, а дисперсной фазой — капельки воды. Окраска драгоценных камней: рубинов, изумрудов, сапфиров зависит от присуствия в них небольших количеств золей тяжелых металлов.

Еще в глубокой древности человек использовал коллоидные процессы. Египтяне забивали в щели скал деревянные клинья. Поливали их водой. Древесина набухала, создавалось огромное давление, которое разрушало самые твердые скальные породы.

Процессы коагуляции коллоидов применяют для очистки природной воды. В бассейн отстойник добавляют электролит и коллоиды осаждаются в виде хлопьев, которые задерживает песчаный фильтр.

Мели и наносы в устьях рек образуются под действием морской воды, приводящие к коагуляции коллоидных частиц, находящихся в реке.

Сегодня с коллоидными процессами связаны важнейшие отрасли химической промышленности:

• производство искусственного волокна
• раличных клеящих веществ
• синтетического каучука
• и многих других химических продуктов

Знакомые уже нам явления электрофареза используют в работе электрофильтров — дымоуловителей.

Адсорбционные свойства коллоидных частиц положены в основу процесса флотационного обогащения руд. Частицы пустой породы гидрофильны, то есть удерживают на своей поверхности молекулы воды, а частицы руды при добавлении некоторых химических веществ приобретают гидрофобные — водоотталкивающие свойства. При продувании через эту смесь воздуха несмачиваемые частички руды поднимаются на поверхность, а пустая порода опускается на дно.

Важные пищевые продукты:

• простокваша
• кефир
• творог
• джемы
• и другие

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственное бюджетное образовательное учреждение города

Гимназия №1518

Свойства и применение коллоидных систем

Выполнила: Назарова Д.В.

ученица 9-1 класса

Научный руководитель:

учитель Белоусова М.Н.

Москва - 2014

Введение

1. Виды коллоидных растворов

1.1 Способы получения

1.2 Основные свойства коллоидов

1.3 Способы очистки: а) диализ б) ультрафильтрация

1.4 Применение

2. Практическая часть

Заключение

Литература

Приложения

Введение

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

Глобальная роль коллоидов в естествознании заключается в том, что они являются основными компонентами таких биологических образований как живые организмы. Весь наш организм состоит из коллоидных систем. Существует целая наука - коллоидная химия. Передо мной сразу встал вопрос, почему природа отдает предпочтение именно коллоидному состоянию?

В связи с этим вытекают следующие цель и задачи:

Цель работы: выяснить, что такое коллоидные системы, какими свойствами они обладают.

Задачи: 1. Провести экспериментальные опыты по изучению свойств коллоидных растворов.

2. Ответить на вопрос: почему природа отдает предпочтение именно коллоидному состоянию.

1. Виды коллоидных растворов

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. Разнообразие коллоидных систем можно увидеть на картинках.

Частицы коллоидных размеров могут иметь различную внутреннюю структуру. Выделяют несколько основных видов коллоидных систем:

1) дым -- устойчивая дисперсная система, состоящая из мелких твёрдых частиц, находящихся во взвешенном состоянии в газах. Дым -- аэрозоль с размерами твёрдых частиц от 10?7 до 10?5 м. В отличие от пыли -- более грубодисперсной системы, частицы дыма практически не оседают под действием силы тяжести

2) аэрозоль -- дисперсная система, состоящая из взвешенных в газовой среде, обычно в воздухе, мелких частиц. Аэрозоли, дисперсная фаза которых состоит из капелек жидкости, называются туманами, а в случае твёрдых частиц, если они не выпадают в осадок, говорят о дымах (свободнодисперсных аэрозолях), либо о пыли (грубодисперсной аэрозоли).

3) эмульсия -- дисперсная система, состоящая из микроскопических капель жидкости (дисперсной фазы), распределенных в другой жидкости. Самым распространенным представителем этого вида коллоидной системы является молоко.

4) пена -- дисперсные системы с газовой дисперсной фазой и жидкой или твердой дисперсионной средой.

5) гель -- системы, состоящие из высокомолекулярных и низкомолекулярных веществ. Из-за наличия трёхмерного полимерного каркаса (сетки) гели обладают некоторыми механические свойства твёрдых тел (отсутствие текучести, способность сохранять форму, прочность и способность к деформации (пластичность и упругость).

6) суспензия -- это грубодисперсная система с твёрдой дисперсной фазой и жидкой дисперсионной средой.

Вот некоторые примеры коллоидных систем (рис.1-8).

1. 1 Получение коллоидов

Коллоидные системы по степени дисперсности занимают промежуточное положение между молекулярными и грубодисперсными системами. Это определяет два возможных пути их получения:

1) Дисперсионные методы

2) Конденсационные методы.

Дисперсионные методы:

Дисперсионные методы основаны на раздроблении твердых тел до частиц коллоидного размера и образовании таким образом коллоидных растворов. Процесс диспергирования осуществляется различными методами: механическим размалыванием вещества в т.н. коллоидных мельницах, электродуговым распылением металлов, дроблением вещества при помощи ультразвука.

Методы конденсации:

Вещество, находящееся в молекулярно-дисперсном состоянии, можно перевести в коллоидное состояние при замене одного растворителя другим - т.н. методом замены растворителя. В качестве примера можно привести получение золя канифоли, которая не растворяется в воде, но хорошо растворима в этаноле. При постепенном добавлении спиртового раствора канифоли к воде происходит резкое понижение растворимости канифоли, в результате чего образуется коллоидный раствор канифоли в воде. Аналогичным образом может быть получен гидрозоль серы.

1. 2 Основные свойства к оллоидов

Главная особенность коллоидных частиц - их малый размер от 1 до 100 нм.

Коллоидные частицы не препятствуют прохождению света.

Частицы коллоидных систем не выпадают в осадок за счет Броуновского движения.

В прозрачных коллоидах наблюдается рассеивание светового луча (эффект Тиндаля).

Дисперсные частицы не выпадают в осадок

1. 3 Способы очистки коллоидов

Существуют три основных способа очистки коллоидов.

1) Диализ. Простейшим прибором для диализа - диализатором - является мешочек с полунепроницаемой мембраной (коллодий), в который помещается диализируемая жидкость. Мешочек опускается в сосуд с растворителем (водой). Меняя растворитель, можно добиться практически полной очистки от нежелательных примесей. Скорость диализа обычно крайне низка. Ускоряют процесс диализа, увеличивая площадь мембраны и температуру, непрерывно меняя растворитель. Материал, прошедший через мембрану называется диализат.

2) Ультрафильтрация - фильтрование коллоидных растворов через полупроницаемую мембрану, пропускающую дисперсионную среду с примесями и задерживающую частицы дисперсной фазы или макромолекулы. Для ускорения процесса ультрафильтрации ее проводят при перепаде давления по обе стороны мембраны: под вакуумом или повышенным давлением.

Ультрафильтрация есть не что иное, как диализ, проводимый под давлением.

1. 4 Применение

Коллоидные системы широко распространены в природе: почва, глина, природные воды, многие минералы, драгоценные камни. Биологические жидкости: кровь, плазма, лимфа, спинномозговая жидкость, ядерный сок, цитоплазма. С химической точки зрения организм в целом - это совокупность многих коллоидных систем. В состав любого живого организма входят твердые, жидкие и газообразные вещества, находящиеся в сложном взаимоотношении с окружающей средой. Цитоплазма клеток обладает свойствами, характерными, как для жидких, так и студнеобразных веществ.

Большое значение имеют коллоидные системы не только для биологии, но и для медицины, косметологии, пищевой промышленности.

Свойства коллоидов необходимо учитывать при их использовании, например явление синерезиса (самопроизвольного уменьшения объема геля, сопровождающееся отделением жидкости) определяет сроки годности пищевых, медицинских и косметических веществ: гелей, мазей, мармелада, холодца, киселя. Для теплокровных животных очень важен биологический синерезис, который сопровождает свертывание крови. Под действием факторов растворимый белок крови фибриноген превращается в нерастворимый фибрин, сгусток которого и закупоривает рану. Если этот процесс затруднен, то говорят о возможности заболевания человека гемофилией.

Используются человеком и способы очистки коллоидов, так например, принцип компенсационного диализа (принцип метода в том, что в диализаторе вместо чистого растворителя используют растворы определяемых низкомолекулярных веществ различной концентрации.) был использован при создании аппарата, названного «искусственной почкой». С помощью него можно очищать кровь больного от различных продуктов обмена, замещая временно функцию больной почки при таких показаниях, как острая почечная недостаточность, например в результате отравлений.

Коллоидная химия играет большую роль в разработке эффективных методов охраны окружающей среды. Одна из главных проблем в этой области - очистка воды от различных загрязнений. Характерный пример - загрязнение водоёмов и рек белковыми веществами, содержащимися в сточных водах предприятий пищевой промышленности.

Особенно эффективная очистка достигается с помощью пен, обладающих определёнными коллоидно-химическими характеристиками. Другой пример - загрязнение поверхности воды нефтью при авариях танкеров. Нефтяное пятно может распространяться на очень большие расстояния от места аварии. Законы коллоидной химии и поверхностных явлений позволяют рекомендовать возможные приёмы блокирования растекания нефти и её сбора.

коллоидный биологический медицина косметология

2. Практическая часть

В ходе работы мною были проведены следующие опыты:

1. Получение коллоидных систем.

А) KMnO2+Na2S2O3=

Б) AgNO3 + KI = AgI + KNO3

2. Описание работы

3. Эффект Тиндаля

В наших опытах использовались прозрачные емкости - стеклянные цилиндры, химические стаканы, и лампа, дающая направленный пучок света (карманный фонарик).

Заключение

В результате изучения литературы и проведения практических опытов я могу предположить, природа отдает предпочтение именно коллоидному состоянию потому, что:

Вещество в коллоидном состоянии имеет большую поверхность раздела между фазами. А это способствует лучшему протеканию обмена веществ.

Биологический синерезис (самопроизвольное уменьшение объема геля, сопровождающееся отделением жидкости) играет важную роль в процессе свертывания крови.

Явление коагуляции (слипания коллоидных частиц) при изменении кислотно-щелочной среды лежит в основе пищеварения.

Вся природа - организмы животных и растений, гидросфера и атмосфера, земная кора и недра - представляет собой сложную совокупность множества разнообразных и разнотипных грубодисперсных и коллоидно-дисперсных систем. Дисперсное состояние вполне универсально и при соответствующих условиях в него может перейти любое тело.

В практической части проделали опыты, позволяющие познакомиться с эффектом Тиндаля

Из коллоидов, богатых белками соединительной ткани (аминокислоты пролин и глицин), состоят кожа, мышцы, ногти, волосы, кровеносные сосуды, легкие, весь желудочно-кишечный тракт и многое другое, без чего немыслима сама жизнь.

Применение коллоидов находит все большее применение в медицинской практике.

От использования простых коллоидных золей для местной заживляющей терапии и применения солей алюминия и магния для понижения кислотности желудка, до использования гидроокиси алюминия в качестве стабилизатора и носителя лекарственных веществ.

Знания коллоидной химии необходимы и востребованы в наше время, что находит подтверждение в моих словах.

Литература

1. Шаде Г., Физическая химия во внутренней медицине, Л.,1930

2. Пасынский А.Г., Коллоидная химия, 3 изд., М., 1968

3. Г.Е. Рудзитис. Химия 11 класс. М., Просвещение, 2009 г.

4. Л.М. Пустовалова, И.Е. Никанорова. Химия, Кнорус.

5. Физколлоидная химия. Учебник для высшей школы. М., Просвещение, 1988 г.

6. Сайт с формулами коллоидов

Приложение

Примеры коллоидных систем

Рис. 1. Продукты питания

Рис. 2. Нефть

Рис. 3. Коллоидное серебро

Рис. 4. Гели для бритья

Рис. 5. Туман

Рис. 6. Обработанный алмаз

Рис. 7. Кровь

Кровь является типичными примером ткани организма, где одни коллоиды находятся внутри других. В.А. Исаев дает определение крови как дисперсной системе, в которой форменные элементы - эритроциты, тромбоциты, лейкоциты являются фазой, а плазма - дисперсной средой.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Коллоидная химия как наука, изучающая физико-химические свойства гетерогенных, высоко-дисперсных систем и высоко-молекулярных соединений. Производство и методы очищения коллоидных растворов. Применение гелей в пищевой промышленности, косметике и медицине.

презентация , добавлен 26.01.2015


Классификация дисперсных систем. Основные факторы устойчивости коллоидных растворов. Методы их получения (диспергирование, конденсация) и очистки (диализ, ультрафильтрация). Мицеллярная теория строения коллоидных частиц. Коагуляция смесями электролитов.

презентация , добавлен 28.11.2013


Сущность и определяющие признаки коллоидных систем. Основные свойства и строение растворов такого типа. Характеристика эффекта Тиндаля. Различия гидрозолей и органозолей. Способы образования коллоидных систем, специфические свойства, сфера применения.

презентация , добавлен 22.05.2014


Способы получения коллоидных систем; факторы, влияющие на скорость отдельных стадий процесса, правила коагуляциии. Астабилизирующее действие низкомолекулярных примесей в коллоидных растворах, методы их удаления: диализ, электродиализ и ультрафильтрация.

презентация , добавлен 17.09.2013


Понятие коллоидной системы. Коллоидная химия. Развитие представлений о коллоидных системах, их типы и свойства. Лиофобные золи. Лиофильные коллоиды и области приминения коллоидов. Коллоидно-химическая физиология человека, клеток и тканей организма.

реферат , добавлен 28.06.2008


Хитозан: строение, физико-химические свойства, измельчение, хранение и получение. Применение в медицине, аналитической химии, бумажной и пищевой промышленности, в косметологии. Характеристика химического состава панциря, органолептические показатели.

практическая работа , добавлен 17.02.2009


Первые практические сведения о коллоидах. Свойства гетерогенных смесей. Соотношение между поверхностью коллоидной частицы и объемом коллоидной частицы. Своеобразие дисперсных систем. Особенности коллоидных растворов. Классификация дисперсных систем.

презентация , добавлен 17.08.2015


Особенности получения коллоидных систем. Теоретический анализ процессов формирования кварцевых стекол золь-гель методом. Получение золь-коллоидных систем по "гибридному" методу. Характеристика свойств квантовых стекол, активированных ионами европия.

курсовая работа , добавлен 14.02.2010


Понятие и химический состав агар-агара, способы и методы его получения, их сравнительная характеристика, главные этапы, оценка преимуществ и недостатков. Особенности и направления использования агар-агара и агарозы в сферах промышленности и медицине.

реферат , добавлен 06.10.2014


Бензойная кислота C6H5СООН - простейшая одноосновная карбоновая кислота ароматического ряда: история; физические свойства и способы получения; лабораторный синтез; применение в калориметрии, в пищевой промышленности, медицине; воздействие на здоровье.

Коллоидные системы относятся к дисперсным системам – системам, где одно вещество в виде частиц различной величины распределено в другом (см. разд. 4.1). Дисперсные системы чрезвычайно многообразны; практически всякая реальная система является дисперсной. Дисперсные системы классифицируют прежде всего по размеру частиц дисперсной фазы (или степени дисперсности); кроме того, их разделяют на группы, различающиеся по природе и агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды.

Если дисперсионной средой является жидкость, а дисперсной фазой – твердые частицы, система называется взвесью или суспензией ; если дисперсная фаза представляет собой капельки жидкости, то систему называют эмульсией . Эмульсии, в свою очередь, подразделяют на два типа: прямые , или "масло в воде" (когда дисперсная фаза – неполярная жидкость, а дисперсионная среда – полярная жидкость) и обратные , или "вода в масле" (когда полярная жидкость диспергирована в неполярной). Среди дисперсных систем выделяют также пены (газ диспергирован в жидкости) и пористые тела (твердая фаза, в которой диспергированы газ либо жидкость). Основные типы дисперсных систем приведены в табл.1.

По степени дисперсности выделяют обычно следующие классы дисперсных систем:

Грубодисперсные системы – системы, размер частиц дисперсной фазы в которых превышает 10 -7 м.

Коллоидные системы – системы, размер частиц дисперсной фазы в которых составляет 10 -7 – 10 -9 м. Коллоидные системы характеризуются гетерогенностью, т.е. наличием поверхностей раздела фаз и очень большим значением удельной поверхности дисперсной фазы. Это обусловливает значительный вклад поверхностной фазы в состояние системы и приводит к появлению у коллоидных систем особых, присущих только им, свойств.

Иногда выделяют молекулярно(ионно)-дисперсные системы, которые, строго говоря, являются истинными растворами, т.е. гомогенными системами, поскольку в них нет поверхностей раздела фаз.

Коллоидные системы, в свою очередь, подразделяются на две группы, резко отличные по характеру взаимодействий между частицами дисперсной фазы и дисперсионной среды – лиофобные коллоидные растворы (золи) и растворы высокомолекулярных соединений (ВМС), которые ранее называли лиофильными коллоидами . К лиофобным коллоидам относятся системы, в которых частицы дисперсной фазы слабо взаимодействуют с дисперсионной средой; эти системы могут быть получены только с затратой энергии и устойчивы лишь в присутствии стабилизаторов.

Растворы ВМС образуются самопроизвольно благодаря сильному взаимодействию частиц дисперсной фазы с дисперсионной средой и способны сохранять устойчивость без стабилизаторов. Лиофобные коллоиды и растворы ВМС различаются также и структурой частиц, составляющих дисперсную фазу. Для лиофобных коллоидов единицей структуры является сложный многокомпонентный агрегат переменного состава – мицелла , для растворов ВМС – макромолекула .

Таблица 1 . Основные типы дисперсных систем

Дисперсная фаза	Дисперсионная среда	Условное обозначение	Примеры дисперсных систем
Жидкость			Туман, облака, жидкие аэрозоли
Твердое тело			Дым, пыль, твердые аэрозоли
	Жидкость		Пены, газовые эмульсии
Жидкость	Жидкость		Эмульсии (молоко, латекс)
Твердое тело	Жидкость		Суспензии, коллоидные растворы, гели, пасты
	Твердое тело		Твердые пены, пористые тела (пенопласты, силикагель, пемза)
Жидкость	Твердое тело		Жемчуг, опал
Твердое тело	Твердое тело		Цветные стекла, сплавы

Коллоидные системы — это те системы, в которых одно вещество находится в другом в виде мелких частиц. Часто их еще называют коллоидно-дисперсными, поскольку образование данных систем - это химический процесс конденсации и растворения одного вещества в другом, при котором частицы растворенного вещества находятся в постоянном Ярким примером коллоидно-дисперсионных систем могут служить эмульсии, суспензии, пены и разные сыпучие материалы.

Коллоидные системы для человека играют большую роль. По сути, человеческий организм - одна общая коллоидно-дисперсионная система. Потому что в организме практически все вещества растворены одно в другом и находятся в постоянном движении. Основные биологические коллоидные системы организма - это кровь и клетка. Клетка состоит из ядра, рибосомы, лизосомы, комплекса Гольджи, ЭПР - вещества, объединяющего клетку в одно целое, гиалоплазмы и мембраны.

Ядро представляет собой коллоидную среду, которая отвечает за и стабильность ДНК. В мембране коллоидные вещества отвечают за эластичность оболочки и осуществляют защитную функцию. Гиалоплазма — это сложное соединение коллоидов, в клетке они участвуют в биохимических процессах, поскольку могут самостоятельно переходить из одного вещества в в другое.

Кровь также является примером ткани организма, где основой является коллоидно-дисперсионная система. Элементы крови, к которым относятся эритроциты, тромбоциты и лейкоциты, - это коллоиды, а - это дисперсионная среда. В плазме все можно назвать коллоидными. Основой плазмы служит вода, она создает дисперсную среду, в которой находятся органические составляющие плазмы: крупные белковые молекулы, молекулы аминокислот, моно- и полисахариды и многие другие.

Коллоидные системы играют важную роль не только в жизнедеятельности человеческого организма. Они имеют и огромное прикладное значение. На основе изучения коллоидно-дисперсных процессов были созданы новые материалы, изобретено множество химических процессов, которые активно применяются в производстве, а также для очистки воды (в том числе, сточных вод).

Использование системы биологической очистки воды приобретает все большую актуальность, так как запасы пресной и пригодной для питья воды сокращаются. Очистка воды ведет к еще большему загрязнению окружающей среды.

Биологическая очистка воды заключается в применении особых микроорганизмов, которые перерабатывают органические составляющие Колонии специальных бактерий образуют своеобразные коллоидные системы в виде тонких суспензий. В ходе жизнедеятельности такой колонии бактерии, в нее входящие, очищают воду от загрязнений.

Биологическая очистка воды бывает двух видов: очистка в естественных условиях, при которых микроорганизмы из окружающей среды, и искусственная, при которой микроорганизмы функционируют в закрытых системах, а кислород для них поступает с помощью механической аэрации.

Системы, промежуточные между истинными растворами и грубодисперсными системами - взвесями , в которых дискретные частицы, капли или пузырьки дисперсной фазы, имеющие размер хотя бы в одном из измерений от 1 до 1000 нм , распределены в дисперсионной среде, обычно непрерывной, отличающейся от первой по составу или агрегатному состоянию. В свободнодисперсных коллоидных системах (дымы , золи) частицы не выпадают в осадок.

Основные свойства

• Коллоидные частицы не препятствуют прохождению света.
• В прозрачных коллоидах наблюдается рассеивание светового луча (эффект Тиндаля).
• Дисперсные частицы не выпадают в осадок - Броуновское движение поддерживает их во взвешенном состоянии, но в отличие от броуновского движения частиц, дисперсные частицы в коллоидных растворах не могут встретиться, что обусловлено одинаковым зарядом частиц.

Основные виды

• дым - взвесь твёрдых частиц в газе.
• туман - взвесь жидких частиц в газе.
• аэрозоль - состоит из мелких твёрдых или жидких частиц, взвешенных в газовой среде
• пена - взвесь газа в жидкости или твёрдом теле.
• эмульсия - взвесь жидких частиц в жидкости.
• золь - ультрамикрогетерогенная дисперсная система, лиозоль - золь с жидкостью в качестве дисперсионной среды.
• гель - взвесь из двух компонентов, один из которых образует трёхмерный каркас, пустоты в котором заполнены низкомолекулярным растворителем (обладает некоторыми свойствами твёрдого тела).
• суспензия - взвесь твёрдых частиц в жидкости.

Коллоидные системы, применяемые в химическом анализе

Из коллоидных систем наибольшее значение для химического анализа имеют гидрозоли - двухфазные микрогетерогенные дисперсные системы, характеризующиеся предельно высокой дисперсностью, в которых дисперсионной средой является вода - наиболее часто применяемый в аналитической практике растворитель. Встречаются также органозоли , в которых дисперсионной средой являются неводные (органические) растворители. В результате молекулярного сцепления частиц дисперсной фазы из золей при их коагуляции образуются гели. При этом не происходит разделения фаз; другими словами, переход золей в гель не является фазовым превращением.

При образовании геля вся дисперсионная среда (например, вода в гидрозоле) прочно связывается поверхностью частиц дисперсной фазы и в ячейках пространственной структуры геля. Гели способны обратимо восстанавливать свою пространственную структуру во времени, но после высушивания наступает разрушение их структуры и они теряют эту способность.

Коллоидные свойства галогенидов серебра

В процессе титрования галогенид-ионов растворами солей серебра получаются галогениды серебра, весьма склонные к образованию коллоидных растворов. В присутствии избытка ионов Наl − , то есть до точки эквивалентности при титровании галогенидов ионами серебра или после точки эквивалентности при титровании ионов серебра галогенидами , вследствие адсорбции ионов Hal − взвешенные частицы AgHal приобретают отрицательный заряд:

m AgHal + n Наl − → m  · n Наl −

В присутствии избытка ионов Ag ± (то есть до точки эквивалентности при титровании ионов серебра галогенидами или после точки эквивалентности при титровании галогенидов ионами серебра) взвешенные частицы приобретают положительный заряд:

m AgHal + n Ag + → m  · n Ag +

Таким образом, заряд взвешенной частицы m  · n Hal − или m  · n Ag + определяется зарядом ионов, адсорбированных на поверхности ядра мицеллы m , и зависит от наличия в системе избытка Hal − или Ag + , обусловливающих отрицательный или положительный заряд взвешенной частицы золя.

Помимо адсорбционного слоя, находящегося на поверхности ядра мицеллы и обусловливающего определенный электрический заряд, в состав мицеллы входит также часть ионов противоположного знака, образующих второй (внешний) слой ионов.

Например, в процессе титрования иодида калия раствором нитрата серебра

Ag + + NO 3 − + К + + I − → AgI + K + + NO 3 −

образуются мицеллы следующего строения:

• мицеллы, образуемые Ag при избытке нитрата серебра:

{ m  · n Ag +  · (n  − x )NO 3 − } x +  · x NO 3 −

• мицеллы, образуемые AgI при избытке иодида калия:

{ m  · n I −  · (n  − x )K + } x −  · x K +

Коллоидные частицы, несущие одноимённые электрические заряды, отталкиваются друг от друга. Силы взаимного отталкивания мешают частичкам сблизиться настолько, чтобы произошло взаимное притяжение. В то же время заряженные частички обладают высокой адсорбционной способностью, они притягивают к себе частицы, несущие обратные по знаку электрические заряды, и образуют с ними малорастворимые соединения. В первую очередь на поверхности заряженных коллоидных частиц адсорбируются те ионы, которые дают наименее растворимые осадки с ионами, входящими в состав этих частиц. Кроме того, адсорбируются те ионы, концентрация которых наибольшая. Например, при осаждении AgI могут соосаждаться вместе с ним Вr − , Cl − , SCN − и другие ионы. При титровании галогенидов, не содержащих посторонних примесей, осадком адсорбируются имеющиеся в растворе ионы Наl − , сообщая частичкам AgHal отрицательные заряды. И в том, и в другом случаях результаты титрования искажаются. Поэтому требуется строго соблюдать условия осаждения, рекомендуемые в методиках определения тех или иных веществ.