Хімія. 9 клас. Лашевська

Тема 1. Розчини

§ 4. Поняття про дисперсні системи

Після опрацювання параграфа ви зможете:

  • наводити приклади дисперсних систем - суспензій, емульсій, гелів, пін тощо;
  • обґрунтовувати значення дисперсних систем у природі та житті людини.

Більша частина речовини Всесвіту перебуває у вигляді пилу. Космічний простір, гідросфера й атмосфера, земна кора та надра, ґрунти, живі організми, харчові продукти, лікарські засоби тощо містять речовини в роздрібненому, тобто дисперсному, стані. Отже, дисперсний стан є основним станом матерії.

Дисперсна система — фізично неоднорідна система, яка складається з кількох речовин. Ці речовини не розчиняються одна в одній і не реагують між собою. У дисперсних системах одні речовини розподілені в інших.

Перелік дисперсних систем безмежний: мінерали та деякі сплави, піно- і газобетон, нафта, косметичне молочко та гель для волосся, крем для взуття й мармелад, папір і квасна піна, хліб і вершкове масло, смог, тверде ракетне паливо й лакофарбові матеріали (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Приклади дисперсних систем. 1. Пористі бетони, які широко використовують як будівельні матеріали, - тверді піни. 2. Мармелад - гель. 3. Косметичне молочко - емульсія.

Завдання. Використовуючи повсякденний досвід і знання з інших природничих предметів, наведіть кілька прикладів дисперсних систем

Суспензії є різновидом неоднорідних сумішей. Це зависі твердих частинок у рідкому середовищі. Наприклад, щоб виготовити водну суспензію глини, її подрібнюють на тонкий порошок, висипають у воду та ретельно перемішують. З повсякденного досвіду ви, напевно, знаєте, що поступово частинки глини під дією сили земного тяжіння осядуть на дно посудини (рис. 4.2). Це зумовлено тим, що частинки суспензій не виявляють броунівського руху. Процес осідання триватиме тим довше, чим дрібніші частинки дисперсної фази.

Рис. 4.2. Суспензія глини у воді (1) та її осідання (2)

Цікаво і пізнавально

Броунівський рух - безладний рух малих частинок, завислих у рідині або газі. Він відбувається під дією ударів молекул навколишнього середовища. Досліджений у 1827 р. Р. Броуном (рис. 4.3), який спостерігав у мікроскоп рух квіткового пилку, завислого у воді.

Рис. 4.3. Роберт Броун (1773-1858) - шотландський ботанік, відкрив безладний рух дрібних частинок у рідині або газі під впливом ударів молекул навколишнього середовища, що дістав назву «броунівський рух». У 1828 р. опублікував «Короткий звіт про спостереження у мікроскоп...», у якому описав відкритий ним рух частинок. Також описав ядро рослинної клітини

Частинки твердої речовини, густина яких більша за густину рідини, утворюють осад. Якщо ж їхня густина менша - вони спливають на поверхню. Частинки твердих речовин, які не змочуються водою, також спливають угору. Прикладом такої речовини є сірка, густина якої більша за густину води.

У природних умовах суспензії утворюються внаслідок розмивання ґрунтів водою, забруднення водойм атмосферним пилом. Суспензією є й пульпа - суміш тонкоподрібненої корисної копалини з водою. Пульпа утворюється під час здрібнювання руд перед збагаченням. Бурові промивні рідини, фарби, будівельні розчини - також суспензії. У формі суспензій застосовують деякі добрива й отрутохімікати, суспензіями є чимало лікарських препаратів.

Емульсії - дисперсні системи, які складаються з рідин, що не змішуються. Тобто так само, як і суспензії, є неоднорідними сумішами. Виготовити емульсію можна, наприклад, тривалим збовтуванням суміші води та олії (рис. 4.4.1). Однак згодом емульсія розшарується (рис. 4.4.2).

Рис. 4.4. 1. Олійно-водна емульсія. 2. Розшарування емульсії

Емульсіями є чимало косметичних засобів, лікарських препаратів. Емульсії використовують на виробництві під час шліфування, свердління та різання металів, пластмас, кераміки тощо. У формі емульсій застосовують засоби боротьби з бур’янами та шкідниками сільськогосподарських культур.

Завдання. Поясніть, чому в інструкціях до лікарських засобів у формі суспензій та емульсій завжди зазначено: «Перед уживанням збовтати!».

Піни - дисперсні системи, у яких бульбашки газу розподілені в рідкому або твердому середовищі (рис. 4.5). Піни широко застосовують у багатьох галузях промисловості та в побуті. Пінні мийні та косметичні засоби, хімікати для чищення меблів, килимів, кондитерські піни, муси, бісквіти, дитячі розваги і вечірки для дорослих з використанням пін - ось аж ніяк не повний перелік застосування цих дисперсних систем у побуті. Також вони потрібні для гасіння пожеж, гідро- та звукоізолювання, утеплення в будівництві, збагачення корисних копалин тощо.

Рис. 4.5. Рідка (1) і тверда (2) піни. Яке добро умитися з милом, витертися чистим полотняним рушником, узяти до рук пахучий окраєць ніздрюватого чорного хліба... Михайло Стельмах. «Велика рідня».

Завдання. Наведіть кілька прикладів пін, відомих вам з повсякденного життя

Аерозолі - дисперсні системи, у яких частинки твердої або рідкої речовини розпорошені в газі, зазвичай - повітрі. Дим, смог, пил - твердотілі аерозолі, у яких тверді частинки розпорошені в газі. Туман, мряка - також аерозолі. Йдеться про газ, у якому розподілені краплинки рідини.

Суспензії, емульсії, рідкі піни - неоднорідні суміші. Вони нестійкі й згодом руйнуються: суспензії та піни осідають, емульсії розшаровуються. Щоб зберегти споживчі властивості товарів, які містять ці грубодисперсні системи, до їхнього складу вводять різноманітні емульгатори та стабілізатори піни. Природні емульгатори, наприклад яєчний білок і жовток, традиційно використовують у харчових продуктах. Нині до складу маргарину, морозива, збитих вершків, майонезу тощо також входять інші емульгатори та стабілізатори піни.

Показово, що малі розміри розпорошених частинок твердої речовини або рідини зумовлюють невелику швидкість їхнього осідання. Тож аерозолі порівняно стабільні в полі земного тяжіння.

Завдання. Дізнайтеся, що таке Е-числа, якими Е-числами позначають емульгатори.

Про такі різновиди дисперсних систем, як істинні та колоїдні розчини, ви дізнаєтеся з наступного параграфа.

ПРО ГОЛОВНЕ

• Основний стан, у якому перебуває матерія, - дисперсний.

• Суспензії, емульсії, рідкі піни - неоднорідні суміші, грубодисперсні системи. Вони нестійкі й згодом руйнуються.

• Аерозолі - дисперсні системи, у яких частинки твердої або рідкої речовини розпорошені в газі, зазвичай - повітрі.

Перевірте себе

1. Наведіть приклади дисперсних систем, які трапляються в повсякденному житті. 2. Що таке суспензія? Емульсія? Піна? Аерозоль? 3. Яку природних умовах утворюються суспензії? 4. Де використовують емульсії? 5. Для чого використовують рідкі й тверді піни? 6. Для чого використовують емульгатори та стабілізатори піни? 7. Які природні емульгатори вам відомі? 8. Чому аерозолі порівняно стійкі в полі земного тяжіння?

Застосуйте свої знання й уміння

9. Установіть відповідність між дисперсними системами та об’єктами.

  • 1 Піна
  • 2 Гель
  • 3 Емульсія
  • 4 Суспензія
  • 5 Аерозоль
  1. А Сік кульбаби
  2. Б Косметичний лак із блискітками
  3. В Малинове желе
  4. Г Оцет
  5. Д Пемза
  6. Е Дим багаття

10. Визначте, про які дисперсні системи йдеться:

а) «Ніч. Весна. Гримить повінь. І тікають мутні води в невідому даль» (Микола Хвильовий. «Арабески»); б) «Потім дівчинка кинула проса курям, зварила кисіль з бузини та яблук...» (Олесь Донченко «Лісничиха»); в) «Після того було молоко, білий пахучий напій пінивсь у склянці...» (Михайло Коцюбинський. «Intermezzo»); г) «У неділю вранці-рано поле вкрилося туманом...» (Тарас Шевченко. «Наймичка»).

11. Визначте, які явища описано в уривках літературних творів:

а) «...коли наповнену пляшку уже замінили іншою, відставивши її вбік, відвар розділявся на дві різні рідини: внизу відстоювалась квіткова чи трав’яна вода, а зверху плавав товстий шар олії» (Патрік Зюскінд. «Парфуми»); б) «...у піні утворилися дрібні дірочки: це впали сльози пані Палівцової, коли вона несла пиво Швейкові» (Ярослав Гашек. «Пригоди бравого вояка Швейка»); в) «...навкруги в повітрі здіймається сяюча курява розбитої в пилюку, в проміння води!» (Олесь Гончар. «Людина і зброя»); г) «Осіла курява доріг на грані веж і на руїни...» (Герась Соколенко. «Дивлюсь на кучері твої...»).

Творча майстерня

12. Складіть узагальнювальну ілюстровану схему «Однорідні й неоднорідні суміші та способи їхнього розділення».

13. Підготуйте презентацію «Дисперсні системи в мистецьких творах - літературних і образотворчих».

14. Дізнайтеся назву дисперсної системи, яка щонайменше 15 разів потрапляла до «Книги рекордів Гіннеса» через низку унікальних властивостей. Підготуйте стислі повідомлення про неї.

Дізнайтеся більше

  • https://www.youtube.com/watch?v=1pRdKf1DQB4
  • https://www.youtube.com/watch?v=Spq34lsvA2U
  • https://www.youtube.com/watch?v=bhABPDvhnpQ
  • https://www.youtube.com/watch?v=UZsvNWjVRao
  • https://www.youtube.com/watch?v=0Dfg7T7CYik