Презентация по химии на тему: Дисперсные системы

ГАПОУ «Казанский медицинский колледж» Электронный учебный модуль информационного типа на тему: «Дисперсные системы» Специальность: «Фармация» Дисциплина: «Общая и неорганическая химия» Преподаватель: Шакурова Н.С. 2016 г.

Содержание ЭДМ Введение Рекомендации по работе с ЭДМ Требования ГОС Цели занятия Определение дисперсных систем Коллоидные растворы. Определение коллоидных растворов. Классификация коллоидов. Получение лиофобных коллоидных растворов Конденсационные методы Методы очистки коллоидных растворов от примесей Диализ Молекулярно-кинетические свойства (МКС) Свойства лиофобных коллоидных растворов Оптические свойства Структура коллоидных частиц Устойчивость коллоидных растворов Коагуляция Пептизация Коллоидная защита Гели твердые коллоиды Термины и определения Литература

Благодаря этой рекламе сайт может продолжать свое существование, спасибо за просмотр.

Введение Учебный материал представлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта по дисциплине «Общая и неорганическая химия» в цикле профессиональных дисциплин, предназначенных для специальности «Фармация». Электронный дидактический материал информационного типа на тему: «Дисперсные системы» предназначен для проведения теоретического занятия и самостоятельной работы студентов медицинских училищ и колледжей СМОУ РТ и РФ.

Рекомендации по работе с ЭДМ Ознакомьтесь с требованиями ГОС по данной теме. 1. Изучите информационный материал занятия. 2. Выучите термины и определения. 3. Выполните задания для закрепления знаний. Ерохин Ю.М. (Сборник задач и упражнений.- 2010.-304с.). Ответить на вопросы стр. 26, 11-17, стр. 32, 4-14. Выполнить упражнения стр.27, 1-6, стр. 33 2-5, 14-22.

Требования ГОС после изучения темы «Дисперсные системы». Студент должен знать: общие свойства дисперсных систем и их классификацию, природу и общие свойства коллоидных систем, методы их получения и очистки, строение мицелл, виды устойчивости коллоидных растворов, их причину и факторы, вызывающие ее нарушение, явление коллоидной защиты, основные свойства аэрозолей, суспензий, эмульсий.

Цели занятия Развивающая: формирование навыков самообразования, развитие речи, памяти, мышления, самореализации личности. Учебная: добиться прочного усвоения системы знаний, сформировать умение объяснять явления на основе причинно-следственных связей, закономерностей. Воспитательная: формирование у студентов общечеловеческих ценностей, целостного миропонимания и современного научного мировоззрения.

Определение дисперсных систем Дисперсной системой называется гетерогенная система, в которой одна из фаз представлена мелкими частицами, равномерно распределенными в объеме другой однородной фазы. Всякая дисперсная система состоит из дисперсной фазы и дисперсионной среды.

Определение дисперсных систем Дисперсную фазу составляют мелкораздробленные частицы, равномерно распределенные в дисперсной системе. Дисперсную среду составляет однородная непрерывная фаза, в которой распределены частицы дисперсной фазы.

Классификация дисперсных систем По размеру частиц дисперсной фазы: Размер частиц, м Название систем Основные признаки Прозрачность Прохождение частиц через фильтры 10-6 – 10-4 Микрогетерогенные: суспензии, эмульсии, пены, аэрозоли. Мутные Не проходят через бумажный фильтр 10-9 – 10-6 Ультрамикрогетерогенные: коллоидные растворы Прозрачные, опалесцируют при боковом освещении Проходят через бумажный фильтр, но не проходят через животные и Растительные мембраны 10-10 – 10-9 Молекулярно-дисперсные: истинные растворы низкомолекулярных веществ Прозрачные Проходят через животные и растительные мембраны

Классификация дисперсных систем По агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды: Дисперсная фаза Дисперсионная среда Обозначение Название Твердая Газ т/г Дымы, пыли Жидкая Газ ж/г Туманы Твердая Жидкая т/ж Суспензии, коллоидные растворы Жидкая Жидкая ж/ж Эмульсии Газ Жидкая г/ж Пены

Классификация дисперсных систем По характеру взаимодействия дисперсной фазы с дисперсионной средой Лиофобные системы: коллоидные растворы со стабилизатором (золи), суспензии, эмульсии, пены, аэрозоли Лиофильные системы: коллоидные растворы ПАВ и ВМС Слабое взаимодействие между дисперсной фазой и дисперсионной средой Сильное взаимодействие между дисперсной фазой и дисперсионной средой Образуется за счет затраты энергии из вне Образуются самопроизвольно Эндэргонический процесс Экзэргонический процесс Термодинамически неустойчивы Термодинамически устойчивы Необходим стабилизатор Стабилизатор не требуется

Классификация дисперсных систем По структурно-механическим свойствам: Свободнодисперсные системы: лиозоли, суспензии, эмульсии, кровь, аэрозоли (туманы, дымы, пыли) Связнодисперсные системы: лиогели, студни, волокнистые и пористые капиллярные системы (костная ткань, биологические мембраны) Дисперсная фаза подвижна, так как представлена отдельными не вязанными между собой частицами, более или менее равномерно распределенными в объеме дисперсионной среды Дисперсная фаза практически неподвижна, так как образует сплошную структуру (сетку, каркас), внутри которой заключена дисперсионная среда

Коллоидные растворы Определение коллоидных растворов Коллоидные растворы – это гетерогенные системы, состоящие из частиц размером порядка 10-7 – 10-9м, равномерно распределенных в какой-либо жидкости. Коллоидные растворы

Коллоидные растворы. Определение коллоидных растворов

Определение коллоидных растворов Коллоидные растворы называют золями, золи с водной дисперсной средой – гидрозолями, с органической – органозолями. По размеру частиц коллоидные растворы занимают промежуточное положение между истинными растворами низкомолекулярных веществ (размеры частиц – молекул и ионов, - менее 10-9м) и грубодисперсными системами.

Классификация коллоидов Название коллоида Дисперсная фаза Непрерывная фаза Примеры Аэрозоль Жидкая Твердая Газообразная Газообразная Туман, облака, дымка, распыление краски и инсектициды Дым, пыль Пена Газообразная Жидкая Взбитые сливки, мыльная пена Золь Твердая Жидкая Краски, взвесь гидрооксида магния Твердый золь Твердая Твердая Сплавы Твердая пена Газообразная Твердая Полиуретан, пробка Эмульсия Жидкая Жидкая Молоко, майонез гель Жидкая Твердая Желе, желатин, агар-агар

Классификация коллоидов Г. Фрейндлих предложил называть системы со слабым взаимодействием между дисперсной фазой и дисперсной средой лиофобными коллоидами (золями), с сильным взаимодействием – лиофильными. Если дисперсной средой является вода, то системы называются соответственно гидрофобными и гидрофильными.

Классификация коллоидов В биологических системах, например в крови человека, содержатся малорастворимые соли кальция, магния, а также холестерин и другие малорастворимые вещества, существующие в виде лиофобных коллоидных растворов. Такие коллоидные растворы часто называют золями или лиозолями.

Получение лиофобных коллоидных растворов Коллоидные растворы можно получить двумя путями: измельчением крупных частиц до размеров коллоидных в присутствии стабилизатора – диспергационные методы – или объединением молекул и ионов в истинных растворах в более крупные коллоидные частицы – конденсационные методы. Истинный кондесирование коллоидный диспергирование грубодисперсная раствор раствор система d <, 10-9м 10-9 <, d <, 10-6м d >, 10-6м

Конденсационные методы В основе конденсационных методов лежат главным образом химические реакции, в результате которых образуется малорастворимое вещество в виде микрокристаллов. Необходимыми условиями являются: использование достаточно разбавленных растворов, небольшой избыток одного из реагирующих веществ, которое выполняет роль стабилизатора образующихся коллоидных частиц.

Конденсационные методы Примером кондесанционного метода может служить получение золя иодида серебра реакцией обмена при избытке одного из реагентов: Знаком обозначаются микрокристаллы малорастворимого вещества.

Конденсационные методы К конденсационным методам относится также метод замены растворителя. Суть метода заключается в том, что в истинном растворе какого-либо вещества хороший растворитель заменяется на плохой для данного вещества.

Методы очистки коллоидных растворов от примесей 1) Диализ. 2) Ультрафильтрация – продавливание разделяемой смеси через фильтры с порами, пропускающими только молекулы и ионы низкомолекулярных веществ (диализ под давлением). 3)Компенсационный диализ применяют когда необходимо освободить коллоидный раствор лишь от части низкомолекулярных примесей.

Диализ Биологические жидкости, как правило, содержат одновременно вещества в коллоидном состоянии и в виде отдельных молекул и ионов. Очистка коллоидных растворов от истинно растворенных веществ основывается на том, что относительно крупные коллоидные частицы, в отличие от молекул и ионов, не проникают сквозь поры животных и растительных мембран.

Диализ Диализ – процесс очистки коллоидных растворов от ионов и молекул низкомолекулярных примесей в результате их диффузии в чистый растворитель сквозь полупроницаемую мембрану.

Диализ Для ускорения очистки коллоидных растворов от ионов растворенных электролитов используют также метод электродиализа. В этом случае во внешний сосуд помещают электроды и подают постоянный электрический ток. Электродиализ – это диализ в условиях наложения постоянного электрического поля, под действием которого катионы и анионы приобретают направленное движение к электродам.

Диализ По принципу диализа работает аппарат «искусственная почка» (АИП), применяемый при острой почечной недостаточности, которая может наступить в результате отравления сулемой, сульфаниламидными препаратами, при уремии после переливания крови, при тяжелых ожогах и т.п.

Диализ АИП подключается к системе кровообращения больного, и кровь протекает через систему, снабженную мембранами с избирательной проницаемостью, которые снаружи омываются физиологическим раствором. При этом кровь в процессе диализа очищается от вредных примесей, после чего поступает обратно в организм.

Молекулярно-кинетические свойства (МКС) К ним относятся свойства, связанные с тепловым движением частиц: броуновское движение, диффузия, осмос. Эти свойства зависят от размеров и массы частиц дисперсной фазы (броуновское движение и диффузия), а также от числа частиц в единице объема системы (осмотическое давление).

Молекулярно-кинетические свойства (МКС) Так как размеры коллоидных частиц значительно больше размеров отдельных ионов и молекул, то, при одинаковой массовой концентрации, число коллоидных частиц в единице объема коллоидного раствора будет гораздо меньше, чем число молекул или ионов в единице объема истинных растворов низкомолекулярных веществ.

Оптические свойства Специфическим свойством коллоидных растворов является их способность рассеивать свет. Это обусловлено гетерогенностью коллоидных систем и размерами коллоидных частиц.

Оптические свойства Рассеяние света можно наблюдать при боковом освещении коллоидного раствора: в случае точечного источника света - в виде светящегося конуса (эффект Тиндаля), а при обычном боковом освещении – в виде голубоватой опалесценции раствора.

Структура коллоидных частиц Коллоидные частицы называются мицеллами. Строение мицеллы рассмотрим на примере образования коллоидного раствора йодида серебра, получаемого при взаимодействии очень разбавленных растворов нитрата серебра и йодида калия: AgNO3 + KI = AgI ↓ + KNO3 Ag+ + NO3¯ + K+ + I¯ = AgI↓ + K+ + NO3¯

Структура коллоидных частиц Нерастворимые молекулы йодида серебра образуют ядро коллоидной частицы. Вещество ядра имеет кристаллическую или аморфную структуру. В рассматриваемом примере ядро – микрокристаллик йодида серебра, состоящий из большого числа m молекул AgI: [mAgI] ядро коллоидной частицы

Структура коллоидных частиц Ядро адсорбирует ионы, которые входят в состав ядра и находятся в растворе в избытке. Они достраивают кристаллическую решетку ядра, прочно входят в его структуру, образуя адсорбционный слой, и придают ядру отрицательный заряд: m[AgI]nI¯.

Структура коллоидных частиц Ионы, адсорбирующиеся на поверхности ядра и придающие ему соответствующий заряд, называются потенциалопределяющими ионами. В растворе находятся также и ионы, противоположные по знаку потенциалопределяющим ионам, их называют противоионами.

Структура коллоидных частиц Часть противоионов, катионы К+, электростатически притягиваются потенциалопределяющими ионами адсорбционного слоя и входят в адсорбционный слой. Ядро с адсорбционным слоем называется гранулой:

Структура коллоидных частиц Наличие одноименного заряда у всех гранул данного коллоидного раствора (золя) является важным фактором его устойчивости. Заряд препятствует слипанию и укрупнению коллоидных частиц.

Структура коллоидных частиц Оставшаяся часть противоионов образует диффузный слой ионов. Ядро с адсорбционным и диффузным слоями и представляет собой мицеллу:

Устойчивость коллоидных растворов Биологические жидкости живого организма, такие как кровь, плазма, лимфа, спинно-мозговая жидкость, моча, представляют собой коллоидные системы. О состоянии организма можно судить по многим показателям этих жидкостей, и прежде всего крови.

Устойчивость коллоидных растворов Наличие патологических процессов сопровождается изменением количества форменных элементов крови (эритроцитов, лейкоцитов и др.), скорости оседания эритроцитов (СОЭ), свертываемости крови и др. Все перечисленные свойства связаны с устойчивостью биологических жидкостей.

Устойчивость коллоидных растворов Устойчивость дисперсных систем характеризует способность дисперсной фазы сохранять состояние равномерного распределения частиц дисперсной фазы во всем объеме дисперсной среды. В дисперсных системах различают седиментационную и агрегативную устойчивость.

Устойчивость коллоидных растворов Седиментационная устойчивость характеризует способность частиц дисперсной фазы находиться во взвешенном состоянии и не оседать под действием сил тяжести. Агрегативная устойчивость характеризует способность частиц дисперсной фазы противодействовать их слипанию между собой и тем самым сохранять неизменными свои размеры.

Коагуляция Коллоидные растворы, как термодинамически неустойчивые системы, могут разрушаться самопроизвольно или под влиянием внешних воздействий. Коагуляция - процесс слипания коллоидных частиц с образованием более крупных агрегатов из-за потери коллоидным раствором агрегативной устойчивости.

Коагуляция Коагуляцию можно вызвать различными внешними воздействиями: добавлением небольших количеств электролита, концентрированием коллоидного раствора, изменением температуры, действием ультразвука, электромагнитного поля и др.

Коагуляция Явление коагуляции лежит в основе многих патологических процессов, протекающих в живых системах. Коагуляция коллоидных растворов фосфата кальция и холестерина в крови приводит к образованию осадков и отложению их на внутренней поверхности кровеносных сосудов (склеротические изменения сосудов).

Коагуляция Коагуляция проявляется в процессе свертывания крови. Свертывание крови играет в организме две противоположные роли: с одной стороны, уменьшает потерю крови при повреждении ткани, с другой – вызывает образование тромбов к кровеносной системе. В крови действует антисвертывающая система, основой которой является гепарин – антикоагулянт крови.

Пептизация Пептизацией называют процесс перехода свежеполученного при коагуляции осадка в золь под действием веществ, называемых пептизаторами. Ионы и молекулы пептизаторов, адсорбируясь на коллоидных частицах осадка, образуют двойной электрический слой и сольватную оболочку вокруг частиц, что приводит к преодолению сил молекулярного сцепления между ними.

Пептизация Процесс пептизации лежит в основе лечения ряда патологических изменений в организме человека: рассасывания атеросклеротических бляшек на стенках кровеносных сосудов, почечных и печеночных камней или тромбов в кровеносных сосудах под действием антикоагулянтов.

Коллоидная защита Повышение устойчивости лиофобных золей к коагулирующему действию электролитов при добавлении некоторых веществ, называются защитными, а их стабилизирующее действие на дисперсные системы – коллоидной зашитой.

Коллоидная защита Защитными свойствами обладают высокомолекулярные соединения, как например, белковые вещества (желатин, альбумины, казеин), полисахариды (крахмал, декстрин), некоторые коллоидные ПАВ (мыла, сапонины).

Коллоидная защита Коллоидная защита используется при получении устойчивых золей, применяемых в качестве лекарственных препаратов. Колларгол и протаргол содержат 10 и 8% высокодисперсного металлического серебра, стабилизированного гидролизатами белков.

Коллоидная защита Коллоидная защита играет существенную роль в физиологических процессах. Содержание кальция карбоната и фосфата в крови значительно превышает их растворимость в воде. Отложению солей препятствуют защитные вещества крови, которые не позволяют коллоидным частицам нерастворимых солей объединяться в крупные агрегаты и осаждаться.

Гели и твердые коллоиды При длительном хранении гидрофильные золи переходят в особое «студнеобразное» коллоидное состояние гели. Структура геля такова, что мицеллы не разрушаются, а просто связываются друг с другом, образуя своеобразные ячейки, внутри которых сохраняется среда H2O.

Гели и твердые коллоиды Примером гидрофильного золя может служить золь желатина. В продаже имеется твердый коллоид желатина. При набухании в воде образуется гель. При нагревании геля («студня») образуется золь. Все процессы обратимы: Золь Гель Твердый коллоид

Гели и твердые коллоиды косметические (гель для душа, кремы), Гели широко распространены в нашей повседневной жизни. Любому известны пищевые гели (зефир, мармелад, холодец), медицинские (мази, пасты).

Гели и твердые коллоиды а опал, жемчуг, сердолик, халцедон – минеральные. Хрящи, сухожилия, волосы представляют собой биологические гели,

Гели и твердые коллоиды Для некоторых гелей характерно явление синерезиса (расслоения) – самопроизвольного выделения жидкости. При этом пространственная сетка геля уплотняется, ее объем уменьшается, образуется так называемый твердый коллоид.

Гели и твердые коллоиды Чаще всего с явлением синерезиса приходится бороться, поскольку именно оно определяет срок годности пищевых, косметических, медицинских гелей. При длительном хранении они выделяют жидкость, становятся непригодными к употреблению.

Гели и твердые коллоиды В некоторых случаях синерезис – великое благо. Благодаря биологическому синерезису мы наблюдаем такое явление, как свертывание крови, суть которого состоит в превращении растворимого белка фибриногена в нерастворимый – фибрин.

Термины и определения Агрегативная устойчивость - способность частиц дисперсной фазы противодействовать их слипанию между собой и тем самым сохранять неизменными свои размеры. Диализ - процесс очистки коллоидных растворов от ионов и молекул низкомолекулярных примесей в результате их диффузии в чистый растворитель сквозь полупроницаемую мембрану.

Термины и определения Дисперсная система - гетерогенная система, в которой одна из фаз представлена мелкими частицами, равномерно распределенными в объеме другой однородной фазы Дисперсная среда - онородная непрерывная фаза, в которой распределены частицы дисперсной фазы Дисперсная фаза - мелкораздробленные частицы, равномерно распределенные в дисперсной системе

Термины и определения Коагуляция - процесс слипания коллоидных частиц с образованием более крупных агрегатов из-за потери коллоидным раствором агрегативной устойчивости Коллоидные растворы - гетерогенные системы, состоящие из частиц размером порядка 10-7 - 10-9м, равномерно распределенных в какой-либо жидкости

Термины и определения Пептизация - процесс перехода свежеполученного при коагуляции осадка в золь под действием веществ, называемых пептизаторами. Седиментационная устойчивость - способность частиц дисперсной фазы находиться во взвешенном состоянии и не оседать под действием сил тяжести.

Термины и определения Электрофорез – перемещение частиц дисперсной фазы относительно неподвижной дисперсной среды под действием внешнего электрического поля. Электродиализ – это диализ в условиях наложения постоянного электрического поля, под действием которого катионы и анионы приобретают направленное движение к электродам

Литература Общая химия: учеб. для 11 кл. общеобразоват. Учреждений О-28 с углубл. изучением химии / О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов, С.Н. Соловьев, Ф.Н. Маскаев – М. : просвещение, 2015. – 384 с. : ил. Практикум о общей химии. Биофизическая химия. Химия Биогенных элементов. Учеб. пособие для вузов/ А.В. Бабков, В.А. Попков, С.А. Пузаков, Л.И. Трофимова, Под. ред. В.А. Попкова, А.В. Бабкова, 2-е изд., перераб. и доп. – М.: высш. шк., 2001. – 237 с.: ил.

Литература 3. Общая химия / Л.М. Пустовалова, И.Е. Никанорова. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2013. – 478 с. – (Среднее профессиональное образование). 4. Химия: Основы химии живого: учебник для вузов. – 3-е изд., испр. – СПб: Химиздат, 2005. – 784 с.: ил.

Конец работы. Вы действительно хотите закончить работу с информационным учебным материалом темы «Дисперсные системы»? Да Нет