Лабораторная работа.
Тема: Ознакомление со свойствами дисперсных систем.
Цель: Ознакомиться со свойствами дисперсных систем. Научиться решать задачи на определение массовой доли компонентов смеси и примесей.
Теоретическая справка.
Данная ссылка поможет вам выполнить задания лабораторной работы. https://www.youtube.com/watch?v=bqVyKALtFYw
Чистые вещества в природе встречаются очень редко, чаще всего встречаются смеси. Смеси разных веществ в различных агрегатных состояниях могут образовывать гомогенные (растворы) и гетерогенные (дисперсные) системы.
Дисперсными – называют гетерогенные системы, в которых одно вещество – дисперсная фаза (их может быть несколько) в виде очень мелких частиц равномерно распределено в объеме другого – дисперсионной среде.
Среда и фазы находятся в разных агрегатных состояниях – твердом, жидком и
газообразном. По величине частиц веществ, составляющих дисперсную фазу, дисперсные системы делятся 2 группы:
1) Грубодисперсные (взвеси) с размерами частиц более 100 нм. Это непрозрачные системы, в которых фаза и среда легко разделяются отстаиванием или фильтрованием (эмульсии, суспензии, аэрозоли).
2) Тонкодисперсные – с размерами частиц от 100 до 1 нм. Фаза и среда в таких системах отстаиванием разделяются с трудом, к ним относят золи (коллоидные растворы- "клееподобные") и гели (студни).
Коллоидные системы прозрачны и внешне похожи на истинные растворы, но отличаются от последних по образующейся “светящейся дорожке” – конусу при пропускании через них луча света. Это явление называют Тиндаля.
При определенных условиях в коллоидном растворе может начаться процесс коагуляции. Коагуляция – явление слипания коллоидных частиц и выпадения их в осадок. При этом коллоидный раствор превращается в суспензию или гель.
Гели или студни представляют собой студенистые осадки, образующиеся при коагуляции золей. Со временем структура гелей нарушается (отслаивается) – из них выделяется вода (явление синерезиса )
Различают 8 типов дисперсных систем
| Дисперсионная среда | Дисперсная фаза | Примеры некоторых природных и бытовых дисперсных систем |
| Газ | Газ | Отсутствует (всегда гомогенная смесь (воздух, природный газ) |
| Газ | Жидкость | Туман (карбюраторная смесь в двигателях автомобилей (капельки бензина в воздухе), аэрозоли |
| Газ | Твердое вещество | Пыли в воздухе, дымы, смог, самумы (пыльные и песчаные бури), аэрозоли |
| Жидкость | Газ | Газовые эмульсии, пены (Шипучие напитки, пены) |
| Жидкость | Жидкость | Эмульсии (плазма крови, лимфа), жидкое содержимое клеток (цитоплазма, кариоплазма) |
| Жидкость | Твердое вещество | Золи, гели, пасты (кисели, студни, клеи), суспензии. (речной и морской ил, взвешенные в воде; строительные растворы) |
| Твердое вещество | Газ | Твердые пены (Снежный наст с пузырьками воздуха в нем, почва, текстильные ткани, кирпич и керамика, поролон, пористый шоколад, порошки) |
| Твердое вещество | Жидкость | Твердые эмульсии (медицинские и косметические средства (мази, тушь, помада и т. д.) |
| Твердое вещество | Твердое вещество | Твердые золи, сплавы (Горные породы, цветные стекла) |
Ход работы.
Задание 1. Ответьте на вопросы.
1. Как подразделяют грубодисперсные системы? Назовите представителей каждой группы и укажите их значение.
2.Что такое коллоидные растворы и какие они бывают?
3. Что такое дисперсные системы, дисперсная фаза, дисперсионная среда.
4. Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию. Привести примеры.
5. Один из видов латуни содержит 60% меди и 40 % цинка. Укажите, что является дисперсионной средой, а что дисперсной фазой?
6. Как можно отличить коллоидный раствор от истинного?
Задание 2. Решение задачи на определение массовой доли компонентов смеси и примесей.
Какую массу вещества оксида кальция можно получить при термическом разложении 600г известняка, содержащего 10% примесей?
Задание 3. Распределите дисперсные системы на отдельные группы в зависимости от агрегатного состояния дисперсной фазы и дисперсионной среды:
жидкие среды организма, песчаные бури, воздух, попутный газ с капельками нефти, крем, пены, цветные стекла, текстильные ткани, шипучие напитки, медицинские и косметические средства, пористый шоколад, молоко, кирпич и керамика, природный газ, влажная почва, горные породы, строительные растворы, пасты, смог, порошки, нефть, пыль в воздухе, гели, дымы, сплавы, туман, золи.
Заполните таблицу «Дисперсные системы»:
| Среда | Фаза | ||
| Г | Ж | Т | |
| Г | |||
| Ж | |||
| Т |
Г – газообразное вещество; Ж – жидкое вещество; Т – твердое вещество
Задание 4. Рассмотрите рисунок, изображающий дисперсную систему. Назовите ее основные компоненты:
Практическая часть работы.
1. Получение суспензии мела
Оборудование и реактивы. Пробирка; порошок мела; вода.
Порядок выполнения опыта. Суспензия мела используется в качестве побелки. Суспензию готовят либо из порошка мела, либо из специальных меловых паст, смешивая их в определенной пропорции с водой. Насыпьте в пробирку примерно 1/2 чайной ложки мела. Можно использовать школьный мелок, растертый в ступке, или имеющуюся в продаже в хозяйственных магазинах меловую побелку. Добавьте в пробирку 4-5 мл воды, закройте отверстие пробирки и энергично ее потрясите. (Можно ли назвать образующуюся жидкость раствором? Почему?). Наблюдайте за расслоением суспензии. (Чем оно обусловлено? Какие частицы седиментируют в первую очередь? Стала ли жидкость над осадком абсолютно прозрачной? Почему? Для чего перед использованием меловую побелку фильтруют через слой капрона, марли или ткани?).
2. Получение коллоидного раствора органического вещества в воде.
Оборудование и реактивы. Пробирка; одеколон; вода.
Порядок выполнения опыта. В пробирку с 3-4 мл воды приливают немного одеколона (истинный раствор органических ароматизаторов в спирте). В водно-спиртовой среде органические вещества растворяются хуже, образуется опалесцирующий коллоидный раствор.
3. Получение эмульсии растительного масла
Оборудование и реактивы. Пробирка с пробкой; растительное масло; вода.
Порядок выполнения опыта. Налейте в пробирку 2-3 мл воды и 1 мл растительного масла. (Смешиваются ли жидкости? Какая из них образует верхний слой? Почему?). Закройте пробирку пробкой и интенсивно встряхните. (О чем свидетельствует мутность полученной системы?) Наблюдайте расслоение образовавшейся эмульсии. (Почему опасно попадание воды в масло системы смазки двигателя автомобиля?)
4. Получение геля белка куриного яйца.
Оборудование и реактивы. Химический стакан на 200 мл; яичный белок; вода.
Порядок выполнения опыта. К 100 мл воды добавляют немного белка куриного яйца. Опалесцирующий эффект полученного раствора указывает на его коллоидную природу.
5. Синерезис.
Оборудование и реактивы. Пищевой студень: холодец, заливное.
Порядок выполнения опыта. Для гелей характерно явление синерезиса - расслоения геля с выделением жидкой дисперсионной среды. Синерезис сопровождается уплотнением пространственной структурной сетки и уменьшением объема геля. Именно явление синерезиса определяет срок годности пищевых, косметических и медицинских гелей. Если кусочек холодца или заливного вынуть из холодильника и оставить на столе на некоторое время, гель расслаивается с выделением жидкости.
Вывод.