Коллоиднные растворы

Коллоиднные растворы

Раствор — однородная смесь, состоящая из частиц растворённого вещества, растворителя и продуктов их взаимодействия.

Они делятся на истинные и коллоидные.

1. Истинные и коллоидные растворы

Коллоидные и истинные растворы отличаются главным образом размерами частиц.

Истинный раствор – это разновидность растворов, в которых размеры частиц растворенного вещества предельно малы и сопоставимы с размерами частиц растворителя.

В истинных растворах размер частиц менее 1·10−9 м. Частицы в таких растворах невозможно обнаружить оптическими методами

Коллоидные растворы - это растворы веществ с очень большими молекулами, либо такие, где растворенное вещество образует скопления молекул.

В коллоидных растворах размер частиц 1·10−9 м — 5·10−7 м, частицы в таких растворах можно обнаружить при помощи ультрамикроскопа.

Изучением коллоидов занимается коллоидная химия.

Колло́идная хи́мия — наука о дисперсных системах и поверхностных явлениях. представляет собой одну из важнейших и самостоятельных частей физической химии и включает в себя два основных раздела: физическую химию поверхностных явлений и физическую химию дисперсных систем.

Немного из истории коллоидной химии:

Как самостоятельная наука «Коллоидная химия» оформилась с выходом собственного печатного издания «Коллоидцайтшрифт», основанного немецким ученым в 1906 г. в г. Лейпциге, где он работал профессором Лейпцигского университета и одновременно директором основанного им Физико-химического института. К моменту выхода первого номера коллоидного журнала термин «коллоид» уже прочно вошел в обиход химиков. Этот термин ввел английский ученый Томас Грэм в 1861 г..

Характеристика коллоидных растворов

Величина частиц	10–9 – 10–7 м Скопления частиц
Оптические свойства	Прозрачные Рассеивают свет
Возможность разделения	Взвешенные частицы  проходят сквозь бумажный фильтр, но не проходят сквозь пергаментный фильтр
Устойчивость	Относительно устойчивы во времени, со временем стареют с образованием осадка

2. Значение в природе

Ø Коллоидные растворы являются основными компонентами живых организмов, в том числе человека.

Ø Из коллоидов, богатых белками, состоят кожа, мышцы, ногти, волосы, кровеносные сосуды, лёгкие, весь желудочно-кишечный тракт и многое другое, без чего немыслима сама жизнь.

Ø Кровь - это дисперсная система, в которой ферментные элементы - эритроциты, тромбоциты, лейкоциты - являются частицами, а плазма - дисперсной средой.

Ø В науке существует отдельное направление – коллоидно-химическая физиология человека, - изучающее функционирование систем организма, образующих коллоидные соединения.

Ø Можно смело сказать, что человек - это коллоидный организм; даже наши кости являются коллоидом, насыщенным кальцием и фосфором.

Ø Мельчайшей структурно-функциональной единицей организма является клетка. Она тоже представляет собой сложный комплекс коллоидных образований, основными из которых являются клеточные мембраны, цитоплазма, ядро и др. Каждая клетка окружена клеточной стенкой, или мембраной. Коллоидные свойства мембран обеспечивают обменные функции, проникновение питательных веществ в клетку и выведение из неё продуктов метаболизма, а также множество других важнейших функций, обеспечивающих жизнеспособность клеток и нормальное протекание биохимических процессов.

Ø Сохранение коллоидности мембран необходимо как для самой клетки, так и для нормального функционирования мембранных клеточных структур, например «энергетических станций» клеток митохондрий. Ядро клетки - структура, в которой хранится генетическая информация в виде молекул ДНК. Коллоидная среда ядра обеспечивает нормальные условия сохранения генетической информации.

Необычайно важную роль коллоидные растворы играют в геологических и бионеорганических системах, в том числе в «жизни» минералов и почв.

3. Проделанные опыты по получению коллоидов и результаты исследований.

В ходе проекта мы провели лабораторную работу по получению коллоидных растворов.

1 крахмальный клейстер

2 насыщенный раствор серы в этаноле

3 гидролиз хлорида железа(III)

4 коллоид кремниевой кислоты

5 берлинская лазурь

*реакции должны быть выведены на экран*

В результате опытов были получены коллоиды.

Направляя лучи света в каждый из них, мы наблюдали эффект Тиндаля.

Об этом эффекте мы расскажем немного позже.

4.Диализ крови:

Ø Диализ — освобождение коллоидных растворов и субстанций высокомолекулярных веществ от растворённых в них низкомолекулярных соединений при помощи полупроницаемой мембраны. При диализе молекулы растворенного низкомолекулярного вещества проходят через мембрану, а неспособные диализировать (проходить через мембрану) коллоидные частицы остаются за ней.

Ø В медицине существует метод очищения крови, который называется диализ крови или гемодиализ.

Ø Гемодиализ — метод внепочечного очищения крови при острой и хронической почечной недостаточности. Во время гемодиализа происходит удаление из организма токсических продуктов обмена веществ, нормализация нарушений водного и электролитного балансов.

Ø Эта процедура жизненно необходима людям, еще не нашедшим донорскую почку.

5. Эффект Тиндаля

Эффект Тиндаля, рассеяние Тиндаля — оптический эффект, рассеяние света при прохождении светового пучка через оптически неоднородную среду. Обычно наблюдается в виде светящегося конуса, видимого на тёмном фоне.

Он характерен для растворов коллоидных систем, в которых частицы и окружающая их среда различаются по показателю преломления. На эффекте Тиндаля основан ряд оптических методов определения размеров, формы и концентрации коллоидных частиц и макромолекул.

Эффект Тиндаля назван по имени открывшего его Джона Тиндаля.

6.Коллоидные растворы имеют свойство «стареть».

Ø Старение коллоидов - самопроизвольное медленное изменение свойств коллоидных систем. Старение коллоидов проявляется, например, в укрупнении частиц дисперсной фазы (коагуляция), седиментации, застудневании, рекристаллизации и др.

Ø Как было сказано ранее, человеческие клетки являются коллоидами. Это объясняет старение кожи.

7. Применение в промышленности и жизни

Коллоидными растворами являются клеи и краски. Иногда в коллоидных растворах происходит слипание частиц (коагуляция), при этом образуются гели – студенистые вещества. Примером геля могут служить фотографическая эмульсия, применяемая для изготовления фотопленок и фотобумаг, а также такие продукты, как студень, мармелад.

Всевозможные коллоидные системы, преимущественно аэрозоли, нашли применение в промышленности.

В таких отраслях, как мыловаренная, маргариновая, фармацевтическая, парфюмерная, производство пластмасс, искусственного волокна и многих других.

Коллоиды изготавливают специально, поскольку это сырьё, например для резиново-бумажной, кондитерской, текстильной промышленности.

В технике образование аэрозолей - процесс нежелательный, поскольку загрязняется атмосфера. Над промышленными центрами возникают сложные аэрозоли, когда огромные массы дыма смешиваются с атмосферным туманом и пылью.

При этом образуется смог. Загрязнение воздуха - актуальная экологическая проблема.

8. Подведение итогов и вывод

· Преимущества очевидны:

· Коллоидные растворы находят широкое применение в

· Промышленности (кондитерская, мыловаренная, маргариновая, фармацевтическая, парфюмерная, производство пластмасс, искусственного волокна)

· Медицине

· Науке

Так же они входят в состав кожи, мышц, ногтей, волос, кровеносных сосудов, лёгких, желудочно-кишечного тракта, клеток и многого другого.

· Коллоиды – неотъемлемая часть живой и неживой природы.

Исходя из всего вышесказанного, можно с уверенностью сказать: коллоидные растворы - сама жизнь!