Дисперсная система кровь и лимфа

Изучив тему урока, вы узнаете:

• что такое дисперсные системы?
• какими бывают дисперсные системы?
• какими свойствами обладают дисперсные системы?
• значение дисперсных систем.

Приложение 1

Чистые вещества в природе встречаются очень
редко. Кристаллы чистых веществ – сахара или
поваренной соли, например, можно получить
разного размера – крупные и мелкие. Каков бы ни
был размер кристаллов, все они имеют одинаковую
для данного вещество внутреннюю структуру –
молекулярную или ионную кристаллическую
решетку.

В природе чаще всего встречаются смеси
различных веществ. Смеси разных веществ в
различных агрегатных состояниях могут
образовывать гетерогенные и гомогенные системы.
Такие системы мы будем называть дисперсными.

Дисперсной называется система, состоящая из
двух или более веществ, причем одно из них в виде
очень маленьких частиц равномерно распределено
в объеме другого.

Вещество распадается на ионы, молекулы, атомы,
значит “дробится” на мельчайшие частицы.
“Дробление” > диспергирование, т.е. вещества
диспергируют до разных размеров частиц видимых и
невидимых.

Вещество, которое присутствует в меньшем
количестве, диспергирует и распределено в объеме
другого, называют дисперсной фазой. Она
может состоять из нескольких веществ.

Вещество, присутствующее в большем количестве,
в объеме которого распределена дисперсная фаза,
называют дисперсной средой. Между ней
и частицами дисперсной фазы существует
поверхность раздела, поэтому дисперсные системы
называются гетерогенными (неоднородными).

И дисперсную среду, и дисперсную фазу могут
представлять вещества, находящиеся в различных
агрегатных состояниях – твердом, жидком и
газообразном.

В зависимости от сочетания агрегатного
состояния дисперсной среды и дисперсной фазы
можно выделить 9 видов таких систем.

Таблица
Примеры дисперсных систем

По величине частиц веществ, составляющих
дисперсную фазу, дисперсные системы делятся на грубодисперсные (взвеси) с
размерами частиц более 100 нм и тонкодисперсные
(коллоидные растворы или коллоидные системы)
с размерами частиц от 100 до 1 нм. Если же вещество
раздроблено до молекул или ионов размером менее 1
нм, образуется гомогенная система – раствор.
Она однородна, поверхности раздела между
частицами и средой нет.

Дисперсные системы и растворы очень важны в
повседневной жизни и в природе. Судите сами: без
нильского ила не состоялась бы великая
цивилизация Древнего Египта; без воды, воздуха,
горных пород и минералов вообще бы не
существовала живая планета – наш общий дом –
Земля; без клеток не было бы живых организмов и
т.д.

ВЗВЕСИ

Взвеси – это дисперсные системы, в которых
размер частицы фазы более 100 нм. Это непрозрачные
системы, отдельные частицы которых можно
заметить невооруженным глазом. Дисперсная фаза и
дисперсная среда легко разделяются
отстаиванием, фильтрованием. Такие системы
разделяются на:

1. Эмульсии (и среда, и фаза – нерастворимые
   друг в друге жидкости). Из воды и масла можно
   приготовить эмульсию длительным встряхиванием
   смеси. Это хорошо известные вам молоко, лимфа,
   водоэмульсионные краски и т.д.
2. Суспензии ( среда – жидкость, фаза –
   нерастворимое в ней твердое вещество).Чтобы
   приготовить суспензию , надо вещество измельчить
   до тонкого порошка, высыпать в жидкость и хорошо
   взболтать. Со временем частица выпадут на дно
   сосуда. Очевидно, чем меньше частицы, тем дольше
   будет сохраняться суспензия. Это строительные
   растворы, взвешенный в воде речной и морской ил,
   живая взвесь микроскопических живых организмов
   в морской воде – планктон, которым питаются
   гиганты – киты, и т.д.
3. Аэрозоли взвеси в газе (например, в воздухе)
   мелких частиц жидкостей или твердых веществ.
   Различаются пыли, дымы, туманы. Первые два вида
   аэрозолей представляют собой взвеси твердых
   частиц в газе (более крупные частицы в пылях),
   последний – взвесь капелек жидкости в газе.
   Например: туман, грозовые тучи – взвесь в воздухе
   капелек воды, дым – мелких твердых частиц. А смог,
   висящий над крупнейшими городами мира, также
   аэрозоль с твердой и жидкой дисперсной фазой.
   Жители населенных пунктов вблизи цементных
   заводов страдают от всегда висящей в воздухе
   тончайшей цементной пыли, образующейся при
   размоле цементного сырья и продукта его обжига –
   клинкера. Дым заводских труб, смоги, мельчайшие
   капельки слюны, вылетающих изо рта больного
   гриппом, также вредные аэролози. Аэрозоли играют
   важную роль в природе, быту и производственной
   деятельности человека. Скопление облаков,
   обработка полей химикатами, нанесение
   лакокрасочных покрытий при помощи
   пульверизатора, лечение дыхательных путей
   (ингаляция) – примеры тех явлений и процессов,
   где аэрозоли приносят пользу. Аэрозоли – туманы
   над морским прибоем, вблизи водопадов и фонтанов,
   возникающая в них радуга доставляет человеку
   радость, эстетическое удовольствие.

Для химии наибольшее значение имеют дисперсные
системы, в которых средой является вода и жидкие
растворы.

Природная вода всегда содержит растворенные
вещества. Природные водные растворы участвуют в
процессах почвообразования и снабжают растения
питательными веществами. Сложные процессы
жизнедеятельности, происходящие в организмах
человека и животных, также протекают в растворах.
Многие технологические процессы в химической и
других отраслях промышленности, например
получение кислот, металлов, бумаги, соды,
удобрений, протекают в растворах.

КОЛЛОИДНЫЕ СИСТЕМЫ

Коллоидные системы (в переводе с греческого
“колла” – клей, “еидос” вид клееподобные) –
это такие дисперсные системы, в которых размер
частиц фазы от 100 до 1 нм. Эти частицы не видны
невооруженным глазом, и дисперсная фаза и
дисперсная среда в таких системах отстаиванием
разделяются с трудом.

Из курса общей биологии вам известно, что
частицы такого размера можно обнаружить при
помощи ультрамикроскопа, в котором используется
принцип рассеивания света. Благодаря этому
коллоидная частица в нем кажется яркой точкой на
темном фоне.

Их подразделят на золи (коллоидные растворы) и
гели (студни).

1. Коллоидные растворы, или золи. Это
большинство жидкостей живой клетки (цитоплазма,
ядерный сок – кариоплазма, содержимое
органоидов и вакуолей). И живого организма в
целом (кровь, лимфа, тканевая жидкость,
пищеварительные соки и т.д.) Такие системы
образуют клеи, крахмал, белки, некоторые
полимеры.

Коллоидные растворы могут быть получены в
результате химических реакций; например, при
взаимодействии растворов силикатов калия или
натрия (“растворимого стекла”) с растворами
кислот образуется коллоидный раствор кремниевой
кислоты. Золь образуется и при гидролизе хлорида
железа (III) в горячей воде.

Характерное свойство коллоидных растворов –
их прозрачность. Коллоидные растворы внешне
похожи на истинные растворы. Их отличают от
последних по образующейся “светящейся дорожке”
– конусу при пропускании через них луча света.
Это явление называют эффектом Тиндаля. Более
крупные, чем в истинном растворе, частицы
дисперсной фазы золя отражают свет от своей
поверхности, и наблюдатель видит в сосуде с
коллоидным раствором светящийся конус. В
истинном растворе он не образуется. Аналогичный
эффект, но только для аэрозольного, а не жидкого
коллоида, вы можете наблюдать в лесу и в
кинотеатрах при прохождении луча света от
киноаппарата через воздух кинозала.

Пропускание луча света через растворы;

а – истинный раствор хлорида натрия;
б – коллоидный раствор гидроксида железа (III).

Частицы дисперсной фазы коллоидных растворов
нередко не оседают даже при длительном хранении
из-за непрерывных соударений с молекулами
растворителя за счет теплового движения. Они не
слипаются и при сближении друг с другом из-за
наличия на их поверхности одноименных
электрических зарядов. Это объясняется тем, что
вещества в коллоидном, т.е., в мелкораздробленном,
состоянии обладают большой поверхностью. На этой
поверхности адсорбируются либо положительно,
либо отрицательно заряженные ионы. Например,
кремниевая кислота адсорбирует отрицательные
ионы SiO32-, которых в растворе много
вследствие диссоциации силиката натрия:

Частицы же с одноименными зарядами взаимно
отталкиваются и поэтому не слипаются.

Но при определенных условиях может происходить
процесс коагуляции. При кипячении некоторых
коллоидных растворов происходит десорбция
заряженных ионов, т.е. коллоидные частицы теряют
заряд. Начинают укрупняться и оседают. Тоже самое
наблюдается при приливании какого-либо
электролита. В этом случае коллоидная частица
притягивает к себе противоположно заряженный
ион и ее заряд нейтрализуется.

Коагуляция – явление слипания коллоидных
частиц и выпадения их в осадок – наблюдается при
нейтрализации зарядов этих частиц, когда в
коллоидный раствор добавляют электролит. При
этом раствор превращается в суспензию или гель.
Некоторые органические коллоиды коагулируют при
нагревании (клей, яичный белок) или при изменении
кислотно-щелочной среды раствора.

2. Гели или студни представляют собой
студенистые осадки, образующиеся при коагуляции
золей. К ним относят большое количество
полимерных гелей, столь хорошо известные вам
кондитерские, косметические и медицинские гели
(желатин, холодец, мармелад, торт “Птичье
молоко”) и конечно же бесконечное множество
природных гелей: минералы (опал), тела медуз,
хрящи, сухожилия, волосы, мышечная и нервная
ткани и т.д. Историю развития на Земле можно
одновременно считать историей эволюции
коллоидного состояния вещества. Со временем
структура гелей нарушается (отслаивается) – из
них выделяется вода. Это явление называют синерезисом.

Выполните лабораторные опыты по теме
(групповая работа, в группе по 4 человека).

Вам выдан образец дисперсной системы. Ваша
задача: определить какая дисперсная система вам
выдана.

Выдано учащимся: раствор сахара, раствор
хлорода железа (III), смесь воды и речного песка,
желатин, раствор хлорида алюминия, раствор
поваренной соли, смесь воды и растительного
масла.

Инструкция по выполнению лабораторного опыта

1. Рассмотрите внимательно выданный вам образец
   (внешнее описание). Заполните графу № 1 таблицы.
2. Перемешайте дисперсную систему. Понаблюдайте
   за способностью осаждаться.

Осаждается или расслаивается в течении
несколько минут или с трудом в течении
продолжительного времени, или не осаждаются.
Заполните графу № 2 таблицы.

Если вы не наблюдаете осаждение частиц,
исследуйте его на процесс коагуляции. Отлейте
немного раствора в две пробирки и добавьте в одну
2–3 капли желтой кровяной соли и в другую 3–5
капель щелочи, что наблюдаете?

3. Пропустите дисперсную систему через фильтр.
   Что наблюдаете? Заполните графу № 3 таблицы.
   (Отфильтруйте немного в пробирку).
4. Пропустите через раствор луч света фонарика
   на фоне темной бумаги. Что наблюдаете? (можно
   наблюдать эффект Тиндаля)
5. Сделайте вывод: что это за дисперсная
   система? Что является дисперсной средой? Что
   является дисперсной фазой? Каковы размеры частиц
   в нем? (графа №5).

Синквейн ( “синквейн” –
от фр. слова, означающего “пять”) – это
стихотворение из 5 строк по определенной теме.
Для сочинения синквейна дается 5 минут, после
чего написанные стихотворения можно озвучить и
обсудить в парах, группах или на всю аудиторию.

Правила написания синквейна:

1. В первой строчке одним словом
   (обычно существительным) называется тема.
2. Вторая строчка – это описание этой
   темы двумя прилагательными.
3. Третья строчка – это три глагола
   (или глагольные формы), называющие самые
   характерные действия предмета.
4. Четвертая строчка – это фраза из
   четырех слов, показывающая личное отношение к
   теме.
5. Последняя строка – это синоним
   темы, подчеркивающий её суть.

Лето 2008 г. Вена. Шенбрунн.

Лето 2008 г.
Нижегородская область.

 Р.S.
Огромное спасибо Першиной О.Г., учителю химии МОУ
гимназия “Дмитров”, на уроке работали с
найденной презентацией, и она дополнялась нашими
примерами.