Чем отличается суспензия от эмульсии
Средой в суспензиях выступает жидкость, а фазой – твердые вещества. В эмульсиях среда – жидкость и фаза тоже жидкость.
Что такое суспензия и эмульсия
Эмульсии и суспензии – неоднородные непрозрачные системы. Между капельками вещества или частицами и молекулами растворителя не возникает ни физических, ни химических взаимодействий.
Эмульсии и суспензии не устойчивые системы, они с течением времени отстаиваются и расслаиваются на дисперсионную среду и дисперсионную фазу (на два несмешивающихся вещества: воду и глину, масло и воду). Например, частицы глины в воде оседают на дно.
Суспензия представляет собой взвесь микроскопических твердых частиц в жидкости, в качестве которой, как правило, выступает вода или масло. Другими словами, суспензия – это нерастворимый порошок в воде (масле). Суспензии нашли применение в фармакологии, строительной технологии, выпуске бумаги, лакокрасочных изделий и прочих строительных материалов.
Эмульсия – взвесь микроскопических частиц какой-либо жидкости, неспособной растворяться в другой жидкости. Классическая эмульсия – масло в воде. Их используют в приготовлении лекарств, строительных материалов, косметических средств, пищевой промышленности, мыловарении, живописи, автомобильной промышленности и сельском хозяйстве.
Сравнение суспензии и эмульсии
В чем разница между эмульсией и суспензией?
Если в качестве среды в эмульсиях и суспензиях выступает жидкость, то в роли дисперсионной фазы задействованы жидкости и твердые вещества соответственно.
Частицы в суспензиях, несмотря на свою мизерность, достаточно крупны, чтобы оказывать противостояние броуновскому движению. Они сравнительно быстро всплывают или выпадают в осадок.
Эмульсии бывают прямыми (масло в воде), когда в полярной среде распределяются капли неполярной жидкости (к примеру, водоэмульсионные краски).
Кроме того, существуют обратные (вода в масле) эмульсии. К ним относятся нефтяные эмульсии.
Отличие суспензии от эмульсии заключается в следующем:
- Суспензия – это система твердое вещество-жидкость, а эмульсия – жидкость-жидкость.
- Для эмульсии требуются малорастворимые или вовсе нерастворимые друг в друге жидкости.
- Для суспензии необходимы твердые вещества нерастворимые или практически нерастворимые в представленной жидкой среде.
Эмульсионные краски для внутренних работ: виды и характеристики
Современные эмульсионные краски для внутренних работ – это составы, на которые приходится большая доля выпуска лакокрасочной продукции, то есть они пользуются огромной популярностью у покупателей. И это неудивительно, ведь эмульсии экологичны, долговечны и очень просты в нанесении.


По своей природе эмульсионные краски для внутренних работ представляют собой однородную композицию, состоящую из четырех компонентов:
- Антисептика;
- Загустителей;
- Наполнителей;
- Латекса.
Основным структурным элементом таких составов является водная среда. В ней распределена связующая основа и пигментированные частицы, в результате чего получается вязкая устойчивая дисперсия, после высыхания образующая однородный стойкий слой.
Эмульсионные краски классифицируются по типу:
- Силиконовые;
- Латексные;
- Поливинилацетатные;
- Акриловые;
- Водоэмульсионные;
- Водно-дисперсионные.
Виды и характеристики эмульсионной краски
Силиконовые эмульсии
Их связующим элементом является эмульгированная силиконовая смола. Она образует на поверхности водоотталкивающую пленку, отличающуюся хорошими воздухо- и паропропускными способностями.
Силиконовые краски можно назвать универсальными, поскольку они безупречно лягут на любые типы минеральных оснований, и подойдут для перекрашивания поверхностей, окрашенных силикатными эмульсиями.
Такие краски могут с легкостью замаскировать волосяные трещины размером до 2 мм, что свидетельствует о феноменальной эластичности суспензии.
Еще одно преимущество – экологичность и неагрессивность смесей, исключающие присутствие в составе токсичных, альгицидных и фугицидных добавок, что также говорит о хорошей стойкости краски к развитию грибковых наростов и размножению бактерий.
Недостаток силиконовых красок – дороговизна.
Латексные
Изготавливаются на основе латекса с добавлением воды и полимеров, благодаря которым окрашенная поверхность отлично противостоит влаге. Качественные латексные краски способны перекрыть микротрещины, размером не превышающие 1 мм.
Латексные краски, пожалуй, самая дорогостоящая разновидность эмульсионных составов, но и преимуществ у них более чем достаточно.
Во-первых, практичность и универсальность, что позволяет окрашивать такими красками любые поверхности, начиная от гипсокартонных листов и заканчивая кирпичными или бетонными основаниями.
Во-вторых, износостойкость и достаточно хорошая светостойкость.
В-третьих, возможность нанесения тончайшего слоя, благодаря пластичности краски.
В-четвертых, эстетичность окрашенного основания, отличающегося глубоким матово-шелковистым типом.
Поливинилацетатные эмульсионные краски
Основное составляющее вещество краски – поливинилацетатная эмульсия, перемешенная с пигментированными микрочастицами, а также со стабилизаторами и пластификаторами.
Такие эмульсионные краски для внутренних работ – самый бюджетный вариант. Они:
- недостаточно водостойки, что исключает их применение для чрезмерно влажных помещений и поверхностей с постоянно образуемыми конденсатными скоплениями;
- неустойчивы к механическим воздействиям, поэтому использовать их лучше всего для покраски потолков.
К основным достоинствам поливинилацетатных эмульсий можно отнести безупречную светостойкость, а также адгезию с основанием. Кроме того, состав наделен хорошей укрывистостью, позволяющей наносить его на поверхность в один, максимум в два слоя.
Акриловые
Акриловые краски производятся на основе акриловых смол, способны перекрыть микротрещины до 0,5 мм. В качестве растворителя, как и во всех эмульсионных красках, выступает вода. Наиболее дешевые вариации эмульсии производятся с применением акриловых сополимеров, но и характеристики таких составов на порядок ниже.
Акриловые эмульсии по праву признаны идеальными красками, наделенными прочностью, эластичностью, стойкостью к любым повреждениям и долговечностью.
Они почти на 100% водонепроницаемы и практичны, поэтому применимы для отделки ванных комнат или кухонь, а также поверхностей, подвергаемых частой мойке. Обладая водостойкостью, составы не создают на основании паронепроницаемую пленку.
Водоэмульсионные
Характеризуются паропроницаемостью, что делает поверхность «дышащей». Отличаются армирующей способностью, позволяющей защитить основание от образования микротрещин.
Благодаря широчайшему ассортименту оттенков можно подобрать состав под любую стилистику помещения. С помощью таких эмульсий можно создать панно с необычной фактурой, визуально придающей плоскости объем и многогранность.
Основной недостаток водоэмульсионных красок – вероятность смывания при постоянном воздействии как воды, так и паров влаги.


Водно-дисперсионные
Пигментированная суспензия, включающая в состав дигредированную в водной среде основу, наполнители и стабилизаторы. Водно-дисперсионные краски предназначены для внутренних и фасадных работ. Отлично ложатся на кирпичные, деревянные, бетонные, предварительно загрунтованные металлические и оштукатуренные основания.
Безусловное преимущество дисперсионных составов – это эластичность, упрощающая процедуру нанесения.
Окрашенная водно-дисперсионными красками поверхность становится феноменально устойчивой к механическим воздействиям и огню, а хорошая паропроницаемость исключает образование плесневых грибов.
Состав долговечен (при соблюдении температурного и влажностного режима во время нанесения), влагоустойчив и светостоек. Как и водоэмульсионные краски, дисперсии отлично сцепляются с основанием и армируют. Выпускаются только в белом цвете, что, пожалуй, является единственным их недостатком.
Выбор краски
Чтобы выбрать определенную эмульсию для конкретного помещения, в первую очередь, целесообразно обратить внимание на класс устойчивость состава, то есть его износостойкость.
Классификация
Все краски по DIN EN 13300 условно делятся на пять классов и типов по износостойкости.
Класс 1 – окрашенные поверхности сверхустойчивые к мытью (ванные комнаты, кухни и другие помещения с постоянным присутствием паров влаги). Такие краски относятся к типу Е1.
Класс 2 – эмульсионные краски, устойчивые к мытью (поверхности, периодически подвергаемые мытью). Относят их к типу Е2.
Класс 3 – основания, характеризующиеся стойкостью к смыванию (окрашенные поверхности периодические протираемые). Тип Е3;
Класс 4 – окрашенные плоскости устойчивые только к сухому протиранию (основания, не предполагающие периодический уход). Такие эмульсии определяют к типу Е4;
Класс 5 – краски неустойчивые к любым типам истирания. Тип Е5.
Прочие характеристики
Следующий критерий, который необходимо учесть при покупке эмульсионных красок – укрывистость (расход). В зависимости от этого показателя составы, в соответствии с DIN EN 13300, подразделяются на четыре класса. Чем ниже класс, тем больше слоев потребуется для покраски основания.


Все лакокрасочные суспензии подвергаются градации по степени глянца окрашенной поверхности:
- Суперматовые. Обозначаются на этикете с помощью цифрового кода 0-5 или буквенного – СМ;
- Матовые. Условное цифровое обозначение 6-10 или буквенное – М;
- Полуматовые с пометкой на упаковке 11-29 или же ПМ;
- Полуглянцевые с цифровым кодом 30-59 или буквенным – ПГ;
- Глянцевые, обозначаемые как 60-89 или Г;
- Суперглянцевые. Пометка на этикетке должна содержать 90-100 или СГ.
Помимо этого, определяющим расход эмульсионных красок показателем считается их плотность, указывающая на соотношение твердых наполнителей с полимерными связующими. Чем плотнее составы, тем ниже их пластичность и, соответственно, выше расход.
Не менее важная характеристика – степень перетира, определяемая специальным прибором гриндометром и указывающая на размер самых крупных частичек в составе. Меньший размер частиц – залог хорошей укрывистости эмульсии.
Однако излишне перетертые частицы могут стать причиной паронепроницаемости окрашенной поверхности.
Сегодня строительные супермаркеты пестрят ассортиментом различных лакокрасочных составов. Но эмульсионные краски для внутренних работ, обладающие феноменальными техническими характеристиками, по праву считаются самыми экологичными, практичными и долговечными.
Поэтому покрытая эмульсионным составом поверхность наделяется не только отличными функциональными свойствами, но тактильной и визуальной привлекательностью.
Эмульсионные краски для внутренних работ, видео
что такое дисперсия и эмулсия
Дисперсная система — это смесь, состоящая как минимум из двух веществ, которые совершенно или практически не смешиваются друг с другом и не реагируют друг с другом химически. Первое из веществ (дисперсная фаза) мелко распределено во втором (дисперсионная среда, диспергатор) . Фазы можно отделить друг от друга физическим способом (центрифугировать, сепарировать) . Обычно дисперсные системы — это коллоидные растворы, золи. К дисперсным системам относят также случай твердой дисперсной среды, в которой находится дисперсная фаза. <a rel=»nofollow» href=»http://ru.wikipedia.org/wiki/Дисперсия_(химия)» target=»_blank» >Дисперсная система/википедия/</a> Эму́льсия — дисперсная система с жидкой дисперсионной средой и жидкой дисперсной фазой. Эмульсии низкой концентрации — неструктурированные жидкости. Высококонцентрированные эмульсии — структурированные системы. Основные типы эмульсий: Прямые, с каплями неполярной жидкости в полярной среде (типа «масло в воде» ) Обратные, или инвертные (типа «вода в масле» ) Изменение состава эмульсий или внешнее воздействие могут привести к превращению прямой эмульсии в обратную или наоборот. Лиофильные эмульсии образуются самопроизвольно и термодинамически устойчивы. К ним относятся т. н. критические эмульсии, образующиеся вблизи критической температуры смешения двух жидких фаз, а также некоторые смазочно-охлаждающие жидкости. Лиофобные эмульсии возникают при механическом, акустическом или электрическом эмульгировании (диспергировании) , а также вследствие конденсационного образования капель дисперсной фазы в пересыщенных растворах или расплавах. Они термодинамически неустойчивы и длительно существуют лишь в присутствии эмульгаторов — веществ, облегчающих диспергирование и препятствующих коалесценции (слипанию) . Эффективные эмульгаторы — мицеллообразующие ПАВ, растворимые высокомолекулярные вещества, некоторые высокодисперсные твёрдые тела. В виде эмульсий получают смазочно-охлаждающие жидкости, битумные материалы, пропиточные композиции, пестицидные препараты, лекарственные и косметические средства, пищевые продукты. <a rel=»nofollow» href=»http://ru.wikipedia.org/wiki/Эмульсия» target=»_blank» >http://ru.wikipedia.org/wiki/Эмульсия</a>
Чтобы было понятно, попробую объяснить человеческим языком. Вот когда суп остывает, если его взболтать в нем присутствуют микроскопические радужные кругляшки жира, это эмульсия. То есть такая система, где жидкость присутствует в жидкости. Это не раствор! В растворе величина частиц растворяемого вещества очень мала, порядка нанометров, в эмульсии же капельки размера где-то десять в минус шестой, десять в минус пятой метра. Еще один типичный пример эмульсии — это молоко. Если говорить о красках, водоэмульсионка, например, называется так потому, что этот вид жидкой краски смешивается с водой по типу эмульсии. То есть не образует раствор, но при этом смешивается достаточн хорошо. Дисперсия — это практически то же самое, что и эмульсия, только в жидкости растворяют не другую жидкость, а твердое вещество. И опять же, при условии, что частицы не слишком большие, и не слишком маленькие, образуется дисперсная система. Некоторые твердые краски смешиваются с водой по типу дисперсии (например, меловые) Все свойства таких составов изучает коллоидная химия.
Ответы@Mail.Ru: акриловая и вододисперсионная краска
Да это так. Состав у них один — на водной основе. Просто клеящее вещество наверное разное, акрил почти тот же клей. В дешовой водоэмульсионной краске акриловой или клеевой эмульсии меньше, поэтому она после высыхания мажется не хуже извести. А акриловая эмульсия лучше держит пигмент. Хотя я могу и ошибаться…
да, одно и тожеЭто вообще разные критерии. Акриловая это значит что в краске основой является сам акрил. Краска бывает дисперсионная и эмульсионная. Эмульсия — это принудительное смешивание несмешиваемы жидкостей. Дисперсия — почти тоже только жидкости и твердого составляющего. Эмульсия еще называется водополимерной дисперсией. Пример простой дисперсии — раствор мела или извести в воде, клеевые составы. А вот как краска будет ложиться или впитываться это уже зависит от состава, а не от названия. Если акриловая то по идеи должна образовывать пленку.
Не совсем) Акрил это полимерное производное метакриловой кислоты, а водоэмульсионная краска это ХЗ
.Акрил это материал. Эмульсия и дисперсия это состояние материала.. . На банку или на страничку писали инструкцию барыги из торгового отдела или рекламного… А создателю сайта и вовсе не в невдомёк…если строго по теории, тогда конечно это не одно и тоже. А вот на практике и акриловая и латексная, водоэмульсионная и вододисперсионная по сути одно и тоже. кому надо их различать?
Что такое дисперсионная краска?
Ими покрывают и внутренние поверхности, их применяют и для подновления фасадов. Не игнорируются краски и мебельщиками. Для заборов и перил они подходят как нельзя лучше. Столь широкое применение обязывает пользователей хоть немного разбираться в теории: на какой основе сделаны, чем разводить и как использовать в ремонтных целях.
Что такое дисперсионная краска, народ в массе своей представляет себе смутно и весьма приблизительно. Хоть это и не мешает людям активно ими пользоваться, мы решили заполнить этот пробел в знаниях. Об этом, и еще о многом другом, не менее интересном – в сегодняшней нашей статье.
Немного теории
Тем, кто забыл школьный курс химии, напомним, что дисперсия – это образование примерно однородной субстанции из изначально не смешивающихся и не реагирующих друг с другом жидкостей. В результате получаются эмульсии, средой в которой (в случае краски) является растворитель, а дисперсной фазой – красящий пигмент с остальными добавками.
Поскольку фаза со средой не смешиваемые, краски, долгое время стоявшие без применения, начинают расслаиваться – разделяться на исходные слои. Этот процесс начинается, чуть ли не с момента расфасовки лакокрасочного материала. Поэтому-то инструкция к любой из них настоятельно требует перемешивания перед накладыванием на поверхности.
Состав дисперсий
На первый взгляд, в них должны входить только 2 компонента – среда и фаза. Однако на деле они обладают довольно сложным составом. Помимо растворителя и пигмента, в дисперсионные краски включаются:
- эмульгаторы, повышающие степень образования пигментных капель в среде;
- стабилизаторы, поддерживающие эмульсию в смешанном состоянии и препятствующие ее расслаиванию;
- загустители, делающие краску пригодной к нанесению и уменьшающие степень ее растекания.
- И это только самый необходимый минимум. Среднестатистическая водно-дисперсионная краска содержит около 15 составляющих!
- Высококачественная – от 35 до 40.
Разновидности дисперсионных красок
Наиболее известна и употребительна водно-дисперсионная, она же водоэмульсионная, краска. Уже из названия становится понятным, что дисперсной средой в ней является вода. Этот тип практически вытеснил с рынка ранее широко применявшиеся органо-основные виды. Объясняется такая популярность следующими факторами.
- Абсолютная безвредность. Органические растворители, входящие в предыдущие варианты, имели заметную летучесть, высокую возгораемость и разную степень токсичности. Водоэмульсионка лишена всех этих недостатков.
- Простота работы. В отличие от тяжелых в нанесении органо-основных материалов, водно-дисперсионной красить может даже ребенок.
- Водоэмульсионные краски очень быстро сохнут. Кто работал с прежними масляными, помнит, сколько приходилось ждать, чтобы к ним не прилипнуть. Скорое высыхание страхует также и от налипания пыли, которое раньше нередко вынуждало красить повторно.
- Водоэмульсионки в большинстве своем не выцветают, не теряют блеска и не меняют оттенок. К тому же они хорошо ложатся на любой материал.
- При использовании водно-дисперсионных красок сохраняется паропроницаемость поверхности. То есть стены продолжают дышать, в помещении не повышается влажность и сохраняется комфортная атмосфера существования.
- Длительность эксплуатации: если поверхность правильно подготовлена и окрашена, перекрашивать ее не будет нужно минимум 5 лет.
- Во многих случаях покрытие держится и до 20 (пока вам не надоест оформление).
Различие фаз водоэмульсионки
Во всех красках этого типа дисперсная среда одинакова (вода), а вот фаза бывает разной.
Наполнитель – клей ПВА. Самая дешевая разновидность водно-дисперсионных красок. Сохраняет стойкость к УФ и цвет, но отличается уязвимостью к воде. Используется в сухих, не требующих частого мытья помещениях или же для окраски потолков (не на кухне и не в ванной).
Латексные дисперсии. Покрытые ими поверхности можно смело мыть: у красок довольно высок порог износоустойчивости. Латексные водно-дисперсионные краски не имеют запаха, как и остальные водоэмульсионки, быстро сохнут и образуют на поверхности полноценный, качественный паробарьер. Однако к свету они сохраняют определенную чувствительность, поэтому в основном используются во внутренних работах. К тому же, у них недостаточно высокая морозоустойчивость: от холода покрытие идет трещинами, а в отдельных случаях и отваливается пластами.
Акриловые дисперсии считаются универсальными и многофункциональными. Ими можно красить и внутри, и снаружи. При нанесении они образуют пластичную пленку, которая сохраняет эластичность и после окончательного высыхания. Помимо водостойкости, акрилы характеризуются устойчивостью к температурам, ультрафиолету и истиранию. Естественно, из всего водно-дисперсионного ряда имеют наивысшую стоимость.
Для всех типов водоэмульсионок характерно предоставление возможности их колерования. Для этого выпускаются пигменты в сухом или жидком состоянии, позволяющие добиться желаемого цветового оттенка.
Фасадные особенности
Если необходимо максимально крепкое покрытие для наружной стороны стен, применяются особые дисперсионные краски, имеющие в основе синтетические смолы. Такие вариации имеют максимальный показатель износоустойчивости и прочности к механическим воздействиям. В них также вводят антисептики, препятствующие зарождению на фасаде грибковых и плесневых колоний.
Эффект отталкивания жидкости у них тоже повышенный, поскольку наружные стены подвергаются постоянным атакам со стороны осадков. К тому же у фасадных дисперсионных красок высокий коэффициент эластичности, особенно у тех, что предназначены для работы с деревом: пластичность позволяет сохранить целостность покрытия при сезонных или погодных подвижках древесины. Таким образом, зная в теории, что такое дисперсионная краска, будучи осведомленным о ее разновидностях, и трезво оценив предстоящие работы, вы наверняка выберете наиболее соответствующий вашим задачам тип лакокрасочного покрытия.
ДИСПЕРСИИ | ЛКМ Портал
(дисперсные системы) гетерогенные композиции, состоящие из компонентов, не смешивающихся друг с другом; при этом один из них (дисперсная фаза) равномерно распределен в виде большого количества частиц малого размера в другом (дисперсионная среда).
Размер частиц дисперсии влияет на многие важные свойства пленкообразователя, такие как пленкообразующая способность, блеск покрытия и способность проникать в пористые подложки. Более того, размер частиц существенно влияет на площадь внутренней поверхности системы и таким образом определяет необходимое количество стабилизатора.
Вязкость дисперсий полимеров существенно влияет на процесс их получения и переработки и зависит от вязкости водной фазы, объема дисперсной фазы и упаковки частиц. В случае, когда объем дисперсной фазы невелик, вязкость дисперсии определяется в основном вязкостью водорастворимой полимерной фракции и незначительно увеличивается с возрастанием объемной фракции полимера. Однако если объем дисперсной фазы близок к упаковочному фактору, вязкость дисперсии возрастает очень быстро.
Наиболее распространенные виды дисперсий для ЛКМ: эмульсии (латексы, водные и неводные дисперсии) жидкости в жидкости; суспензии твердой фазы (пигменты, наполнители) в жидкой среде; пены – дисперсии воздуха (или другого газа) в жидкой дисперсионной среде.
Дисперсии обычно агрегативно неустойчивы вследствие удельной поверхности частиц дисперсной фазы. Стабильность дисперсий обычно зависит от количества стабилизатора (эмульгатора), от размера частиц и содержания нелетучих веществ, а также от температуры. Если последняя понижается ниже температуры замерзания водной фазы, в большинстве случаев полимерные дисперсии коагулируют или агрегирует необратимо. Поэтому, по возможности, дисперсии должны храниться при температуре выше 0 °С. Слишком высокие температуры также снижают стабильность дисперсий: при повышении температуры число и энергия соударений частиц возрастают и, таким образом, вероятность коагуляции также увеличивается.
Дисперсные системы (11-й класс)
|
Предложите не менее пяти вопросов по обозначенной теме, на которые бы вы хотели получить ответы. |
Изучив тему урока, вы узнаете:
- что такое дисперсные системы?
- какими бывают дисперсные системы?
- какими свойствами обладают дисперсные системы?
- значение дисперсных систем.
Приложение 1
Можно изучать каждую дисперсную систему по отдельности, но лучше их классифицировать, выделить общее, типичное и это запомнить. Для этого нужно определить, по каким признакам это сделать. Найдите в тексте, предложенный Вам для изучения признак классификации, изучите его. Создайте кластер, указав признаки и свойства дисперсных систем, приведите к нему примеры. |
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
Дисперсионная среда | Дисперсная фаза | Примеры некоторых природных и бытовых дисперсных систем |
Газ | Газ | Всегда гомогенная смесь (воздух, природный газ) |
Жидкость | Туман, попутный газ с капельками нефти, карбюраторная смесь в двигателях автомобилей (капельки бензина в воздухе), аэрозоли | |
Твердое вещество | Пыли в воздухе, дымы, смог, самумы (пыльные и песчаные бури), аэрозоли | |
Жидкость | Газ | Шипучие напитки, пены |
Жидкость | Эмульсии. Жидкие среды организма (плазма крови, лимфа, пищеварительные соки), жидкое содержимое клеток (цитоплазма, кариоплазма) | |
Твердое вещество | Золи, гели, пасты (кисели, студни, клеи). Речной и морской ил, взвешенные в воде; строительные растворы | |
Твердое вещество | Газ | Снежный наст с пузырьками воздуха в нем, почва, текстильные ткани, кирпич и керамика, поролон, пористый шоколад, порошки |
Жидкость | Влажная почва, медицинские и косметические средства (мази, тушь, помада и т. д.) | |
Твердое вещество | Горные породы, цветные стекла, некоторые сплавы |
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:
- 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.
- 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.
- 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
- Рассмотрите внимательно выданный вам образец (внешнее описание). Заполните графу № 1 таблицы.
- 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?
- Пропустите дисперсную систему через фильтр. Что наблюдаете? Заполните графу № 3 таблицы. (Отфильтруйте немного в пробирку).
- Пропустите через раствор луч света фонарика на фоне темной бумаги. Что наблюдаете? (можно наблюдать эффект Тиндаля)
- Сделайте вывод: что это за дисперсная система? Что является дисперсной средой? Что является дисперсной фазой? Каковы размеры частиц в нем? (графа №5).
Внешний вид и видимость частиц | Способность осаждаться и способность к коагуляции | Способность задерживаться фильтрами | Наблюдение эффекта Тинделя | Название дисперной системы. Размеры частиц. |
№ 1 | № 2 | № 3 | № 4 | № 5 |