Номер 2, страница 81 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Вопросы и задания. Параграф 10. Дисперсные системы. Коллоидные растворы. Глава З. Смеси и растворы веществ - номер 2, страница 81.

Условие.

2. По каким признакам классифицируют дисперсные системы? Приведите примеры дисперсных систем, относящихся к различным классам.

Решение.

Решение 2.

Дисперсные системы классифицируют по нескольким основным признакам, которые позволяют систематизировать их огромное разнообразие.

1. По размеру частиц дисперсной фазы (степени дисперсности)

Это один из ключевых признаков классификации. В зависимости от размера частиц, дисперсные системы делят на три большие группы:

• Грубодисперсные системы (взвеси): размер частиц дисперсной фазы превышает 100 нм ($100 \cdot 10^{-9}$ м или $10^{-7}$ м). Это гетерогенные (неоднородные) системы, в которых частицы можно увидеть невооруженным глазом или в обычный микроскоп. Они термодинамически неустойчивы и со временем разделяются (оседают или всплывают).
  Примеры:

  • Суспензии (твердая фаза в жидкой среде): взвесь глины или песка в воде, побелка (известь в воде), некоторые лекарства в виде микстур.

  • Эмульсии (жидкая фаза в жидкой среде): молоко (капли жира в воде), майонез (масло в воде), нефть в воде.

  • Пыль (твердая фаза в газообразной среде): частицы пыли в воздухе.

  • Туман (жидкая фаза в газообразной среде): капельки воды в воздухе.

• Тонкодисперсные (коллоидно-дисперсные) системы (золи): размер частиц составляет от 1 до 100 нм. Это микрогетерогенные системы, частицы в которых не видны в обычный микроскоп, но обнаруживаются с помощью ультрамикроскопа (проявляют эффект Тиндаля). Они обладают большей устойчивостью, чем грубодисперсные системы.
  Примеры:

  • Золи: коллоидные растворы, например, золь золота, золь гидроксида железа(III) в воде, белок куриного яйца в воде, крахмальный клейстер.

  • Гели (студни): структурированные коллоидные системы, например, желатин, мармелад, желе.

  • Дымы (твердая фаза в газообразной среде): частицы сажи в воздухе.

• Молекулярно-дисперсные (ионно-дисперсные) системы (истинные растворы): размер частиц менее 1 нм. Это гомогенные (однородные) системы, которые являются термодинамически устойчивыми и не разделяются со временем. Частицы дисперсной фазы — это отдельные молекулы или ионы.
  Примеры: растворы сахара, солей (например, $NaCl$) или кислот в воде, воздух (смесь газов).

Ответ: Дисперсные системы классифицируют по размеру частиц на грубодисперсные (взвеси, >100 нм, например, молоко), тонкодисперсные (коллоидные системы, 1-100 нм, например, желе) и истинные растворы (<1 нм, например, раствор сахара).

2. По агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды

Сочетание трех агрегатных состояний (газообразное - Г, жидкое - Ж, твердое - Т) для дисперсной фазы и дисперсионной среды дает 8 типов дисперсных систем. Комбинация Г/Г (газ в газе) не является дисперсной системой, так как газы смешиваются неограниченно, образуя гомогенный истинный раствор.

Дисперсионная среда	Дисперсная фаза	Тип системы (обозначение)	Примеры
Газ (Г)	Жидкость (Ж)	Жидкие аэрозоли (Ж/Г)	Туман, облака, спреи
Газ (Г)	Твердое тело (Т)	Твердые аэрозоли (Т/Г)	Дым, пыль, смог
Жидкость (Ж)	Газ (Г)	Пены (Г/Ж)	Мыльная пена, взбитые сливки, пивная пена
Жидкость (Ж)	Жидкость (Ж)	Эмульсии (Ж/Ж)	Молоко, майонез, лимфа
Жидкость (Ж)	Твердое тело (Т)	Суспензии, золи (Т/Ж)	Речная вода с илом, краски, зубная паста
Твердое тело (Т)	Газ (Г)	Твердые пены (Г/Т)	Пенопласт, пемза, хлеб
Твердое тело (Т)	Жидкость (Ж)	Гели, капиллярные системы (Ж/Т)	Влажная почва, жемчуг, опал
Твердое тело (Т)	Твердое тело (Т)	Твердые золи (Т/Т)	Цветные стекла (рубиновое стекло), минералы с вкраплениями, некоторые сплавы

Ответ: По агрегатному состоянию фазы и среды выделяют 8 типов систем. Примеры: эмульсия (Ж/Ж) - молоко; пена (Г/Ж) - взбитые сливки; аэрозоль (Ж/Г) - туман; суспензия (Т/Ж) - глина в воде; твердая пена (Г/Т) - пенопласт.

3. По интенсивности взаимодействия между фазами

Эта классификация особенно важна для коллоидных систем и описывает их термодинамическую устойчивость.

• Лиофильные системы (от греч. «любящие растворитель»). В таких системах существует сильное взаимодействие между частицами дисперсной фазы и молекулами дисперсионной среды. Частицы фазы окружены сольватной (гидратной, если среда - вода) оболочкой, что делает систему термодинамически устойчивой. Они образуются самопроизвольно.
  Примеры: растворы высокомолекулярных соединений (белков, крахмала, желатина), растворы мыла и других поверхностно-активных веществ (ПАВ).

• Лиофобные системы (от греч. «боящиеся растворителя»). Взаимодействие между фазами слабое. Такие системы термодинамически неустойчивы и могут существовать только в присутствии стабилизаторов — веществ, которые адсорбируются на поверхности частиц и препятствуют их слипанию (коагуляции).
  Примеры: золи металлов (золото в воде), золи гидроксидов и сульфидов металлов, эмульсии и суспензии без стабилизаторов.

Ответ: По взаимодействию фаз системы делят на лиофильные (устойчивые, образуются самопроизвольно, например, раствор желатина) и лиофобные (неустойчивые, требуют стабилизатора, например, золь золота в воде).

4. По наличию структуры

Эта классификация описывает характер связи между частицами дисперсной фазы и вытекающие из этого реологические свойства (текучесть, упругость).

• Свободнодисперсные системы. Частицы дисперсной фазы не связаны друг с другом и могут свободно перемещаться относительно друг друга под действием теплового движения или силы тяжести. Эти системы текучи (если среда жидкая или газообразная).
  Примеры: разбавленные золи, эмульсии, суспензии, аэрозоли.

• Связнодисперсные системы. Частицы дисперсной фазы образуют в объеме дисперсионной среды сплошную пространственную сетку или каркас. Такие системы теряют текучесть, приобретают определенную форму, прочность и упругость.
  Примеры: гели (студни), концентрированные суспензии и эмульсии, пены, пористые тела (губки, почва, хлеб).

Ответ: По наличию структуры системы бывают свободнодисперсные (текучие, частицы не связаны, например, молоко) и связнодисперсные (не текучие, частицы образуют каркас, например, желе или хлеб).