Sistemi dispers- formime të dy ose më shumë fazave (trupave) që praktikisht nuk përzihen dhe nuk reagojnë kimikisht me njëri-tjetrin. Në një rast tipik të një sistemi dyfazor, i pari nga substancat ( faza e shpërndarë) shpërndahet imët në të dytën ( medium dispersioni). Nëse ka disa faza, ato mund të ndahen fizikisht nga njëra-tjetra (centrifugë, të ndara, etj.).
Sistemet tipike të shpërndara janë tretësirat koloidale, solet. Sistemet e shpërndara përfshijnë gjithashtu rastin e një mediumi të ngurtë të shpërndarë në të cilin ndodhet faza e shpërndarë. Zgjidhje të komponimeve me peshë të lartë molekulare nga ju
Klasifikimi i sistemeve disperse
Klasifikimi më i përgjithshëm i sistemeve disperse bazohet në ndryshimin në gjendjen e grumbullimit të mediumit të shpërndarjes dhe fazës së shpërndarë (fazave). Kombinimet e tre llojeve të gjendjes së grumbullimit bëjnë të mundur dallimin e nëntë llojeve të sistemeve disperse dyfazore. Për shkurtësi, ato zakonisht shënohen me një fraksion, numëruesi i së cilës tregon fazën e shpërndarë, dhe emëruesi tregon mjedisin e shpërndarjes; për shembull, për sistemin gaz në lëng pranohet emërtimi G/L.
| Emërtimi | Faza e shpërndarë | Medium shpërndarës | Titulli dhe shembulli |
|---|---|---|---|
| Y/Y | I gaztë | I gaztë | Përzierje gjithmonë homogjene (ajër, gaz natyror) |
| F/G | E lëngshme | I gaztë | Aerosolet: mjegulla, retë |
| T/G | E vështirë | I gaztë | Aerosolet (pluhurat, tymrat), substancat pluhur |
| G/F | I gaztë | E lëngshme | Emulsione dhe shkume gazi |
| F/F | E lëngshme | E lëngshme | Emulsione: vaj, krem, qumësht |
| T/F | E vështirë | E lëngshme | Pezullimet dhe sollat: tul, llum, suspension, paste |
| H/T | I gaztë | E vështirë | Trupa poroz: polimere shkumë, shtuf |
| W/T | E lëngshme | E vështirë | Sistemet kapilare (trupat poroz të mbushur me lëng): dheu, dheu |
| T/T | E vështirë | E vështirë | Sisteme të ngurta heterogjene: lidhjet, betoni, qeramika e qelqit, materialet e përbëra |
Bazuar në vetitë kinetike të fazës së shpërndarë, sistemet disperse dyfazore mund të ndahen në dy klasa:
- Sisteme të shpërndara lirisht, në të cilën faza e shpërndarë është e lëvizshme;
- Sisteme të shpërndara kohezive, në të cilin mjedisi i dispersionit është i ngurtë dhe grimcat e fazës së tyre të shpërndarë janë të ndërlidhura dhe nuk mund të lëvizin lirshëm.
Nga ana tjetër, këto sisteme klasifikohen sipas shkallës së shpërndarjes.
Sistemet me grimca fazore të shpërndara me madhësi të barabartë quhen monodisperse, dhe sistemet me grimca me madhësi të pabarabartë quhen polidisperse. Si rregull, sistemet reale rreth nesh janë shumë të shpërndarë.
Ekzistojnë gjithashtu sisteme të shpërndara me një numër më të madh fazash - sisteme komplekse të shpërndara. Për shembull, kur një medium i lëngshëm dispersioni vlon me një fazë të ngurtë të shpërndarë, fitohet një sistem trefazor "avull - pika - grimca të ngurta".
Një shembull tjetër i një sistemi kompleks dispers është qumështi, përbërësit kryesorë të të cilit (pa llogaritur ujin) janë yndyra, kazeina dhe sheqeri i qumështit. Yndyra është në formë emulsioni dhe kur qumështi qëndron, gradualisht ngrihet lart (ajka). Kazeina përmbahet në formën e një tretësire koloidale dhe nuk lirohet spontanisht, por mund të precipitohet lehtësisht (në formën e gjizës) kur qumështi acidifikohet, për shembull, me uthull. Në kushte natyrore, kazeina lirohet kur qumështi thahet. Së fundi, sheqeri i qumështit është në formën e një tretësire molekulare dhe lirohet vetëm kur uji avullon.
Sisteme të shpërndara lirisht
Bazuar në madhësinë e grimcave, sistemet e shpërndara lirisht ndahen në:
Sistemet ultramicroheterogjene quhen gjithashtu koloidale ose sols. Në varësi të natyrës së mediumit të shpërndarjes, solset ndahen në sole të ngurta, aerosole (sols me një mjedis dispersioni të gaztë) dhe liosols (sols me një mjedis të lëngshëm dispersioni). Sistemet mikroerogjene përfshijnë pezullime, emulsione, shkume dhe pluhura. Sistemet më të zakonshme të trashë janë sistemet me gaz të ngurtë (për shembull, rërë).
Sistemet koloidale luajnë një rol të madh në biologji dhe në jetën e njeriut. Në lëngjet biologjike të trupit, një sërë substancash janë në gjendje koloidale. Objektet biologjike (muskujt dhe qelizat nervore, gjaku dhe lëngjet e tjera biologjike) mund të konsiderohen si tretësira koloidale. Mjeti i shpërndarjes së gjakut është plazma - një zgjidhje ujore e kripërave dhe proteinave inorganike.
Sisteme të shpërndara kohezive
Materiale poroze
Materialet poroze ndahen sipas madhësisë së poreve, sipas klasifikimit të M. M. Dubinin, në:
Në bazë të karakteristikave gjeometrike, strukturat poroze ndahen në e rregullt(në të cilat në vëllimin e trupit ka një alternim të saktë të poreve ose zgavrave individuale dhe kanaleve që i lidhin ato) dhe stokastike(në të cilat orientimi, forma, madhësia, pozicioni relativ dhe marrëdhëniet e poreve janë të rastësishme). Shumica e materialeve poroze karakterizohen nga një strukturë stokastike. Natyra e poreve gjithashtu ka rëndësi: hapur poret komunikojnë me sipërfaqen e trupit në mënyrë që lëngu ose gazi të mund të filtrohet përmes tyre; rrugë pa krye poret gjithashtu komunikojnë me sipërfaqen e trupit, por prania e tyre nuk ndikon në përshkueshmërinë e materialit; poret e mbyllura .
Sisteme të ngurta heterogjene
Një shembull tipik i sistemeve të ngurta heterogjene janë materialet e përbëra të përdorura së fundmi (përbërësit) - materiale të ngurta, por heterogjene të krijuara artificialisht, që përbëhen nga dy ose më shumë komponentë me kufij të qartë të ndërfaqes ndërmjet tyre. Në shumicën e këtyre materialeve (me përjashtim të atyre me shtresa), përbërësit mund të ndahen në matricë dhe të përfshira në të elemente përforcuese; në këtë rast, elementët përforcues janë zakonisht përgjegjës për karakteristikat mekanike të materialit, dhe matrica siguron funksionimin e përbashkët të elementëve përforcues. Materialet më të vjetra të përbëra përfshijnë qerpiçin, betonin e armuar, çelikun damask dhe papier-mâché. Në ditët e sotme, plastika e përforcuar me fibra, tekstil me fije qelqi dhe metal-qeramika janë përdorur gjerësisht dhe kanë gjetur aplikim në një shumëllojshmëri të gjerë fushash të teknologjisë.
Lëvizja e sistemeve të shpërndara
Mekanika e mediave shumëfazore merret me studimin e lëvizjes së sistemeve të shpërndara. Në veçanti, problemet e optimizimit të pajisjeve të ndryshme të nxehtësisë dhe fuqisë (njësitë e turbinave me avull, shkëmbyesit e nxehtësisë, etj.), Si dhe zhvillimi i teknologjive për aplikimin e veshjeve të ndryshme, bëjnë problemin e modelimit matematik të flukseve afër murit të një gazi. -përzierja e pikave të lëngshme përkatëse. Nga ana tjetër, diversiteti i konsiderueshëm i strukturës së flukseve afër murit të mediave shumëfazore, nevoja për të marrë parasysh faktorë të ndryshëm (inercia e pikave, formimi i një filmi të lëngshëm, tranzicionet fazore, etj.) kërkojnë ndërtimin e modeleve të veçanta matematikore. të mediave shumëfazore, të cilat aktualisht janë duke u zhvilluar në mënyrë aktive
|
Shenja e klasifikimit |
Emri i sistemit |
|
Madhësia e grimcave të fazës së shpërndarë: |
|
|
Ultramicroheterogjene (nanosistemi) |
|
|
Ultrafine |
|
|
10 nm - 1 μm |
Shumë i shpërndarë |
|
1 – 100 μm |
I trashë |
|
Përbërja fraksionale e grimcave të fazës së shpërndarë: |
|
|
grimca të së njëjtës madhësi |
Monodisperse |
|
grimca të madhësive të ndryshme |
Polydisperse |
|
Përqendrimi i grimcave të fazës së shpërndarë: |
|
|
Shpërndarë lirisht ose shpërndahet në mënyrë koherente |
|
|
Të shpërndara kohezive ose të shpërndara lirisht |
|
|
Natyra e ndërveprimit të grimcave të shpërndara me një mjedis dispersioni: |
|
|
Liofobik |
|
|
Liofilik |
|
|
Karakteri i shpërndarjes së fazës: |
|
|
të ngurta |
Vazhdimësia |
|
rrjetë me shtresa të holla |
Bikontinuitet |
|
Forma e grimcave: |
|
|
Gjatësia, gjerësia dhe trashësia janë afërsisht të njëjta (nga 1 nm në 10 μm) |
Volumetrik (tre-dimensionale) |
|
trashësia është e njëjtë (1 nm - 10 μm), por gjatësia dhe gjerësia janë shumë më të mëdha dhe mund të kenë vlera makroskopike (më shumë se 100 μm) |
Sipërfaqja (dydimensionale) |
|
fije shumë të holla, fibra, diametri i seksionit kryq varion nga 1 nm në 10 μm |
Linear (njëdimensionale) |
|
sferike, kubike |
Simetrike |
|
elipsoidale, prizmatike |
Anisodiametrike |
Klasifikimi sipas gjendjes së grumbullimit. Klasifikimi më i përgjithshëm i sistemeve të shpërndara bazohet në ndryshimin në gjendjen e grumbullimit midis fazës së shpërndarë dhe fazës së shpërndarë. Kombinimet e tre llojeve të gjendjes së grumbullimit bëjnë të mundur dallimin e nëntë llojeve të sistemeve të shpërndara. Për shkurtësi, ato zakonisht shënohen me një fraksion, numëruesi i të cilit tregon fazën e shpërndarë, dhe emëruesi tregon mjedisin e shpërndarjes, për shembull, për sistemin "gaz në lëng" emërtimi G/L pranohet.
Klasifikimi i sistemeve të shpërndara sipas gjendjes së grumbullimit të fazës së shpërndarë dhe mjedisit të shpërndarjes
|
Emërtimi |
Faza e shpërndarë |
Medium shpërndarës |
Titulli dhe shembulli |
|
Emulsione: vaj, krem, qumësht |
|||
|
Pezullimet dhe sollat: tul, llum, suspension, paste |
|||
|
I gaztë |
Emulsione gazi, shkume, ujë të gazuar |
||
|
Sistemet kapilare: lëng në trupa porozë, tokë, tokë, qeliza, perla |
|||
|
Sisteme të ngurta heterogjene: aliazhe, beton, qelq-qeramikë, materiale të përbëra, shkëmbinj |
|||
|
I gaztë |
Trupa poroz, membrana, shtuf |
||
|
I gaztë |
Aerosolet: mjegulla, retë |
||
|
I gaztë |
Aerosolet (pluhurat, tymrat), pluhurat |
||
|
I gaztë |
I gaztë |
Asnjë sistem dispers nuk është formuar |
Të gjitha kombinimet e mësipërme janë të mundshme dhe ekzistojnë në të vërtetë.
Rasti i parë qëndron disi larg - G 1 / G 2. Si rregull, përzierjet e gazeve formojnë një sistem shpërndarës molekular homogjen. Dhe vetëm disa gazra në presion të lartë janë në gjendje të prodhojnë një përzierje me tretshmëri të kufizuar - përzierje heterogjene. Duhet të theksohet gjithashtu origjinaliteti i sistemeve të tilla si shkume, shkume polistireni, emulsione të koncentruara dhe pasta. E veçanta qëndron në faktin se në këtë rast shpërndahet jo vetëm faza e shpërndarë, por edhe mjedisi i dispersionit, pasi grimcat e materialit të shpërndarë ndahen nga një shtresë e hollë e mediumit; trashësia e filmit mund të arrijë dimensione koloidale, d.m.th., mediumi është gjithashtu i shpërndarë në mënyrë koloidale, por vetëm në një dimension - trashësi.
Në gjendjen e shpërndarë koloidale, faza e shpërndarë përbëhet nga një numër relativisht i vogël molekulash. Grimcat individuale koloidale janë në thelb bërthama të një faze, gjendja e grumbullimit të së cilës ndonjëherë është e vështirë të vendoset me besim të plotë.
Për më tepër, përvoja tregon se ndryshimi në gjendjen e grumbullimit të një substance të shpërndarë (me një gjendje konstante të grumbullimit të mediumit të shpërndarjes) nuk sjell ndryshime të rëndësishme në vetitë e sistemit koloidal. Në këtë drejtim, klasifikimi është thjeshtuar, dhe nëntë llojet e mundshme të sistemeve të shpërndara mund të reduktohen në tre - sipas gjendjes agregate të mediumit: sisteme me një medium të gaztë, të lëngët dhe të ngurtë. Për shkurtësi, ato quhen përkatësisht aerosole, liosole dhe solidosole. Në varësi të natyrës së mediumit të shpërndarjes, liosolet quhen hidrosol, alkosol, eterosol etj. Mjeti i shpërndarjes së këtyre soleve është respektivisht uji, alkooli dhe eteri. Sistemet mikroheterogjene me një mjedis të lëngshëm dispersioni dhe një fazë të ngurtë të shpërndarë quhen pezullime, dhe me një fazë të lëngshme të shpërndarë - emulsione.
Këto tre grupe të soleve ndryshojnë ndjeshëm nga njëri-tjetri për nga vetitë, në veçanti stabiliteti. Çështja e stabilitetit të sistemeve koloidale është një pyetje shumë e rëndësishme që ka të bëjë drejtpërdrejt me vetë ekzistencën e tyre. Prandaj, meriton një vështrim më të afërt. Është vërejtur më parë se sistemet disperse koloidale janë termodinamikisht të paqëndrueshëm. Por ky pozicion duhet të sqarohet, aq më tepër që për solet e ndryshme (aerosole, liosol, solidosol) situata përfundimtare është e ndryshme.
Pezullimet- sistemet e shpërndara në të cilat faza e shpërndarë është e ngurtë dhe mjedisi i dispersionit është i lëngët, dhe i ngurtë është praktikisht i pazgjidhshëm në lëng. Për të përgatitur një pezullim, duhet të bluani substancën në një pluhur të imët, ta derdhni në një lëng në të cilin substanca nuk tretet dhe të shkundni mirë (për shembull, duke tundur argjilën në ujë). Me kalimin e kohës, grimcat do të bien në fund të enës. Ky proces quhet sedimentimi. Natyrisht, sa më të vogla të jenë grimcat, aq më gjatë do të zgjasë pezullimi. Prandaj, sa më të mëdha të jenë grimcat, aq më i lartë është paqëndrueshmëria e sedimentimit.
Emulsione- Sistemet e shpërndara në të cilat si faza e shpërndarë ashtu edhe mjedisi i dispersionit janë lëngje të papërziershëm reciprokisht. Një emulsion mund të përgatitet nga uji dhe vaji duke e tundur përzierjen për një kohë të gjatë. Një shembull i një emulsioni është qumështi, në të cilin globula të vogla yndyre notojnë në lëng. Pezullimet dhe emulsionet janë sisteme dyfazore.
Shkumë. Ashtu si emulsionet edhe shkumat janë sisteme të shpërndara në mënyrë të trashë.Prandaj në shumë procese teknologjike shkumat fitohen me të njëjtat metoda dispersioni që përdoren për marrjen e flluskave të gazit.
Aerosol– një sistem i shpërndarë i përbërë nga grimca të vogla, të ngurta ose të lëngshme të pezulluara në një mjedis të gaztë. Aerosolet, faza e shpërndarë e të cilave përbëhet nga pika të lëngshme, quhen mjegulla, dhe në rastin e një faze të ngurtë të shpërndarë, tym. Pluhuri klasifikohet si aerosolë të trashë.
Sipas madhësisë së grimcave sistemet e shpërndara lirisht janë të ndara
Ultramicroheterogjene quhen edhe sisteme tretësirat koloidale ose sols. Në varësi të natyrës së mediumit të shpërndarjes, solset ndahen në sole të ngurta, aerosole (sols me një mjedis dispersioni të gaztë) dhe liosols (sols me një mjedis të lëngshëm dispersioni). TE mikroheterogjene sistemet përfshijnë pezullime, emulsione, shkume dhe pluhura. Më e zakonshme i trashë sistemet janë sisteme me gaz të ngurtë, siç është rëra. Të shpërndarë në mënyrë të lidhur sisteme (trupa poroz) sipas klasifikimit të M.M. Dubinin ndahet në grupe
Sistemi dispers- formime të dy ose më shumë fazave (trupave) që praktikisht nuk përzihen dhe nuk reagojnë kimikisht me njëri-tjetrin. Në një rast tipik të një sistemi dyfazor, i pari nga substancat ( faza e shpërndarë) shpërndahet imët në të dytën ( medium dispersioni). Nëse ka disa faza, ato mund të ndahen fizikisht nga njëra-tjetra (centrifugë, të ndara, etj.).
Sistemet tipike të shpërndara janë tretësirat koloidale, solet. Sistemet e shpërndara përfshijnë gjithashtu rastin e një mediumi të ngurtë të shpërndarë në të cilin ndodhet faza e shpërndarë. Tretësirat e komponimeve me peshë të lartë molekulare kanë gjithashtu të gjitha vetitë e sistemeve të shpërndara.
Klasifikimi i sistemeve disperse
Klasifikimi më i përgjithshëm i sistemeve disperse bazohet në ndryshimin në gjendjen e grumbullimit të mediumit të shpërndarjes dhe fazës së shpërndarë (fazave). Kombinimet e tre llojeve të gjendjes së grumbullimit bëjnë të mundur dallimin e nëntë llojeve të sistemeve disperse dyfazore. Për shkurtësi, ato zakonisht shënohen me një fraksion, numëruesi i së cilës tregon fazën e shpërndarë, dhe emëruesi tregon mjedisin e shpërndarjes; për shembull, për sistemin gaz në lëng pranohet emërtimi G/L.
| Emërtimi | Faza e shpërndarë | Medium shpërndarës | Titulli dhe shembulli |
|---|---|---|---|
| Y/Y | I gaztë | I gaztë | Përzierje gjithmonë homogjene (ajër, gaz natyror) |
| F/G | E lëngshme | I gaztë | Aerosolet: mjegulla, retë |
| T/G | E vështirë | I gaztë | Aerosolet (pluhurat, tymrat), substancat pluhur |
| G/F | I gaztë | E lëngshme | Emulsione dhe shkume gazi |
| F/F | E lëngshme | E lëngshme | Emulsione: vaj, krem, qumësht |
| T/F | E vështirë | E lëngshme | Pezullimet dhe sollat: tul, llum, suspension, paste |
| H/T | I gaztë | E vështirë | Trupa poroz: polimere shkumë, shtuf |
| W/T | E lëngshme | E vështirë | Sistemet kapilare (trupat poroz të mbushur me lëng): dheu, dheu |
| T/T | E vështirë | E vështirë | Sisteme të ngurta heterogjene: lidhjet, betoni, qeramika e qelqit, materialet e përbëra |
Bazuar në vetitë kinetike të fazës së shpërndarë, sistemet disperse dyfazore mund të ndahen në dy klasa:
- Sisteme të shpërndara lirisht, në të cilën faza e shpërndarë është e lëvizshme;
- Sisteme të shpërndara kohezive, në të cilin mjedisi i dispersionit është i ngurtë dhe grimcat e fazës së tyre të shpërndarë janë të ndërlidhura dhe nuk mund të lëvizin lirshëm.
Nga ana tjetër, këto sisteme klasifikohen sipas shkallës së shpërndarjes.
Sistemet me grimca fazore të shpërndara me madhësi të barabartë quhen monodisperse, dhe sistemet me grimca me madhësi të pabarabartë quhen polidisperse. Si rregull, sistemet reale rreth nesh janë shumë të shpërndarë.
Ekzistojnë gjithashtu sisteme të shpërndara me një numër më të madh fazash - sisteme komplekse të shpërndara. Për shembull, kur një medium i lëngshëm dispersioni vlon me një fazë të ngurtë të shpërndarë, fitohet një sistem trefazor "avull - pika - grimca të ngurta".
Një shembull tjetër i një sistemi kompleks dispers është qumështi, përbërësit kryesorë të të cilit (pa llogaritur ujin) janë yndyra, kazeina dhe sheqeri i qumështit. Yndyra është në formë emulsioni dhe kur qumështi qëndron, gradualisht ngrihet lart (ajka). Kazeina përmbahet në formën e një tretësire koloidale dhe nuk lirohet spontanisht, por mund të precipitohet lehtësisht (në formën e gjizës) kur qumështi acidifikohet, për shembull, me uthull. Në kushte natyrore, kazeina lirohet kur qumështi thahet. Së fundi, sheqeri i qumështit është në formën e një tretësire molekulare dhe lirohet vetëm kur uji avullon.
Sisteme të shpërndara lirisht
Bazuar në madhësinë e grimcave, sistemet e shpërndara lirisht ndahen në:
Sistemet ultramicroheterogjene quhen gjithashtu koloidale ose sols. Në varësi të natyrës së mediumit të shpërndarjes, solset ndahen në sole të ngurta, aerosole (sols me një mjedis dispersioni të gaztë) dhe liosols (sols me një mjedis të lëngshëm dispersioni). Sistemet mikroerogjene përfshijnë pezullime, emulsione, shkume dhe pluhura. Sistemet më të zakonshme të trashë janë sistemet me gaz të ngurtë (për shembull, rërë).
Sistemet koloidale luajnë një rol të madh në biologji dhe në jetën e njeriut. Në lëngjet biologjike të trupit, një sërë substancash janë në gjendje koloidale. Objektet biologjike (muskujt dhe qelizat nervore, gjaku dhe lëngjet e tjera biologjike) mund të konsiderohen si tretësira koloidale. Mjeti i shpërndarjes së gjakut është plazma - një zgjidhje ujore e kripërave dhe proteinave inorganike.
Sisteme të shpërndara kohezive
Materiale poroze
Materialet poroze ndahen sipas madhësisë së poreve, sipas klasifikimit të M. M. Dubinin, në:
Në bazë të karakteristikave gjeometrike, strukturat poroze ndahen në e rregullt(në të cilat në vëllimin e trupit ka një alternim të saktë të poreve ose zgavrave individuale dhe kanaleve që i lidhin ato) dhe stokastike(në të cilat orientimi, forma, madhësia, pozicioni relativ dhe marrëdhëniet e poreve janë të rastësishme). Shumica e materialeve poroze karakterizohen nga një strukturë stokastike. Natyra e poreve gjithashtu ka rëndësi: hapur poret komunikojnë me sipërfaqen e trupit në mënyrë që lëngu ose gazi të mund të filtrohet përmes tyre; rrugë pa krye poret gjithashtu komunikojnë me sipërfaqen e trupit, por prania e tyre nuk ndikon në përshkueshmërinë e materialit; poret e mbyllura .
Sisteme të ngurta heterogjene
Një shembull tipik i sistemeve të ngurta heterogjene janë materialet e përbëra të përdorura së fundmi (përbërësit) - materiale të ngurta, por heterogjene të krijuara artificialisht, që përbëhen nga dy ose më shumë komponentë me kufij të qartë të ndërfaqes ndërmjet tyre. Në shumicën e këtyre materialeve (me përjashtim të atyre me shtresa), përbërësit mund të ndahen në matricë dhe të përfshira në të elemente përforcuese; në këtë rast, elementët përforcues janë zakonisht përgjegjës për karakteristikat mekanike të materialit, dhe matrica siguron funksionimin e përbashkët të elementëve përforcues. Materialet më të vjetra të përbëra përfshijnë qerpiçin, betonin e armuar, çelikun damask dhe papier-mâché. Tani e përhapur
Si mjedisi i dispersionit ashtu edhe faza e shpërndarë mund të përbëhen nga substanca në gjendje të ndryshme grumbullimi. Në varësi të kombinimit të gjendjeve të mjedisit të shpërndarjes dhe fazës së shpërndarë, mund të dallohen tetë lloje të sistemeve të tilla
Klasifikimi i sistemeve të shpërndara sipas gjendjes së grumbullimit
|
Medium shpërndarës |
Faza e shpërndarë |
Shembuj të disa sistemeve të shpërndarjes natyrore dhe shtëpiake |
|
E lëngshme |
Mjegull, gaz i shoqëruar me pika vaji, përzierje karburatori në motorët e makinave (pika benzine në ajër) |
|
|
Të ngurta |
Pluhuri në ajër, tym, smog, simooms (stuhitë e pluhurit dhe rërës) |
|
|
E lëngshme |
Pije të gazuara, banjë me flluska |
|
|
E lëngshme |
Mjetet e lëngshme të trupit (plazma e gjakut, limfat, lëngjet tretëse), përmbajtja e lëngshme e qelizave (citoplazma, karioplazma) |
|
|
Të ngurta |
Puthje, pelte, ngjitës, llum lumi ose deti i varur në ujë, llaç |
|
|
Të ngurta |
Korja e borës me flluska ajri në të, tokë, pëlhura tekstili, tulla dhe qeramikë, gomë shkumë, çokollatë e gazuar, pluhura |
|
|
E lëngshme |
Tokë me lagështi, produkte mjekësore dhe kozmetike (pomada, bojë për vetulla, buzëkuq, etj.) |
|
|
Të ngurta |
Shkëmbinj, gota me ngjyra, disa lidhje |
Gjithashtu, si tipar klasifikimi, mund të dallojmë një koncept të tillë si madhësia e grimcave të një sistemi të shpërndarë:
- - Të shpërndara në mënyrë të trashë (> 10 mikron): sheqer i grimcuar, dheu, mjegulla, pika shiu, hiri vullkanik, magma, etj.
- - Me finesë mesatare (0,1-10 mikron): eritrocitet e gjakut të njeriut, E. coli, etj.
xhel pezullimi emulsioni i shpërndarë
- - Shpërndarë shumë (1-100 nm): virusi i influencës, tymi, turbullira në ujërat natyrore, solet e përftuara artificialisht të substancave të ndryshme, tretësirat ujore të polimereve natyrore (albumin, xhelatinë etj.) etj.
- - Nano-madhësi (1-10 nm): molekula e glikogjenit, poret e imëta të qymyrit, solet metalike të përftuara në prani të molekulave të substancave organike që kufizojnë rritjen e grimcave, nanotuba karboni, nanofije magnetike prej hekuri, nikeli etj.
Sisteme të shpërndara në mënyrë të trashë: emulsione, pezullime, aerosole
Në bazë të madhësisë së grimcave të substancës që përbëjnë fazën e shpërndarë, sistemet e shpërndara ndahen në të trashë me madhësi grimcash më shumë se 100 nm dhe të shpërndara imët me madhësi grimcash nga 1 deri në 100 nm. Nëse substanca ndahet në molekula ose jone me madhësi më të vogël se 1 nm, formohet një sistem homogjen - një zgjidhje. Zgjidhja është homogjene, nuk ka ndërfaqe midis grimcave dhe mediumit, dhe për këtë arsye nuk i përket sistemeve disperse. Sistemet e shpërndara në mënyrë të trashë ndahen në tre grupe: emulsione, pezullime dhe aerosole.
Emulsionet janë sisteme të shpërndara me një medium dispersioni të lëngshëm dhe një fazë të lëngshme të shpërndarë.
Ato gjithashtu mund të ndahen në dy grupe: 1) të drejtpërdrejta - pika të një lëngu jopolar në një mjedis polar (vaj në ujë); 2) e kundërta (ujë në vaj). Ndryshimet në përbërjen e emulsioneve ose ndikimet e jashtme mund të çojnë në shndërrimin e një emulsioni të drejtpërdrejtë në një emulsion të kundërt dhe anasjelltas. Shembuj të emulsioneve natyrale më të njohura janë qumështi (emulsioni i drejtpërdrejtë) dhe vaji (emulsioni i kundërt). Një emulsion tipik biologjik janë pikat e yndyrës në limfë.
Ndër emulsionet e njohura në praktikën njerëzore janë lëngjet prerëse, materialet bituminoze, pesticidet, ilaçet dhe produktet kozmetike dhe produktet ushqimore. Për shembull, në praktikën mjekësore, emulsionet yndyrore përdoren gjerësisht për të siguruar energji për një trup të uritur ose të dobësuar përmes infuzionit intravenoz. Për të marrë emulsione të tilla përdoren vaj ulliri, pambuku dhe sojë. Në teknologjinë kimike, polimerizimi i emulsionit përdoret gjerësisht si metoda kryesore për prodhimin e gomave, polistirenit, polivinilacetatit etj. Pezullimet janë sisteme të trashë me një fazë të ngurtë të shpërndarë dhe një mjedis të lëngshëm dispersioni.
Në mënyrë tipike, grimcat e fazës së shpërndarë të një pezullimi janë aq të mëdha saqë vendosen nën ndikimin e gravitetit - sedimentit. Sistemet në të cilat sedimentimi ndodh shumë ngadalë për shkak të ndryshimit të vogël në densitet të fazës së shpërndarë dhe mjedisit të shpërndarjes quhen gjithashtu pezullime. Pezullimet e ndërtimit praktikisht të rëndësishme janë zbardhja ("qumësht gëlqere"), bojërat e smaltit dhe pezullimet e ndryshme ndërtimore, për shembull ato të quajtura "llaç çimentoje". Pezullimet përfshijnë edhe medikamente, për shembull pomadat e lëngshme - linimentet. Një grup i veçantë përbëhet nga sisteme të shpërndara në mënyrë të trashë, në të cilat përqendrimi i fazës së shpërndarë është relativisht i lartë në krahasim me përqendrimin e saj të ulët në suspensione. Sisteme të tilla të shpërndara quhen pasta. Për shembull, ato dentare, kozmetike, higjienike etj., që ju janë të njohura nga përditshmëria.
Aerosolet janë sisteme të shpërndara në mënyrë të trashë në të cilat mjedisi i shpërndarjes është ajri, dhe faza e shpërndarë mund të jetë pika e lëngshme (re, ylber, llak flokësh ose deodorant i lëshuar nga një kanaçe) ose grimca të një lënde të ngurtë (re pluhuri, tornado)
Sistemet koloidale - në to madhësitë e grimcave koloidale arrijnë deri në 100 nm. Grimca të tilla depërtojnë lehtësisht në poret e filtrave të letrës, por nuk depërtojnë në poret e membranave biologjike të bimëve dhe kafshëve. Meqenëse grimcat koloidale (micelat) kanë një ngarkesë elektrike dhe predha jonike tretës, për shkak të të cilave ato mbeten të pezulluara, ato mund të mos precipitojnë për një kohë mjaft të gjatë. Një shembull i mrekullueshëm i një sistemi koloidal janë tretësirat e xhelatinës, albuminës, gomës arabike dhe tretësirat koloidale të arit dhe argjendit.
Sistemet koloidale zënë një pozicion të ndërmjetëm midis sistemeve të trashë dhe zgjidhjeve të vërteta. Ato janë të përhapura në natyrë. Toka, balta, ujërat natyrore, shumë minerale, duke përfshirë disa gurë të çmuar, janë të gjitha sisteme koloidale.
Ekzistojnë dy grupe të tretësirave koloidale: të lëngshme (tretësira koloidale - sols) dhe xhel-like (pelte - xhel).
Shumica e lëngjeve biologjike të qelizës (citoplazma e përmendur tashmë, lëngu bërthamor - karioplazma, përmbajtja e vakuolave) dhe organizmit të gjallë në tërësi janë tretësira koloidale (sols). Të gjitha proceset jetësore që ndodhin në organizmat e gjallë janë të lidhura me gjendjen koloidale të materies. Në çdo qelizë të gjallë, biopolimerët (acidet nukleike, proteinat, glikozaminoglikanet, glikogjeni) gjenden në formën e sistemeve të shpërndara.
Xhelet janë sisteme koloidale në të cilat grimcat e fazës së shpërndarë formojnë një strukturë hapësinore.
Xhel mund të jenë: ushqim - marmelatë, marshmallows, mish pelte, pelte; biologjike - kërc, tendinat, flokët, muskujt dhe indet nervore, trupat e kandil deti; kozmetikë - xhel për dush, kremra; mjekësore - ilaçe, pomada; mineral - perlat, opal, carnelian, kalcedoni.
Sistemet koloidale kanë një rëndësi të madhe për biologjinë dhe mjekësinë. Përbërja e çdo organizmi të gjallë përfshin substanca të ngurta, të lëngshme dhe të gazta që janë në një marrëdhënie komplekse me mjedisin. Nga pikëpamja kimike, trupi në tërësi është një koleksion kompleks i shumë sistemeve koloidale.
Lëngjet biologjike (gjaku, plazma, limfa, lëngu cerebrospinal etj.) janë sisteme koloidale në të cilat komponimet organike si proteinat, kolesteroli, glikogjeni dhe shumë të tjera janë në gjendje koloidale. Pse natyra i jep atij një preferencë të tillë? Kjo veçori është kryesisht për shkak të faktit se një substancë në një gjendje koloidale ka një ndërfaqe të madhe midis fazave, gjë që kontribuon në reaksione më të mira metabolike.
Shembuj të sistemeve të shpërndarjes natyrore dhe artificiale. Mineralet dhe shkëmbinjtë si përzierje natyrale
E gjithë natyra që na rrethon - organizmat e kafshëve dhe bimëve, hidrosfera dhe atmosfera, korja e tokës dhe nëntoka janë një koleksion kompleks i shumë llojeve të ndryshme dhe të ndryshme të sistemeve të trashë dhe koloidal. Retë e planetit tonë janë të njëjtat qenie të gjalla si e gjithë natyra që na rrethon. Ato kanë një rëndësi të madhe për Tokën, pasi janë kanale informacioni. Në fund të fundit, retë përbëhen nga substanca kapilare e ujit, dhe uji, siç e dini, është një pajisje shumë e mirë për ruajtjen e informacionit. Cikli i ujit në natyrë çon në faktin se informacioni për gjendjen e planetit dhe disponimin e njerëzve grumbullohet në atmosferë dhe, së bashku me retë, lëviz në të gjithë hapësirën e Tokës. Një krijim i mahnitshëm i natyrës - retë, të cilat u japin njerëzve gëzim, kënaqësi estetike dhe thjesht dëshirën për të parë ndonjëherë qiellin.
Mjegulla mund të jetë gjithashtu një shembull i një sistemi natyror shpërndarës, akumulimi i ujit në ajër, kur formohen produkte të vogla të kondensimit të avullit të ujit (në një temperaturë të ajrit mbi? 10° - pika të vogla uji, në? 10..? 15° - një përzierje e pikave të ujit dhe kristaleve të akullit, në një temperaturë nën 15° - kristale akulli që shkëlqejnë në rrezet e diellit ose në dritën e hënës dhe fenerëve). Lagështia relative e ajrit gjatë mjegullave zakonisht është afër 100% (të paktën kalon 85-90%). Megjithatë, në ngrica të forta (? 30° dhe më poshtë) në zonat e populluara, në stacionet hekurudhore dhe fushat ajrore, mjegulla mund të vërehet në çdo lagështi relative të ajrit (madje më pak se 50%) - për shkak të kondensimit të avullit të ujit të formuar gjatë djegies së karburantit. (në motorë, furra etj.) dhe lëshohen në atmosferë nëpërmjet tubave të shkarkimit dhe oxhaqeve.
Kohëzgjatja e vazhdueshme e mjegullave zakonisht varion nga disa orë (dhe nganjëherë gjysmë ore në një orë) deri në disa ditë, veçanërisht në sezonin e ftohtë.
Mjegulla pengon funksionimin normal të të gjitha llojeve të transportit (veçanërisht të aviacionit), kështu që parashikimet e mjegullës kanë një rëndësi të madhe ekonomike.
Një shembull i një sistemi kompleks dispers është qumështi, përbërësit kryesorë të të cilit (pa llogaritur ujin) janë yndyra, kazeina dhe sheqeri i qumështit. Yndyra është në formë emulsioni dhe kur qumështi qëndron, gradualisht ngrihet lart (ajka). Kazeina përmbahet në formën e një tretësire koloidale dhe nuk lirohet spontanisht, por mund të precipitohet lehtësisht (në formën e gjizës) kur qumështi acidifikohet, për shembull, me uthull. Në kushte natyrore, kazeina lirohet kur qumështi thahet. Së fundi, sheqeri i qumështit është në formën e një tretësire molekulare dhe lirohet vetëm kur uji avullon.
Shumë gaze, lëngje dhe lëndë të ngurta treten në ujë. Sheqeri dhe kripa e gjellës treten lehtësisht në ujë; dioksidi i karbonit, amoniaku dhe shumë substanca të tjera, kur përplasen me ujin, hyjnë në tretësirë dhe humbasin gjendjen e mëparshme të grumbullimit. Një substancë e tretur mund të izolohet nga një tretësirë në një mënyrë të caktuar. Nëse avulloni një tretësirë të kripës së tryezës, kripa mbetet në formën e kristaleve të ngurta.
Kur substancat treten në ujë (ose në një tretës tjetër), formohet një sistem uniform (homogjen). Kështu, një zgjidhje është një sistem homogjen i përbërë nga dy ose më shumë komponentë. Tretësirat mund të jenë të lëngëta, të ngurta dhe të gazta. Tretësirat e lëngshme përfshijnë, për shembull, një zgjidhje të sheqerit ose kripës së tryezës në ujë, alkoolit në ujë dhe të ngjashme. Tretësirat e ngurta të një metali në një tjetër përfshijnë lidhjet: tunxh është një aliazh bakri dhe zinku, bronzi është një aliazh bakri dhe kallaji dhe të ngjashme. Një substancë e gaztë është ajri ose çdo përzierje e gazrave.
Substancat e pastra janë shumë të rralla në natyrë. Përzierjet e substancave të ndryshme në gjendje të ndryshme grumbullimi mund të formojnë sisteme heterogjene dhe homogjene - sisteme dhe solucione të shpërndara.
Substanca që është e pranishme në sasi më të vogla dhe e shpërndarë në vëllimin e një tjetri quhet faza e shpërndarë. Mund të përbëhet nga disa substanca.
Substanca e pranishme në sasi më të mëdha, në vëllimin e së cilës shpërndahet faza e shpërndarë, quhet mjedis dispersioni. Ekziston një ndërfaqe midis tij dhe grimcave të fazës së shpërndarë; prandaj, sistemet e shpërndara quhen heterogjene (johomogjene).
Si mjedisi i shpërndarjes ashtu edhe faza e shpërndarë mund të përfaqësohen nga substanca në gjendje të ndryshme grumbullimi - të ngurta, të lëngëta dhe të gazta.
Në varësi të kombinimit të gjendjes agregate të mjedisit të shpërndarjes dhe fazës së shpërndarë, mund të dallohen 8 lloje të sistemeve të tilla (Tabela 11).
Tabela 11
Shembuj të sistemeve të shpërndara
Bazuar në madhësinë e grimcave të substancave që përbëjnë fazën e shpërndarë, sistemet e shpërndara ndahen në të shpërndara trashë (suspensione) me madhësi grimcash më shumë se 100 nm dhe të shpërndara imët (tretësira koloidale ose sisteme koloidale) me madhësi grimcash nga 100 në 1. nm. Nëse substanca ndahet në molekula ose jone me madhësi më të vogël se 1 nm, formohet një sistem homogjen - një zgjidhje. Është uniforme (homogjene), nuk ka ndërfaqe ndërmjet grimcave të fazës së shpërndarë dhe mediumit.
Edhe një njohje e shpejtë me sistemet dhe zgjidhjet e shpërndara tregon se sa të rëndësishme janë ato në jetën e përditshme dhe në natyrë (shih Tabelën 11).
Gjykoni vetë: pa baltën e Nilit, qytetërimi i madh i Egjiptit të Lashtë nuk do të kishte ndodhur; pa ujë, ajër, shkëmbinj dhe minerale, planeti i gjallë nuk do të ekzistonte fare - shtëpia jonë e përbashkët - Toka; pa qeliza nuk do të kishte organizma të gjallë etj.
Klasifikimi i sistemeve disperse dhe zgjidhjeve është paraqitur në Skemën 2.
Skema 2
Klasifikimi i sistemeve disperse dhe zgjidhjeve
Pezulloni
Pezullimet janë sisteme të shpërndara në të cilat madhësia e grimcave fazore është më shumë se 100 nm. Këto janë sisteme të errëta, grimcat individuale të të cilave mund të shihen me sy të lirë. Faza e shpërndarë dhe mjedisi i dispersionit ndahen lehtësisht duke u vendosur. Sisteme të tilla ndahen në tre grupe:
- emulsione (si mediumi ashtu edhe faza janë lëngje të patretshme në njëra-tjetrën). Bëhet fjalë për bojëra të njohura qumështi, limfatike, me bazë uji etj.;
- pezullime (mediumi është një lëng, dhe faza është e ngurtë e pazgjidhshme në të). Këto janë zgjidhje ndërtimi (për shembull, "qumësht gëlqere" për zbardhjen), llum lumi dhe deti i pezulluar në ujë, një pezullim i gjallë i organizmave të gjallë mikroskopikë në ujin e detit - plankton, me të cilin ushqehen balenat gjigante, etj.;
- aerosolet janë pezullime në një gaz (për shembull, në ajër) të grimcave të vogla të lëngjeve ose të ngurta. Dalloni midis pluhurit, tymit dhe mjegullës. Dy llojet e para të aerosoleve janë pezullime të grimcave të ngurta në gaz (grimca më të mëdha në pluhur), kjo e fundit është një pezullim i pikave të vogla të lëngut në gaz. Për shembull, aerosolet natyrale: mjegull, bubullima - një pezullim i pikave të ujit në ajër, tym - grimca të vogla të ngurta. Dhe smogu i varur mbi qytetet më të mëdha të botës është gjithashtu një aerosol me një fazë të ngurtë dhe të lëngët të shpërndarë. Banorët e vendbanimeve pranë fabrikave të çimentos vuajnë nga pluhuri më i imët i çimentos i varur gjithmonë në ajër, i cili formohet gjatë bluarjes së lëndëve të para të çimentos dhe produktit të pjekjes së tij - klinkerit. Aerosole të ngjashme të dëmshme - pluhuri - janë të pranishme edhe në qytetet me prodhim metalurgjik. Tymi nga oxhaqet e fabrikës, smogu, pikat e vogla të pështymës që fluturojnë nga goja e një pacienti me grip, si dhe aerosolet e dëmshme.
Aerosolet luajnë një rol të rëndësishëm në natyrë, në jetën e përditshme dhe në aktivitetet e prodhimit njerëzor. Akumulimet e reve, trajtimi kimik i fushave, aplikimi i bojës me spërkatje, atomizimi i karburantit, prodhimi i pluhurit të qumështit dhe trajtimi i frymëmarrjes (inhalimi) janë shembuj të fenomeneve dhe proceseve ku aerosolët ofrojnë përfitime.
Aerosolet janë mjegulla mbi shfletimin e detit, pranë ujëvarave dhe burimeve; ylberi që shfaqet në to i jep njeriut gëzim dhe kënaqësi estetike.
Për kiminë, sistemet e shpërndara në të cilat uji është medium kanë rëndësi më të madhe.
Sistemet koloidale
Sistemet koloidale janë sisteme të shpërndara në të cilat madhësia e grimcave fazore është nga 100 në 1 nm. Këto grimca nuk janë të dukshme me sy të lirë, dhe faza e shpërndarë dhe mjedisi i shpërndarjes në sisteme të tilla janë të vështira për t'u ndarë duke u vendosur.
Ato ndahen në sols (tretësira koloidale) dhe xhel (pelte).
1. Tretësira koloidale, ose sols. Kjo është pjesa më e madhe e lëngjeve të një qelize të gjallë (citoplazma, lëngu bërthamor - karioplazma, përmbajtja e organeleve dhe vakuolave) dhe e organizmit të gjallë në tërësi (gjaku, limfa, lëngu i indeve, lëngjet tretëse, lëngjet humorale, etj.). Sisteme të tilla formojnë ngjitës, niseshte, proteina dhe disa polimere.
Tretësirat koloidale mund të përftohen si rezultat i reaksioneve kimike; për shembull, kur tretësirat e silikateve të kaliumit ose natriumit ("qelqi i tretshëm") reagojnë me tretësirat acidike, formohet një tretësirë koloidale e acidit silicik. Një sol formohet gjithashtu gjatë hidrolizës së klorurit të hekurit (III) në ujë të nxehtë. Tretësirat koloidale janë të ngjashme në pamje me tretësirat e vërteta. Ata dallohen nga kjo e fundit nga "rruga e ndritshme" që formohet - një kon kur një rreze drite kalon nëpër to. Ky fenomen quhet efekti Tyndall. Grimcat e fazës së shpërndarë të solit, më të mëdha se në tretësirën e vërtetë, reflektojnë dritën nga sipërfaqja e tyre dhe vëzhguesi sheh një kon të ndritshëm në enën me tretësirën koloidale. Nuk është formuar në një zgjidhje të vërtetë. Mund të vëzhgoni një efekt të ngjashëm, por vetëm për një aerosol dhe jo për një koloid të lëngshëm, në kinema kur një rreze drite nga një aparat filmi kalon nëpër ajrin e sallës së kinemasë.
Grimcat e fazës së shpërndarë të tretësirave koloidale shpesh nuk vendosen as gjatë ruajtjes afatgjatë për shkak të përplasjeve të vazhdueshme me molekulat e tretësit për shkak të lëvizjes termike. Ata nuk ngjiten së bashku kur i afrohen njëri-tjetrit për shkak të pranisë së ngarkesave elektrike me të njëjtin emër në sipërfaqen e tyre. Por në kushte të caktuara, mund të ndodhë një proces koagulimi.
Koagulimi- dukuria e ngjitjes dhe precipitimit të grimcave koloidale - vërehet kur ngarkesat e këtyre grimcave neutralizohen kur tretësirës koloidale i shtohet një elektrolit. Në këtë rast, zgjidhja kthehet në një pezullim ose xhel. Disa koloidë organikë mpiksen kur nxehen (ngjitës, e bardha e vezës) ose kur ndryshon mjedisi acido-bazik i tretësirës.
2. Nëngrupi i dytë i sistemeve koloidale është xhel, ose pelte y që përfaqëson sedimentet xhelatinoze të formuara gjatë koagulimit të soleve. Këto përfshijnë një numër të madh xhelësh polimerësh, kaq të njohur për ju ëmbëlsirat, xhel kozmetikë dhe mjekësorë (xhelatinë, aspik, pelte, marmelatë, ëmbëlsira sufle nga Qumështi i Zogut) dhe sigurisht një shumëllojshmëri të pafund xhelesh natyralë: minerale (opal), kandil deti trupat, kërci, tendinat, flokët, muskujt dhe indet nervore, etj. Historia e zhvillimit të jetës në Tokë mund të konsiderohet njëkohësisht historia e evolucionit të gjendjes koloidale të materies. Me kalimin e kohës, struktura e xhelit prishet dhe uji lirohet prej tyre. Ky fenomen quhet sinereza.