Дисперсные системы

Дисперсные системы
Цели урока: 1)углубить и обобщить знания учащихся о составе и свойствах растворов;
сформировать понятие о дисперсной системе, о классификации и практическом значении
дисперсных систем, о важной роли, которую играют в жизни природы и человека
аэрозоли; ознакомить с отрицательным воздействием аэрозолей на окружающую среду.
2)Развить правильное восприятие различных дисперсных систем, умение их отличать друг
от друга.
3) Воспитать умение мыслить экологически.
Оборудование и реактивы: таблица «Дисперсные системы», карточки с
тестовыми заданиями, пробирки, химические стаканы; окрашенные и
неокрашенные эмульсии, суспензии, коллоидные растворы, водные растворы
сульфата меди (II), 1 М раствор гексацианоферрата (III) калия, 2% раствор
хлорида железа (III), силикатный клей, растворы мыла, какао, молока; крем,
духи, лаки, дезодоранты, лекарства, гели.
Ход урока:
Организационный момент(3 мин)
- На прошлом уроке мы познакомились с комплексными соединениями. Перед вами
медный купорос, криолит, красная и желтая кровяная соль, поваренная соль, сахароза.
Какого типа кристаллическая решетка для них характерна? Как можно измельчить
крупные кристаллы? Кристаллы молекулярного типа (например, сахароза) могут быть
измельчены при растворении в воде до молекул, а кристаллы ионного типа (например,
поваренная соль) диссоциируют в воде на ионы.
При механическом воздействии крупные ионные, молекулярные и атомные кристаллы
распадаются на более мелкие кристаллы такой же формы. Измельчение обеспечивает
большую площадь соприкосновения веществ с окружающей средой (воздухом, водой и
другими растворителями). Если вещество рассматривать в реальном окружении его
другими веществами, то можно говорить об их системе. Одно и то же вещество может
быть раздроблено по-разному. В зависимости от степени раздробленности образуются
различные системы. Для общего понимания мира веществ надо познакомиться не только с
тем, какие виды соединений существуют
(например, комплексные), но и с тем, в каком состоянии раздробленности
могут быть вещества и как это отражается на их свойствах.
Итак, сегодня мы на уроке познакомимся с раздробленным состоянием
веществ в разной среде.
Тема нашего сегодняшнего урока: «Дисперсные системы».( 30 мин) Урок будет
проходить в виде лекции с элементами практики. Будем работать по плану,
который записан на доске:
Основные пункты плана:
1. Вводная часть.
2. Практическая часть.
3. Классификация дисперсных систем.
4. Краткая характеристика дисперсных систем.
5. Многообразие и значение дисперсных систем.
Таким образом, мы на уроке познакомимся с системами, которые образуются
при растворении различных веществ в воде или в другой среде.
Вот мы с вами и подошли к понятию «растворение».
Как вы понимаете это выражение?
Ученики: при смешивании с водой происходит растворение. Растворение это физико - химический процесс, который осуществляется путем разрыва
связей между частицами растворенного вещества с частицами растворителя.
Учитель: Давайте попробуем растворить различные вещества в воде.
Проведем маленький эксперимент. У вас на столах имеются растворы и
смеси.
Практическая часть:
1 группа - смесь глины с водой
2 группа - раствор сахара с водой
3 группа - раствор белка
4 группа - раствор мыла
5 группа - смесь силикатного клея и воды
6 группа - смесь молока с водой
7 группа — смесь растительного масла с водой.
Каждая группа работает согласно эксперименту. Данные растворы и смеси смешивают с
водой, которая налита в химические стаканы и тщательно перемешивают стеклянной
палочкой.
- Что вы наблюдаете?
У одних растворы прозрачные, у других мутные, у некоторых вообще не растворяются
данные вещества. Значит, мы получили однородные и неоднородные системы.
Однородные - это гомогенные системы, рассматриваем примеры по проведенным
экспериментам. Неоднородные -это гетерогенные системы, также рассматриваем
примеры. Однородными системами называются растворы, состоящие из молекул
растворителя и частиц растворенного вещества, между которыми происходит физические
и химические взаимодействия. Это мы наблюдаем каждый день например, когда
смешиваем сахар или соль с водой.Однако, некоторые вещества с водой (например, глина,
раствор масла, клея) образовали мутные на вид неоднородные системы - гетерогенные,
которые называются суспензиями, эмульсиями, взвесями.
На доске запись:
Системы
А) гомогенные Б) гетерогенные.
Почему одни вещества образуют однородную систему, а другие неоднородную систему?
Чтобы ответить на этот вопрос, следует выяснить, что происходит при растворении
веществ в воде. При растворении вещества измельчаются, дробятся. Поэтому все
растворы, суспензии, эмульсии относят к дисперсным системам. Слово «дисперсия» (от
латинского «dispersus») означает «рассеянный, рассыпчатый».
Дисперсными системами называют гетерогенные системы, в которых одно вещество в
виде очень мелких частиц равномерно распределено в объеме другого. То вещество,
которое присутствует в меньшем количестве и распределено в объеме другого вещества,
называется дисперсной фазой. Она может состоять из нескольких веществ. Вещество,
присутствующее в большом количестве, в объеме которого распределена дисперсная фаза,
называется дисперсионной средой. Между ней и частицами дисперсной фазы существует
поверхность раздела, поэтому дисперсные системы называют гетерогенными
(неоднородными).
И дисперсную среду, и дисперсную фазу могут представлять вещества, находящиеся в
различных агрегатных состояниях - твердом, жидком и газообразном.
На доске таблица «Дисперсные системы и их классификация», где приводятся также
примеры дисперсных систем с указанием размеров частиц.
По величине частиц веществ, составляющих дисперсную фазу, дисперсные системы делят
на грубодисперсные (взвеси) с размером частиц более 100 нм и тонкодисперсные
(коллоидные растворы) с размерами частиц от 100 до 1 нм. Если же вещество раздроблено
до молекул или ионов величиной менее 1 нм, то образуется гомогенная система - раствор.
Дисперсных систем известно много. Они различаются между собой в зависимости от того,
какие частицы (твердые, жидкие, газообразные) и в какой среде (жидкой, твердой,
газообразной) распределены. В зависимости от сочетания агрегатного состояния
дисперсной среды и дисперсной фазы можно выделить 9 видов таких систем.
Многообразие дисперсных систем обусловлено тем, что образующие их фазы могут
находиться в любом из 3 агрегатных состояний. При схематичной записи агрегатного
состояния дисперсной систем первым указывают буквами Г - газ, Ж - жидкость, Т твердое вещество - агрегатное состояние дисперсионной среды, затем записываем
агрегатное состояние дисперсной фазы. (Г, Ж, Т), примеры.
Дисперсные системы с газообразной дисперсионной системой называется аэрозолями.
Туман - дисперсная система, где дисперсная среда - воздух (газ), а дисперсной фазой
являются мелкие капли жидкости. (Г - Ж). Пыль, дым -это взвеси твердых частиц в газе
(Г - Т).
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 цементного сырья и продукта его обжига - клинкера.
Аналогичные вредные аэрозоли - пыли имеются и в городах с металлургическим
производствами. Шипучие напитки (показываем газированную воду) - это дисперсия газа
в жидкости (Ж - Г). Также дезодоранты, лаки, дихлофос, пены - это дисперсия газа в
жидкости (Ж - Г). Демонстрация названных предметов. Эмульсии - жидкость раздроблена
в другой жидкости ( показываем вода + бензин Ж - Ж). Многие лекарства представляют
собой эмульсии. Суспензии (среда - жидкость, а фаза - нерастворимое в ней твердое
вещество, глина с водой Ж - Т).
В твердой дисперсионной среде могут быть диспергированы газы, жидкости, твердые
тела. К системам (Т- Г) относятся пенопласты, шлак, пемза, хлебобулочные изделия. К
дисперсной системе - Т-Ж можно отнести натуральный жемчуг (карбонат кальция) в
котором диспергирована вода. А к дисперсной системе Т - Т относятся бетон,
строительные материалы, сплавы, цветные стекла, некоторые минералы.
Коллоидные системы могут быть получены в результате химических реакций, например,
при взаимодействии растворов силиката калия или натрия с растворами кислот образуется
коллоидный раствор кремниевой кислоты, (показываем со стола учащихся 5 группы
раствор клея с водой и демонстрируем опыт).
Поясняю смысл слова «коллоид», от греческого слова «kolla» - клей, «eidos» - вид
означает «имеющий вид клея».
При смешивании яичного белка с водой тоже образуется коллоидный раствор.
Характерные свойства коллоидных растворов - прозрачность. В этом проявляется их
сходство с истинными растворами. Но, если через коллоидный раствор пропустить луч
света, то появляется светящийся конус. Этим они отличаются от истинных растворов.
Частицы коллоидных растворов сильно рассеивают проходящий через них свет и делают
заметным путь пропущенного светового луча - эффект Тиндаля. В отличие от суспензий и
эмульсий коллоидные растворы устойчивы, отстаиваются в течение длительного времени.
Это объясняется тем, что частицы коллоидных растворов сравнительно малы и находятся
в постоянном движении. Может возникнуть вопрос: почему при взаимных сталкиваниях
коллоидные частицы не слипаются? Это объясняется тем, что вещество в коллоидном, т.е.
в мелко раздробленном состоянии обладает большой поверхностью соприкосновения и
адсорбируют либо положительно, либо отрицательно заряженные ионы. Частицы же
одноименными зарядами взаимно отталкиваются и поэтому не слипаются. Но можно
создать условия, при которых происходит слипание коллоидных частиц и их оседание из
раствора. Этот процесс называется коагуляцией.
Демонстрация опытов.
Опыт №1
В коллоидный раствор гидроксида железа (III) добавляем каплю раствора
гексацианоферрата (III) калия. Происходит изменение цвета и выпадение осадка. Это и
есть коагуляция.
Опыт №2. Раствор белка добавляем 2-3 капли концентрированной соляной кислоты,
белок коагулирует.
Опыт №3. Нагреваем белок куриного яйца до кипения и наблюдаем сворачивание белка.
Итак, устойчивость нарушается при хранении, действие кислот, при нагревание, при
введение электролитов.
Наибольшее значение имеют системы, в которых средой является вода и другие
жидкости. Показываем из эксперимента учащихся.
Истинные растворы - это дисперсные системы, но в них исключительны малы
диспергированные частицы. Именно поэтому истинные растворы называются
однородными системами, либо их неоднородность нельзя обнаружить даже с помощью
ультрамикроскопа. В истинных растворах диспергированными частицами являются
отдельные молекулы, ионы, или их гидраты. Размеры этих частиц меньше 1 нм. Растворы
иногда называют истинными, когда требуется подчеркнуть их отличие от коллоидных
растворов. Растворителем считают то вещество, агрегатное состояние которого не
изменяется при образовании раствора. Например, вода в водных растворах поваренной
соли, сахара, углекислого газа. Демонстрация из эксперимента учащихся.
Если же раствор образовался при смешении газа с газом, жидкости с жидкостью и
твердого с твердым, растворителем считают тот компонент, которого больше в растворе.
Так, воздух - это раствор кислорода, инертных газов, углекислого газа в азоте
(растворитель). Столовый уксус, в котором содержится от 5 до 9% уксусной кислоты раствор её в воде (растворитель -вода). Но в уксусной эссенции роль растворителя играет
уксусная кислота, так как её массовая доля составляет 70-80%, следовательно, это раствор воды в уксусной кислоте.
Раньше существовали две точки зрения на растворение и растворы: физическая и
химическая. Согласно первой растворы рассматривались как механические смеси,
согласно второй - как нестойкие химические соединения частиц растворенного вещества с
водой или другим растворителем. Последняя теория была высказана в 1887 году
Д.И.Менделеевым, который посвятил исследованию растворов более 40 лет. Эта теория
Д.И.Менделеева в настоящее время общепризнана.
Раствор - гомогенная система (однородная), состоящая из частиц растворенного
вещества, растворителя и продуктов их взаимодействия. Для химии наибольшее значение
имеют дисперсные системы и растворы, в которых средой является жидкость. Они играют
важную роль в природе, быту и производстве.
Области применения истинных растворов обширные. Они вам в основном знакомы.
Работая в школьной химической лаборатории, вы убедились, что для проведения реакций
между солями, кислотами, щелочами, используются водные растворы этих веществ. Вам
также известно, что растения усваивают минеральные удобрения только в растворенном
виде. Поэтому очень важно для получения высоких урожаев и защиты растений от
вредителей и болезней надо уметь готовить растворы соответствующих веществ.
Аэрозоли играют важную роль в природе, быту и производственной деятельности
человека. Скопления облаков, опыление полей химикатами, нанесение лако - красочных
покрытий, распыление топлив, выработка сухих молочных продуктов, лечение
дыхательных путей (ингаляция) - примеры техявлений и процессов, где аэрозоли
приносят пользу. Но в то же время дым заводских труб, смоги, мельчайшие капельки
слюны, вылетающие изо рта гриппозного больного - примеры вредных аэрозолей.
Закрепление пройденного в форме тестирования. (10 мин)
1. К газообразным дисперсным системам относится атмосферный туман. Туман
представляет из себя распределение мельчайших частиц:
А) твердого вещества в газе
Б) жидкости в газе.
В)газа в газе.
Г) жидкости в жидкости.
2. Эмульсиями называются дисперсные системы, в которых:
A) газообразные частицы распределены в жидкости. Б) газообразные частицы
распределены в газе.
B) одна жидкость раздроблена в другой, не растворяющей её жидкости.
Г) твердые частицы распределены в жидкости.
3. В лаборатории в химическом стакане на пламени газовой горелки нагревается вода.
Температура кипения жидкости повысится, если:
A) накрыть стакан с водой крышкой.
Б) увеличить пламя газовой горелки.
B) уменьшить пламя газовой горелки.
Г) добавить поваренной соли в воду.
4. Суспензиями называются такие дисперсные системы, в которых:
A) газообразные частицы распределены в жидкости.
Б) газообразные системы распределены в газе.
B) жидкость раздроблена в другой жидкости не растворяющей её жидкости.
Г) твердые частицы распределены в жидкости.
5. Раствор хлорида калия оставили в склянке. Через несколько недель в склянке
образовался осадок. Раствор над осадком является:
A) разбавленным.
Б) насыщенным.
B) перенасыщенным.
Г) ненасыщенным.
6. Зимой во время гололеда обледенелую дорогу посыпают поваренной солью или
хлоридом кальция, при этом лед тает. Это объясняется тем, что:
A) образуется раствор, температура замерзания которого выше, чем у растворителя.
Б) образуется раствор, температура замерзания которого ниже, чем у растворителя.
B) происходит выделение теплоты.
Г) происходит поглощение теплоты.
IV.Завершающий этап урока ( 2 мин) Подвожу итоги урока, выставляю оценки за урок,
записываем домашнее задание.
V. Домашнее задание: § 7 прочитать, ответить на вопросы
(№ 1,2,3,4).
Рефлексия:
-Что вам было на сегодняшнем уроке понятно и интересно?
- Над какими вопросами вам необходимо поработать дополнительно?
- Могут ли в будущем вам пригодиться полученные знания?