Przeczytaj
Czym są koloidy?
Układy koloidalne (koloidy) to mieszaniny niejednorodne, które składają się zazwyczaj z dwóch substancji – faz, z których jedna jest rozproszona w drugiej. Faza ciągła to substancja rozpraszająca, zwana też ośrodkiem dyspersyjnym. Faza rozproszona to substancja zawieszona (zdyspergowana) w ośrodku dyspersyjnym i w nim nierozpuszczalna. Średnica cząstek rozproszonych jest rzędu 10Indeks górny -7-7-10Indeks górny -9-9 m (1‑100 nm), a nawet do 10Indeks górny -6-6 m (1 µmµm). Cząstki większe niż 5 · 10Indeks górny -7-7 m (500 nm) występują w zawiesinach. W przyrodzie spotykamy różne układy koloidalne. Przykładem koloidu tłuszczu w cieczy są: masło, mleko (krople białka i tłuszczu w wodzie), majonez (przykład koloidu żółtek jajka w oleju), mgła (zawiesina kropel wody lub lodu w powietrzu). Mgła jest koloidem typu aerozolu (ciecz w gazie), podobnie jak dym (ciało stałe w gazie). Koloidami są także dymy powstające w procesie spalania oraz roztwory białek.
Podział układów koloidalnych ze względu na stan skupienia przedstawiono w tabeli poniżej.
Faza rozpraszająca | Faza rozproszona | Przykłady | Nazwa układu koloidalnego |
|---|---|---|---|
gaz | gaz | powietrze | brak |
gaz | ciecz | chmury, mgła, | aerozole ciekłe |
gaz | ciało stałe | dym, kurz | aerozole stałe |
ciecz | gaz | piana mydlana | piana |
ciecz | ciecz | mleko, lakier do paznokci, | emulsja |
ciecz | ciało stałe | kolidalne srebro w wodzie | zol |
ciało stałe | gaz | styropian, pumeks | piany stałe |
ciało stałe | ciecz | opal | emulsja stała |
ciało stałe | ciało stałe | szkło rubinowe | zol |
Wilgotne powietrze i obniżenie temperatury sprzyjają powstawaniu mgły. Gorące powietrze ma większą zdolność ,,przechowywania’’ pary wodnej. Wraz ze wzrostem temperatury, wchodzące w skład powietrza cząsteczki gazów poruszają się coraz szybciej i coraz bardziej odsuwają od siebie, tym samym pozostawiają więcej miejsca na molekuły . Gdy powietrze zaczyna się ochładzać, cząsteczki ścieśniają się i w pewnym momencie (poniżej tzw. punktu rosy) dla pary wodnej zaczyna w nich ,,brakować’’ miejsca. Wtedy właśnie część wody musi się skroplić i w efekcie powstają zawieszone w powietrzu kropelki średnicy poniżej 0,05 mm. W główce szpilki zmieściłoby się ich około tysiąca.
Cechy układów koloidalnych
Jedną z najbardziej charakterystycznych cech układów koloidalnych są tzw. ruchy Brownaruchy Browna. Pierwsze nieregularne ruchy i zderzenia małych cząstek pyłków kwiatowych „zawieszonych” w gazach i cieczach zaobserwował w 1827 r. pod mikroskopem optycznym szkocki biolog, Robert Brown. Był przekonany, że drobinki materii poruszają się dzięki „własnej woli”. Wyjaśnienie i opracowanie teoretyczne (matematyczne) ruchów Browna zawdzięczamy Albertowi Einsteinowi oraz polskiemu fizykowi Marianowi Smoluchowskiemu.
Efekt TyndallaEfekt Tyndalla to zjawisko fizyczne opisane w 1859 r. przez irlandzkiego badacza Johna Tyndalla, towarzyszące przepuszczaniu światła przez układ koloidalny. Promienie światła ulegają rozproszeniu na cząstkach fazy rozproszonej, które mają rozmiary mniejsze od długości fali świetlnej. W wyniku uginania się promieni na cząstkach fazy rozproszonej, światło staje się widoczne w postaci tzw. stożka Tyndalla.
Występowanie efektu Tyndalla jest wykorzystywane do oznaczania mas cząsteczkowych substancji rozpuszczonych w roztworach koloidalnych oraz do wyznaczania stężeń tych roztworów. Można także wyznaczać kierunki poruszania się cząstek, które poddają się bezładnym ruchom Browna.
Dlaczego mgłamgła, której fazę rozproszoną stanowią kuliste cząstki cieczy, a fazą rozpraszającą jest gaz lub mieszanina gazowa, nie jest przezroczysta?
Wiązka światła przechodząca przez krople wody ulega rozproszeniu, odbija się i przechodzi przez nie, zmieniając przy tym kierunek. Czasem zachowuje się tak, jakby odbiła się od powierzchni lustra. Dlatego wjeżdżając w mgłę z włączonymi światłami wydaje nam się, że mgła jest źródłem światła. Takie zjawisko ogranicza widoczność.
Czym jest dym?
DymDym jest układem koloidalnym, w którym fazą rozpraszającą jest gaz, a fazą rozproszoną są cząstki substancji stałych, utworzone przez zestalenie się par, sublimację lub reakcję chemiczną. Dymy powstają z przedostających się do atmosfery stałych produktów podczas spalania paliw, np. z kotłowni, pojazdów lub pochodzących z działalności przemysłowej.
Stosowanie na polu walki trujących i duszących dymów znane było już w starożytności. Uzyskiwano je zwykle ze spalania smoły, tłuszczu, siarki czy arszeniku. Według kroniki Długosza, zasłonę dymną zastosowali chociażby Tatarzy w bitwie pod Legnicą. Dymy wytwarzane celowo do walki zbrojnej to tzw. dymy bojowe. Dymy i zanieczyszczenia, których głównym źródłem są spaliny samochodowe, cząstki sadzy, popiołu, przemysł ciężki i gospodarstwa domowe (systemy grzewcze), w połączeniu z bezwietrzną pogodą i dużą wilgotnością powietrza – mgłą – tworzą smog. Ze względu na sposób tworzenia, miejsce powstawania oraz skład chemiczny, wyróżnia się smog londyński (występujący głównie w miesiącach zimowych) i smog typu Los Angeles (spotykany głównie w miesiącach letnich).
Czy w laboratorium można stworzyć mgłę?
Zapoznaj się z instrukcją doświadczenia oraz przedstawionymi obserwacjami, a następnie zapisz wnioski.