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.
Doświadczenie należy przeprowadzić pod dygestorium ze sprawnym wyciągiem. Osoba wykonująca doświadczenie (nauczyciel) musi mieć okulary ochronne, fartuch i rękawiczki ochronne. Nie wolno wdychać oparów.
Słownik
(łac. aer „powietrze”; solution „roztwór”) układ koloidalny o charakterze mieszaniny niejednorodnej; stanowi zawiesinę cząstek ciała stałego lub cieczy (faza rozproszona) w powietrzu (faza rozpraszająca, dyspersyjna); aerozole stosowane są w lecznictwie (w postaci leków, inhalacji) jako środki ochrony roślin, a także w przemyśle, w postaci rozpylonych katalizatorów
układ koloidalny, w którym fazą rozpraszającą jest gaz, a fazą rozproszoną ciało stałe; dymy zawierają drobiny ciał stałych rozproszone w fazie gazowej, jaką jest np. powietrze
układ koloidalny, w którym ośrodkiem rozpraszającym jest gaz, a cząstki koloidalne są cząstkami ciekłymi; zawiesina bardzo małych kropel wody lub lodu w powietrzu
zjawisko fizyczne, które polega na rozpraszaniu światła przez koloid z wytworzeniem charakterystycznego stożka świetlnego
zjawisko to polega na ciągłych chaotycznych ruchach postępowych, obrotowych i drgających cząstek fazy rozproszonej w ośrodku ciekłym lub gazowym
(symbol: mum) podwielokrotność metra, podstawowej jednostki długości w układzie SI; jedna milionowa metra, czy inaczej, jedna tysięczna milimetra; w notacji naukowej można zapisać jako 1 EIndeks górny -6-6 m, co oznacza 0,000001 × 1 m
(symbol: nm) podwielokrotność metra, podstawowej jednostki długości w układzie SI; jedna miliardowa metra, czyli jedna milionowa milimetra
Bibliografia
Atkins P., Jones L., Chemia ogólna, Warszawa 2004.
Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej, tom 1‑2, Warszawa 2010.
Czaja M., Karawajczyk B., Ortyl J., Smaga A., Chemia 1. Podręcznik dla szkół ponadgimnazjalnych, Gdynia 2013.
Czerwiński A., Czerwińska A., Jeziorna M., Kańska M., Chemia 1. Podręcznik dla liceum ogólnokształcącego, liceum profilowanego, technikum, Warszawa 2004.
Encyklopedia PWN
Hassa R., Mrzigod A., Mrzigod J., Sułkowski W., Chemia 1. Podręcznik i zbiór zadań w jednym, Warszawa 2003.
Krygowski T.M., Chemia – słownik szkolny, Warszawa 2004.
Litwin M., Styka‑Wlazło S., Szymońska J., To jest chemia 1, Warszawa 2013.
Rożek T., Jak powstaje mgła?, Warszawa 2018.