Középszint

Cukoroldat, tej, sáros víz

Az 1.4.2-ben megismert két szempontot használjuk: mi oszlik el miben, és mekkora az eloszlott részecske? Cukoroldatban molekulák vannak. A tej összetett, polidiszperz rendszer: eltérő méretű zsírcseppek és fehérjerészecskék is jelen vannak. A sáros víz durva és kolloid részeket egyszerre tartalmazhat. A fehér szín vagy zavarosság önmagában egyik mérettartományt sem bizonyítja.

Felidéző gyakorlás

Tej, cukoroldat és sáros víz azonos megvilágításban különbözően szórja a fényt. Mi a legjobb következtetés?

Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.

Válassz egy választ

Ismert példák besorolása

MintaMi oszlik el miben?Méret és szerkezet – korlát
TejFolyadékcseppek és más részek folyadékbanÖsszetett; emulziós és kolloid összetevők.
MajonézOlajcseppek vizes közegbenTömény emulzió; nem minden csepp biztosan kolloid méretű.
TejszínhabGázbuborékok folyadékos szerkezetbenHab; a buborékméret külön vizsgálandó.
KödFolyadékcseppek gázbanAeroszol; mérettartománya változhat.
ZseléFolyadékot tartó térhálóGél; nem egyszerű fagyott víz.

A halmazállapot szerinti név és a kolloid mérettartomány két külön szempont. Az alapfogalmak teljes táblázatát az 1.4.2 tartalmazza.

Fényút megfigyelése oldalról

Fényút megfigyelése oldalrólA kolloidban gyakran erősebb az oldalirányú szórás. A valódi oldat is szórhat gyengén; az intenzitás függ a részecskéktől, koncentrációtól és a fénytől. A vizsgálat nem egyedülálló méretmérés.CukoroldatHíg kolloidOldalról figyeld; ne nézz a fényforrásba!
Sematikus, nem méretarányos modell. A kolloidban gyakran erősebb az oldalirányú szórás. A valódi oldat is szórhat gyengén; az intenzitás függ a részecskéktől, koncentrációtól és a fénytől. A vizsgálat nem egyedülálló méretmérés.

Fény útja: mit mutat a vizsgálat?

Oldalirányból a megfelelően híg kolloidmintában a fénynyaláb útja gyakran jobban látható, mint a valódi oldatban. Ezt Tyndall-jelenségként is említik. A fény szórása függ a mérettől, koncentrációtól, a részecske és közeg anyagától, valamint a hullámhossztól. Valódi oldatok is szórhatnak gyengén. Tanári bemutatásnál a fényforrásba vagy lézersugárba nézni tilos; oldalról, biztonságos fényforrással figyelünk.

Sok kis részecske társulása vagy egy nagy molekula?

Az asszociációs kolloidban sok kisebb felületaktív részecske társulhat micellává megfelelő körülmények között. Makromolekulás kolloidban egyetlen nagy fehérjemolekula mérete is a kolloid tartományba eshet. Egy fehérje tehát nem szükségképpen sok kis fehérje összeragadása. Fehérjék társulhatnak is, de ez más állítás.

A szappan kétféle része

Példa: nátrium-sztearát, C17H35COO− Na+. A hosszú szénhidrogénlánc hidrofób, a karboxilátfej (COO−) hidrofil. Az amfipatikus részecskének mindkét jellege van. A Na+ ellenion, nem a szénhidrogénlánc része. Micellaképződéshez megfelelő koncentráció és közeg kell; alakjuk nem mindig azonos.

Micella és stabilizált olajcsepp egymás mellett

Micella és stabilizált olajcsepp egymás mellettA körök hidrofil fejek, a vonalak hidrofób láncok. A micella felületaktív molekulák társulása; az olajcsepp külön diszpergált olajfázist tartalmaz. Nem azonos objektumok.Asszociációs micellaFelületaktív anyag az olajcseppenláncokolajHidrofób belső; fejek kifeléOlaj–víz határfelület; fejek a vízben
Sematikus, nem méretarányos modell. A körök hidrofil fejek, a vonalak hidrofób láncok. A micella felületaktív molekulák társulása; az olajcsepp külön diszpergált olajfázist tartalmaz. Nem azonos objektumok.

Lépés befejezése

Állítsd össze a vizes micella modelljét billentyűzettel is!

1. lépés / 2

1. lépés

Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.

Melyik rész kerüljön a vízzel érintkező külső felületre?

Válassz egy választ

Hogyan segít a szappan a tisztításban?

A víz önmagában nehezen nedvesíti és távolítja el az olajos szennyeződést. A felületaktív részecskék a víz–olaj határfelületén rendeződnek, segítik a leválást és a diszpergálást. A vízben szétoszlatott szennyeződés öblítéssel eltávolítható. Bizonyos molekulák micellákba is beépülhetnek, de nem minden zsír szó szerint egy micella közepébe kerül.

Emulzió viselkedése idővel

Emulzió viselkedése idővelEmulgeátor nélkül a cseppek gyakran összeolvadnak, majd elkülönülnek. Emulgeátorral a határfelület stabilizálható; ez feltételes és időben korlátozott, nem örök stabilitás.Rázás után: cseppekÁllás közbenEmulgeátor: a cseppek összefolyása lassulhat
Sematikus, nem méretarányos modell. Emulgeátor nélkül a cseppek gyakran összeolvadnak, majd elkülönülnek. Emulgeátorral a határfelület stabilizálható; ez feltételes és időben korlátozott, nem örök stabilitás.

Felidéző gyakorlás

Két olaj–víz mintát azonosan rázunk. Az egyikhez emulgeátort adunk. Mit jósolsz állás után?

Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.

Válassz egy választ

Szol és gél

Szol és gélSzolban a részecskék a folyadékban elmozdulhatnak. A gél összefüggő hálózata a folyadék jelentős részét magában tartja.Szol: mozgékony részecskékGél: folyadékot tartó térháló
Sematikus modell, nem méretarányos. Szolban a részecskék a folyadékban elmozdulhatnak. A gél összefüggő hálózata a folyadék jelentős részét magában tartja.

Szol és gél: a víz folyékony maradhat

Szolban a kolloid részecskék a közegben eloszolva viszonylag szabadon mozoghatnak. Gélben térhálós szerkezet tartja a folyadékot; a minta alaktartóbb lehet. Zselatinoldat hűtésekor kialakulhat ilyen háló, miközben a víz nem fagy meg. Nem minden szol gélesedik, és nem minden gél alakítható vissza egyszerűen.

Felidéző gyakorlás

A zselatinminta hűtéskor alaktartó lesz 10 °C-on. Melyik magyarázat helyes?

Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.

Válassz egy választ

Kétirányú vízmozgás és nettó ozmózis

Kétirányú vízmozgás és nettó ozmózisEbben a modellben a membrán a vízmolekulákat átengedi, az S-sel jelölt oldott részecskéket visszatartja. Azonos kezdeti nyomást feltételezünk.Tiszta vízOldatSSSSSMindkét irányban vízmozgás; kezdeti nettó áramlás az oldat felé
Sematikus modell, nem méretarányos. Ebben a modellben a membrán a vízmolekulákat átengedi, az S-sel jelölt oldott részecskéket visszatartja. Azonos kezdeti nyomást feltételezünk.

Ozmózis: mi jut át a membránon?

Az egyszerű modellben a féligáteresztő membrán a vizet átengedi, a megadott oldott részecskéket, például ionokat visszatartja. Kezdetben azonos nyomásnál a víz nettó áramlása a hígabb oldalról a töményebb felé mutat. Vízmozgás mindkét irányban van, csak a két irányú mennyiség nem egyenlő. A kialakuló nyomáskülönbség ellene hat a nettó áramlásnak; egyensúlyban a nettó áramlás nulla, de a molekuláris mozgás folytatódik. A valódi membrán szelektivitását mindig meg kell adni.

Sózott uborkánál a külső töményebb közeg hatására a sejtekből víz távozhat, ezért puhulhat és levet ereszthet. A szelektív határ elsősorban a sejtmembrán, nem önmagában a sejtfal. A valós szövetben sérült sejtek és átjutó anyagok is lehetnek, ezért ez egyszerűsített modell, nem minden biológiai részlet magyarázata.

Felidéző gyakorlás

A membrán csak vizet enged át; balra híg, jobbra tömény oldat van, kezdetben azonos nyomáson. Mi történik?

Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.

Válassz egy választ

Felidéző gyakorlás

A vízszintkülönbség tartósan nem változik. Megszűnt a részecskék mozgása?

Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.

Válassz egy választ

Zsigmondy Richárd és a kolloidok vizsgálata

Zsigmondy Richárd magyar származású kémikus 1925-ben kémiai Nobel-díjat kapott a kolloid oldatok heterogén természetével kapcsolatos munkájáért és vizsgálati módszereiért. Az ultramikroszkópban a részecskék által szórt fény teszi észlelhetővé az egyébként közvetlenül nem felbontható részecskéket: nem a teljes alakjuk részletes képe látszik. A membrános elválasztás és az ultraszűrés szintén fontos kolloidvizsgálati módszer; elválasztásuk a membrán és a részecskék tulajdonságaitól függ. Nem tulajdonítunk minden ilyen módszert egyedül neki.

Felidéző gyakorlás

Mit jelent az ultramikroszkópos kolloidészlelés?

Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.

Válassz egy választ

Ötállomásos feladat: előbb önállóan indokolj!

Minden állomáson írd le külön a megfigyelést, a részecskemodellt és a következtetés korlátját: tej fényszórása; majonéz állás után; szappan és olajos szennyező; zselatin hűtése; emelt szinten aktív szén és színezék. A következő táblázat az önálló megoldás ellenőrzésére szolgál, a fejezet kapcsolódó feladatai pedig egyenként ellenőrzik a modelleket.

Ötállomásos összefoglaló vizsgálat

ÁllomásMegfigyelésRészecske / kölcsönhatásKövetkeztetés és korlát
TejSzórt fény, fehér megjelenésTöbbféle csepp és fehérjeÖsszetett diszperz rendszer; szín nem méretmérés.
MajonézCseppek tartósan eloszlanakHatárfelületi emulgeálásFeltételes emulzióstabilitás, nem örök állapot.
SzappanOlajos szennyező könnyebben öblíthetőAmfipatikus részecskék az interfészenMicella és olajcsepp két modell.
ZselatinHűtve alaktartóTérháló folyadékot tartNem jég; nem minden gél egyforma.

Felidéző gyakorlás

A majonéz és a zselatin egyaránt alaktartó lehet. Azonos a szerkezetük?

Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.

Válassz egy választ

Javítsd a tévhitet!

Hibás állításPontosítás
Minden zavaros minta kolloid.Összetétel és mérettartomány is kell; durva és kolloid részek keveredhetnek.
A micella és az emulziós olajcsepp ugyanaz.Társult amfipatikus részecskék és külön olajfázis eltér.
A szappan Na+ ionja a lánc része.A Na+ ellenion; a COO− a fej.
Minden gél fagyott víz / minden szol visszafordítható gél.A gél háló folyadékot tarthat; az átalakulás anyagspecifikus.
Ozmóziskor a só biztosan átmegy.A megadott modellben csak a víz jut át.
Egyensúlyban minden részecske megáll.Csak a nettó áramlás nulla.

Önellenőrzés

  • Mi volt a megfigyelés és mi az abból levont következtetés?
  • Milyen feltételek mellett érvényes a rajzom?
  • Megkülönböztetem a nettó és a mikroszkopikus mozgást?

Amit biztosan tudnod kell

  • A diszpergált fázist és a közeget mindig külön nevezem meg.
  • A szappan fejének és láncának szerepe eltér.
  • A micella, olajcsepp, fehérje és gél nem felcserélhető modell.
  • Ozmózisnál megadom a membrán szelektivitását.

Fogalomtár

FogalomJelentés
MicellaFelületaktív részecskék feltételes társulása.
EmulgeátorA folyadék–folyadék határfelületet stabilizáló anyag.
Szol / gélDiszpergált részecskék / folyadékot tartó háló.
OzmózisOldószer nettó áramlása szelektív membránon.
KoaleszcenciaCseppek egyesülése.

Kapcsolat az érettségi követelménnyel

OH 1.4.2.3: kolloidok, micella, szol, gél, ozmózis és Zsigmondy középszint; részletes szerkezet, fajlagos felület, adszorpció, deszorpció és szol–gél átalakulás emelt. A Tyndall-jelenség neve itt szemléltető segítség, nem önálló kötelező OH-tétel.