Урок химии в 11-м классе на тему "Дисперсные системы"

Цель:

1. дать представление о дисперсных системах в природе и производственных процессах;
2. уметь приводить примеры дисперсных систем, характеризовать их свойства, сравнивать по структуре, объяснять причины большей или меньшей устойчивости;
3. формировать у учащихся понятие о единстве всего мира на примере дисперсных систем как одном из состояний вещества.

Звучит припев из песни Вячеслава Добрынина “Синий туман”.

Учитель: какое отношение к изучаемому материалу может иметь эта песня?

На прошлом уроке мы рассматривали взаимодействие между отдельными атомами, приводящее к их соединению в молекулы, образованные относительно небольшим числом атомов.

Состояние материи – химическое вещество – появляется, когда соединяется много частиц: атомов, молекул, ионов. Характер связи между ними имеет свои специфические черты.

Большинство веществ окружающего нас мира, составляющих ткани живых организмов, гидросферу, земную кору и недра, космическое пространство часто представляют собой вещества в раздробленном, или, как говорят, дисперсном, состоянии. Диспергирование означает раздробление. Поэтому цель нашего сегодняшнего урока – составить представление о дисперсных системах, их месте в природе и жизни человека, научиться характеризовать их свойства, объяснять причины большей или меньшей устойчивости.

Итак, что же такое ДС? (Презентация. Слайд 3)

ДС включает в себя два обязательных компонента – это дисперсионная среда, в объеме которой распределены частицы (дисперсная фаза), которые могут быть твердыми, капельками жидкости или пузырьками газа.

Наибольшее значение в практике имеют ДС, в которых средой являются вода или другие жидкости, о них мы и поговорим подробнее.

Первое из веществ (дисперсная фаза) мелко распределено во втором (дисперсионная среда). (Запись в тетради)

Посмотрите на табл. 1 стр. 37. Составьте схему, отражающую виды ДС на основе таблицы, укажите размер частиц в каждой ДС. Давайте сравним ваши записи, сравним полученные результаты. (Слайд 4)

Истинные растворы, в которых в-во раздроблено до мельчайших частиц (молекул или ионов) размерами менее 1 нм, мы изучали ранее, поэтому сегодня сосредоточим внимание на других ДС.

Тонкодисперсные системы с размером частиц 1–100 нм. также называют коллоидными системами (растворами) или золями (Слайд4). В зависимости от природы дисперсионной среды, золи подразделяют на твердые золи, аэрозоли (золи с газообразной дисперсионной средой) и лиозоли (золи с жидкой дисперсионной средой).

Используя таблицу учебника, выделите отличительные черты коллоидных растоворв.

Предполагаемый ответ: Коллоидные частицы настолько малы, что не задерживаются обычными фильтрами, не оседают под действием силы тяжести.

Учитель: Коллоидные системы (коллоиды, др.-греч. ) – дисперсные системы, промежуточные между истинными растворами и грубодисперсными системами – взвесями и эмульсиями. Коллоидные частицы (мицеллы) не видны в обычный микроскоп, содержат 103–109 атомов, они крупнее молекул, но простым глазом их увидеть все же нельзя, т.е. по виду растворы не различимы (Слайд 5). Но такая необходимость возникает в практической деятельности. Как же отличить коллоидный раствор от истинного?

Коллоидные растворы можно распознать, если осветить их фонарем сбоку: они кажутся мутными (Слайд 6). Мелкие частицы, входящие в состав коллоидного раствора, становятся видимыми, так как рассеивают свет ("эффект Тиндаля"). Размеры и форму каждой частички определить нельзя, но все они в целом дадут возможность проследить путь света. Причем, в зависимости от величины коллоидных частиц, луч света может быть параллельным, а может иметь форму конуса (т.н. “конус Тиндаля”).

Учитель: Из физики вы знаете, что частицы в растворе находятся в непрерывном движении. Почему при взаимных столкновениях коллоидные частицы не слипаются? Найдите ответ на вопрос на стр. 40 учебника.

Предполагаемый ответ: Коллоидные частицы (мицеллы) не слипаются, т.к. адсорбируют на своей поверхности заряженные частицы. Частицы с одноименными зарядами взаимно отталкиваются и поэтому не слипаются.

Учитель:

• Положительный заряд имеют гранулы гидроксидов Fe(OH)₃, Al(OH)₃, Cr(OH)₃, Ti(OH)₃ и др.
• Отрицательный заряд имеют гранулы некоторых гидроксидов, оксидов MnO₂, SnO₂, SiO₂, золи кремниевой кислоты, сульфидов As₂S₃, PbS и других, коллоиды серы S и высокодисперсных металлов Au, Ag, Pt, а также глинистые коллоиды и гуминовые кислоты почвы.

Можно ли искусственно вызвать слипание частиц коллоидного раствора? Как и для чего это можно сделать?

Предполагаемый ответ: При кипячении происходит десорбция ионов, частицы укрупняются и осаждаются – идет коагуляция коллоида. К таким же последствиям приводит и приливание электролита.

Учитель: Объясните, почему?

Предполагаемый ответ: Коллоидные частицы теряют заряд, начинают укрупняться и оседают. Пример – створаживание молока.

Учитель: Некоторые золи при осаждении увлекают за собой жидкую фазу (иногда даже полностью), образуя с водой общую массу. Подобные осадки называются гелями, или студнями. Чтобы было легче представить себе, что такое гель, приведем примеры бытовых гелей – желе, мармелад, яичный белок, студень.

Гелями могут быть дисперсные системы с жидкой и газообразной дисперсионной средой. Гели обладают одновременно свойствами жидкости и твердого тела. Как жидкости, гели текучи и пластичны, хотя они могут сохранять форму, как твердые тела, и могут быть сравнительно прочны и упруги. Эти свойства гелей обусловлены существованием в них пространственной сетки, образованной частицами дисперсной фазы, связанными между собой силами различной природы. Состояние жидкости в гелях непрочное. Они сравнительно легко изменяют свой объем при поглощении или отдаче дисперсионной среды. С течением времени из геля самопроизвольно выделяется жидкая фаза и объем геля уменьшается. Это явление называется синерезисом, или старением геля. (Запись в тетради).

Стекловидное тело, заполняющее всю внутренность глаза, хрусталик и роговая оболочка – это гели (полимерный компонент – белки). (Слайд 7). При старении геля хрусталика происходит его помутнение, выделение частиц золя, человек видит предметы размытыми (катаракта).

Рубиновые стекла, аморфные минералы, образовавшиеся в водных растворах и содержащие переменное количество воды, относятся к твердым гелям.

Драгоценный камень агат SiО₂•nН₂О – типичный твердый минеральный гель, встречающийся в отложениях теплых источников, образуется так же в результате синерезиса (Слайд 8).

Мы достаточно подробно рассмотрели коллоидные р-ры, теперь давайте поговорим о грубодисперсных системах (слайд 9).

Какие виды ДС относятся к грубодисперсным? (Слайд 9)

Вспомните определение ДС.

На схеме мы видим два сосуда с ДС, дисперсионная среда в них – жидкость, дисперсная фаза в первом случае – жидкая, во втором – твердое в-во. В случае двух несмешивающихся жидкостей мы имеем эмульсию, в случае жидкости и нерастворимого в ней твердого в-ва – суспензию. Перед вами – примеры грубодисперсных систем (слайд 10).

Каков размер частиц в грубодисперсных системах и как это отражается на их свойствах, например, устойчивости?

Предполагаемый ответ: размер частиц более 100 нм это обеспечивает возможность расслаиваться. Например, оседание взвеси ила в речной воде, отстаивание сливок на молоке.

Посмотрите на составленные вами схемы. Закрыв тетрадь, воспроизведите информацию.

Выполните задания: (Слайд 11)

1. Превратите крупную австралийскую птицу – страуса, в жидкость со взвешенными в ней частицами другой жидкости. (Эму – эмульсия.)
2. Как превратить атолл Роз в газ со взвешенным в нем мельчайшими частицами?(Роз – аэрозоль.)
3. Название какого раствора начинается с самой низшей школьной оценки?(Коллоидный – кол.)
4. Из названий степного грызуна и города – областного центра черноземной зоны России составьте название жидкости со взвешенными в ней твердыми частицами.(Суслик, Пенза – суспензия)

Вы усвоили, что такое дисперсные системы, какие они бывают.

Чего не хватает в ваших ответах? Правильно, ваши ответы необходимо дополнить примерами дисперсных систем. Это мы сейчас и будем делать. Вам предстоит просмотреть слайды с изображениями, выполнить предложенное задание и оформить результаты наблюдений в наиболее удобной для этого форме. (Слайды 13–20) Наиболее удобная для сравнения форма – таблица. Предложите, как она должна выглядеть (слайд 12).

Назовите ДС, представленные на слайде. Что в них общее? (по каждому слайду)

Сравним результаты (Слайд 21).

Учитель: Чем же обусловлено многообразие дисперсных систем?

Предполагаемый ответ: Многообразие дисперсных систем обусловлено тем, что образующие их среды и фазы могут находиться в любом из трех агрегатных состояний.

Познакомившись с многообразием ДС, вспомним явления, которые происходят с ними, т.к. они нередко встречаются в окружающей нас действительности и их необходимо учитывать при использовании ДС.

Учащиеся должны назвать: эффект Тиндаля, синерезис, коагуляцию коллоидов, расслаивание эмульсий и суспензий.

Учитель: еще одно важное св-во ДС – вещество в дисперсном состоянии стремится поглотить другие вещества. Подумайте и приведите пример всем известного вещества из домашней или нашей школьной аптечки, которое в мелкодисперсном состоянии (суспензия) применяется при отравлениях. (активированный уголь)

Для проверки усвоения материала проводится тест “Дисперсные системы”

Учитель: Охарактеризуйте место ДС в природе и жизни человека.

Предполагаемый ответ: ДС занимают огромное место в жизни природы в целом и человека в частности. Образно говоря, мы живем в мире ДС и состоим из них. (Запись в тетради как итог урока.)

1. Прочтите параграф 10 “Дисперсные системы” с 35–36, с 39–41, вопросы 10–13.
2. Ответьте на вопросы 10–13
3. *Проверьте опытным путем, будет ли наблюдаться рассеяние света (эффект Тиндаля) для растворов а) сахара в воде, б) соли в воде?
4. *Подготовьте сообщения “Дисперсные системы вокруг нас”.
5. *Подберите и запишите песни о ДС (вид ДС выберите сами)

Рефлексия: выходя из кабинета, поместите смайлик в один из секторов, расчерченных на доске.

Использованные материалы:

Литература:

1. Химия. 11 класс: Поурочные планы (по учебнику Ф.Г. Фельдмана, Г.Е. Рудзитиса)/ Авт.-сост. Л.М. Брейгер. – Волгоград: Учитель, 2004.
2. Ресурсы сети Интернет: (указаны в презентации)