Урок "Поняття про дисперсні системи. Колоїдні та істинні розчини. Емульсії та суспензії"

9 клас

Тема. Поняття про дисперсні системи. Колоїдні та істинні розчини. Емульсії та суспензії.

Мета уроку:

• сформувати уявлення в учнів про дисперсні системи, колоїдні розчини, ознайомити школярів з класифікацією дисперсних систем, пояснити суть таких понять, як суспензія та емульсія, навчити розрізняти колоїдні розчини та істинні;
• розвивати спостережливість та вміння аналізувати, логічне й критичне мислення;
• виховувати любов до предмету, екологічну свідомість учнів.

Тип уроку: комбінований.

Форми роботи: розповідь учителя, проведення хімічного експерименту.

Обладнання: дистильована вода, розчин білка у воді, 10 %-ий розчин ферум (ІІІ) хлориду FeCl₃, 4 хімічні стакани (2 на 50 мл, 2 на 250 мл), піпетка, сухе пальне, штатив, ліхтарик (або лазерна указка).

Базові поняття і терміни: дисперсна система, дисперсна фаза, дисперсійне середовище, колоїдний розчин, золь, емульсія, суспензія.

Хід уроку

І. Організація класу

Вітальня учителя з класом, перевірка відсутніх, оголошення теми уроку.

ІІ. Мотивація навчальної діяльності

Дорогі друзі, ви вже мали змогу неодноразово переконатись наскільки велика кількість речовин існує в навколишньому світі та у яких казкових взаємоперетвореннях вони можуть брати участь. Щодня ми стикаємось з чималою кількістю речовин у різних варіантах поєднання одних з одними, проте не завжди нам вдається зрозуміти ці дивовижні комбінації, їх властивості, взаємозв’язки, тощо.

Погляньте на дані зображення і подумайте над тим чи є між ними щось спільне.

На перший погляд може здатись, що це далекі, зовсім не пов’язані між собою речі, чи не так? Насправді, і шоколад, і кров, і морська піна з туманом, молоко – це дуже близькі між собою з хімічної точки зору суміші, що мають назву дисперсні системи. Сьогодні на уроці ми спробуємо більше про це дізнатись.  

ІІІ. Актуалізація опорних знань

1. Перевірка письмового домашнього завдання.
2. Усне опитування учнів.

*Що називають сумішами?

*Що таке однорідна/неоднорідна суміш? Наведіть декілька прикладів.

IV. Вивчення нового матеріалу

1. Класифікація дисперсних систем

Як нам уже відомо, кожен складник суміші ми називаємо компонентом. Ті чи інші компоненти як правило не вступають одне з одним у хімічну взаємодію і не змішуються між собою. Якщо ми маємо справу саме з такою сумішшю, компоненти якої розподілені між собою, то тут доречно говорити про дисперсну систему.

Дисперсна система – це суміш, у якій дрібні частинки одного компонента рівномірно розподілені в об’ємі іншого.

Будь-яка дисперсна система складається з дисперсної фази і дисперсійного середовища. Для того щоб запам’ятати що є що, вам слід оцінити якого компонента є менше, а якого більше. Той, що у меншій кількості – це дисперсна фаза, а той що переважає за кількістю – дисперсійне середовище. Частинки дисперсної фази завжди розподілені між частинками дисперсійного середовища!

Дисперсні системи можуть розрізнятися за агрегатним станом компонентів, тобто дисперсної фази і дисперсійного середовища.

В залежності від розміру частинок дисперсної фази дисперсні системи ділять на такі групи:

Зазвичай усі дисперсні системи складаються з двох і більше компонентів. Однак існують і цікаві виключення. Як ви гадаєте, чи існує така дисп. с-ма, у якій є лише 1 компонент? На висоті близько 300 км над поверхнею Землі уже відсутнє повітря, але там можна знайти часточки космічного пилу, які завислі у вакуумі, тобто ні в чому. Ось такі цікаві парадокси дарує для нашого обдумування природо. Але давайте спустимося з такої висоти на поверхню нашої планети і подумаємо про такі речі, як «емульсія» і «суспензія». Ми згадували їх при класифікації дисперсних систем і, впевнений, ви зараз зможете навести їх приклади.

Емульсія – дисперсна система, що складається із двох взаємно нерозчинних рідин.

Суспензія – дисперсна система, у якій дисперсною фазою є тверді частинки, що розподілені в об’ємі рідкого дисперсійного середовища.

Пригадайте і скажіть, якщо ми скаламутимо воду у ставку, чи постійно вона залишатиметься каламутною? (Ні, мул з часом осідає) А якщо така емульсія, як молоко, що включає в собі завислі крапельки жиру, тривалий час зберігатиметься у холодильнику, вона залишатиметься без змін? (Ні, на поверхні молока з’являється шар сметани) Тобто ми з вами підійшли до важливого розуміння властивостей емульсій і суспензій – їх нестійкість і руйнування з часом. Саме тому в інструкції до багатьох лікарських препаратів, деяких косметичних засобів, ми можемо побачити напис «збовтати перед застосуванням!». Поміркуйте для чого це потрібно.

2. Колоїдні розчини

При класифікації дисперсних систем за лінійними розмірами дисперсної фази ми зустрічали такий термін, як «золі». У даного поняття є ще один синонім – колоїд, або колоїдний розчин. Назва походить від грецького «колла» - «клей». Колоїдні розчини – це тонкодисперсні системи, тобто розмір частинок дисперсної фази коливається в межах від 1 нм до 100 нм. Це означає, що частинки у колоїдах є більшими за йони чи молекули в істинних розчинах, проте меншими за частинки у суспензіях. Інколи візуально важко відрізнити істинний розчин від колоїдного, адже наш зір не дає змогу побачити частинки. З цією метою використовують світлові мікроскопи, або інший цікавий метод.

Перед учнями знаходяться два хімічні стакани з розчином кухонної солі в одному, та розчином білка в іншому. Розчини є практично ідентичними на вигляд. Дітям пропонується відгадати у якому стакані р-н солі, а у якому р-н білка. Тоді вчитель починає просвічувати вміст двох стаканів кишеньковим ліхтариком або лазерною указкою. У тому стакані, де містився істинний р-н – ніяких змін не спостерігається. В іншому, з розчином білка, видно світловий конус на шляху проходження світлових променів.

Ви спостерігали появу світлового конуса у колоїдному розчині. Це носить назву ефект (конус) Тіндаля, що був названий в честь його відкривача – британського фізика й інженера Джона Тіндаля. Цей метод дає змогу відрізняти золі від істинних розчинів, адже світлові промені можуть з легкістю оминати дуже маленькі часточки, такі як йони, молекули (менші 1 нм), але розсіюються, потрапляючи на великі перешкоди, як у випадку частинок дисперсної фази у колоїдах. Таке явище ви можете спостерігати у запилених кінотеатрах та темних кімнатах, де світло розсіюється на частинках пилу. Поява конуса Тіндаля дасть вам змогу перевіряти запиленість приміщень де ви знаходитесь.

Інструктаж з правил ТБ!

А тепер спробуємо пробуємо провести ще один дослід, згадавши таку тему, як солі.  Перед вами знаходиться 10 %-ий розчин ферум (ІІІ) хлориду. Що буде, якщо розчин цієї солі я додам до звичайної дистильованої води?

(змін не відбудеться)

І справді! Ми спостерігали звичайнісінький процес розбавлення. Питання було безглуздим, може здатись вам. Але пропоную дещо змінити умови експерименту. Що буде якщо ми аналогічно додаватимемо розчин ферум (ІІІ) хлориду вже до киплячої води?

Стакан з дистильованою водою закріплюється у штативі та підпалюється сухе пальне. Прогрівши стакан, вода доводиться до кипіння. У киплячу воду краплями додається жовто-оранжевий розчин ферум (ІІІ) хлориду FeCl₃. Утворюється прозорий розчин насиченого вишневого кольору.

Зовсім інший результат, чи не так?! За допомогою ліхтарика знову спробуємо перевірити наші розчини.

У стакані з ферум (ІІІ) хлоридом нічого не спостерігається, а у іншому – конус Тіндаля.

Виявляється, ми з вами отримали колоїдний розчин! Процес, який відбувався при додаванні FeCl₃, є доволі складним. Але такий метод утворення золів у хімії називають конденсаційним.

Колоїдні розчини є вкрай унікальними і незвичними, проте дуже поширеними. Хімік Жуков називав людину ходячим колоїдом. І справді, цитоплазма наших клітин, як і деякі тканини нашого організму, є золями. Золі, які мають желеподібну структуру, називають гелями. Гель для волосся, холодець, фруктове желе – це колоїдні розчини. Перевірте їх якось при нагоді за допомогою прийому з ліхтариком.

V. Узагальнення і систематизація

а) Встановіть відповідність між прикладом дисперсної системи та типом, до якого він належить.

б) Поясніть у чому відмінність між поняттями «дисперсна фаза» та «дисперсійне середовище»?

в) За допомогою чого ми можемо відрізнити колоїдний розчин від істинного?

г) Розв’яжіть задачу: Яка кількість речовини калій йодиду КІ міститься у 420 г розчину з масовою часткою цієї солі 38 %?

VI. Рефлексія

Учням пропонується скласти сенкан до слова «колоїд.

(Сенкан – вірш у п’ять рядків. 1. Перший рядок – тема, що є іменником («колоїд»). 2. Другий рядок – опис теми з двох прикметників. 3. Третій рядок – дія, пов’язазана з темою, складається з трьох дієслів. 4. Четвертий рядок – фраза, яка висловлює ставлення до теми. 5. Останній рядок – один синонім до теми)

VII. Домашнє завдання

Опрацювати §3 (ст. 18).

Дати відповіді на контрольні запитання; письмово виконати вправи 2, 4, 6, 7, 8  (ст. 22)