Roztwór, zawiesina, koloid

Mgła. Bywa jak delikatny woal spowijający łąkę o świcie, albo jak gęsty kożuch w którym trudno znaleźć drogę. Jest klimatycznym dodatkiem do filmów grozy. Urozmaica tatrzańskie widoki. Gęsta jest wielkim zagrożeniem dla kierowców. Ale czym tak naprawdę jest mgła? To nie para wodna, bo przecież para wodna w takich ilościach występuje tylko tam gdzie coś wrze, na przykład w pobliżu aktywnych gejzerów. Jeśli nie para wodna, to co? Oglądaj ten film, a wyjaśnię ci tę zagadkę. W innych lekcjach mówiliśmy już o mieszaninach jednorodnych jak woda z cukrem i niejednorodnych, jak woda z piaskiem. W tej lekcji doprecyzujemy ten podział ale najpierw nieźle zamieszamy. Wiesz, że cukier rozpuszcza się w wodzie tworząc mieszaninę jednorodną. Taka mieszanina nazywa się roztworem właściwym. Cukier jest substancją rozpuszczaną woda rozpuszczalnikiem. Podobna sytuacja ma miejsce po wymieszaniu wody z alkoholem. Też powstanie mieszanina jednorodna czyli roztwór alkoholu w wodzie albo wody w alkoholu, bo każda z tych substancji może być i rozpuszczalnikiem i substancją rozpuszczaną. W roztworze właściwym substancja rozpuszczona rozpada się na pojedyncze cząsteczki które wchodzą między cząsteczki rozpuszczalnika. Co innego, jeśli do wody dodamy mąkę i zamieszamy. Otrzymamy coś, co przez moment będzie przypominało mleko, ale już po chwili cząsteczki mąki zaczną opadać na dno naczynia czyli sedymentować. Taką mieszaninę nazywamy niejednorodną. A co się stanie, jeśli do wody dodamy białko kurze i porządnie zamieszamy? Białko nie opadnie na dno ale też nie wymiesza się z wodą tak dobrze jak na przykład alkohol. Taki układ także zaliczamy do mieszanin niejednorodnych. Ma on jednak pewne charakterystyczne właściwości. Jedną z nich jest rozpraszanie światła. Jeśli na mieszaninę białka i wody poświecimy latarką snop światła rozproszy się tworząc charakterystyczny stożek. Zjawisko to nazywamy efektem Tyndalla od nazwiska irlandzkiego badacza który opisał je jako pierwszy. Takiego efektu nie uzyskamy ani w przypadku wody zmieszanej z mąką, ani z alkoholem. Wśród mieszanin jest więc wyraźny podział. Do jednej grupy zaliczamy cukier rozpuszczony w wodzie do drugiej na przykład wodę z mąką czy piaskiem, a do trzeciej wodę z kurzym białkiem. O pierwszej grupie już opowiadaliśmy. Ciekawsze są dwie ostatnie. Woda z mąką to zawiesina. Cząsteczki mąki są zawieszone w cieczy jednak z czasem opadają na dno naczynia. Dlaczego? Bo cząsteczki mąki, a w zasadzie skrobi są duże i ciężkie o wiele większe i cięższe od cząsteczek wody. Te ostatnie nie mogą ich utrzymać między sobą są na to za słabe. Wiele leków, na przykład antybiotyki sprzedawanych jest w formie proszku do sporządzania zawiesiny doustnej. Aby równomiernie rozprowadzić lek w wodzie trzeba go silnie wstrząsnąć przed użyciem. Przejdźmy do najbardziej zagadkowej mieszaniny: wody z białkiem. Raz wymieszane, te dwie substancje w zasadzie się nie rozdzielają. Ich połączenie wykazuje przy tym unikalne właściwości na przykład rozprasza wiązkę światła. Taki układ nazywamy koloidem. Koloid to układ, w którym jedna substancja jest rozproszona w drugiej. Zwróć uwagę na słowo: rozproszona. W roztworach właściwych, cząsteczki dwóch substancji są ze sobą doskonale wymieszane. Mówimy o rozpuszczeniu. W koloidzie natomiast nie ma przenikania na poziomie pojedynczych cząsteczek. Tu, w rozpuszczalniku rozproszone są większe cząsteczki substancji, jednak często gołym okiem trudno je dostrzec. Mieszanina wydaje się jednorodna. Przykładem koloidu, który wygląda na mieszaninę jednorodną, jest majonez. Musisz mi uwierzyć na słowo, że to koloid. Składa się z białka pochodzącego z kurzego żółtka, zawieszonego w tłuszczu. Koloid, w którym zmieszane są dwie fazy ciekłe, nazywamy emulsją. Innymi znanymi przykładami emulsji są mleko i śmietana. Tu mamy układ koloidalny składający się głównie z tłuszczu zawieszonego w wodzie. I tu dochodzimy do kwestii stabilności koloidów. Wiesz, że woda nie miesza się z tłuszczem. Gdy do szklanki wlejesz wodę i olej to jeśli mocno zamieszasz otrzymasz koloid. Jest on jednak nietrwały i gdy odczekasz chwilę, rozwarstwi się. Tymczasem mleko jest między innymi mieszaniną tłuszczu w wodzie a jednak jest stabilne, bo takie prosto od krowy jednak ulega rozwarstwieniu na wierzchu zbiera się tłusta śmietana. Nie zachodzi jednak podział na czysty tłuszcz i wodę. Jak myślisz, dlaczego? Otóż mleko zawiera białko - kazeinę naturalny emulgator, czyli substancję umożliwiającą mieszanie się faz które zwykle się nie mieszają, jak tłuszcz i woda. W mleku z kartonu problem kożucha śmietany nie występuje. To dzięki procesowi homogenizacji czyli rozbijania cząsteczek tłuszczu na mniejsze. Tak małe, że nie potrafią odnaleźć się w wodzie i połączyć w większe agregaty. W śmietanie, która zawiera więcej tłuszczu homogenizacja nie wystarcza i żeby zapobiec rozwarstwianiu producenci często dodają do swoich wyrobów dodatkowy emulgator: karagen. Na rynku można kupić zarówno śmietany z emulgatorem, jak i bez tego dodatku. Te ostatnie mają zawsze warstewkę tłuszczu na powierzchni. Zachęcam cię do kupienia obu i porównania ich w domu. A co otrzymamy, gdy ubijemy śmietanę? Puszysta pianka to koloid gazu w tym wypadku powietrza, w cieczy która sama jest koloidem. Zostawmy już przemysł mleczarski. Emulsje, czyli koloidy typu ciecz w cieczy mają szerokie zastosowanie także w kosmetyce. Prawie każdy krem zawiera w swym składzie wodę i tłuszcze. Nie byłoby to możliwe bez zastosowania emulgatorów. Koloidy zresztą nie muszą mieć konsystencji płynu czy żelu. Koloidem ciała stałego w innym ciele stałym są perły, z których robi się piękne naszyjniki. Pianki, w które ubierają się nurkowie czy pumeks do szorowania pięt to przykłady gazu rozproszonego w ciele stałym. Z kolei ser żółty to koloid cieczy w ciele stałym. Pomyśl chwilę i podaj inny niż bita śmietana przykład koloidu gazu w cieczy. Podpowiem ci, że używasz go codziennie. Ten koloid to oczywiście mydło a w zasadzie mydlana piana. A jaka mieszanina nie może być koloidem? Jeśli chwilę pomyślisz, to na pewno zgadniesz że nie da się zrobić koloidu gazu w gazie. To dlatego, że cząsteczki dwóch gazów mieszają się ze sobą zupełnie swobodnie za każdym razem tworząc mieszaninę jednorodną. Wróćmy jeszcze na chwilę do mgły. Czy już domyślasz się jakim jest ona typem mieszaniny? Tak, to mieszanina niejednorodna. Składa się ona z małych kropelek wody zawieszonych w powietrzu. A więc jest koloidem. Ulega nawet efektowi Tyndalla. Koloidy, w których woda jest rozproszona w gazie, nazywamy aerozolami. Czy umiesz podać inne przykłady koloidów w gazie? To na przykład dym, wzbity kurz, dezodorant. Udało ci się wymyślić inne przykłady? Koniecznie podziel się nimi w komentarzu pod filmem. Aby usystematyzować poznane informacje przyjrzyjmy się temu schematowi. Widzimy, że mieszaniny mogą być jednorodne i niejednorodne. Jednorodne zwane są także roztworami właściwymi. Tu wielkość cząstek substancji rozpuszczonej jest mniejsza niż 1 nanometr. Mieszaniny niejednorodne dzielimy natomiast na koloidy i zawiesiny. W tych pierwszych wielkość cząsteczek mieści się w zakresie od 1 do 200 nanometrów. W drugich mówimy o zawieszonych cząsteczkach wielkości powyżej 200 nanometrów. Mieszaniny możemy podzielić na jednorodne, czyli roztwory i niejednorodne, czyli koloidy i zawiesiny. O koloidzie mówimy, gdy jedna substancja jest rozproszona w drugiej, w formie cząstek nie większych niż 200 nanometrów. Zawiesina to mieszanina, w której cząstki substancji zawieszonej są większe niż 200 nanometrów, na tyle duże, że dochodzi do rozwarstwienia faz. Ja po tym filmie mam ochotę na truskawki z bitą śmietaną. A Ciebie zapraszam na stronę pistacja.tv na kolejną porcję wiedzy.