W naturze nie ma elementów, które są czyste. Zasadniczo wszystkie są mieszaninami. One z kolei mogą być niejednorodne lub jednorodne. Powstają z substancji w stanie skupienia, tworząc w ten sposób pewien układ dyspersyjny, w którym występują różne fazy. Ponadto mieszaniny zwykle zawierają ośrodek dyspersyjny. Jego istota polega na tym, że jest uważany za element o dużej objętości, w którym rozprowadzana jest jakaś substancja. W układzie zdyspergowanym faza i ośrodek są usytuowane w taki sposób, że znajdują się między nimi cząstki granicy faz. Dlatego nazywa się to heterogenicznym lub heterogenicznym. W związku z tym ogromne znaczenie ma działanie powierzchni, a nie cząstek jako całości.
Klasyfikacja systemu rozproszonego
Faza, jak wiesz, jest reprezentowana przez substancje, które mają inny stan. A te elementy są podzielone na kilka typów. Stan skupienia fazy rozproszonej zależy od kombinacjiśrodowisko, w wyniku czego powstaje 9 typów systemów:
- Gaz. Ciecz, ciało stałe i dany pierwiastek. Jednorodna mieszanina, mgła, kurz, aerozole.
- Płynna faza rozproszona. Gaz, ciało stałe, woda. Pianki, emulsje, zole.
- Stała faza rozproszona. Ciecz, gaz i substancja rozpatrywana w tym przypadku. Gleba, czyli w medycynie lub kosmetykach, skały.
Z reguły wielkość układu zdyspergowanego zależy od wielkości cząstek fazy. Istnieje następująca klasyfikacja:
- gruba (zawieszenia);
- cienkie (roztwory koloidalne i prawdziwe).
Cząstki układu dyspersyjnego
Podczas badania mieszanek gruboziarnistych można zaobserwować, że cząsteczki tych związków w strukturze można zobaczyć gołym okiem, ponieważ ich rozmiar jest większy niż 100 nm. Zawiesiny z reguły odnoszą się do układu, w którym fazę rozproszoną można oddzielić od ośrodka. To dlatego, że są uważane za nieprzejrzyste. Zawiesiny dzielą się na emulsje (ciecze nierozpuszczalne), aerozole (drobne cząstki i ciała stałe), zawiesiny (stałe w wodzie).
Substancją koloidalną jest wszystko, co ma tę właściwość, że inny pierwiastek jest w niej równomiernie rozproszony. Oznacza to, że jest obecny, a raczej jest częścią fazy rozproszonej. Jest to stan, w którym jeden materiał jest całkowicie rozłożony w drugim, a raczej w jego objętości. W przykładzie mleka płynny tłuszcz jest zdyspergowany w roztworze wodnym. W tym przypadku mniejsza cząsteczka mieści się w granicach 1nanometr i 1 mikrometr, dzięki czemu jest niewidoczny dla mikroskopu optycznego, gdy mieszanina staje się jednorodna.
Oznacza to, że żadna część roztworu nie ma większego ani mniejszego stężenia fazy rozproszonej niż jakakolwiek inna. Można powiedzieć, że ma charakter koloidalny. Większy nazywa się fazą ciągłą lub ośrodkiem dyspersyjnym. Ponieważ jego wielkość i rozmieszczenie się nie zmieniają, a dany element jest nad nim rozłożony. Rodzaje koloidów obejmują aerozole, emulsje, pianki, dyspersje i mieszaniny zwane hydrosolami. Każdy taki system ma dwie fazy: rozproszoną i ciągłą.
Koloidy według historii
Intensywne zainteresowanie takimi substancjami było obecne we wszystkich naukach na początku XX wieku. Einstein i inni naukowcy dokładnie przestudiowali ich właściwości i zastosowania. W tym czasie ta nowa dziedzina nauki była wiodącym obszarem badawczym dla teoretyków, badaczy i producentów. Po szczytowym zainteresowaniu do 1950 r. badania nad koloidami znacznie spadły. Warto zauważyć, że od czasu niedawnego pojawienia się mikroskopów o większej mocy i „nanotechnologii” (badania obiektów o pewnej małej skali), wznowiło się zainteresowanie naukowców badaniem nowych materiałów.
Więcej informacji o tych substancjach
Istnieją pierwiastki obserwowane zarówno w naturze, jak iw sztucznych roztworach, które mają właściwości koloidalne. Na przykład majonez, balsam kosmetyczny i lubrykanty to rodzaje sztucznych emulsji, a mleko jest podobnemieszanka występująca w naturze. Pianki koloidalne obejmują bitą śmietanę i piankę do golenia, podczas gdy artykuły jadalne obejmują masło, pianki i galaretkę. Oprócz żywności substancje te występują w postaci niektórych stopów, farb, atramentów, detergentów, środków owadobójczych, aerozoli, styropianu i gumy. Nawet piękne obiekty naturalne, takie jak chmury, perły i opale, mają właściwości koloidalne, ponieważ zawierają one równomiernie rozprowadzoną przez nie inną substancję.
Uzyskiwanie mieszanin koloidalnych
Poprzez zwiększenie małych cząsteczek do zakresu od 1 do 1 mikrometra lub poprzez redukcję dużych cząsteczek do tej samej wielkości. Można otrzymać substancje koloidalne. Dalsza produkcja uzależniona jest od rodzaju użytych elementów w fazie rozproszonej i ciągłej. Koloidy zachowują się inaczej niż zwykłe ciecze. A to widać we właściwościach transportowych i fizykochemicznych. Na przykład membrana może przepuszczać prawdziwy roztwór z cząsteczkami stałymi przyłączonymi do cząsteczek cieczy. Natomiast substancja koloidalna, która ma ciało stałe rozproszone w cieczy, będzie rozciągana przez membranę. Parzystość rozkładu jest równomierna aż do punktu mikroskopijnej równości w przerwie na całym drugim elemencie.
Prawdziwe rozwiązania
Dyspersja koloidalna jest reprezentowana jako jednorodna mieszanina. Element składa się z dwóch układów: fazy ciągłej i rozproszonej. Wskazuje to, że ta sprawa jest związana zprawdziwe rozwiązania, ponieważ są bezpośrednio związane z powyższą mieszaniną, składającą się z kilku substancji. W koloidzie drugi ma strukturę drobnych cząstek lub kropel, które w pierwszym są równomiernie rozłożone. Od 1 nm do 100 nm to wielkość stanowiąca fazę zdyspergowaną, a raczej cząstki, w co najmniej jednym wymiarze. W tym zakresie faza zdyspergowana to jednorodne mieszaniny o wskazanych wielkościach, możemy podać przybliżone elementy pasujące do opisu: aerozole koloidalne, emulsje, pianki, hydrozole. Zasadniczy wpływ na skład chemiczny powierzchni mają cząstki lub kropelki obecne w omawianych preparatach.
Roztwory i systemy koloidalne
Należy wziąć pod uwagę fakt, że wielkość fazy rozproszonej jest trudną do zmierzenia zmienną w systemie. Rozwiązania czasami charakteryzują się własnymi właściwościami. Aby ułatwić dostrzeżenie wskaźników kompozycji, koloidy przypominają je i wyglądają prawie tak samo. Na przykład, jeśli ma postać zdyspergowaną w płynie, stałą. Dzięki temu cząsteczki nie przejdą przez membranę. Podczas gdy inne składniki, takie jak rozpuszczone jony lub cząsteczki, mogą przez nią przechodzić. Jeśli jest to prostsze do analizy, okazuje się, że rozpuszczone składniki przechodzą przez membranę, a przy rozważanej fazie cząstki koloidalne nie mogą.
Pojawienie się i zniknięcie cech koloru
Dzięki efektowi Tyndalla niektóre z tych substancji są półprzezroczyste. W strukturze elementu jest to rozpraszanie światła. Inne systemy i preparaty są dostarczane ztrochę cienia, a nawet nieprzezroczysty, o określonym kolorze, nawet jeśli niektóre nie są jasne. Wiele znanych substancji, w tym masło, mleko, śmietana, aerozole (mgła, smog, dym), asf alt, farby, farby, klej i piana morska, to koloidy. Ten kierunek studiów został wprowadzony w 1861 roku przez szkockiego naukowca Thomasa Grahama. W niektórych przypadkach koloid można uznać za jednorodną (nie heterogeniczną) mieszaninę. Dzieje się tak, ponieważ rozróżnienie między materią „rozpuszczoną” a „ziarnistą” może czasami być kwestią podejścia.
Rodzaje substancji hydrokoloidowych
Ten składnik jest zdefiniowany jako układ koloidalny, w którym cząsteczki są rozproszone w wodzie. Pierwiastki hydrokoloidowe, w zależności od ilości płynu, mogą przybierać różne stany, np. żel lub zol. Są nieodwracalne (jednoskładnikowe) lub odwracalne. Na przykład agar, drugi rodzaj hydrokoloidu. Może istnieć w stanach żelu i zolu oraz naprzemiennie z dodanym lub usuniętym ciepłem.
Wiele hydrokoloidów pochodzi z naturalnych źródeł. Na przykład karagen jest pozyskiwany z alg, żelatyna z tłuszczu wołowego, a pektyna ze skórki cytrusów i wytłoków jabłkowych. Hydrokoloidy są stosowane w żywności głównie w celu wpływania na teksturę lub lepkość (sos). Stosowany również do pielęgnacji skóry lub jako środek leczniczy po urazach.
Podstawowe cechy układów koloidalnych
Z tych informacji wynika, że układy koloidalne są podsekcją rozproszonej kuli. One z kolei mogą być rozwiązaniami (solami)lub żele (galaretki). Te pierwsze powstają w większości przypadków na bazie żywej chemii. Te ostatnie powstają pod osadami, które powstają podczas koagulacji zoli. Roztwory mogą być wodne z substancjami organicznymi, ze słabymi lub mocnymi elektrolitami. Rozmiary cząstek fazy rozproszonej koloidów wynoszą od 100 do 1 nm. Nie widać ich gołym okiem. W wyniku osiadania faza i medium są trudne do rozdzielenia.
Klasyfikacja według rodzajów cząstek fazy rozproszonej
Koloidy wielocząsteczkowe. Gdy podczas rozpuszczania atomy lub mniejsze cząsteczki substancji (o średnicy mniejszej niż 1 nm) łączą się ze sobą, tworząc cząstki o podobnych rozmiarach. W tych zolach faza rozproszona jest strukturą składającą się z agregatów atomów lub cząsteczek o wielkości cząsteczkowej mniejszej niż 1 nm. Na przykład złoto i siarka. W tych koloidach cząstki są utrzymywane razem przez siły van der Waalsa. Zwykle mają charakter liofilowy. Oznacza to znaczącą interakcję cząstek.
Koloidy o dużej masie cząsteczkowej. Są to substancje, które posiadają duże cząsteczki (tzw. makrocząsteczki), które po rozpuszczeniu tworzą określoną średnicę. Takie substancje nazywane są koloidami wielkocząsteczkowymi. Te elementy tworzące fazę rozproszoną są typowo polimerami o bardzo wysokich masach cząsteczkowych. Naturalne makrocząsteczki to skrobia, celuloza, białka, enzymy, żelatyna itp. Sztuczne to syntetyczne polimery, takie jak nylon, polietylen, tworzywa sztuczne, polistyren itp.e. Zwykle są liofobowe, co oznacza w tym przypadku słabe oddziaływanie cząstek.
Powiązane koloidy. Są to substancje, które po rozpuszczeniu w medium zachowują się jak normalne elektrolity w niskim stężeniu. Są to jednak cząstki koloidalne o większym składniku enzymatycznym składników ze względu na tworzenie zagregowanych pierwiastków. Utworzone w ten sposób cząstki agregatów nazywane są micelami. Ich cząsteczki zawierają zarówno grupy liofilowe, jak i liofobowe.
Micele. Są to skupione lub zagregowane cząstki utworzone przez połączenie koloidu w roztworze. Typowymi przykładami są mydła i detergenty. Tworzenie zachodzi powyżej pewnej temperatury Krafta i powyżej pewnego krytycznego stężenia micelizacji. Są w stanie tworzyć jony. Micele mogą zawierać do 100 cząsteczek lub więcej, na przykład typowym przykładem jest stearynian sodu. Kiedy rozpuszcza się w wodzie, uwalnia jony.
