Luonnossa ei ole puhtaita alkuaineita. Periaatteessa ne ovat kaikki seoksia. Ne puolestaan voivat olla heterogeenisiä tai homogeenisia. Ne muodostuvat aggregoituneista aineista, jolloin muodostuu tietty dispersiojärjestelmä, jossa on erilaisia faaseja. Lisäksi seokset sisältävät tavallisesti dispersioväliainetta. Sen olemus piilee siinä, että sitä pidetään suuren tilavuuden omaavana elementtinä, jossa jokin aine jakautuu. Hajautetussa järjestelmässä faasi ja väliaine sijaitsevat siten, että niiden välillä on rajapinnan hiukkasia. Siksi sitä kutsutaan heterogeeniseksi tai heterogeeniseksi. Tämän vuoksi pinnan, ei hiukkasten kokonaisuutena, toiminnalla on suuri merkitys.
Hajauttaa järjestelmän luokitus
Vaihe, kuten tiedät, edustaa aineita, joilla on eri tila. Ja nämä elementit on jaettu useisiin tyyppeihin. Dispergoituneen faasin aggregaatiotila riippuu yhdistelmästäympäristö, tuloksena on 9 tyyppistä järjestelmää:
- Kaasu. Neste, kiinteä ja kyseinen alkuaine. Homogeeninen seos, sumu, pöly, aerosolit.
- Nestedispersiofaasi. Kaasu, kiinteä, vesi. Vaahdot, emulsiot, soolit.
- Kiinteä dispergoitu faasi. Neste, kaasu ja tässä tapauksessa huomioitu aine. Maaperä, tarkoittaa lääketieteessä tai kosmetiikassa, kiviä.
Hajoneen järjestelmän koko määräytyy yleensä faasihiukkasten koon mukaan. Luokittelu on seuraava:
- karkea (jousitukset);
- ohut (kolloidiset ja todelliset liuokset).
Dispergointijärjestelmän hiukkaset
Karkeita seoksia tarkasteltaessa voidaan havaita, että näiden yhdisteiden hiukkaset rakenteessa ovat nähtävissä paljaalla silmällä, koska niiden koko on yli 100 nm. Suspensiot viittaavat pääsääntöisesti järjestelmään, jossa dispergoitu faasi on erotettavissa väliaineesta. Tämä johtuu siitä, että niitä pidetään läpinäkymättöminä. Suspensiot jaetaan emulsioihin (liukenemattomat nesteet), aerosoleihin (pienet hiukkaset ja kiinteät aineet), suspensioihin (kiinteät vedessä).
Kolloidinen aine on mitä tahansa, jolla on sellainen ominaisuus, että sen päälle on tasaisesti jakautunut toinen alkuaine. Toisin sanoen se on läsnä, tai pikemminkin se on osa dispergoitunutta faasia. Tämä on tila, jossa yksi materiaali on täysin jakautunut toiseen tai pikemminkin sen tilavuuteen. Maitoesimerkissä nestemäinen rasva dispergoidaan vesiliuokseen. Tässä tapauksessa pienempi molekyyli on 1:n sisällänanometri ja 1 mikrometri, mikä tekee siitä näkymätön optiselle mikroskoopille, kun seoksesta tulee homogeeninen.
Toisin sanoen missään liuoksen osassa ei ole suurempi tai pienempi dispergoituneen faasin pitoisuus kuin missään muussa. Voimme sanoa, että se on luonteeltaan kolloidinen. Suurempaa kutsutaan jatkuvaksi faasiksi tai dispersioväliaineeksi. Koska sen koko ja jakautuminen eivät muutu, ja kyseinen elementti jakautuu sen päälle. Kolloidien tyyppejä ovat aerosolit, emulsiot, vaahdot, dispersiot ja seokset, joita kutsutaan hydrosoleiksi. Jokaisessa tällaisessa järjestelmässä on kaksi vaihetta: haja- ja jatkuva vaihe.
kolloidit historian mukaan
Intensiivinen kiinnostus tällaisia aineita kohtaan oli 1900-luvun alussa kaikissa tieteissä. Einstein ja muut tiedemiehet tutkivat huolellisesti niiden ominaisuuksia ja sovelluksia. Tämä uusi tieteenala oli tuolloin teoreetiikkojen, tutkijoiden ja valmistajien johtava tutkimusalue. Kiinnostuksen huipun jälkeen vuoteen 1950 asti kolloidien tutkimus väheni merkittävästi. On mielenkiintoista huomata, että korkeamman tehon mikroskooppien ja "nanotekniikoiden" (tietyn mittakaavan esineiden tutkimus) äskettäisen ilmaantumisen jälkeen tieteellinen kiinnostus uusien materiaalien tutkimiseen on herännyt uudelleen.
Lisätietoja näistä aineista
Sekä luonnossa että keinotekoisissa liuoksissa havaitaan alkuaineita, joilla on kolloidisia ominaisuuksia. Esimerkiksi majoneesi, kosmeettinen voide ja voiteluaineet ovat keinotekoisia emulsioita, ja maito on samanlainen.luonnosta löytyvä seos. Kolloidisia vaahtoja ovat kermavaahto ja partavaahto, kun taas syötäviä tuotteita ovat voita, vaahtokarkkeja ja hyytelöä. Ruoan lisäksi näitä aineita on tiettyjen metalliseosten, maalien, musteiden, pesuaineiden, hyönteismyrkkyjen, aerosolien, styroksi ja kumin muodossa. Jopa kauniilla luonnon esineillä, kuten pilvillä, helmillä ja opaaleilla, on kolloidisia ominaisuuksia, koska niiden läpi on tasaisesti jakautunut toinen aine.
Kolloidiseosten saaminen
Kasvattamalla pieniä molekyylejä 1-1 mikrometriin tai pienentämällä suuria hiukkasia samaan kokoon. Kolloidisia aineita voidaan saada. Jatkotuotanto riippuu dispergoidussa ja jatkuvassa faasissa käytettyjen alkuaineiden tyypistä. Kolloidit käyttäytyvät eri tavalla kuin tavalliset nesteet. Ja tämä havaitaan kuljetuksissa ja fysikaalis-kemiallisissa ominaisuuksissa. Esimerkiksi kalvo voi päästää todellisen liuoksen, jossa on nestemolekyyleihin kiinnittyneitä kiinteitä molekyylejä, kulkea sen läpi. Kalvo venyttää kolloidista ainetta, jossa on nesteen läpi dispergoitunutta kiinteää ainetta. Jakauman pariteetti on tasainen mikroskooppiseen tasa-arvoon asti koko toisen elementin yli.
Todelliset ratkaisut
Kolloididispersio esitetään homogeenisena seoksena. Elementti koostuu kahdesta järjestelmästä: jatkuvasta ja hajafaasista. Tämä osoittaa, että tämä tapaus liittyy asiaantodellisia ratkaisuja, koska ne liittyvät suoraan yllä olevaan seokseen, joka koostuu useista aineista. Kolloidissa toisella on pienten hiukkasten tai pisaroiden rakenne, jotka jakautuvat tasaisesti ensimmäiseen. 1 nm - 100 nm on koko, joka muodostaa dispergoidun faasin, tai pikemminkin partikkelit, ainakin yhdessä ulottuvuudessa. Tällä alueella dispergoitu faasi on homogeenisia seoksia, joilla on ilmoitettu koko, voimme nimetä likimääräisiä kuvaukseen sopivia elementtejä: kolloidiset aerosolit, emulsiot, vaahdot, hydrosolit. Pinnan kemiallinen koostumus vaikuttaa merkittävästi kyseisissä koostumuksissa oleviin hiukkasiin tai pisaroihin.
Kolloidiratkaisut ja -järjestelmät
Tulisi ottaa huomioon, että hajaantuneen faasin koko on järjestelmässä vaikeasti mitattava muuttuja. Ratkaisuille on joskus ominaista omat ominaisuudet. Koostumusten indikaattoreiden havaitsemisen helpottamiseksi kolloidit muistuttavat niitä ja näyttävät melkein sam alta. Esimerkiksi, jos sillä on nestedispersio, kiinteä muoto. Tämän seurauksena hiukkaset eivät kulje kalvon läpi. Vaikka muut komponentit, kuten liuenneet ionit tai molekyylit, pystyvät kulkemaan sen läpi. Jos se on yksinkertaisempi analysoida, käy ilmi, että liuenneet komponentit kulkevat kalvon läpi, ja tarkasteluvaiheessa kolloidipartikkelit eivät pääse.
Väriominaisuuksien ilmestyminen ja häviäminen
Tyndallin vaikutuksesta jotkin näistä aineista ovat läpikuultavia. Elementin rakenteessa se on valon sirontaa. Mukana tulee muita järjestelmiä ja formulaatioitajokin sävy tai jopa läpinäkymätön, tietyn värinen, vaikka jotkut eivät olisi kirkkaita. Monet tutut aineet, kuten voi, maito, kerma, aerosolit (sumu, savu, savu), asf altti, maalit, maalit, liima ja merivaahto, ovat kolloideja. Tämän tutkimusalan esitteli vuonna 1861 skotlantilainen tiedemies Thomas Graham. Joissakin tapauksissa kolloidia voidaan pitää homogeenisena (ei heterogeenisena) seoksena. Tämä johtuu siitä, että ero "liuenneen" ja "rakeisen" aineen välillä voi joskus olla lähestymistapakysymys.
Hydrokolloidityyppiset aineet
Tämä komponentti määritellään kolloidiseksi järjestelmäksi, jossa hiukkaset ovat dispergoituneet veteen. Hydrokolloidielementit voivat nesteen määrästä riippuen saada erilaisia tiloja, esimerkiksi geeliä tai soolia. Ne ovat peruuttamattomia (yksikomponenttisia) tai palautuvia. Esimerkiksi agar, toinen hydrokolloidityyppi. Voi esiintyä geeli- ja soolitilassa ja vaihdella tilojen välillä, joihin on lisätty tai poistettu lämpöä.
Monet hydrokolloidit ovat peräisin luonnollisista lähteistä. Esimerkiksi karrageenia uutetaan levistä, gelatiinia naudan rasvasta ja pektiiniä sitrushedelmien kuoresta ja omenan puristemassasta. Hydrokolloideja käytetään elintarvikkeissa pääasiassa vaikuttamaan rakenteeseen tai viskositeettiin (kastike). Käytetään myös ihonhoitoon tai parantavana aineena vamman jälkeen.
Kolloidisten järjestelmien keskeiset ominaisuudet
Tästä tiedosta voidaan nähdä, että kolloidiset järjestelmät ovat hajallaan olevan pallon alaosa. Ne puolestaan voivat olla ratkaisuja (sols)tai geelejä (hyytelö). Ensimmäiset ovat useimmiten luotu elävän kemian pohj alta. Jälkimmäiset muodostuvat sedimenttien alle, joita esiintyy soolien koaguloitumisen aikana. Liuokset voivat olla vesipitoisia orgaanisten aineiden kanssa, heikkoja tai vahvoja elektrolyyttejä. Kolloidien dispergoituneen faasin hiukkaskoot ovat 100 - 1 nm. Niitä ei voi nähdä paljaalla silmällä. Laskeutumisen seurauksena faasi ja väliaine on vaikea erottaa toisistaan.
Luokittelu dispergoituneen faasin hiukkastyyppien mukaan
Multimolekylaariset kolloidit. Kun liukenemisen aikana aineiden atomit tai pienemmät molekyylit (joiden halkaisija on alle 1 nm) yhdistyvät yhteen muodostaen samankokoisia hiukkasia. Näissä sooleissa dispergoitu faasi on rakenne, joka koostuu atomien tai molekyylien aggregaateista, joiden molekyylikoko on alle 1 nm. Esimerkiksi kulta ja rikki. Näissä kolloideissa hiukkasia pitävät yhdessä van der Waalsin voimat. Niillä on yleensä lyofiilinen luonne. Tämä tarkoittaa merkittävää hiukkasten vuorovaikutusta.
Suurimolekyylipainoiset kolloidit. Nämä ovat aineita, joissa on suuria molekyylejä (niin sanottuja makromolekyylejä), jotka liukeneessaan muodostavat tietyn halkaisijan. Tällaisia aineita kutsutaan makromolekyylikolloideiksi. Nämä dispergoituja faasia muodostavat alkuaineet ovat tyypillisesti polymeerejä, joilla on erittäin korkea molekyylipaino. Luonnollisia makromolekyylejä ovat tärkkelys, selluloosa, proteiinit, entsyymit, gelatiini jne. Keinotekoisia ovat synteettiset polymeerit, kuten nailon, polyeteeni, muovit, polystyreeni jne.e. Ne ovat yleensä lyofobisia, mikä tarkoittaa tässä tapauksessa hiukkasten heikkoa vuorovaikutusta.
Liitännäiset kolloidit. Nämä ovat aineita, jotka liuotettuna väliaineeseen käyttäytyvät kuin normaalit elektrolyytit pieninä pitoisuuksina. Mutta ne ovat kolloidisia hiukkasia, joissa komponenttien entsymaattinen komponentti on suurempi aggregoituneiden alkuaineiden muodostumisen vuoksi. Näin muodostuneita aggregaattihiukkasia kutsutaan miselleiksi. Niiden molekyylit sisältävät sekä lyofiilisiä että lyofobisia ryhmiä.
Micellit. Ne ovat klusteroituneita tai aggregoituneita hiukkasia, jotka muodostuvat liuoksessa olevan kolloidin yhdistymisestä. Yleisiä esimerkkejä ovat saippuat ja pesuaineet. Muodostumista tapahtuu tietyn Kraft-lämpötilan yläpuolella ja tietyn kriittisen misellipitoisuuden yläpuolella. Ne pystyvät muodostamaan ioneja. Misellit voivat sisältää jopa 100 molekyyliä tai enemmän, esimerkiksi natriumstearaatti on tyypillinen esimerkki. Kun se liukenee veteen, se vapauttaa ioneja.
