Koloidni sistemi: vrste, lastnosti in vrednost

Ko gre za agregatno stanje snovi, je običajno razlikovati štiri glavne vrste:

• plazma;
• trdno;
• tekočina;
• plina

Vendar pa je večina bioloških medijev, tekočin in naravnih pojavov mešanica več različic. Pomemben del vseh rešitev ima posebne lastnosti. Razlikujejo se tako po zunanjih značilnostih kot po notranji strukturi. Kličite jih takole: koloidni sistemi. To je kumulativna mešanica snovi različne narave, ki so v različnih agregatnih stanjih. Da bi bolje razumeli to vprašanje, upoštevajte vse lastnosti in značilnosti takšnih rešitev, kar bomo storili v tem članku.

Koloidno disperzni sistem: značilnost

Ko govorimo v preprostem vsakdanjem jeziku, je ta sistem nekaj med resnično rešitvijo, ki je 100% homogena srednja in groba suspenzija, v kateri je črta ločevanja faz jasno vidna.

Na splošno so koloidni sistemi del razpršenih sistemov, ki so ena od njihovih sort. Zato ni presenetljivo, da so njihove lastnosti v mnogih pogledih podobne. Da bi bolje predstavljali, kakšno je opisano stanje snovi, dajemo nekaj primerov iz življenja.

1. Geli in gelna telesa. Na primer, tiste, ki se uporabljajo za oblikovanje las. Tudi tukaj lahko pripišemo gel in želatinasto kremo, vključno s slaščicami. Raztopina agar-agar, otekli škrob, raztopina piščančjih beljakovin so vsi koloidni sistemi. Kemija, ki se ukvarja s preučevanjem takšnih struktur, se imenuje fizikalno-koloidna ali fizikalna.
2. Zoli Z drugimi besedami, to so uničeni geli. Oni so tisti, ki stojijo na meji med grobimi sistemi in resničnimi rešitvami. Primeri tega stanja: megla, dim ali prah v zraku.

Prav tako lahko podate nekaj bolj znanih spojin, ki se obravnavajo kot koloidi:

• prah;
• aerosol;
• emulzija;
• suspenzija;
• meglo in drugo.

Za vsak navedeni primer lahko prinesete svoje specifične lastnosti. Vendar pa obstajajo tudi tisti, ki so jim skupni.

Razvrstitev koloidnih sistemov

Ker je raznolikost obravnavanih spojin velika, je naravno, da obstaja njihova klasifikacija. Temelji na znakih strukture - strukture, velikosti razpršene faze v razmerju do okolja in drugih. Če so vsi koloidni sistemi razdeljeni na tipe glede na naravo delcev znotraj njih, je mogoče razlikovati med glavnimi:

• tekočina v plinu - megla, na primer;
• trdni delci v plinskem okolju - dim, prah;
• tekočina v tekočini - različne emulzije;
• trdni delci v tekoči suspenziji;
• tekočina v trdni emulziji;
• trdni delci v trdnem mediju - trdne soli.

Obstaja tudi druga značilnost, ki je podlaga za ločevanje obravnavanih sistemov. To je medsebojno vplivanje delcev faze in medija. Razvrstitev koloidnih sistemov v tem primeru ima naslednjo obliko.

1. Lyophilic. Vključite tiste sisteme, v katerih nastane interakcija in celo raztapljanje faznih delcev v mediju.
2. Lyophobic. Med medijem in fazo ali medsebojnim raztapljanjem ni interakcije.

Če govorimo o takem okolju, kot je voda, lahko te iste skupine imenujemo hidrofilne in hidrofobne.

Druga možnost za razdelitev obravnavanih sistemov je naslednja: t

1. Prosto razpršena. To so tisti, v katerih so delci v stalnem gibanju, medsebojno vplivajo in ne tvorijo posebne strukture, kar pomeni, da so v nekakšnem kaosu. Primeri: fine suspenzije, emulzije, liosoli, aerosoli.
2. Bonded-dispergirani so koloidni sistemi, v katerih je notranja struktura dobro urejena in predstavlja nekakšen molekularni okvir iz medija, napolnjenega v notranjosti s fazo. Primeri so geli, paste, praški, debele emulzije in suspenzije.

Možen je spontani prehod sol v gel, ta proces pa se imenuje geliranje. Vendar se pogosto pojavlja obratni proces.

Liofobni sistemi: sol

To je tak koloidni sistem, katerega faze so med seboj precej jasno ločene z vmesnikom. Vendar pa je težko videti, ker je velikost razpršenih delcev največ 100 nm. Zato so soli vmesno stanje med resničnimi raztopinami in grobo dispergiranimi sestavki.

Ti sistemi imajo svojo klasifikacijo. Razlikujejo se glede na vrsto disperzijskega medija. Obstaja več glavnih možnosti:

• hidrosoli - vodni medij;
• alkohol - alkohol;
• eterolozi - eterični;
• Organosoli so bolj splošen izraz za organsko naravo okolja.

Prav za liozole (medij - tekočina) je takšen koncept, kot je micela, značilen. Označujejo fazne delce v povezavi z zunanjo kroglo - delci (ioni) okolja. Za vsak sistem pepela lahko napišete svoj kemijski izraz, ki odraža njegovo sestavo v obliki micelijev.

Primer: sol z rdečim zlatom s sestavo NaAuO ₂ + HCOH + Na ₂ CO ₃ → Au + HCOONa + H ₂ O ima micele v naslednji obliki: {[Au] _m · n AuO ₂ ^- · (nx) Na ⁺ } ^x– · xNa ⁺ .

Lastnosti solov lahko opišemo z več točkami:

1. Obstaja fazna meja, ki ima močno površinsko napetost.
2. Faza delcev in medij sta v stalnem Brownovem gibanju.
3. Delci se lahko agregirajo - koalescenca in padavine. To je posledica njihove stalne interakcije.

Če govorimo o uporabi solov v industriji, potem je to precej široko. Če se spomnimo, da vsi aerosoli, suspenzije in emulzije pripadajo posebej za njih, potem postane jasno, da taki koloidni sistemi niso popolni brez:

• kemična industrija;
• farmacevtski izdelki;
• vojaško poslovanje;
• živilsko industrijo in drugo.

Pod določenimi pogoji lahko sole začnejo strukturirati. To pomeni, da zgradimo notranji okvir razpršenih delcev, celice, v katerih se bodo napolnile srednje molekule. Drugo ime za to, kar se dogaja, je koagulacija ali lepljenje. V tem primeru govorimo o geliranju, saj bo izdelek gel.

Liofilni sistemi

Te strukture nastanejo zaradi tesne interakcije med delci medija in faze. To vodi do dejstva, da se raztopijo drug v drugem, nastanejo nabrekne in želirane gelne spojine. V notranjosti predstavljajo tridimenzionalno prostorsko mrežo, v kateri so vse pore napolnjene z delci tekočega ali trdnega medija. Zaradi te strukture imajo vsi zamrznjeni geli naslednje lastnosti:

• elastičnost;
• sposobnost ohranjanja stalne oblike;
• moč;
• plastičnost;
• netočnost

Takšni molekularni koloidni sistemi so zelo pogosti. Navsezadnje so to po svoji naravi tako visoko-molekularne in nizko-molekularne snovi, ki so izpostavljene spremembam lastnosti. Nekaj ​​dobro znanih možnosti:

• kozmetični izdelki Geli za britje za lase;
• zdravila - za bolečine, modrice, rane in druge stvari;
• gospodinjske kemikalije;
• adsorbenti v kemični industriji.

Posebna lastnost teh snovi je sposobnost spontanega ireverzibilnega propadanja pri sušenju. Zagotovo je veliko ljudi opazilo, da je običajen gel za lase ostal odprt, potem pa v dveh ali treh dneh ostane le majhna suha masa, ki ni primerna za uporabo.

To je posledica uničenja prostorske strukture in izhlapevanja vlage. Včasih se vlaga posebej odstrani iz sestave gelov, da dobimo želeni izdelek. Toda to je kemično, ne da bi uničili celotno strukturo. Tako dobimo silikagel, alumogeli.

Posebne in splošne lastnosti koloidov

Lastnosti koloidnih sistemov (ali koloidov) so:

1. Izrazit videz, še posebej, ko gre za gele, emulzije in suspenzije, aerosole.
2. Poseben odnos do svetlobe, ki prehaja skozi snov: večina od njih ne moti tega, nekateri (transparentni) pa večinoma razpršijo smerni snop.
3. Stalno gibanje delcev ne omogoča nastajanja sedimentov v koloidnih sistemih.
4. Ker sta medij in faza lahko med seboj zelo različna, je težko izolirati skupne fizikalne parametre. Nanašajo se na vsako določeno snov.

Če govorimo o posebnih lastnostih obravnavanih stanj snovi, moramo poudariti Brownovo gibanje strukturni elementi in Tyndallov učinek, to je razpršitev svetlobe.

Tyndallov učinek

Ta pojav je vključen v posebne optične lastnosti koloidnih sistemov. Njegovo bistvo je naslednje: razpršen je žarek svetlobe, ki prehaja skozi raztopino (ali aerosol) sistema. Vendar pa ni povsem normalno. Ker je sposobnost refleksije ali absorpcije svetlobnih žarkov vseh delcev različna, lomni količnik se spreminja, se izkaže, da lahko na temnem ozadju opazite stožčasto mesto.

Ta učinek se uporablja za določanje kakovosti, količine in velikosti delcev, ki sestavljajo ta sistem. Prvič je tehniko razvila in uporabila John Tyndall, za katero je dobila tako ime.

Zelo preprosta in cenovno ugodna izkušnja doma bo zagotovila, da je ta učinek na voljo. Potrebno je pripraviti raztopino piščančjih beljakovin v vodi. Rezultat bo značilen liofilni koloidni sistem. Nato skozi njo preklopite laserski žarek in zagotovite temno ozadje za plovilom. Tako bo Tyndalov stožec viden zelo jasno in svetloba znotraj raztopine se bo razpršila.

Brownovo gibanje delcev

To je še ena posebnost obravnavanih sistemov. Sestoji iz stalnega premika faznih delcev v raztopinskem mediju, tako plinskega kot tekočega. Molekule, atomi, ioni so v neprekinjenem kaotičnem kroženju. To omogoča, da koloid ostane nespremenjen. Poleg tega zaradi njihovih enakih nabojev ne pride do lepljenja med njimi. To omogoča, da je sistem precej stabilen.

Ta pojav je značilen samo za tiste delce, katerih velikost ne presega 3 mikronov. V nasprotnem primeru se raztopina usede.

Metode tvorbe koloidov

Metode za pridobivanje koloidnih sistemov so precej različne, saj sistemi sami niso isti. Obstaja več najpogosteje uporabljenih tehnik.

1. Kondenzacija
2. Razprševanje.
3. Peptizacija

Vse te metode koloidnih sistemov imajo pri delu z njimi, ko so pridobljene in proučevanju lastnosti, široko industrijsko vrednost. Razmislite podrobneje o vsakem od njih.

Kondenzacija je metoda, ki temelji na sposobnosti molekul in ionov, da se med seboj povezujejo, da se držijo skupaj in tvorijo večje delce. Tako se oblikuje nov sistem, najpogosteje z lastnostmi koloida. To je mogoče storiti na dva načina:

• zamenjava topila (tj. medija);
• kemijska kondenzacija, to je niz zaporednih interakcij, ki vodijo do povečanja delcev.

Pravzaprav in v drugem primeru dobimo te koloide, v katerih trdne delce drži Brownovo gibanje v suspenziji.

Nasprotno, disperzija je sestavljena iz mletja fazne komponente mešanice v stanje, ko raztopina postane koloid. Naredite to na več načinov:

• mehansko drobljenje;
• električno obločno pršenje;
• ultrazvočno brušenje in tako naprej.

Peptizatsiya - kemična delitev zlepljenih koaguliranih delcev v manjše strukture. Na ta način so rešitve pripravljene v industriji. Istočasno sodelujejo specifični agenti - peptizatorji.

Stanje stabilnega stanja

Stabilnost koloidnih sistemov zahteva določene pogoje. Navsezadnje smo že povedali, da se lahko sčasoma zrušijo, včasih nepovratno. To še posebej velja za liofobne sisteme - sol. Zato obstajajo metode za ohranitev in povečanje stabilnosti koloidov:

1. Dodajanje posebnih antikoagulantov - stabilizatorjev.
2. Uvedba trajnih in začasnih elektrolitov za spremembo vrednosti elektrodnega potenciala udeležencev sistema.

Preostale metode so ozko specifične za vsak posamezen koloid, ko se upoštevajo vse lastnosti raztopine.

Porazdelitev in pomen koloidnih sistemov

S koloidi se lahko srečate tako v kemijskem laboratoriju kot v naravi. Znano je, da skoraj vse notranje biološke živa snov so taki razpršeni sistemi. Na primer:

• citoplazma;
• stroma;
• kostni mozeg in drugo.

Med gradbenimi materiali je veliko koloidnih sistemov, ki imajo dobre tehnične lastnosti. To so beton, kovinske zlitine, spojine, ki vsebujejo glino, pene, aerosole itd.

Brez koloidov so farmacevtski izdelki na splošno nemogoči. Vse paste, mazila, geli, suspenzije in emulzije so zdravila, o katerih razmišljamo. Zato je težko preceniti vrednost in porazdelitev koloidov, ki so ena najpogostejših in najbolj razširjenih tipov agregatnega stanja snovi.