A cikk fő témája egy kolloid részecske lesz. Itt megvizsgáljuk a kolloid oldat és a micellák fogalmát. És ismerkedjen meg a kolloiddal kapcsolatos részecskék fő faji sokféleségével is. Maradjunk külön a vizsgált kifejezés különböző jellemzőinél, néhány egyéni fogalomnál és még sok másnál.
Bevezetés
A kolloid részecske fogalma szorosan összefügg a különféle megoldásokkal. Együtt különféle mikroheterogén és diszpergált rendszereket alkothatnak. Az ilyen rendszereket alkotó részecskék mérete általában 1-10 mikron közötti. Amellett, hogy a diszpergált közeg és a fázis között jól elkülöníthető határvonalak vannak, a kolloid részecskéket az alacsony stabilitás tulajdonsága jellemzi, és maguk az oldatok nem képződhetnek spontán módon. A belső szerkezet és a méretek sokfélesége a részecskék kinyerésére szolgáló nagyszámú módszer létrehozását eredményezi.
A kolloid rendszer fogalma
Kolloid oldatokban a részecskék minden bennükaz aggregátumok szórt típusú rendszereket alkotnak, amelyek közbensőek az igaz és durva megoldások között. Ezekben az oldatokban a diszpergált fázist alkotó cseppek, részecskék, sőt buborékok mérete egytől ezer nm-ig terjed. A diszpergált közeg vastagságában általában folytonosan oszlanak el, és összetételükben és/vagy aggregációs állapotukban különböznek az eredeti rendszertől. Egy ilyen terminológiai egység jelentésének jobb megértése érdekében jobb, ha az általa alkotott rendszerek hátterében nézzük.
Tulajdonságok meghatározása
A kolloid oldatok tulajdonságai közül a főbb tulajdonságok határozhatók meg:
- A képződő részecskék nem zavarják a fény áthaladását.
- Az átlátszó kolloidok képesek szórni a fénysugarakat. Ezt a jelenséget Tyndall-effektusnak nevezik.
- A kolloid részecske töltése diszpergált rendszerek esetén azonos, aminek következtében nem fordulhatnak elő oldatban. Brown-mozgásban a szétszórt részecskék nem tudnak kicsapódni, ami annak köszönhető, hogy repülési állapotban maradnak.
Fő típusok
A kolloid oldatok alapvető osztályozási egységei:
- A szilárd részecskék gázokban lévő szuszpenzióját füstnek nevezzük.
- A folyékony részecskék gázokban való szuszpenzióját ködnek nevezzük.
- Gázközegben szuszpendált, szilárd vagy folyékony típusú kis részecskékből aeroszol képződik.
- A folyékony vagy szilárd halmazállapotú gázszuszpenziót habnak nevezzük.
- Az emulzió folyékony szuszpenzió folyadékban.
- A Sol egy szétszórt rendszerultramikroheterogén típus.
- A gél 2 komponensből álló szuszpenzió. Az első egy háromdimenziós keretet hoz létre, amelynek üregeit különféle kis molekulatömegű oldószerekkel töltik ki.
- A szilárd típusú részecskék folyadékban lévő szuszpenzióját szuszpenziónak nevezzük.
Ezekben a kolloid rendszerekben a részecskék mérete nagymértékben változhat származásuk természetétől és aggregációs állapotuktól függően. De a különböző szerkezetű rendszerek rendkívül sokfélesége ellenére is mindegyik kolloid.
A részecskék faji sokfélesége
A kolloid méretű elsődleges részecskéket belső szerkezetük típusa szerint a következő típusokra osztjuk:
- Szuszpenzoidok. Irreverzibilis kolloidoknak is nevezik őket, amelyek hosszú ideig nem képesek önállóan létezni.
- Micelláris típusú kolloidok, vagy más néven félkolloidok.
- Reverzibilis típusú kolloidok (molekuláris).
Ezek a struktúrák képződési folyamatai nagyon eltérőek, ami bonyolítja a részletszintű, kémia és fizika szintjén történő megértést. A kolloid részecskék, amelyekből az ilyen típusú oldatok képződnek, rendkívül eltérő alakkal és körülményekkel rendelkeznek az integrált rendszer kialakulásához.
Szuszpenziók meghatározása
A szuszpenzoidok fémelemeket tartalmazó oldatok, és ezek változatai oxid, hidroxid, szulfid és más sók formájában.
Mindenaz előbb említett anyagok alkotó részecskéi molekuláris vagy ionos kristályrácsosak. Egy diszpergált típusú anyag fázisát alkotják - egy szuszpenzoidból.
Egy megkülönböztető tulajdonság, amely lehetővé teszi a szuszpenzióktól való megkülönböztetést, a magasabb diszperziós index jelenléte. De összeköti őket a diszperziót stabilizáló mechanizmus hiánya.
A szuszpenzoidok visszafordíthatatlanságát az magyarázza, hogy a gőzölésük folyamatának üledéke nem teszi lehetővé, hogy az ember újra szolokat kapjon azáltal, hogy az üledék és a szétszórt közeg között érintkezik. Minden szuszpenzoid liofób. Az ilyen oldatokban a fémekhez és sószármazékokhoz kapcsolódó kolloid részecskéket nevezik, amelyeket zúzott vagy kondenzált.
A gyártási módszer nem különbözik attól a két módszertől, amellyel a szétszórt rendszereket mindig létrehozzák:
- Kivétel diszperzióval (nagy testek köszörülése).
- Ionos és molekulárisan oldott anyagok kondenzációs módszere.
Micelláris kolloidok meghatározása
A micelláris kolloidokat félkolloidoknak is nevezik. A részecskék, amelyekből keletkeznek, akkor keletkezhetnek, ha az amfifil típusú molekulák megfelelő koncentrációban vannak jelen. Az ilyen molekulák csak kis molekulatömegű anyagokat képezhetnek, ha egy molekula aggregátummá - micellává - kapcsolják őket.
Az amfifil természetű molekulák olyan szerkezetek, amelyek egy nem poláris oldószerhez hasonló paraméterekkel és tulajdonságokkal rendelkező szénhidrogén gyökből és egy hidrofil csoportból állnak,polárisnak is nevezik.
A micellák szabályosan elhelyezkedő molekulák specifikus agglomerációi, amelyeket túlnyomórészt diszpergáló erők segítségével tartanak össze. Micellák képződnek például mosószerek vizes oldataiban.
Molekuláris kolloidok meghatározása
A molekuláris kolloidok természetes és szintetikus eredetű nagy molekulatömegű vegyületek. A molekulatömeg 10 000-től több millióig terjedhet. Az ilyen anyagok molekuláris töredékei kolloid részecske méretűek. Magukat a molekulákat makromolekuláknak nevezzük.
A hígításnak kitett makromolekuláris típusú vegyületeket valódinak, homogénnek nevezzük. Szélsőséges hígítás esetén kezdenek engedelmeskedni a hígított készítményekre vonatkozó általános törvényszerűségnek.
A molekuláris típusú kolloid oldatok előállítása meglehetősen egyszerű feladat. Elég, ha a szárazanyag és a megfelelő oldószer érintkezik.
A makromolekulák nem poláris formája feloldódhat szénhidrogénekben, míg a poláris formája feloldódhat poláris oldószerekben. Ez utóbbira példa a különféle fehérjék feloldása víz és só oldatában.
Reverzibilisnek nevezik ezeket az anyagokat, mert ha párologtatásnak vetik alá őket új száraz maradékok hozzáadásával, akkor a molekuláris kolloid részecskék oldat formáját öltik. Feloldódásuk folyamatának át kell mennie egy olyan szakaszon, amelyben megduzzad. Ez egy jellegzetes tulajdonság, amely megkülönbözteti a molekuláris kolloidokat, ona fent tárgy alt többi rendszer hátterében.
A duzzadási folyamat során az oldószert alkotó molekulák behatolnak a polimer szilárd vastagságába, és ezáltal szétnyomják a makromolekulákat. Ez utóbbiak nagy méretük miatt lassan oldatokká kezdenek diffundálni. Külsőleg ez a polimerek térfogati értékének növekedésével figyelhető meg.
Micella-eszköz
A kolloid rendszer micellái és szerkezetük könnyebben tanulmányozható, ha figyelembe vesszük a képződési folyamatot. Vegyünk példának egy AgI részecskét. Ebben az esetben a következő reakció során kolloid típusú részecskék képződnek:
AgNO3+KI à AgI↓+KNO3
Az ezüstjodid (AgI) molekulái gyakorlatilag oldhatatlan részecskéket alkotnak, amelyek belsejében ezüstkationok és jódanionok alkotják a kristályrácsot.
A kapott részecskék kezdetben amorf szerkezetűek, de aztán, ahogy fokozatosan kikristályosodnak, állandó megjelenésű szerkezetet kapnak.
Ha az AgNO3-t és a KI-t megfelelő ekvivalenseiben veszi, akkor a kristályos részecskék növekedni fognak, és jelentős méreteket érnek el, még a kolloid részecske méretét is meghaladva, majd gyorsan csapadék.
Ha valamelyik anyagot feleslegben veszi be, mesterségesen készíthet belőle stabilizátort, amely az ezüst-jodid kolloid részecskéinek stabilitásáról fog számolni. Túlzott AgNO3 eseténaz oldat több pozitív ezüstiont és NO3- fog tartalmazni. Fontos tudni, hogy az AgI kristályrácsok képződésének folyamata megfelel a Panet-Fajans szabálynak. Ezért csak az ezt az anyagot alkotó ionok jelenlétében képes továbbhaladni, amelyeket ebben az oldatban ezüstkationok képviselnek (Ag+).
A pozitív Argentum-ionok továbbra is a mag kristályrácsának kialakulásának szintjén fejeződnek be, amely szilárdan benne van a micellaszerkezetben, és kommunikálja az elektromos potenciált. Ez az oka annak, hogy a magrács felépítéséhez használt ionokat potenciálmeghatározó ionoknak nevezzük. A kolloid részecskék - micellák - képződése során más jellemzők is meghatározzák a folyamat egyik vagy másik menetét. Itt azonban mindent figyelembe vettünk egy példa segítségével, a legfontosabb elemek megemlítésével.
Néhány fogalom
A kolloid részecske kifejezés szorosan összefügg az adszorpciós réteggel, amely a potenciál meghatározó típusú ionokkal egyidejűleg, az ellenionok összmennyiségének adszorpciója során képződik.
A granulátum egy magból és egy adszorpciós rétegből álló szerkezet. Ugyanolyan előjelű elektromos potenciállal rendelkezik, mint az E-potenciálé, de értéke kisebb lesz, és az adszorpciós rétegben lévő ellenionok kezdeti értékétől függ.
A kolloid részecskék koagulációja egy koagulációnak nevezett folyamat. Diszpergált rendszerekben kis részecskék képződéséhez vezetnagyobbakat. A folyamatot a kis szerkezeti elemek közötti kohézió jellemzi, így koagulációs struktúrák jönnek létre.
