A természetben nincsenek tiszta elemek. Alapvetően ezek mind keverékek. Ezek viszont lehetnek heterogének vagy homogének. Aggregált állapotban lévő anyagokból képződnek, így egy bizonyos diszperziós rendszer jön létre, amelyben különböző fázisok vannak. Ezenkívül a keverékek általában diszperziós közeget is tartalmaznak. Lényege abban rejlik, hogy nagy térfogatú elemnek tekintik, amelyben valamilyen anyag eloszlik. Egy diszpergált rendszerben a fázis és a közeg úgy helyezkedik el, hogy közöttük határfelület részecskéi vannak. Ezért heterogénnek vagy heterogénnek nevezik. Ennek fényében a felület, és nem a részecskék egészének hatása nagyon fontos.
Szórás rendszerosztályozás
A fázist, amint tudod, más állapotú anyagok képviselik. És ezek az elemek több típusra oszlanak. A diszpergált fázis aggregációs állapota a kombinációtól függkörnyezet, ami 9 típusú rendszert eredményez:
- Gáz. Folyékony, szilárd és a kérdéses elem. Homogén keverék, köd, por, aeroszolok.
- Folyékony diszpergált fázis. Gáz, szilárd, víz. Habok, emulziók, szolok.
- Szilárd diszpergált fázis. Folyadék, gáz és az ebben az esetben figyelembe vett anyag. Talaj, azt jelenti az orvostudományban vagy a kozmetikában, kövek.
A diszpergált rendszer méretét általában a fázisrészecskék mérete határozza meg. A következő besorolás létezik:
- durva (felfüggesztések);
- vékony (kolloid és valódi oldatok).
A diszperziós rendszer részecskéi
A durva keverékek vizsgálatakor megfigyelhető, hogy ezeknek a vegyületeknek a részecskéi a szerkezetben szabad szemmel is láthatók, mivel méretük meghaladja a 100 nm-t. A szuszpenziók általában olyan rendszerre vonatkoznak, amelyben a diszpergált fázis elválasztható a közegtől. Ez azért van, mert átlátszatlannak minősülnek. A szuszpenziók emulziókra (oldhatatlan folyadékok), aeroszolokra (finom részecskék és szilárd anyagok), szuszpenziókra (szilárd vízben) oszthatók.
A kolloid anyag minden olyan tulajdonsággal bír, hogy egy másik elem egyenletesen eloszlik rajta. Vagyis jelen van, vagy inkább része a diszpergált fázisnak. Ez az az állapot, amikor az egyik anyag teljesen eloszlik a másikban, vagy inkább a térfogatában. A tejes példában a folyékony zsírt vizes oldatban diszpergáljuk. Ebben az esetben a kisebb molekula 1-en belül vannanométer és 1 mikrométer, így az optikai mikroszkóp számára láthatatlanná válik, amikor a keverék homogénné válik.
Azaz az oldat egyetlen részének sem nagyobb vagy kisebb a diszpergált fázis koncentrációja, mint bármely más részében. Elmondhatjuk, hogy kolloid jellegű. A nagyobbat folyamatos fázisnak vagy diszperziós közegnek nevezzük. Mivel mérete és eloszlása nem változik, és a kérdéses elem eloszlik rajta. A kolloidok típusai közé tartoznak az aeroszolok, emulziók, habok, diszperziók és a hidroszoloknak nevezett keverékek. Minden ilyen rendszernek két fázisa van: egy diszpergált és egy folyamatos fázis.
kolloidok a történelem alapján
A XX. század elején minden tudományban intenzív érdeklődés mutatkozott az ilyen anyagok iránt. Einstein és más tudósok alaposan tanulmányozták jellemzőiket és alkalmazásaikat. Akkoriban ez az új tudományterület volt az elméletalkotók, kutatók és gyártók vezető kutatási területe. Az 1950-ig tartó érdeklődés csúcsa után a kolloidokkal kapcsolatos kutatások jelentősen visszaestek. Érdekes megjegyezni, hogy amióta a közelmúltban megjelentek a nagyobb teljesítményű mikroszkópok és a "nanotechnológiák" (bizonyos kis léptékű objektumok tanulmányozása), megújult a tudományos érdeklődés az új anyagok tanulmányozása iránt.
További információ ezekről az anyagokról
A természetben és a mesterséges oldatokban is megfigyelhetők olyan elemek, amelyek kolloid tulajdonságokkal rendelkeznek. Például a majonéz, a kozmetikai krém és a kenőanyagok mesterséges emulziók, a tej pedig hasonló.a természetben található keverék. A kolloid habok közé tartozik a tejszínhab és a borotvahab, míg az ehető termékek közé tartozik a vaj, a mályvacukor és a zselé. Az élelmiszereken kívül ezek az anyagok bizonyos ötvözetek, festékek, tinták, tisztítószerek, rovarirtó szerek, aeroszolok, hungarocell és gumi formájában is léteznek. Még a gyönyörű természeti tárgyak, mint a felhők, gyöngyök és opálok is kolloid tulajdonságokkal rendelkeznek, mert egy másik anyag egyenletesen oszlik el rajtuk.
kolloid keverékek előállítása
A kis molekulák méretének 1–1 mikrométeres tartományra való növelésével, vagy a nagy részecskék azonos méretűre való csökkentésével. Kolloid anyagok nyerhetők. A további gyártás a diszpergált és folyamatos fázisban használt elemek típusától függ. A kolloidok másképpen viselkednek, mint a hagyományos folyadékok. És ez megfigyelhető a szállításban és a fizikai-kémiai tulajdonságokban. Például egy membrán lehetővé teheti, hogy a folyékony molekulákhoz kapcsolódó szilárd molekulákat tartalmazó valódi oldat áthaladjon rajta. Míg azt a kolloid anyagot, amely szilárd anyagot tartalmaz a folyadékon keresztül, a membrán megnyújtja. Az eloszlás paritása egyenletes a mikroszkopikus egyenlőségig a teljes második elem résében.
Igazi megoldások
A kolloid diszperzió homogén keverékként jelenik meg. Az elem két rendszerből áll: folyamatos és diszpergált fázisból. Ez azt jelzi, hogy ez az eset összefüggvalódi megoldások, mert ezek közvetlenül kapcsolódnak a fenti, több anyagból álló keverékhez. Kolloidban a második apró részecskék vagy cseppek szerkezete, amelyek egyenletesen oszlanak el az elsőben. 1 nm és 100 nm között van az a méret, amely a diszpergált fázist, vagy inkább a részecskéket legalább egy dimenzióban alkotja. Ebben a tartományban a diszpergált fázis a feltüntetett méretű homogén keverékek, közelítőleg a leíráshoz illeszkedő elemeket nevezhetünk meg: kolloid aeroszolok, emulziók, habok, hidroszolok. A felület kémiai összetétele jelentősen befolyásolja a szóban forgó készítményekben jelen lévő részecskéket vagy cseppeket.
Kolloid megoldások és rendszerek
Figyelembe kell venni azt a tényt, hogy a szórt fázis mérete nehezen mérhető változó a rendszerben. A megoldásokat néha saját tulajdonságaik jellemzik. A kompozíciók indikátorainak könnyebb észlelése érdekében a kolloidok hasonlítanak rájuk, és szinte ugyanúgy néznek ki. Például, ha folyadékban diszpergált, szilárd halmazállapotú. Ennek eredményeként a részecskék nem jutnak át a membránon. Míg más komponensek, például oldott ionok vagy molekulák képesek áthaladni rajta. Ha egyszerűbb az elemzés, akkor kiderül, hogy az oldott komponensek áthaladnak a membránon, és a vizsgált fázisnál a kolloid részecskék nem.
A színjellemzők megjelenése és eltűnése
A Tyndall-effektus miatt ezeknek az anyagoknak egy része áttetsző. Az elem szerkezetében a fény szórása. Más rendszerek és készítmények is járnakbizonyos árnyalatúak vagy akár átlátszatlanok is lehetnek, bizonyos színnel, még akkor is, ha egyesek nem világosak. Sok ismert anyag, köztük a vaj, a tej, a tejszín, az aeroszolok (köd, szmog, füst), az aszf alt, a festékek, festékek, ragasztók és tengeri habok kolloidok. Ezt a kutatási területet 1861-ben Thomas Graham skót tudós vezette be. Egyes esetekben a kolloid homogén (nem heterogén) keveréknek tekinthető. Ennek az az oka, hogy az "oldott" és a "szemcsés" anyag közötti különbségtétel néha megközelítés kérdése.
Hidrokolloid típusú anyagok
Ez a komponens egy kolloid rendszer, amelyben a részecskék vízben diszpergálódnak. A hidrokolloid elemek a folyadék mennyiségétől függően különböző halmazállapotúak lehetnek, például gél vagy szol formájában. Irreverzibilisek (egykomponensűek) vagy reverzibilisek. Például az agar, a második típusú hidrokolloid. Létezhet gél és szol halmazállapotban, és felváltva jelenhet meg hő hozzáadásával vagy eltávolításával.
Sok hidrokolloid természetes forrásból származik. Például a karragént algákból, a zselatint szarvasmarhazsírból, a pektint pedig citrusfélék héjából és almatörkölyből vonják ki. A hidrokolloidokat az élelmiszerekben főként az állag vagy a viszkozitás (szósz) befolyásolására használják. Bőrápolásra vagy sérülés utáni gyógyító szerként is használható.
A kolloid rendszerek alapvető jellemzői
Ebből az információból látható, hogy a kolloid rendszerek a szétszórt gömb egy részét alkotják. Ezek viszont lehetnek megoldások (szolok)vagy zselék (zselé). Az előbbiek a legtöbb esetben az élő kémia alapján jönnek létre. Ez utóbbiak a szolok koagulációja során keletkező üledékek alatt keletkeznek. Az oldatok lehetnek vizes szerves anyagokkal, gyenge vagy erős elektrolitokkal. A kolloidok diszpergált fázisának szemcsemérete 100-1 nm. Szabad szemmel nem láthatók. Az ülepedés következtében a fázis és a közeg nehezen választható szét.
Osztályozás a diszpergált fázis részecskéinek típusa szerint
Multimolekuláris kolloidok. Amikor az oldás során az anyagok atomjai vagy kisebb molekulái (amelyek átmérője kisebb, mint 1 nm) egyesülnek, és hasonló méretű részecskéket képeznek. Ezekben a szolokban a diszpergált fázis olyan szerkezet, amely 1 nm-nél kisebb molekulaméretű atomok vagy molekulák aggregátumaiból áll. Például arany és kén. Ezekben a kolloidokban a részecskéket van der Waals erők tartják össze. Általában liofil jellegűek. Ez jelentős részecskekölcsönhatást jelent.
Nagy molekulatömegű kolloidok. Ezek olyan anyagok, amelyek nagy molekulájúak (ún. makromolekulák), amelyek feloldódáskor egy bizonyos átmérőt alkotnak. Az ilyen anyagokat makromolekuláris kolloidoknak nevezzük. Ezek a diszpergált fázist alkotó elemek jellemzően nagyon nagy molekulatömegű polimerek. Természetes makromolekulák a keményítő, cellulóz, fehérjék, enzimek, zselatin stb. A mesterségesek közé tartoznak a szintetikus polimerek, például a nylon, polietilén, műanyagok, polisztirol stb.e) Általában liofóbok, ami ebben az esetben a részecskék gyenge kölcsönhatását jelenti.
Kapcsolódó kolloidok. Ezek olyan anyagok, amelyek közegben oldva alacsony koncentrációban normál elektrolitként viselkednek. De ezek kolloid részecskék, amelyekben a komponensek nagyobb enzimatikus komponensei vannak az aggregált elemek képződése miatt. Az így képződött aggregált részecskéket micelláknak nevezzük. Molekuláik liofil és liofób csoportokat egyaránt tartalmaznak.
Micellák. Klaszteres vagy aggregált részecskék, amelyeket egy oldatban lévő kolloid társulása hoz létre. Gyakori példák a szappanok és a mosószerek. A képződés egy bizonyos Kraft-hőmérséklet és egy bizonyos kritikus micellizációs koncentráció felett megy végbe. Képesek ionokat képezni. A micellák akár 100 vagy több molekulát is tartalmazhatnak, például a nátrium-sztearát tipikus példa. Amikor vízben oldódik, ionokat szabadít fel.
