Tiszta anyagok szinte soha nem találhatók meg a természetben. Alapvetően olyan keverékek formájában jelennek meg, amelyek képesek homogén vagy heterogén rendszereket alkotni.
Valódi megoldások jellemzői
Az igazi megoldások egyfajta diszpergált rendszerek, amelyeknek nagyobb a szilárdsága a diszperziós közeg és a diszpergált fázis között.
Különböző méretű kristályok nyerhetők bármilyen vegyi anyagból. Mindenesetre ugyanaz lesz a belső szerkezetük: ionos vagy molekuláris kristályrács.
Feloldás
A nátrium-klorid és cukorszemcsék vízben való feloldása során ionos és molekuláris oldat képződik. A töredezettség mértékétől függően az anyag a következő formában lehet:
- 0,2 mm-nél nagyobb látható makroszkopikus részecskék;
- 0,2 mm-nél kisebb mikroszkopikus részecskék csak mikroszkóppal rögzíthetők.
A valódi és a kolloid oldatok különböznek az oldott anyag részecskéinek méretében. A mikroszkóp alatt láthatatlan kristályokat kolloid részecskéknek, a keletkező állapotot pedig kolloid oldatnak nevezzük.
Megoldás fázisa
Sok esetben az igazi megoldások homogén típusú zúzott (diszperz) rendszerek. Folyamatos folytonos fázist tartalmaznak - diszperziós közeget, valamint bizonyos alakú és méretű zúzott részecskéket (diszpergált fázis). Miben különböznek a kolloid oldatok a valódi rendszerektől?
A fő különbség a részecskeméret. A kolloid diszperziós rendszereket heterogénnek tekintjük, mivel fénymikroszkóppal lehetetlen a fázishatár kimutatása.
Valódi megoldások – ez a lehetőség, ha a környezetben egy anyag ionok vagy molekulák formájában jelenik meg. Ezek egyfázisú homogén oldatokra vonatkoznak.
A diszperziós közeg és a diszpergált anyag kölcsönös feloldódása a diszpergált rendszerek kialakulásának előfeltétele. Például a nátrium-klorid és a szacharóz nem oldódik benzolban és kerozinban, így az ilyen oldószerben nem képződnek kolloid oldatok.
A szórt rendszerek osztályozása
Hogyan osztják fel a szórt rendszereket? Az igazi megoldások, a kolloid rendszerek több szempontból is különböznek egymástól.
A diszpergált rendszerek felosztása a közeg és a diszpergált fázis aggregációs állapota, a köztük lévő kölcsönhatás kialakulása vagy hiánya szerint történik.
Jellemzők
Egy anyag diszperzitásának bizonyos mennyiségi jellemzői vannak. Mindenekelőtt a szóródás mértékét kell megkülönböztetni. Ez az érték a részecskeméret reciproka. Ő azaz egy centiméter távolságra sorba helyezhető részecskék számát jellemzi.
Abban az esetben, ha minden részecske azonos méretű, monodiszperz rendszer jön létre. A diszpergált fázis egyenlőtlen részecskéivel polidiszperz rendszer jön létre.
Egy anyag diszperziójának növekedésével a határfelületi felületben fellépő folyamatok fokozódnak benne. Például a diszpergált fázis fajlagos felülete nő, a közeg fizikai-kémiai hatása a két fázis határfelületén nő.
Diszperz rendszerek változatai
Attól függően, hogy melyik fázisban lesz az oldott anyag, a diszpergált rendszerek különböző változatai különböztethetők meg.
Az aeroszolok olyan diszpergált rendszerek, amelyekben a diszpergált közeg gáznemű formában van jelen. A köd folyékony diszpergált fázisú aeroszolok. A szilárd diszpergált fázis füstöt és port termel.
A hab egy gáznemű anyag folyadékban lévő diszperziója. A habokban lévő folyadékok filmekké bomlanak, amelyek elválasztják a gázbuborékokat.
Az emulziók diszpergált rendszerek, ahol az egyik folyadék eloszlik a másik térfogatán anélkül, hogy feloldódna benne.
A szuszpenziók vagy szuszpenziók alacsony diszperziójú rendszerek, amelyekben a szilárd részecskék folyadékban vannak. A vizes diszperziós rendszerben lévő kolloid oldatokat vagy szolokat hidroszoloknak nevezzük.
A diszpergált fázis részecskéi közötti jelenléttől (hiánytól) függően szabadon diszpergált vagy koherensen diszpergált rendszereket különböztetünk meg. Az első csoportbaide tartoznak a lioszolok, aeroszolok, emulziók, szuszpenziók. Az ilyen rendszerekben nincs érintkezés a részecskék és a diszpergált fázis között. Szabadon mozognak az oldatban a gravitáció hatására.
Kohezív-diszperz rendszerek akkor jönnek létre, ha részecskék érintkeznek egy diszpergált fázissal, aminek eredményeként rács vagy váz formájú struktúrák jönnek létre. Az ilyen kolloid rendszereket géleknek nevezik.
A gélesedés (zselatinizáció) folyamata a szol géllel történő átalakulása, amely az eredeti szol stabilitásának csökkenését jelenti. A kötött diszperz rendszerek példái a szuszpenziók, emulziók, porok, habok. Ide tartoznak a szerves (humusz) anyagok és a talaj ásványi anyagainak kölcsönhatása során keletkező talaj is.
A kapillárisban diszpergált rendszereket a kapillárisokba és pórusokba behatoló folyamatos anyagtömeg jellemzi. Szövetnek, különböző membránoknak, fának, kartonnak, papírnak számítanak.
Az igazi megoldások olyan homogén rendszerek, amelyek két összetevőből állnak. Különböző aggregációs állapotú oldószerekben létezhetnek. Az oldószer feleslegben vett anyag. Az a komponens, amelyet nem elegendő mennyiségben veszünk fel, oldott anyagnak minősül.
A megoldások jellemzői
A keményötvözetek is olyan megoldások, amelyekben különböző fémek diszpergált közegként és komponensként működnek. Gyakorlati szempontból különösen érdekesek azok a folyékony keverékek, amelyekben a folyadék oldószerként működik.
Számos szervetlen anyagbólkülönösen érdekes oldószer a víz. Szinte mindig valódi oldat képződik, ha az oldott anyag részecskéit vízzel keverik.
A szerves vegyületek közül a következő anyagok kiváló oldószerek: etanol, metanol, benzol, szén-tetraklorid, aceton. Az oldott komponens molekuláinak vagy ionjainak kaotikus mozgása miatt ezek részben bejutnak az oldatba, új homogén rendszert alkotva.
Az anyagok oldatképző képességükben különböznek egymástól. Némelyik korlátlan mennyiségben keverhető egymással. Példa erre a sókristályok vízben való oldása.
Az oldódási folyamat lényege a molekuláris-kinetikai elmélet szempontjából, hogy a nátrium-klorid kristályoknak az oldószerbe juttatása után nátriumkationokká és klóranionokká disszociál. A töltött részecskék oszcillálnak, magának az oldószernek a részecskéivel való ütközés az ionok oldószerbe való átmenetéhez (megkötéséhez) vezet. Fokozatosan más részecskék is kapcsolódnak a folyamathoz, a felületi réteg elpusztul, a sókristály feloldódik a vízben. A diffúzió lehetővé teszi az anyag részecskéinek eloszlását az oldószer teljes térfogatában.
Az igazi megoldások típusai
Az igazi megoldás egy olyan rendszer, amely több típusra oszlik. Az ilyen rendszereket az oldószer típusa szerint osztályozzák vizes és nem vizes rendszerre. Az oldott változat szerint lúgokra, savakra, sókra is osztályozzák.
Egyélkülönböző típusú valódi megoldások az elektromos árammal kapcsolatban: nem elektrolitok, elektrolitok. Az oldott anyag koncentrációjától függően hígíthatók vagy töményítettek.
A kis molekulatömegű anyagok valódi megoldásai termodinamikai szempontból valós és ideális megoldásokra oszthatók.
Az ilyen oldatok lehetnek iondiszpergáltak, valamint molekuláris diszpergált rendszerek is.
Megoldások telítettsége
Attól függően, hogy hány részecske megy oldatba, léteznek túltelített, telítetlen és telített oldatok. Az oldat egy folyékony vagy szilárd homogén rendszer, amely több komponensből áll. Minden ilyen rendszerben szükségszerűen jelen van egy oldószer, valamint egy oldott anyag. Amikor egyes anyagok feloldódnak, hő szabadul fel.
Egy ilyen folyamat megerősíti az oldatelméletet, amely szerint az oldódást fizikai és kémiai folyamatnak tekintik. Az oldhatósági folyamat három csoportra osztható. Az elsők azok az anyagok, amelyek 10 g mennyiségben képesek feloldódni 100 g oldószerben, ezeket jól oldódónak nevezik.
Az anyagok gyengén oldódónak minősülnek, ha 10 g-nál kevesebb oldódik 100 g komponensben, a többit oldhatatlannak nevezzük.
Következtetés
A különböző halmozódási állapotú, részecskeméretű részecskékből álló rendszerek a normál emberi élethez szükségesek. Igaz, a fentebb tárgy alt kolloid oldatokat szoktákgyógyszergyártás, élelmiszergyártás. Az oldott anyag koncentrációjának ismeretében önállóan elkészítheti a szükséges oldatot, például etil-alkoholt vagy ecetsavat, a mindennapi élet különféle céljaira. Az oldott anyag és az oldószer aggregációs állapotától függően a keletkező rendszerek bizonyos fizikai és kémiai jellemzőkkel rendelkeznek.
