Nu există elemente pure în natură. Practic, toate sunt amestecuri. Ele, la rândul lor, pot fi eterogene sau omogene. Se formează din substanțe în stare de agregare, creându-se astfel un anumit sistem de dispersie în care există diverse faze. În plus, amestecurile conțin de obicei un mediu de dispersie. Esența sa constă în faptul că este considerat un element cu un volum mare în care este distribuită o anumită substanță. Într-un sistem dispersat, faza și mediul sunt amplasate în așa fel încât să existe particule de interfață între ele. Prin urmare, se numește eterogen sau eterogen. Având în vedere acest lucru, acțiunea suprafeței, și nu a particulelor în ansamblu, este de mare importanță.
Clasificarea sistemului dispers
Faza, după cum știți, este reprezentată de substanțe care au o stare diferită. Și aceste elemente sunt împărțite în mai multe tipuri. Starea de agregare a fazei dispersate depinde de combinația demediu, rezultând 9 tipuri de sisteme:
- Gazin. Lichid, solid și elementul în cauză. Amestec omogen, ceață, praf, aerosoli.
- Fază lichidă dispersată. Gaz, solid, apă. Spume, emulsii, soluri.
- Fază solidă dispersată. Lichidul, gazul și substanța luată în considerare în acest caz. Sol, înseamnă în medicină sau cosmetică, roci.
De regulă, dimensiunea unui sistem dispers este determinată de dimensiunea particulelor de fază. Există următoarea clasificare:
- grosier (suspensii);
- subțire (soluții coloidale și adevărate).
Particule din sistemul de dispersie
La examinarea amestecurilor grosiere, se poate observa că particulele acestor compuși din structură pot fi văzute cu ochiul liber, datorită faptului că dimensiunea lor este mai mare de 100 nm. Suspensiile, de regulă, se referă la un sistem în care faza dispersată este separabilă de mediu. Acest lucru se datorează faptului că sunt considerate opace. Suspensiile sunt împărțite în emulsii (lichide insolubile), aerosoli (particule fine și solide), suspensii (solide în apă).
O substanță coloidală este orice are calitatea de a avea un alt element dispersat uniform peste ea. Adică este prezent sau, mai degrabă, face parte din faza dispersată. Aceasta este o stare în care un material este complet distribuit în altul, sau mai degrabă în volumul său. În exemplul laptelui, grăsimea lichidă este dispersată într-o soluție apoasă. În acest caz, molecula mai mică este în 1nanometru și 1 micrometru, făcându-l invizibil pentru un microscop optic atunci când amestecul devine omogen.
Adică, nicio parte a soluției nu are o concentrație mai mare sau mai mică a fazei dispersate decât oricare alta. Putem spune că este de natură coloidală. Cel mai mare se numește fază continuă sau mediu de dispersie. Deoarece dimensiunea și distribuția sa nu se schimbă, iar elementul în cauză este distribuit peste el. Tipurile de coloizi includ aerosoli, emulsii, spume, dispersii și amestecuri numite hidrosoli. Fiecare astfel de sistem are două faze: o fază dispersată și una continuă.
Coloizi după istorie
Interesul intens pentru astfel de substanțe era prezent în toate științele la începutul secolului al XX-lea. Einstein și alți oameni de știință le-au studiat cu atenție caracteristicile și aplicațiile. La acea vreme, acest nou domeniu al științei era principala zonă de cercetare pentru teoreticieni, cercetători și producători. După vârful interesului până în 1950, cercetările asupra coloizilor au scăzut semnificativ. Este interesant de observat că, de la apariția recentă a microscoapelor de putere mai mare și a „nanotehnologiilor” (studiul obiectelor de o anumită scară mică), a existat un interes științific reînnoit pentru studiul noilor materiale.
Mai multe despre aceste substanțe
Există elemente observate atât în natură, cât și în soluții artificiale care au proprietăți coloidale. De exemplu, maioneza, loțiunea cosmetică și lubrifianții sunt tipuri de emulsii artificiale, iar laptele este unun amestec găsit în natură. Spumele coloidale includ frișca și spuma de ras, în timp ce articolele comestibile includ unt, bezele și jeleu. Pe lângă alimente, aceste substanțe există sub formă de anumite aliaje, vopsele, cerneluri, detergenți, insecticide, aerosoli, polistiren și cauciuc. Chiar și obiectele naturale frumoase precum norii, perlele și opalele au proprietăți coloidale, deoarece au o altă substanță distribuită uniform prin ele.
Obținerea amestecurilor coloidale
Prin creșterea moleculelor mici la intervalul de la 1 la 1 micrometru sau prin reducerea particulelor mari la aceeași dimensiune. Se pot obține substanțe coloidale. Producția ulterioară depinde de tipul de elemente utilizate în fazele dispersate și continue. Coloizii se comportă diferit față de lichidele obișnuite. Și acest lucru se observă în transport și proprietăți fizico-chimice. De exemplu, o membrană poate permite o soluție adevărată cu molecule solide atașate de molecule lichide să treacă prin ea. În timp ce o substanță coloidală care are un solid dispersat printr-un lichid va fi întinsă de membrană. Paritatea distribuției este uniformă până la punctul de egalitate microscopică în decalajul pe întregul al doilea element.
soluții adevărate
Dispersia coloidului este reprezentată ca un amestec omogen. Elementul este format din două sisteme: fază continuă și fază dispersată. Acest lucru indică faptul că acest caz este legat desolutii adevarate, deoarece sunt direct legate de amestecul de mai sus, format din mai multe substante. Într-un coloid, al doilea are structura unor particule sau picături minuscule, care sunt distribuite uniform în primul. De la 1 nm la 100 nm este dimensiunea care constituie faza dispersată, sau mai degrabă particulele, în cel puțin o dimensiune. În acest interval, faza dispersată este amestecuri omogene cu mărimile indicate, putem numi elemente aproximative care se potrivesc descrierii: aerosoli coloidali, emulsii, spume, hidrosoli. Afectate substanțial de compoziția chimică a suprafeței sunt particulele sau picăturile prezente în formulările în cauză.
Soluții și sisteme coloide
Ar trebui să ținem cont de faptul că dimensiunea fazei dispersate este o variabilă greu de măsurat în sistem. Soluțiile sunt uneori caracterizate prin proprietăți proprii. Pentru a facilita perceperea indicatorilor compozițiilor, coloizii seamănă cu ei și arată aproape la fel. De exemplu, dacă are o formă solidă, dispersată în lichid. Ca rezultat, particulele nu vor trece prin membrană. În timp ce alte componente, cum ar fi ionii sau moleculele dizolvate, pot trece prin el. Dacă este mai simplu de analizat, rezultă că componentele dizolvate trec prin membrană, iar cu faza considerată, particulele coloidale nu pot.
Apariția și dispariția caracteristicilor de culoare
Datorită efectului Tyndall, unele dintre aceste substanțe sunt translucide. În structura elementului, este împrăștierea luminii. Alte sisteme și formulări vin cuceva nuanta sau chiar sa fie opace, cu o anumita culoare, chiar daca unele nu sunt stralucitoare. Multe substanțe cunoscute, inclusiv untul, laptele, smântâna, aerosolii (ceață, smog, fum), asf altul, vopselele, vopselele, lipiciul și spuma de mare, sunt coloizi. Acest domeniu de studiu a fost introdus în 1861 de omul de știință scoțian Thomas Graham. În unele cazuri, un coloid poate fi considerat un amestec omogen (nu eterogen). Acest lucru se datorează faptului că distincția dintre materia „dizolvată” și cea „granulară” poate fi uneori o chestiune de abordare.
Tipuri de substanțe hidrocoloide
Această componentă este definită ca un sistem coloidal în care particulele sunt dispersate în apă. Elementele hidrocoloide, în funcție de cantitatea de lichid, pot lua diferite stări, de exemplu, un gel sau un sol. Sunt ireversibile (monocomponent) sau reversibile. De exemplu, agar agar, al doilea tip de hidrocoloid. Poate exista în stări de gel și sol și poate alterna între stări cu căldură adăugată sau îndepărtată.
Mulți hidrocoloizi sunt derivați din surse naturale. De exemplu, caragenanul este extras din alge, gelatina este din grăsime de bovină, iar pectina este din coajă de citrice și tescovină de mere. Hidrocoloizii sunt folosiți în alimente în principal pentru a afecta textura sau vâscozitatea (sos). Folosit și pentru îngrijirea pielii sau ca agent de vindecare după răni.
Caracteristicile esențiale ale sistemelor coloidale
Din aceste informații se poate observa că sistemele coloidale sunt o subsecțiune a sferei dispersate. Ele, la rândul lor, pot fi soluții (soluri)sau geluri (jeleu). Primele sunt în majoritatea cazurilor create pe baza chimiei vie. Acestea din urmă se formează sub sedimentele care apar în timpul coagulării solurilor. Soluțiile pot fi apoase cu substanțe organice, cu electroliți slabi sau puternici. Dimensiunile particulelor fazei dispersate de coloizi sunt de la 100 la 1 nm. Nu pot fi văzute cu ochiul liber. Ca urmare a tasării, faza și mediul sunt greu de separat.
Clasificare pe tipuri de particule ale fazei dispersate
Coloizi multimoleculari. Când, în dizolvare, atomii sau moleculele mai mici de substanțe (având un diametru mai mic de 1 nm) se combină pentru a forma particule de dimensiuni similare. În aceste soluri, faza dispersată este o structură care constă din agregate de atomi sau molecule cu o dimensiune moleculară mai mică de 1 nm. De exemplu, aur și sulf. În acești coloizi, particulele sunt ținute împreună de forțele van der Waals. Au de obicei un caracter liofil. Aceasta înseamnă o interacțiune semnificativă cu particule.
Coloizi cu greutate moleculară mare. Acestea sunt substanțe care au molecule mari (așa-numitele macromolecule), care, atunci când sunt dizolvate, formează un anumit diametru. Astfel de substanțe se numesc coloizi macromoleculari. Aceste elemente de formare a fazei dispersate sunt de obicei polimeri având greutăți moleculare foarte mari. Macromoleculele naturale sunt amidonul, celuloza, proteinele, enzimele, gelatina etc. Cele artificiale includ polimeri sintetici precum nailonul, polietilena, materialele plastice, polistirenul etc.e. Sunt de obicei liofobe, ceea ce înseamnă în acest caz interacțiunea slabă a particulelor.
Coloizi asociați. Acestea sunt substanțe care, atunci când sunt dizolvate într-un mediu, se comportă ca electroliții normali la concentrație scăzută. Dar sunt particule coloidale cu o componentă enzimatică mai mare a componentelor datorită formării elementelor agregate. Particulele agregate astfel formate se numesc micelii. Moleculele lor conțin atât grupări liofile, cât și liofobe.
Micelles. Sunt particule grupate sau agregate formate prin asocierea unui coloid în soluție. Exemple comune sunt săpunurile și detergenții. Formarea are loc peste o anumită temperatură Kraft și peste o anumită concentrație critică de micelizare. Sunt capabili să formeze ioni. Micelele pot conține până la 100 de molecule sau mai multe, de exemplu stearat de sodiu este un exemplu tipic. Când se dizolvă în apă, eliberează ioni.
