Looduses pole elemente, mis oleksid puhtad. Põhimõtteliselt on need kõik segud. Need võivad omakorda olla heterogeensed või homogeensed. Need moodustuvad agregeerunud olekus olevatest ainetest, luues nii teatud dispersioonisüsteemi, milles on erinevad faasid. Lisaks sisaldavad segud tavaliselt dispersioonikeskkonda. Selle olemus seisneb selles, et seda peetakse suure mahuga elemendiks, milles mõni aine jaotub. Hajutatud süsteemis paiknevad faas ja keskkond nii, et nende vahel on liidese osakesed. Seetõttu nimetatakse seda heterogeenseks või heterogeenseks. Seda silmas pidades on pinna, mitte osakeste kui terviku toimel suur tähtsus.
Hajuta süsteemi klassifikatsiooni
Faasi, nagu teate, esindavad ained, millel on erinev olek. Ja need elemendid on jagatud mitut tüüpi. Dispergeeritud faasi agregatsiooni olek sõltub kombinatsioonistkeskkond, mille tulemuseks on 9 tüüpi süsteeme:
- Gaas. Vedel, tahke ja kõnealune element. Homogeenne segu, udu, tolm, aerosoolid.
- Vedel dispergeeritud faas. Gaas, tahke, vesi. Vahud, emulsioonid, soolid.
- Tahke hajutatud faas. Vedelik, gaas ja antud juhul käsitletav aine. Muld, tähendab meditsiinis või kosmeetikas, kivid.
Reeglina määrab hajutatud süsteemi suuruse faasiosakeste suurus. Seal on järgmine klassifikatsioon:
- jäme (vedrustused);
- õhuke (kolloidsed ja tõelised lahused).
Dispersioonisüsteemi osakesed
Jämedaid segusid uurides võib täheldada, et nende ühendite osakesed struktuuris on palja silmaga nähtavad, kuna nende suurus on üle 100 nm. Suspensioonid viitavad reeglina süsteemile, milles hajutatud faas on söötmest eraldatav. Seda seetõttu, et neid peetakse läbipaistmatuteks. Suspensioonid jagunevad emulsioonideks (lahustumatud vedelikud), aerosoolideks (peened osakesed ja tahked ained), suspensioonideks (vees tahked ained).
Kolloidne aine on kõik, mille omaduseks on mõni muu element ühtlaselt hajutatud. See tähendab, et see on olemas või pigem on see osa hajutatud faasist. See on seisund, mil üks materjal on teises või õigemini selle mahus täielikult jaotunud. Piima näites dispergeeritakse vedel rasv vesilahuses. Sel juhul on väiksem molekul 1 piiresnanomeeter ja 1 mikromeeter, muutes selle optilise mikroskoobi jaoks nähtamatuks, kui segu muutub homogeenseks.
See tähendab, et üheski lahuse osas pole dispergeeritud faasi kontsentratsiooni suurem või väiksem kui ühelgi teisel. Võime öelda, et see on oma olemuselt kolloidne. Suuremat nimetatakse pidevfaasiks või dispersioonikeskkonnaks. Kuna selle suurus ja jaotus ei muutu ning kõnealune element jaotub selle peale. Kolloidide tüüpide hulka kuuluvad aerosoolid, emulsioonid, vahud, dispersioonid ja segud, mida nimetatakse hüdrosoolideks. Igal sellisel süsteemil on kaks faasi: hajutatud ja pidev faas.
Koloidid ajaloo järgi
Intensiivne huvi selliste ainete vastu oli 20. sajandi alguses kõigis teadustes. Einstein ja teised teadlased uurisid hoolik alt nende omadusi ja rakendusi. Sel ajal oli see uus teadusvaldkond teoreetikute, teadlaste ja tootjate jaoks juhtiv uurimisvaldkond. Pärast huvi haripunkti kuni 1950. aastani vähenes kolloidide uurimine märkimisväärselt. Huvitav on märkida, et alates hiljutisest suurema võimsusega mikroskoopide ja "nanotehnoloogiate" (teatud väikese ulatusega objektide uurimine) ilmumisest on tekkinud teaduslik huvi uute materjalide uurimise vastu.
Lisateavet nende ainete kohta
Nii looduses kui ka tehislahustes on täheldatud elemente, millel on kolloidsed omadused. Näiteks majonees, kosmeetiline kreem ja määrdeained on kunstlike emulsioonide tüübid ning piim on sarnane.looduses leiduv segu. Kolloidsete vahtude hulka kuuluvad vahukoor ja habemeajamisvaht, söödavate esemete hulka kuuluvad aga või, vahukommid ja tarretis. Lisaks toidule esinevad need ained teatud sulamite, värvide, tintide, detergentide, insektitsiidide, aerosoolide, vahtpolüstürooli ja kummi kujul. Isegi kaunitel loodusobjektidel, nagu pilved, pärlid ja opaalid, on kolloidsed omadused, kuna nende vahel on ühtlaselt jaotunud mõni muu aine.
Kolloidsete segude saamine
Väikeste molekulide arvu suurendamine vahemikku 1–1 mikromeeter või suurte osakeste sama suurune vähendamine. Võib saada kolloidseid aineid. Edasine tootmine sõltub hajutatud ja pidevas faasis kasutatavate elementide tüübist. Kolloidid käituvad teisiti kui tavalised vedelikud. Ja seda täheldatakse transpordis ja füüsikalis-keemilistes omadustes. Näiteks võib membraan lubada tõelisel lahusel, mille vedelatele molekulidele on kinnitatud tahked molekulid, läbida. Membraan venitab aga kolloidset ainet, mille tahke aine on läbi vedeliku hajutatud. Jaotuse paarsus on ühtlane kuni mikroskoopilise võrdsuseni kogu teise elemendi tühimikus.
Tõelised lahendused
Kolloiddispersioon on kujutatud homogeense seguna. Element koosneb kahest süsteemist: pidev- ja hajutatud faas. See näitab, et see juhtum on seotudtõelised lahendused, sest need on otseselt seotud ül altoodud mitmest ainest koosneva seguga. Kolloidis on teine väikeste osakeste või tilkade struktuur, mis on esimeses ühtlaselt jaotunud. 1 nm kuni 100 nm on suurus, mis moodustab hajutatud faasi või pigem osakeste vähem alt ühes mõõtmes. Selles vahemikus on dispergeeritud faas näidatud suurustega homogeensed segud, võime nimetada ligikaudseid elemente, mis sobivad kirjeldusega: kolloidsed aerosoolid, emulsioonid, vahud, hüdrosoolid. Pinna keemiline koostis mõjutab oluliselt kõnealustes preparaatides sisalduvaid osakesi või tilka.
kolloidlahendused ja -süsteemid
Tuleb arvestada tõsiasjaga, et hajutatud faasi suurus on süsteemis raskesti mõõdetav muutuja. Lahendusi iseloomustavad mõnikord nende omadused. Kompositsioonide indikaatorite tajumise hõlbustamiseks meenutavad kolloidid neid ja näevad välja peaaegu ühesugused. Näiteks kui sellel on vedel dispergeeritud tahke vorm. Selle tulemusena ei pääse osakesed membraanist läbi. Kuigi muud komponendid, nagu lahustunud ioonid või molekulid, suudavad seda läbida. Kui seda on lihtsam analüüsida, selgub, et lahustunud komponendid läbivad membraani ja vaadeldava faasi korral kolloidosakesed ei saa.
Värviomaduste ilmumine ja kadumine
Tynndalli efekti tõttu on mõned neist ainetest poolläbipaistvad. Elemendi struktuuris on see valguse hajumine. Kaasas on ka muud süsteemid ja koostisedmõne varjundiga või isegi läbipaistmatud, teatud värviga, isegi kui mõned pole eredad. Paljud tuttavad ained, sealhulgas või, piim, koor, aerosoolid (udu, sudu, suits), asf alt, värvid, värvid, liim ja merevaht, on kolloidid. Selle uurimisvaldkonna tutvustas 1861. aastal Šoti teadlane Thomas Graham. Mõnel juhul võib kolloidi pidada homogeenseks (mitte heterogeenseks) seguks. Seda seetõttu, et "lahustunud" ja "granuleeritud" aine eristamine võib mõnikord olla lähenemise küsimus.
Hüdrokolloidsed ained
See komponent on määratletud kui kolloidne süsteem, milles osakesed on vees dispergeeritud. Hüdrokolloidsed elemendid võivad olenev alt vedeliku kogusest võtta erinevaid olekuid, näiteks geeli või soolina. Need on pöördumatud (ühekomponendilised) või pöörduvad. Näiteks agar, teist tüüpi hüdrokolloid. Võib esineda geeli- ja soololekus ning vaheldumisi olekute vahel, millele on lisatud või eemaldatud soojust.
Paljud hüdrokolloidid on saadud looduslikest allikatest. Näiteks karrageeni ekstraheeritakse vetikatest, želatiini veiserasvast ja pektiini tsitruseliste koorest ja õunajääkidest. Hüdrokolloide kasutatakse toidus peamiselt tekstuuri või viskoossuse mõjutamiseks (kaste). Kasutatakse ka nahahoolduseks või vigastuste järgselt tervendava vahendina.
Kolloidsüsteemide olulised omadused
Sellest teabest on näha, et kolloidsüsteemid on hajutatud sfääri alajaotis. Need võivad omakorda olla lahendused (soolid)või geelid (želee). Esimesed on enamasti loodud elava keemia alusel. Viimased tekivad setete all, mis tekivad soolide koagulatsiooni käigus. Lahused võivad olla orgaaniliste ainetega vesilahused, nõrkade või tugevate elektrolüütidega. Kolloidide hajutatud faasi osakeste suurus on 100 kuni 1 nm. Neid ei saa palja silmaga näha. Setistumise tulemusena on faasi ja keskkonda raske eraldada.
Klassifikatsioon hajutatud faasi osakeste tüübi järgi
Multimolekulaarsed kolloidid. Kui ainete aatomid või väiksemad molekulid (läbimõõduga alla 1 nm) ühinevad lahustumisel, moodustades sarnase suurusega osakesi. Nendes soolides on dispergeeritud faas struktuur, mis koosneb aatomite või molekulide agregaatidest, mille molekuli suurus on alla 1 nm. Näiteks kuld ja väävel. Nendes kolloidides hoiavad osakesi koos van der Waalsi jõud. Tavaliselt on neil lüofiilne iseloom. See tähendab olulist osakeste vastasmõju.
Kõrge molekulmassiga kolloidid. Need on ained, millel on suured molekulid (nn makromolekulid), mis lahustumisel moodustavad teatud läbimõõdu. Selliseid aineid nimetatakse makromolekulaarseteks kolloidideks. Need dispergeeritud faasi moodustavad elemendid on tavaliselt väga suure molekulmassiga polümeerid. Looduslikud makromolekulid on tärklis, tselluloos, valgud, ensüümid, želatiin jne. Tehislikud on sünteetilised polümeerid nagu nailon, polüetüleen, plast, polüstüreen jne.e. Tavaliselt on need lüofoobsed, mis antud juhul tähendab osakeste nõrka vastasmõju.
Seotud kolloidid. Need on ained, mis keskkonnas lahustatuna käituvad madalal kontsentratsioonil nagu tavalised elektrolüüdid. Kuid need on kolloidsed osakesed, mille komponentide ensümaatiline komponent on agregeeritud elementide moodustumise tõttu suurem. Nii moodustunud agregaatosakesi nimetatakse mitsellideks. Nende molekulid sisaldavad nii lüofiilseid kui ka lüofoobseid rühmi.
Mitsellid. Need on rühmitatud või agregeeritud osakesed, mis on moodustunud lahuses oleva kolloidi liitumisel. Levinud näited on seebid ja pesuvahendid. Moodustumine toimub üle teatud Krafti temperatuuri ja üle teatud kriitilise mitsellimiskontsentratsiooni. Nad on võimelised moodustama ioone. Mitsellid võivad sisaldada kuni 100 või enam molekuli, näiteks naatriumstearaat on tüüpiline näide. Kui see lahustub vees, vabastab see ioone.
