В природата няма елементи, които да са чисти. По принцип всички те са смеси. Те от своя страна могат да бъдат хетерогенни или хомогенни. Те се образуват от вещества в агрегатно състояние, като по този начин се създава определена дисперсионна система, в която има различни фази. В допълнение, смесите обикновено съдържат дисперсионна среда. Същността му се крие във факта, че се счита за елемент с голям обем, в който е разпределено някакво вещество. В дисперсна система фазата и средата са разположени по такъв начин, че между тях има частици от интерфейса. Следователно, той се нарича хетерогенен или хетерогенен. С оглед на това действието на повърхността, а не на частиците като цяло, е от голямо значение.
Дисперсна системна класификация
Фаза, както знаете, е представена от вещества, които имат различно състояние. И тези елементи са разделени на няколко вида. Агрегационното състояние на дисперсната фаза зависи от комбинацията отсреда, което води до 9 типа системи:
- Газ. Течен, твърд и въпросния елемент. Хомогенна смес, мъгла, прах, аерозоли.
- Течна дисперсна фаза. Газ, твърдо вещество, вода. Пяни, емулсии, разтвори.
- Твърда дисперсна фаза. Течност, газ и веществото, разглеждано в този случай. Почва, средства в медицината или козметиката, скали.
По правило размерът на дисперсна система се определя от размера на фазовите частици. Има следната класификация:
- груб (суспензии);
- тънки (колоидни и истински разтвори).
Частици от дисперсионната система
При изследване на груби смеси може да се види, че частиците на тези съединения в структурата могат да се видят с невъоръжено око, поради факта, че техният размер е повече от 100 nm. Суспензиите, като правило, се отнасят до система, в която дисперсната фаза се отделя от средата. Това е така, защото се считат за непрозрачни. Суспензиите са разделени на емулсии (неразтворими течности), аерозоли (фини частици и твърди вещества), суспензии (твърди във вода).
Колоидно вещество е всичко, което има качеството на друг елемент, равномерно разпръснат върху него. Тоест той присъства или по-скоро е част от дисперсната фаза. Това е състояние, когато един материал е напълно разпределен в друг, или по-скоро в неговия обем. В примера с мляко, течната мазнина се диспергира във воден разтвор. В този случай по-малката молекула е в рамките на 1нанометър и 1 микрометър, което го прави невидим за оптичен микроскоп, когато сместа стане хомогенна.
Тоест, нито една част от разтвора няма по-голяма или по-малка концентрация на диспергираната фаза от която и да е друга. Можем да кажем, че има колоиден характер. По-голямата се нарича непрекъсната фаза или дисперсионна среда. Тъй като неговият размер и разпределение не се променят, а въпросният елемент се разпределя върху него. Видовете колоиди включват аерозоли, емулсии, пяни, дисперсии и смеси, наречени хидрозоли. Всяка такава система има две фази: дисперсна и непрекъсната фаза.
Колоиди по история
Интензивен интерес към такива вещества е присъствал във всички науки в началото на 20-ти век. Айнщайн и други учени внимателно проучиха техните характеристики и приложения. По това време тази нова област на науката беше водещата изследователска област за теоретици, изследователи и производители. След пика на интереса до 1950 г. изследванията върху колоидите намаляват значително. Интересно е да се отбележи, че след неотдавнашната поява на микроскопи с по-висока мощност и „нанотехнологии“(изучаване на обекти с определен малък мащаб) се възобнови научният интерес към изследването на нови материали.
Още за тези вещества
Има елементи, наблюдавани както в природата, така и в изкуствените разтвори, които имат колоидни свойства. Например, майонезата, козметичният лосион и лубрикантите са видове изкуствени емулсии, а млякото е подобносмес, която се среща в природата. Колоидните пяни включват бита сметана и пяна за бръснене, докато ядливите продукти включват масло, маршмелоу и желе. В допълнение към храната, тези вещества съществуват под формата на някои сплави, бои, мастила, почистващи препарати, инсектициди, аерозоли, стиропор и каучук. Дори красиви природни обекти като облаци, перли и опал имат колоидни свойства, защото имат друго вещество, равномерно разпределено през тях.
Получаване на колоидни смеси
Чрез увеличаване на малките молекули до диапазона от 1 до 1 микрометър или чрез намаляване на големите частици до същия размер. Могат да се получат колоидни вещества. По-нататъшното производство зависи от вида на елементите, използвани в дисперсната и непрекъснатата фази. Колоидите се държат различно от обикновените течности. И това се наблюдава в транспортните и физико-химичните свойства. Например, една мембрана може да позволи на истински разтвор с твърди молекули, прикрепени към течни молекули, да премине през нея. Докато колоидно вещество, което има твърдо вещество, диспергирано в течност, ще бъде разтегнато от мембраната. Четността на разпределението е равномерна до точката на микроскопско равенство в празнината върху целия втори елемент.
Истински решения
Колоидна дисперсия е представена като хомогенна смес. Елементът се състои от две системи: непрекъсната и дисперсна фаза. Това показва, че този случай е свързан систински разтвори, тъй като те са пряко свързани с горната смес, състояща се от няколко вещества. В колоида вторият има структура на малки частици или капки, които са равномерно разпределени в първия. От 1 nm до 100 nm е размерът, съставляващ дисперсната фаза, или по-скоро частиците, в поне едно измерение. В този диапазон дисперсната фаза е хомогенна смес с посочените размери, можем да посочим приблизителни елементи, които отговарят на описанието: колоидни аерозоли, емулсии, пяни, хидрозоли. Значително засегнати от химическия състав на повърхността са частиците или капчиците, присъстващи във въпросните формулировки.
Колоидни разтвори и системи
Трябва да се вземе предвид фактът, че размерът на дисперсната фаза е трудна за измерване променлива в системата. Разтворите понякога се характеризират със собствени свойства. За да се улеснят възприемането на индикаторите на съставите, колоидите ги наподобяват и изглеждат почти еднакво. Например, ако има диспергирана в течност, твърда форма. В резултат на това частиците няма да преминат през мембраната. Докато други компоненти като разтворени йони или молекули могат да преминават през него. Ако е по-лесно за анализ, се оказва, че разтворените компоненти преминават през мембраната, а с разглежданата фаза, колоидни частици не могат.
Появата и изчезването на цветовите характеристики
Поради ефекта на Тиндал, някои от тези вещества са полупрозрачни. В структурата на елемента това е разсейването на светлината. Други системи и формулировки идват снякои нюанси или дори да са непрозрачни, с определен цвят, дори ако някои не са ярки. Много познати вещества, включително масло, мляко, сметана, аерозоли (мъгла, смог, дим), асфалт, бои, бои, лепило и морска пяна, са колоиди. Тази област на изследване е въведена през 1861 г. от шотландския учен Томас Греъм. В някои случаи колоидът може да се разглежда като хомогенна (не хетерогенна) смес. Това е така, защото разликата между "разтворена" и "гранулирана" материя понякога може да бъде въпрос на подход.
Хидроколоидни видове вещества
Този компонент се дефинира като колоидна система, в която частиците са диспергирани във вода. Хидроколоидните елементи, в зависимост от количеството течност, могат да приемат различни състояния, например гел или зол. Те са необратими (еднокомпонентни) или обратими. Например агар, вторият тип хидроколоид. Може да съществува в състояния на гел и зол и да се редува между състояния с добавена или отстранена топлина.
Много хидроколоиди са получени от естествени източници. Например, карагенанът се извлича от водорасли, желатинът е от телешка мазнина, а пектинът е от цитрусови кори и ябълкови кюспе. Хидроколоидите се използват в храните главно за повлияване на текстурата или вискозитета (сос). Използва се и за грижа за кожата или като лечебно средство след нараняване.
Основни характеристики на колоидни системи
От тази информация може да се види, че колоидни системи са подраздел на дисперсната сфера. Те от своя страна могат да бъдат разтвори (sols)или гелове (желе). Първите в повечето случаи са създадени на базата на жива химия. Последните се образуват под седиментите, които възникват при коагулацията на золите. Разтворите могат да бъдат водни с органични вещества, със слаби или силни електролити. Размерите на частиците на дисперсната фаза на колоидите са от 100 до 1 nm. Те не могат да се видят с просто око. В резултат на утаяването фазата и средата са трудни за разделяне.
Класификация по видове частици на дисперсната фаза
Многомолекулни колоиди. Когато при разтваряне атоми или по-малки молекули от вещества (с диаметър по-малък от 1 nm) се комбинират заедно, за да образуват частици с подобни размери. В тези золи дисперсната фаза е структура, която се състои от агрегати от атоми или молекули с молекулен размер по-малък от 1 nm. Например злато и сяра. В тези колоиди частиците се държат заедно от силите на Ван дер Ваалс. Обикновено имат лиофилен характер. Това означава значително взаимодействие на частиците.
Колоиди с високо молекулно тегло. Това са вещества, които имат големи молекули (т.нар. макромолекули), които при разтваряне образуват определен диаметър. Такива вещества се наричат макромолекулни колоиди. Тези елементи, образуващи дисперсна фаза, обикновено са полимери с много високо молекулно тегло. Естествените макромолекули са нишесте, целулоза, протеини, ензими, желатин и др. Към изкуствените спадат синтетични полимери като найлон, полиетилен, пластмаси, полистирол и др.д. Обикновено са лиофобни, което в този случай означава слабо взаимодействие на частиците.
Свързани колоиди. Това са вещества, които при разтваряне в среда се държат като нормални електролити при ниска концентрация. Но те са колоидни частици с по-голям ензимен компонент на компонентите поради образуването на агрегирани елементи. Така образуваните агрегатни частици се наричат мицели. Техните молекули съдържат както лиофилни, така и лиофобни групи.
Мицели. Те са групирани или агрегирани частици, образувани от свързването на колоид в разтвор. Чести примери са сапуните и перилните препарати. Образуването се случва над определена температура на Крафт и над определена критична концентрация на мицелизация. Те са в състояние да образуват йони. Мицелите могат да съдържат до 100 молекули или повече, например натриевият стеарат е типичен пример. Когато се разтваря във вода, освобождава йони.
