Hlavnou témou tohto článku bude koloidná častica. Tu budeme uvažovať o koncepte koloidného roztoku a miciel. A tiež sa zoznámiť s hlavnou druhovou rozmanitosťou častíc súvisiacich s koloidnými. Zastavme sa oddelene pri rôznych črtách skúmaného pojmu, niektorých jednotlivých pojmoch a oveľa viac.
Úvod
Pojem koloidná častica úzko súvisí s rôznymi riešeniami. Spolu môžu vytvárať rôzne mikroheterogénne a rozptýlené systémy. Častice tvoriace takéto systémy majú zvyčajne veľkosť od jedného do sto mikrónov. Okrem prítomnosti povrchu s jasne oddelenými hranicami medzi dispergovaným prostredím a fázou sa koloidné častice vyznačujú nízkou stabilitou a samotné roztoky sa nemôžu spontánne vytvárať. Prítomnosť širokej škály štruktúry vnútornej štruktúry a veľkostí spôsobuje vytvorenie veľkého množstva metód na získavanie častíc.
Koncept koloidného systému
V koloidných roztokoch častice vo všetkých svojichagregáty tvoria systémy dispergovaného typu, ktoré sú medziproduktmi medzi roztokmi, ktoré sú definované ako pravé a hrubé. V týchto roztokoch majú kvapky, častice a dokonca aj bubliny, ktoré tvoria dispergovanú fázu, veľkosť od jednej do tisíc nm. Sú rozdelené v hrúbke rozptýleného média spravidla súvisle a od pôvodného systému sa líšia zložením a/alebo stavom agregácie. Aby sme lepšie pochopili význam takejto terminologickej jednotky, je lepšie ju zvážiť na pozadí systémov, ktoré tvorí.
Definovať vlastnosti
Z vlastností koloidných roztokov možno určiť hlavné:
- Tvoriace častice nebránia prechodu svetla.
- Transparentné koloidy majú schopnosť rozptyľovať svetelné lúče. Tento jav sa nazýva Tyndallov efekt.
- Náboj koloidnej častice je rovnaký pre disperzné systémy, v dôsledku čoho sa nemôžu vyskytovať v roztoku. Pri Brownovom pohybe sa rozptýlené častice nemôžu vyzrážať, čo je spôsobené ich udržiavaním v stave letu.
Hlavné typy
Základné klasifikačné jednotky koloidných roztokov:
- Suspenzia pevných častíc v plynoch sa nazýva dym.
- Suspenzia kvapalných častíc v plynoch sa nazýva hmla.
- Z malých častíc pevného alebo kvapalného typu, suspendovaných v plynnom médiu, vzniká aerosól.
- Plynová suspenzia v kvapalinách alebo pevných látkach sa nazýva pena.
- Emulzia je tekutá suspenzia v kvapaline.
- Sol je rozptýlený systémultramikroheterogénny typ.
- Gél je suspenzia 2 zložiek. Prvý vytvára trojrozmerný rámec, ktorého dutiny budú vyplnené rôznymi rozpúšťadlami s nízkou molekulovou hmotnosťou.
- Suspenzia častíc pevného typu v kvapalinách sa nazýva suspenzia.
Vo všetkých týchto koloidných systémoch sa môžu veľkosti častíc značne líšiť v závislosti od ich povahy pôvodu a stavu agregácie. Ale aj napriek takémuto extrémne rôznorodému počtu systémov s rôznymi štruktúrami sú všetky koloidné.
Druhá diverzita častíc
Primárne častice s koloidnými rozmermi sú rozdelené do nasledujúcich typov podľa typu vnútornej štruktúry:
- Suspensoidy. Nazývajú sa tiež ireverzibilné koloidy, ktoré nie sú schopné samostatne existovať po dlhú dobu.
- koloidy micelárneho typu, alebo, ako sa im tiež hovorí, semikoloidy.
- Koloidy reverzibilného typu (molekulárne).
Procesy tvorby týchto štruktúr sú veľmi odlišné, čo komplikuje proces ich pochopenia na detailnej úrovni, na úrovni chémie a fyziky. Koloidné častice, z ktorých sa tieto typy roztokov tvoria, majú extrémne odlišné tvary a podmienky pre proces vzniku integrálneho systému.
Určenie suspenzoidov
Suspensoidy sú roztoky s kovovými prvkami a ich variáciami vo forme oxidu, hydroxidu, sulfidu a iných solí.
Všetkyčastice tvoriace vyššie uvedené látky majú molekulovú alebo iónovú kryštálovú mriežku. Tvoria fázu rozptýleného typu látky – suspenzoidu.
Charakteristickým znakom, ktorý ich umožňuje odlíšiť od suspenzií, je prítomnosť vyššieho indexu disperzie. Sú však prepojené nedostatkom stabilizačného mechanizmu na rozptyl.
Nevratnosť suspenzoidov sa vysvetľuje skutočnosťou, že sediment procesu ich parenia neumožňuje človeku znovu získať sóly vytvorením kontaktu medzi samotným sedimentom a rozptýleným médiom. Všetky suspenzoidy sú lyofóbne. V takýchto roztokoch sa nazývajú koloidné častice súvisiace s kovmi a derivátmi solí, ktoré boli rozdrvené alebo kondenzované.
Produkčná metóda sa nelíši od dvoch spôsobov, ktorými sa vždy vytvárajú disperzné systémy:
- Získanie disperziou (brúsenie veľkých telies).
- Metóda kondenzácie iónových a molekulárne rozpustených látok.
Stanovenie micelárnych koloidov
Micelárne koloidy sa označujú aj ako semikoloidy. Častice, z ktorých sú vytvorené, môžu vzniknúť, ak existuje dostatočná úroveň koncentrácie molekúl amfifilného typu. Takéto molekuly môžu vytvárať iba látky s nízkou molekulovou hmotnosťou tým, že ich spájajú do agregátu molekuly – micely.
Molekuly amfifilnej povahy sú štruktúry pozostávajúce z uhľovodíkového radikálu s parametrami a vlastnosťami podobnými nepolárnemu rozpúšťadlu a hydrofilnej skupine, ktorátiež nazývaný polárny.
Micely sú špecifické aglomerácie pravidelne rozmiestnených molekúl, ktoré sú držané pohromade predovšetkým použitím disperzných síl. Micely sa tvoria napríklad vo vodných roztokoch detergentov.
Stanovenie molekulárnych koloidov
Molekulové koloidy sú vysokomolekulárne zlúčeniny prírodného aj syntetického pôvodu. Molekulová hmotnosť sa môže pohybovať od 10 000 do niekoľkých miliónov. Molekulové fragmenty takýchto látok majú veľkosť koloidnej častice. Samotné molekuly sa nazývajú makromolekuly.
Zlúčeniny makromolekulárneho typu podliehajúce zriedeniu sa nazývajú pravé, homogénne. V prípade extrémneho zriedenia sa začnú riadiť všeobecným súborom zákonov pre zriedené formulácie.
Získanie koloidných roztokov molekulárneho typu je pomerne jednoduchá úloha. Stačí, aby sa suchá látka dostala do kontaktu s príslušným rozpúšťadlom.
Nepolárna forma makromolekúl sa môže rozpúšťať v uhľovodíkoch, zatiaľ čo polárna forma sa môže rozpúšťať v polárnych rozpúšťadlách. Príkladom toho druhého je rozpúšťanie rôznych proteínov v roztoku vody a soli.
Reverzibilné tieto látky sa nazývajú kvôli skutočnosti, že ich vystavenie odparovaniu s pridaním nových častí suchých zvyškov spôsobí, že molekulárne koloidné častice nadobudnú formu roztoku. Proces ich rozpúšťania musí prejsť fázou, v ktorej napučiava. Je to charakteristický znak, ktorý odlišuje molekulárne koloidy, nana pozadí iných vyššie uvedených systémov.
V procese napučiavania molekuly, ktoré tvoria rozpúšťadlo, prenikajú do pevnej hrúbky polyméru a tým odtláčajú makromolekuly od seba. Posledne menované kvôli ich veľkej veľkosti začnú pomaly difundovať do roztokov. Vonkajšie to možno pozorovať pri zvýšení objemovej hodnoty polymérov.
Micelové zariadenie
Micely koloidného systému a ich štruktúra bude ľahšie študovať, ak vezmeme do úvahy proces formovania. Vezmime si ako príklad časticu AgI. V tomto prípade sa častice koloidného typu vytvoria počas nasledujúcej reakcie:
AgNO3+KI à AgI↓+KNO3
Molekuly jodidu strieborného (AgI) tvoria prakticky nerozpustné častice, vo vnútri ktorých budú kryštálovú mriežku tvoriť katióny striebra a anióny jódu.
Výsledné častice majú spočiatku amorfnú štruktúru, ale potom, ako postupne kryštalizujú, získavajú štruktúru trvalého vzhľadu.
Ak vezmete AgNO3 a KI v ich príslušných ekvivalentoch, potom kryštalické častice porastú a dosiahnu významné veľkosti, dokonca presiahnu veľkosť samotnej koloidnej častice, a potom rýchlo zrazenina.
Ak niektorú z látok prijmete v nadbytku, môžete si z nej umelo vyrobiť stabilizátor, ktorý sa bude hlásiť o stabilite koloidných častíc jodidu strieborného. V prípade nadmerného AgNO3roztok bude obsahovať viac kladných iónov striebra a NO3-. Je dôležité vedieť, že proces tvorby kryštálových mriežok AgI sa riadi Panet-Fajansovým pravidlom. Preto je schopný postupovať len za prítomnosti iónov tvoriacich túto látku, ktoré sú v tomto roztoku zastúpené katiónmi striebra (Ag+).
Pozitívne ióny Argentum sa budú naďalej dopĺňať na úrovni tvorby kryštálovej mriežky jadra, ktorá je pevne zahrnutá v štruktúre micely a prenáša elektrický potenciál. Z tohto dôvodu sa ióny, ktoré sa používajú na dokončenie konštrukcie jadrovej mriežky, nazývajú ióny určujúce potenciál. Počas tvorby koloidnej častice - miciel - existujú ďalšie znaky, ktoré určujú jeden alebo iný priebeh procesu. Všetko sa tu však zvážilo na príklade so spomenutím najdôležitejších prvkov.
Niektoré koncepty
Pojem koloidná častica úzko súvisí s adsorpčnou vrstvou, ktorá vzniká súčasne s iónmi potenciálne určujúceho typu pri adsorpcii celkového množstva protiiónov.
Granula je štruktúra tvorená jadrom a adsorpčnou vrstvou. Má elektrický potenciál rovnakého znamienka ako potenciál E, ale jeho hodnota bude menšia a závisí od počiatočnej hodnoty protiiónov v adsorpčnej vrstve.
Koagulácia koloidných častíc je proces nazývaný koagulácia. V rozptýlených systémoch vedie k tvorbe malých častícväčších. Tento proces je charakterizovaný súdržnosťou medzi malými štrukturálnymi zložkami za vzniku koagulačných štruktúr.
