V prírode neexistujú žiadne čisté prvky. V podstate sú to všetky zmesi. Môžu byť naopak heterogénne alebo homogénne. Vznikajú z látok v stave agregácie, čím vzniká určitý disperzný systém, v ktorom sú rôzne fázy. Okrem toho zmesi zvyčajne obsahujú disperzné médium. Jeho podstata spočíva v tom, že je považovaný za prvok s veľkým objemom, v ktorom je rozložená nejaká látka. V disperznom systéme sú fáza a médium umiestnené tak, že medzi nimi sú častice rozhrania. Preto sa nazýva heterogénny alebo heterogénny. Vzhľadom na to je veľmi dôležité pôsobenie povrchu a nie častíc ako celku.
Klasifikácia disperzného systému
Fáza, ako viete, je reprezentovaná látkami, ktoré majú rôzne skupenstvo. A tieto prvky sú rozdelené do niekoľkých typov. Stav agregácie dispergovanej fázy závisí od kombinácieprostredie, výsledkom čoho je 9 typov systémov:
- Plyn. Tekutý, pevný a príslušný prvok. Homogénna zmes, hmla, prach, aerosóly.
- Kvapalina dispergovaná fáza. Plyn, tuhá látka, voda. Peny, emulzie, sóly.
- Pevná dispergovaná fáza. Kvapalina, plyn a látka posudzovaná v tomto prípade. Pôda, znamená v medicíne alebo kozmetike, horniny.
Spravidla je veľkosť dispergovaného systému určená veľkosťou fázových častíc. Existuje nasledujúca klasifikácia:
- hrubé (závesy);
- tenké (koloidné a pravé roztoky).
Častice disperzného systému
Pri skúmaní hrubých zmesí možno pozorovať, že častice týchto zlúčenín v štruktúre možno vidieť voľným okom, pretože ich veľkosť je väčšia ako 100 nm. Suspenzie spravidla označujú systém, v ktorom je dispergovaná fáza oddeliteľná od média. Je to preto, že sú považované za nepriehľadné. Suspenzie sa delia na emulzie (nerozpustné kvapaliny), aerosóly (jemné častice a tuhé látky), suspenzie (tuhé vo vode).
Koloidná látka je čokoľvek, čo má tú vlastnosť, že je v nej rovnomerne rozptýlený iný prvok. To znamená, že je prítomný, alebo skôr je súčasťou dispergovanej fázy. Toto je stav, keď je jeden materiál úplne rozmiestnený v druhom, alebo skôr v jeho objeme. V príklade mlieka je tekutý tuk dispergovaný vo vodnom roztoku. V tomto prípade je menšia molekula v rámci 1nanometer a 1 mikrometer, vďaka čomu je pre optický mikroskop neviditeľný, keď sa zmes stane homogénnou.
To znamená, že žiadna časť roztoku nemá väčšiu alebo menšiu koncentráciu dispergovanej fázy ako ktorákoľvek iná. Dá sa povedať, že má koloidný charakter. Väčšia z nich sa nazýva kontinuálna fáza alebo disperzné médium. Keďže jeho veľkosť a rozmiestnenie sa nemenia a predmetný prvok je na ňom rozmiestnený. Typy koloidov zahŕňajú aerosóly, emulzie, peny, disperzie a zmesi nazývané hydrosóly. Každý takýto systém má dve fázy: dispergovanú a kontinuálnu fázu.
Koloidy podľa histórie
Intenzívny záujem o takéto látky bol prítomný vo všetkých vedách na začiatku 20. storočia. Einstein a ďalší vedci starostlivo študovali ich vlastnosti a aplikácie. V tom čase bola táto nová oblasť vedy vedúcou oblasťou výskumu pre teoretikov, výskumníkov a výrobcov. Po vrchole záujmu do roku 1950 výskum koloidov výrazne klesol. Je zaujímavé poznamenať, že od nedávneho objavenia sa mikroskopov s vyšším výkonom a „nanotechnológií“(štúdium objektov určitého malého rozsahu), došlo k obnovenému vedeckému záujmu o štúdium nových materiálov.
Viac o týchto látkach
V prírode aj v umelých roztokoch existujú prvky, ktoré majú koloidné vlastnosti. Napríklad majonéza, kozmetické mlieko a lubrikanty sú typy umelých emulzií a mlieko je podobnézmes nachádzajúca sa v prírode. Koloidné peny zahŕňajú šľahačku a penu na holenie, zatiaľ čo jedlé položky zahŕňajú maslo, marshmallows a želé. Okrem potravín existujú tieto látky vo forme určitých zliatin, farieb, atramentov, čistiacich prostriedkov, insekticídov, aerosólov, polystyrénu a gumy. Dokonca aj nádherné prírodné objekty, ako sú oblaky, perly a opály, majú koloidné vlastnosti, pretože v nich je rovnomerne rozložená iná látka.
Získanie koloidných zmesí
Zväčšením malých molekúl na rozsah 1 až 1 mikrometer alebo zmenšením veľkých častíc na rovnakú veľkosť. Je možné získať koloidné látky. Ďalšia výroba závisí od typu prvkov použitých v dispergovanej a kontinuálnej fáze. Koloidy sa správajú inak ako bežné tekutiny. A to sa pozoruje na transportných a fyzikálno-chemických vlastnostiach. Membrána môže napríklad umožniť, aby cez ňu prešiel skutočný roztok s pevnými molekulami pripojenými k molekulám kvapaliny. Zatiaľ čo koloidná látka, ktorá má pevnú látku rozptýlenú v kvapaline, bude natiahnutá membránou. Parita distribúcie je rovnomerná až do bodu mikroskopickej rovnosti v medzere cez celý druhý prvok.
Skutočné riešenia
Koloidná disperzia je reprezentovaná ako homogénna zmes. Prvok sa skladá z dvoch systémov: kontinuálnej a disperznej fázy. To naznačuje, že tento prípad súvisí spravé roztoky, pretože priamo súvisia s vyššie uvedenou zmesou pozostávajúcou z niekoľkých látok. V koloide má druhý štruktúru drobných častíc alebo kvapiek, ktoré sú v prvom rovnomerne rozložené. Od 1 nm do 100 nm je veľkosť tvoriaca dispergovanú fázu, alebo skôr častice, aspoň v jednom rozmere. V tomto rozsahu sú dispergovanou fázou homogénne zmesi s uvedenými veľkosťami, môžeme vymenovať približné prvky zodpovedajúce popisu: koloidné aerosóly, emulzie, peny, hydrosóly. Podstatne ovplyvnené chemickým zložením povrchu sú častice alebo kvapôčky prítomné v predmetných prípravkoch.
Koloidné roztoky a systémy
Treba vziať do úvahy skutočnosť, že veľkosť dispergovanej fázy je v systéme ťažko merateľná premenná. Riešenia sa niekedy vyznačujú svojimi vlastnosťami. Na uľahčenie vnímania indikátorov kompozícií sa im koloidy podobajú a vyzerajú takmer rovnako. Napríklad, ak má tekutú, pevnú formu. V dôsledku toho častice neprejdú cez membránu. Zatiaľ čo iné zložky, ako sú rozpustené ióny alebo molekuly, môžu cez ňu prechádzať. Ak je to jednoduchšie na analýzu, ukáže sa, že rozpustené zložky prechádzajú cez membránu a s uvažovanou fázou koloidné častice nemôžu.
Výskyt a zmiznutie farebných charakteristík
V dôsledku Tyndallovho efektu sú niektoré z týchto látok priesvitné. V štruktúre prvku je to rozptyl svetla. Dodávajú sa ďalšie systémy a formulácieniektoré odtiene alebo dokonca nepriehľadné, s určitou farbou, aj keď niektoré nie sú svetlé. Mnoho známych látok, vrátane masla, mlieka, smotany, aerosólov (hmla, smog, dym), asf altu, farieb, farieb, lepidiel a morskej peny, sú koloidy. Tento študijný odbor zaviedol v roku 1861 škótsky vedec Thomas Graham. V niektorých prípadoch možno koloid považovať za homogénnu (nie heterogénnu) zmes. Je to preto, že rozlíšenie medzi „rozpustenou“a „granulovanou“hmotou môže byť niekedy otázkou prístupu.
Hydrokoloidné typy látok
Tento komponent je definovaný ako koloidný systém, v ktorom sú častice rozptýlené vo vode. Hydrokoloidné prvky môžu v závislosti od množstva kvapaliny nadobudnúť rôzne stavy, napríklad gél alebo sól. Sú ireverzibilné (jednozložkové) alebo reverzibilné. Napríklad agar, druhý typ hydrokoloidu. Môže existovať v gélovom a solovom stave a môže sa striedať s pridaným alebo odobratým teplom.
Veľa hydrokoloidov pochádza z prírodných zdrojov. Napríklad karagénan je extrahovaný z rias, želatína je z hovädzieho tuku a pektín je z citrusovej kôry a jablčných výliskov. Hydrokoloidy sa v potravinách používajú najmä na ovplyvnenie textúry alebo viskozity (omáčka). Používa sa aj na starostlivosť o pokožku alebo ako hojivý prostriedok po poranení.
Základné charakteristiky koloidných systémov
Z týchto informácií je možné vidieť, že koloidné systémy sú podsekciou rozptýlenej sféry. Môžu to byť riešenia (soly)alebo gély (želé). Prvé sú vo väčšine prípadov vytvorené na základe živej chémie. Tie sa tvoria pod sedimentmi, ktoré vznikajú pri koagulácii sólov. Roztoky môžu byť vodné s organickými látkami, so slabými alebo silnými elektrolytmi. Veľkosti častíc dispergovanej fázy koloidov sú od 100 do 1 nm. Nie je možné ich vidieť voľným okom. V dôsledku usadzovania je ťažké oddeliť fázu a médium.
Klasifikácia podľa typov častíc dispergovanej fázy
Multimolekulárne koloidy. Keď sa pri rozpúšťaní atómy alebo menšie molekuly látok (s priemerom menším ako 1 nm) spoja a vytvoria častice podobnej veľkosti. V týchto sóloch je dispergovaná fáza štruktúrou, ktorá pozostáva z agregátov atómov alebo molekúl s molekulovou veľkosťou menšou ako 1 nm. Napríklad zlato a síra. V týchto koloidoch sú častice držané pohromade van der Waalsovými silami. Zvyčajne majú lyofilný charakter. To znamená významnú interakciu častíc.
Koloidy s vysokou molekulovou hmotnosťou. Ide o látky, ktoré majú veľké molekuly (tzv. makromolekuly), ktoré po rozpustení vytvoria určitý priemer. Takéto látky sa nazývajú makromolekulárne koloidy. Tieto prvky tvoriace disperznú fázu sú typicky polyméry s veľmi vysokou molekulovou hmotnosťou. Prírodné makromolekuly sú škrob, celulóza, bielkoviny, enzýmy, želatína atď. Medzi umelé patria syntetické polyméry ako nylon, polyetylén, plasty, polystyrén atď.e. Zvyčajne sú lyofóbne, čo v tomto prípade znamená slabú interakciu častíc.
Pridružené koloidy. Sú to látky, ktoré sa po rozpustení v médiu správajú pri nízkej koncentrácii ako bežné elektrolyty. Ale sú to koloidné častice s väčšou enzymatickou zložkou zložiek v dôsledku tvorby agregovaných prvkov. Takto vytvorené častice agregátu sa nazývajú micely. Ich molekuly obsahujú lyofilné aj lyofóbne skupiny.
Micely. Sú to zhlukové alebo agregované častice vytvorené spojením koloidu v roztoku. Bežnými príkladmi sú mydlá a čistiace prostriedky. K tvorbe dochádza nad určitou Kraftovou teplotou a nad určitou kritickou micelizačnou koncentráciou. Sú schopné vytvárať ióny. Micely môžu obsahovať až 100 molekúl alebo viac, napríklad stearát sodný je typickým príkladom. Keď sa rozpustí vo vode, uvoľňuje ióny.
