В природі не існує елементів, які були б чистими. В основі своїй всі вони являють собою різні суміші. Вони, в свою чергу, можуть бути гетерогенними або гомогенними. Утворюються від речовин в агрегатному стані, створюючи при цьому певну дисперсійну систему, в якій присутні різні фази. Крім цього, у сумішах зазвичай присутній дисперсійна середовище. Її сутність полягає в тому, що вона вважається елементом з великим об'ємом, в якому розподілено яку-небудь речовину. В дисперсної системи фаза і середовище розташовані таким чином, щоб між ними були частинки поверхні розділу. Тому вона має назву гетерогенної або неоднорідною. Зважаючи на це величезним значенням володіє дію поверхні, а не частинок в цілому.
Класифікація дисперсної системи
Фазу, як відомо, представляють речовини, що мають різний стан. А ці елементи поділені на кілька видів. Агрегатний стан дисперсної фази залежить від поєднання в ній середовища, в результаті виходить 9 типів систем:
Газ. Рідина, тверда речовина і розглянутий елемент. Гомогенна суміш, туман, пил, аерозолі. Рідка дисперсна фаза. Газ, тверде речовина, вода. Піни, емульсії, золі. Тверда дисперсна фаза. Рідина, газ і розглянуте у цьому випадку речовина. Грунт, засоби в медицині або косметиці, гірські породи. Як правило, розміри дисперсної системи визначаються за величиною частинок фази. Існує наступна класифікація:
грубі (суспензії); тонкі (колоїдні та істинні розчини). Частинки дисперсійної системи
Розбираючи грубі суміші, можна побачити, що частки цих сполук у структурі можуть бути помітні неозброєним оком, зважаючи на те, що їх розмір становить більше 100 нм. Суспензії, як правило, відносяться до системи, в якій дисперсна фаза є разделимой від середовища. Це відбувається тому, що вони вважаються непрозорими. Суспензії діляться на емульсії (нерозчинні рідини), аерозолі (дрібні частинки і тверді речовини), суспензії (тверда речовина у воді).
Колоїдним речовиною є будь-який, у якого є якість того, щоб інший елемент рівномірно розсіювався по ньому. Тобто воно є, а точніше входить до складу дисперсної фази. Це стан, коли один матеріал повністю розподіляється в іншому, а точніше в його обсязі. У прикладі з молоком відбувається розсіювання рідкого жиру у водному розчині. В цьому випадку менша молекула знаходиться в межах 1 нанометра і 1 мікрометра, що робить його невидимим для оптичного мікроскопа, коли суміш стає гомогенною. Тобто жодна частина розчину не має більшої або меншої концентрації дисперсної фази, ніж будь-яка інша. Можна сказати, що він є колоїдним за своєю природою. Більш великий називається суцільною фазою або дисперсійної середовищем. Оскільки її розмір і розподіл не змінюються, а розглянутий елемент поширюється по ній. Типи колоїдів включають аерозолі, емульсії, піни, дисперсії та суміші, звані гидрозолями. Кожна така система має дві фази: дисперсну і безперервну фазу.
Колоїди з історії
Інтенсивний інтерес до таких речовин був присутній у всіх науках на початку 20-го століття. Ейнштейн та інші вчені уважно вивчили їх характеристики та додатки. В той час, ця нова галузь науки була провідною галуззю досліджень для теоретиків, дослідників і виробників. Після піку інтересу до 1950 року дослідження колоїдів значно зменшилася. Цікаво відзначити, що з недавнього зародження більш потужних мікроскопів і «нанотехнологій» (дослідження об'єктів певної крихітної шкали) знову зростає науковий інтерес до дослідження нових матеріалів.
Докладніше про цих речовинах
Існують елементи, що спостерігаються як у природі, так і в штучних розчинах, що володіють колоїдними властивостями. Наприклад, майонез, косметичний лосьйон і мастильні матеріали є типами штучних емульсій, а молоко являє собою подібну суміш, яка зустрічається в природі. Колоїдні піни включають збиті вершки і піну для гоління, у той час як їстівні елементи містять масло, зефір і желе. В доповнення до їжі ці речовини існують у вигляді деяких сплавів, фарб, чорнила, детергентів, інсектицидів, аерозолів, пінополістиролу і гуми. Навіть красиві природні об'єкти, такі як хмари, перли і опали, володіють колоїдними властивостями, тому що у них є інша речовина, рівномірно розподілене через них.
Одержання колоїдних сумішей
Збільшуючи малі молекули до діапазону від 1 до 1 мікрометра, або шляхом зменшення великих частинок до того ж розміру. Можуть бути одержані колоїдні речовини. Подальше виробництво залежить від типу елементів, використовуваних в дисперсних і безперервних фазах. Колоїди ведуть себе інакше, ніж звичайні рідини. І це спостерігається в транспортних і фізико-хімічних властивостях. Наприклад, мембрана може дозволити істинного розчину з твердими молекулами, приєднаними до рідким, пройти через нього. У той час як колоїдне речовина, яка має тверде тіло, діспергіроване через рідину, буде розтягуватися мембраною. Парність розподілу є однорідною до точки мікроскопічного рівності в проміжку по всьому другого елементу.
Істинні розчини
Колоїдна дисперсія має уявлення у вигляді гомогенної суміші. Елемент складається з двох систем: безперервної і дисперсної фази. Це вказує на те, що цей випадок пов'язаний з істинними розчинами, бо вони безпосередньо пов'язані з зазначеної вище сумішшю, що складається з декількох речовин. В колоїду друга має структуру найдрібніших часток або крапель, які рівномірно розподілені в першій. Від 1 нм до 100 нм – це розмір, який становить дисперсну фазу, а точніше частинок, щонайменше принаймні в одному вимірі. В такому діапазоні дисперсна фаза – це однорідні суміші з зазначеними розмірами можна назвати приблизні елементи, які підходять під опис: колоїдні аерозолі, емульсії, піни, гидрозоли. Піддані впливу хімічного складу поверхні значною мірою частинки або краплі, присутні в даних складах.
Колоїдні розчини і системи
Слід враховувати факт того, що розміри дисперсної фази – це трудноизмеримая змінна в системі. Розчини іноді характеризуються власними властивостями. Щоб було легше сприймати показники складів, колоїди їх нагадують і виглядають майже так само. Наприклад, якщо має диспергированную в рідині, тверду форму. У результаті через мембрану не будуть проходити частинки. В той час коли інші компоненти зразок розчинених іонів або молекул здатні пройти крізь неї. Якщо аналізувати простіше, то виходить, що розчинені компоненти проходять через мембрану, а з розглянутої фазою колоїдні частинки не зможуть.
Поява і зникнення колірних характеристик
З-за ефекту Тиндалля деякі подібні речовини напівпрозорі. В структурі елемента він є розсіюванням світла. Інші системи та склади бувають з якимось відтінком або зовсім бути непрозорими, з певним кольором, нехай деякі навіть з неяскравим. Багато знайомих речовини, в тому числі масло, молоко, вершки, аерозолі (туман, дим, дим), асфальт, фарби, фарби, клей і морська піна, є колоїдами. Ця область дослідження була введена в 1861 році шотландським вченим Томасом Гремом. У деяких випадках колоїд можна розглядати як однорідну (не гетерогенну) суміш. Це пов'язано з тим, що відмінність між «розчиненим» і «зернистим» речовиною іноді може бути предметом підходу.
Гідроколоїдні типи речовин
Даний компонент визначається як колоїдна система, в якій частинки диспергуються у воді. Гідроколоїдні елементи в залежності від кількості рідини можуть приймати різні стани, наприклад, гель або золь. Бувають необоротними (односоставними) або зворотними. Наприклад, агар, другий тип гидроколлоида. Може існувати в стані гелю і золю, і чергуються між станами з додаванням або видаленням тепла. Багато гидроколлоиди отримані з природних джерел. Наприклад, караген екстрагується з водоростей, желатин має бичачий жир, а пектин з шкірки цитрусових і яблучного жмиху. Гидроколлоиди використовуються в харчових продуктах головним чином для впливу на текстуру або в'язкість (соус). Також застосовуються для догляду за шкірою або як загоює засіб після поранення.
Сутнісні характеристики колоїдних систем
З цієї інформації видно, що колоїдні системи – це підрозділ дисперсної сфери. Вони, в свою чергу, можуть бути розчинами (золями) або гелями (холодці). Перші в більшості випадків створюються на основі живої хімії. Другі формуються під опадами, які виникають в процесі коагуляції золів. Розчини можуть бути водними з органічними речовинами, зі слабкими або сильними електролітами. Розміри частинок дисперсної фази колоїдів від 100 до 1 нм. Їх неможливо побачити неозброєним оком. В результаті відстоювання фазу і середу складно розділити.
Класифікація за типами частинок дисперсної фази
Многомолекулярние колоїди. Коли при розчиненні атоми або більш дрібні молекули речовин (мають діаметр менше 1 нм) об'єднуються разом для утворення частинок подібних розмірів. У цих золях дисперсна фаза – це структура, яка складається з агрегатів атомів або молекул з молекулярною розміром менше 1 нм. Наприклад, золото і сірка. У цих колоїдах частинки утримуються разом силами Ван-дер-Ваальса. Вони зазвичай мають лиофильний характер. Це означає значне взаємодія частинок. Високомолекулярні колоїди. Це речовини, що мають молекули великого розміру (так звані макромолекули), які при розчиненні утворюють певний діаметр. Такі речовини називаються макромолекулярними колоїдами. Ці елементи, що утворюють диспергированную фазу, зазвичай представляють собою полімери, які мають дуже високі молекулярні маси. Природні макромолекули являють собою крохмаль, целюлозу, білки, ферменти, желатин і т. д. Штучні включають в себе синтетичні полімери, такі як нейлон, поліетилен, пластмаса, полістирол і т. д. Вони зазвичай лиофобни, що означає в цьому випадку слабка взаємодія частинок. Пов'язані колоїди. Це речовини, які при розчиненні у середовищі поводяться як нормальні електроліти при низькій концентрації. Але представляють із себе колоїдні частинки з більшою ферментної складової компонентів з-за освіти агрегованих елементів. Утворені таким чином частинки заповнювачів називаються міцели. Їх молекули містять як ліофільні, так і ліофобні групи. Міцели. Являють собою кластерні або агреговані частинки, утворені асоціацією колоїду в розчині. Типовими прикладами є мила та мийні засоби. Освіта відбувається вище певної температури Крафта, і вище певної критичної концентрації мицеллизации. Вони здатні утворювати іони. Міцели можуть містити до 100 молекул і більше, наприклад, стеарат натрію є типовим прикладом. Коли він розчиняється у воді, дає іони.
