Koloidní systémy: typy, vlastnosti a hodnota

Pokud jde o celkový stav látek, je obvyklé rozlišit čtyři hlavní typy:

• plazma;
• pevný;
• kapalina;
• plyn

Nicméně většina biologických médií, kapalin a přírodních jevů je směs několika variant. Významná část všech řešení má zvláštní vlastnosti. Odlišují se jak vnějšími znaky, tak vnitřní strukturou. Říkejte je takto: koloidní systémy. Jedná se o kumulativní směs látek různé povahy, které jsou v různých agregačních stavech. Abyste lépe porozuměli tomuto problému, měli byste zvážit všechny vlastnosti a vlastnosti takových řešení, které učiníme v průběhu tohoto článku.

Koloidní disperzní systém: charakteristický

Když mluvíme v jednoduchém každodenním jazyce, tento systém je něco mezi pravým řešením, kterým je 100% homogenní médium a hrubé suspenze, v němž je linka pro oddělování fází jasně viditelná.

Obecně platí, že koloidní systémy jsou součástí rozptýlených systémů, jednoho z jejich odrůd. Proto není divu, že jejich vlastnosti jsou v mnoha ohledech podobné. Abychom si mohli lépe představit, jaký je popsaný stav látky, dejme několik příkladů ze života.

1. Gely a tělesa gelu. Například ty, které se používají pro styling vlasů. Také zde lze připsat gelový a želatinový krém včetně cukrovinek. Agar-agarový roztok, napuštěný škrob, roztok kuřecí bílkoviny jsou všechny koloidní systémy. Chemie, která se zabývá studiem těchto struktur, se nazývá fyzikálně koloidní nebo fyzikální.
2. Zoli Jinými slovy jsou to destrukované gely. To jsou oni, kteří stojí na hranici mezi hrubými systémy a pravými řešeními. Příklady tohoto stavu: mlha, kouř nebo prach ve vzduchu.

Můžete také dát několik dalších známých sloučenin, které jsou považovány za koloidy:

• prach;
• aerosol;
• emulze;
• suspenze;
• mlha a další.

Pro každý daný příklad můžete přinést své konkrétní vlastnosti. Existují však ty, které jsou pro ně společné.

Klasifikace koloidních systémů

Vzhledem k tomu, že rozmanitost uvažovaných sloučenin je velká, je přirozené, že existuje jejich klasifikace. Je založen na známkách struktury - struktury, velikosti rozptýlené fáze ve vztahu k životnímu prostředí a dalších. Pokud jsou všechny koloidní systémy rozděleny do typů podle povahy částic v nich, potom je možné rozlišit hlavní:

• kapalina v plynu - mlha, například;
• pevné částice v plynovém prostředí - kouř, prach;
• kapalina v kapalině - různé emulze;
• pevné částice v kapalných suspenzích;
• kapalina v tuhé emulzi;
• tuhé částice v pevném prostředí - pevné soli.

Existuje také další funkce, která tvoří základ pro oddělení zvažovaných systémů. Jedná se o vzájemné ovlivňování částic fáze a média. Klasifikace koloidních systémů má v tomto případě následující podobu.

1. Lyofilní. Zahrňte ty systémy, ve kterých dochází k interakci a dokonce i rozpuštění fázových částic v médiu.
2. Lyofobní. Neexistuje žádná interakce mezi médiem a fází nebo jejich vzájemným rozpouštěním.

Pokud mluvíme o takovém prostředí, jako je voda, potom se tyto stejné skupiny mohou nazývat hydrofilní a hydrofobní.

Další možností rozdělení uvažovaných systémů je následující:

1. Volně rozptýlený. Jedná se o ty, v nichž jsou částice v neustálém pohybu, vzájemně spolupracují a netvoří zvláštní strukturu, to znamená, že jsou v nějakém chaosu. Příklady: jemné suspenze, emulze, liosoly, aerosoly.
2. Lepě dispergované jsou koloidní systémy, ve kterých je vnitřní struktura dobře uspořádána a představuje druh molekulární struktury z média vyplněného uvnitř s fází. Příklady zahrnují gely, pasty, prášky, silné emulze a suspenze.

Spontánní přechod solu k gelu je možný, tento proces se nazývá gelování. Reverzní proces je však často pozorován.

Lyofobní systémy: sol

Jedná se o takový koloidní systém, jehož fáze jsou poměrně jasně odděleny rozhraním. Je však obtížné vidět, protože velikost dispergovaných částic není větší než 100 nm. Proto jsou soly mezilehlým stavem mezi pravými řešeními a hrubými rozptýlenými kompozicemi.

Tyto systémy mají svou vlastní klasifikaci. Oddělují se podle typu disperzního média. Existuje několik hlavních možností:

• hydrosoly - vodné prostředí;
• alkohol - alkohol;
• etherosoly - éterické;
• Organosoly jsou obecnějším pojmem pro organickou povahu prostředí.

Právě pro liozoly (středně kapalné) je charakteristický takový koncept jako micel. Označují fázové částice ve spojení s vnější koulí - částicemi (ionty) životního prostředí. Pro jakýkoli systém popela můžete napsat svůj chemický výraz, který odráží jeho složení ve formě micel.

Příklad: červený zlatý sol se složením NaAuO ₂ + HCOH + Na ₂ CO ₃ → Au + HCOONa + H ₂ O má micelu následujícího vzorce: {[Au] _m · n AuO ₂ ^- · (nx) Na ⁺ } ^x- · xNa ⁺ .

Vlastnosti solí lze popsat několika body:

1. Existuje fázová hranice, která má silné povrchové napětí.
2. Částečná fáze a médium jsou v neustálém Brownian pohybu.
3. Částice jsou schopny agregace - koalescence a srážení. To je způsobeno jejich neustálou interakcí.

Pokud mluvíme o použití solů v průmyslu, pak je poměrně široký. Pokud si připomíme, že k nim patří všechny aerosoly, suspenze a emulze, pak je zřejmé, že takové koloidní systémy nejsou kompletní bez:

• chemický průmysl;
• farmaceutické prostředky;
• vojenské podnikání;
• potravinářský průmysl a další.

Za určitých podmínek se začnou strukturovat soly. To znamená, že budujeme vnitřní prostor rozptýlených částic, buňky, ve kterých budou naplněny středně molekuly. Dalším názvem toho, co se děje, je koagulace nebo přilepení. V tomto případě mluvit o gelování, protože výrobek bude gel.

Lyofilní systémy

Tyto struktury jsou tvořeny díky úzké interakci částic média a fáze. To vede k tomu, že se vzájemně rozpouštějí, vytváří se bobtnání a vytvářejí se gelovité gelovité sloučeniny. Uvnitř představují trojrozměrnou prostorovou mřížku, ve které jsou všechny póry naplněny částicemi kapalného nebo pevného média. Vzhledem k této struktuře mají všechny zmrazené gely následující vlastnosti:

• elasticita;
• schopnost udržovat konstantní formu;
• síla;
• plasticita;
• bez tekutosti

Tyto molekulární koloidní systémy jsou velmi běžné. Koneckonců jsou svou povahou vysokomolekulární a nízkomolekulární látky, které jsou vystaveny změnám vlastností. Zde jsou některé dobře známé možnosti:

• kosmetické holicí gely pro vlasy;
• léky - pro bolest, modřiny, rány a další věci;
• chemikálie pro domácnost;
• adsorbenty v chemickém průmyslu.

Zvláštní vlastností těchto látek je schopnost spontánního nevratného kolapsu při sušení. Samozřejmě, mnoho lidí si všimlo, že je běžný gel na vlasy otevřený, pak ve dvou až třech dnech zůstane jen malá suchá hmota, která je nevhodná pro použití.

To je způsobeno zničením prostorové struktury a odpařením vlhkosti. Někdy je vlhkost speciálně odstraněna ze složení gelů, aby se získal požadovaný výrobek. Ale je to děláno chemicky, aniž bychom zničili celkovou strukturu. Získejte silikátové gely, alumogeli.

Speciální a obecné vlastnosti koloidů

Vlastnosti koloidních systémů (nebo koloidů) jsou následující:

1. Výrazný vzhled, zejména pokud jde o gely, emulze a suspenze, aerosoly.
2. Zvláštní vztah k světlu procházejícímu látkou: většina z nich se tímto nenarušuje a některé (průhledné) obecně rozptýlí směrový paprsek.
3. Konstantní pohyb částic neumožňuje vznik sedimentu v koloidních systémech.
4. Jelikož médium a fáze mohou být navzájem velmi odlišné, je obtížné izolovat běžné fyzikální parametry. Musí se týkat každé konkrétní látky.

Pokud hovoříme o zvláštních vlastnostech uvažovaných stavů látek, pak bychom měli zdůraznit Brownian pohyb konstrukčních prvků a Tyndallova efektu, tedy rozptýlení světla.

Tyndall efekt

Tento jev spadá do zvláštních optických vlastností koloidních systémů. Jeho podstatou je následující: paprsek světla procházející roztokem (nebo aerosolem) systému je rozptýlen. Nicméně to není zcela normální. Vzhledem k tomu, že schopnost odrazit nebo absorbovat paprsky všech částic je odlišná, index lomu se mění, ukazuje se, že na tmavém pozadí můžete pozorovat kuželovité místo.

Tento efekt slouží k určení kvality, množství a velikosti částic tvořících tento systém. Poprvé byla technologie vyvinutá a uvedena do provozu Johnem Tyndallem, pro něž získalo takové jméno.

Velmi jednoduchá a cenově dostupná zkušenost doma zajistí, že tento efekt bude k dispozici. Je třeba připravit roztok kuřecího proteinu ve vodě. Bude výsledkem typický lyofilní koloidní systém. Poté projděte laserovým paprskem a poskytněte tmavé pozadí za plavidlem. Tak bude kužel Tyndall vidět velmi jasně a světlo uvnitř řešení se rozptýlí.

Brownianův pohyb částic

To je další zvláštní vlastnost uvažovaných systémů. Skládá se z neustálého pohybu fázových částic v roztoku, jak plynného, ​​tak kapalného. Molekuly, atomy, ionty jsou v nepřetržitém chaotickém oběhu. To umožňuje, aby koloid zůstal nezměněn. Navíc, kvůli jejich shodným nábojům, nedochází k jejich přilepení. To umožňuje, aby byl systém poměrně stabilní.

Tento jev je charakteristický pouze pro částice, jejichž velikost nepřesahuje 3 mikrony. V opačném případě je roztok sedimentován.

Metody tvorby koloidů

Způsoby získávání koloidních systémů jsou poměrně rozmanité, protože samotné systémy nejsou stejné. Existuje několik nejčastěji používaných technik.

1. Kondenzace
2. Rozptýlení.
3. Peptizace

Všechny tyto metody koloidních systémů mají širokou průmyslovou hodnotu při práci s nimi, při jejich získávání a při studiu vlastností. Zvažte podrobněji každou z nich.

Kondenzace je metoda založená na schopnosti molekul a iontů vzájemně se sdružovat, spojit se a formovat větší částice. Tak vzniká nový systém, nejčastěji s vlastnostmi koloidu. To lze provést dvěma způsoby:

• nahrazení rozpouštědla (tj. média);
• chemická kondenzace, tedy série následných interakcí vedoucích ke zvětšení částic.

A ve skutečnosti a v jiném případě jsou to koloidy, v nichž jsou pevné částice drženy Brownovým pohybem v pozastavení.

Disperze naopak spočívá v mletí fázové složky směsi do stavu, kdy se roztok stává koloidem. Udělejte to několika způsoby:

• mechanické drcení;
• stříkání elektrickým obloukem;
• ultrazvukové broušení a tak dále.

Peptizatsiya - chemické rozdělení přilepených koagulovaných částic do menších struktur. Tímto způsobem se v průmyslu připravují řešení. Současně se účastní konkrétní agenti - peptizéři.

Stacionární podmínky

Stabilita koloidních systémů vyžaduje určité podmínky. Koneckonců jsme už říkali, že se časem mohou zhroutit, někdy nevratně. To platí zejména pro lyofobní systémy - soly. Existují proto metody k zachování a zvýšení stability koloidů:

1. Přidání speciálních antikoagulancií - stabilizátorů.
2. Zavedení stálých a dočasných elektrolytů pro změnu hodnoty elektrodového potenciálu účastníků systému.

Zbývající metody jsou úzce specifické pro každý konkrétní koloid, když jsou vzaty v úvahu všechny vlastnosti řešení.

Rozložení a význam koloidních systémů

Můžete se setkat s koloidy jak v chemické laboratoři, tak v přírodě. Je známo, že téměř všechny vnitřní biologické živá hmota organismus jsou právě takové rozptýlené systémy. Například:

• cytoplasma;
• stroma;
• kostní dřeň a další.

Mezi stavebními materiály existuje mnoho koloidních systémů, které mají dobré technické vlastnosti. Jedná se o beton, kovové slitiny, sloučeniny obsahující jílu, pěny, aerosoly a tak dále.

Farmaceutické prostředky jsou obecně nemožné bez koloidů. Všechny pasty, masti, gely, suspenze a emulze jsou léky, což jsou systémy, které uvažujeme. Proto je obtížné přeceňovat hodnotu a rozložení koloidů, jedná se o jeden z nejběžnějších a nejrozšířenějších typů agregačního stavu hmoty.