Glavna tema tega članka bo koloidni delec. Tu bomo obravnavali koncept koloidne raztopine in micela. In se seznanite tudi z glavno vrstno raznolikostjo delcev, povezanih s koloidnimi. Oglejmo se ločeno pri različnih značilnostih preučevanega izraza, nekaterih posameznih konceptih in še marsičem.
Uvod
Koncept koloidnega delca je tesno povezan z različnimi raztopinami. Skupaj lahko tvorijo različne mikroheterogene in razpršene sisteme. Delci, ki tvorijo takšne sisteme, so običajno veliki od enega do sto mikronov. Poleg prisotnosti površine z jasno ločenimi mejami med dispergiranim medijem in fazo je za koloidne delce značilna lastnost nizke stabilnosti, same raztopine pa se ne morejo tvoriti spontano. Prisotnost velike raznolikosti v strukturi notranje strukture in velikosti povzroča ustvarjanje velikega števila metod za pridobivanje delcev.
Koncept koloidnega sistema
V koloidnih raztopinah delci v vseh svojihagregati tvorijo sisteme razpršenega tipa, ki so vmesni med raztopinami, ki so opredeljene kot prave in grobe. V teh raztopinah imajo kapljice, delci in celo mehurčki, ki tvorijo dispergirano fazo, velikosti od enega do tisoč nm. V debelini razpršenega medija so porazdeljeni praviloma neprekinjeno in se od prvotnega sistema razlikujejo po sestavi in/ali agregacijskem stanju. Da bi bolje razumeli pomen takšne terminološke enote, jo je bolje upoštevati v ozadju sistemov, ki jih tvori.
Določi lastnosti
Med lastnostmi koloidnih raztopin lahko določimo glavne:
- Tvorni delci ne ovirajo prehoda svetlobe.
- Prozorni koloidi imajo sposobnost razpršitve svetlobnih žarkov. Ta pojav se imenuje Tyndallov učinek.
- Naboj koloidnega delca je enak za razpršene sisteme, zaradi česar se v raztopini ne morejo pojaviti. Pri Brownovem gibanju se razpršeni delci ne morejo oboriti, kar je posledica njihovega vzdrževanja v stanju letenja.
Glavne vrste
Osnovne klasifikacijske enote koloidnih raztopin:
- Suspenzija trdnih delcev v plinih se imenuje dim.
- Suspenzija tekočih delcev v plinih se imenuje megla.
- Iz majhnih delcev trdne ali tekoče vrste, suspendiranih v plinskem mediju, nastane aerosol.
- Plinska suspenzija v tekočinah ali trdnih snoveh se imenuje pena.
- Emulzija je tekoča suspenzija v tekočini.
- Sol je razpršen sistemultramikroheterogen tip.
- Gel je suspenzija dveh komponent. Prvi ustvari tridimenzionalni okvir, katerega praznine bodo zapolnjene z različnimi topili z nizko molekulsko maso.
- Suspenzija trdnih delcev v tekočinah se imenuje suspenzija.
V vseh teh koloidnih sistemih se lahko velikosti delcev močno razlikujejo glede na njihovo naravo izvora in stanje agregacije. Toda kljub tako izjemno raznolikemu številu sistemov z različnimi strukturami so vsi koloidni.
Vrstna raznolikost delcev
Primarni delci s koloidnimi dimenzijami so glede na vrsto notranje strukture razdeljeni na naslednje vrste:
- Suspenzoidi. Imenujejo jih tudi ireverzibilni koloidi, ki ne morejo dolgo časa obstajati sami.
- Koloidi micelarnega tipa ali, kot jih imenujejo tudi polkoloidi.
- reverzibilni koloidi (molekularni).
Procesi nastanka teh struktur so zelo različni, kar otežuje proces njihovega razumevanja na podrobni ravni, na ravni kemije in fizike. Koloidni delci, iz katerih nastajajo tovrstne raztopine, imajo izjemno različne oblike in pogoje za proces nastanka celostnega sistema.
Določanje suspenzij
Suspenzoidi so raztopine s kovinskimi elementi in njihovimi različicami v obliki oksida, hidroksida, sulfida in drugih soli.
Vsesestavni delci prej omenjenih snovi imajo molekularno ali ionsko kristalno mrežo. Tvorijo fazo razpršene vrste snovi - suspenzijo.
Posebnost, po kateri jih je mogoče razlikovati od suspenzij, je prisotnost višjega indeksa razpršenosti. Vendar jih med seboj povezuje pomanjkanje stabilizacijskega mehanizma za razpršitev.
Ireverzibilnost suspenzoidov je razložena z dejstvom, da usedlina procesa njihovega parjenja ne omogoča človeku, da ponovno dobi sol z ustvarjanjem stika med samim sedimentom in razpršenim medijem. Vsi suspenzoidi so liofobni. V takšnih raztopinah se imenujejo koloidni delci, povezani s kovinami in solnimi derivati, ki so bili zdrobljeni ali kondenzirani.
Proizvodna metoda se ne razlikuje od dveh načinov, na katera se vedno ustvarjajo razpršeni sistemi:
- Pridobivanje z disperzijo (mletje velikih teles).
- Metoda kondenzacije ionskih in molekularno raztopljenih snovi.
Določanje micelarnih koloidov
Micelarni koloidi se imenujejo tudi polkoloidi. Delci, iz katerih so ustvarjeni, lahko nastanejo, če obstaja zadostna raven koncentracije molekul amfifilnega tipa. Takšne molekule lahko tvorijo le snovi z nizko molekulsko maso, tako da jih povežejo v agregat molekule - micelo.
Molekule amfifilne narave so strukture, sestavljene iz ogljikovodikovega radikala s parametri in lastnostmi, podobnimi nepolarnemu topilu, in hidrofilne skupine, kiimenovan tudi polarni.
Micele so posebne aglomeracije redno razporejenih molekul, ki se držijo skupaj pretežno z uporabo disperzivnih sil. Micele nastanejo na primer v vodnih raztopinah detergentov.
Določanje molekularnih koloidov
Molekularni koloidi so visokomolekularne spojine naravnega in sintetičnega izvora. Molekulska masa se lahko giblje od 10.000 do nekaj milijonov. Molekularni fragmenti takšnih snovi imajo velikost koloidnega delca. Same molekule se imenujejo makromolekule.
Spojine makromolekularne vrste, ki so predmet redčenja, imenujemo prave, homogene. V primeru skrajne redčenja začnejo spoštovati splošno vrsto zakonov za razredčene formulacije.
Pridobivanje koloidnih raztopin molekularnega tipa je dokaj preprosta naloga. Dovolj je, da prideta v stik suha snov in ustrezno topilo.
Nepolarna oblika makromolekul se lahko raztopi v ogljikovodikih, medtem ko se polarna oblika lahko raztopi v polarnih topilih. Primer slednjega je raztapljanje različnih beljakovin v raztopini vode in soli.
Reverzibilne te snovi imenujemo zaradi dejstva, da izhlapevanje z dodatkom novih delov suhih ostankov povzroči, da molekularni koloidni delci dobijo obliko raztopine. Proces njihovega raztapljanja mora iti skozi fazo, v kateri nabrekne. To je značilnost, ki razlikuje molekularne koloide, nav ozadju drugih zgoraj obravnavanih sistemov.
V procesu nabrekanja molekule, ki tvorijo topilo, prodrejo v trdno debelino polimera in s tem potisnejo makromolekule narazen. Slednji se zaradi velike velikosti začnejo počasi razpršiti v raztopine. Navzven je to mogoče opaziti s povečanjem volumetrične vrednosti polimerov.
Micelle naprava
Micele koloidnega sistema in njihovo strukturo bo lažje preučiti, če upoštevamo proces oblikovanja. Vzemimo za primer delec AgI. V tem primeru bodo delci koloidnega tipa nastali med naslednjo reakcijo:
AgNO3+KI à AgI↓+KNO3
Molekule srebrovega jodida (AgI) tvorijo praktično netopne delce, znotraj katerih bodo kristalno mrežo tvorili srebrovi kationi in jodovi anioni.
Nastali delci imajo sprva amorfno strukturo, nato pa, ko postopoma kristalizirajo, pridobijo trajno strukturo videza.
Če vzamete AgNO3 in KI v ustreznih ekvivalentih, bodo kristalni delci rasli in dosegli znatne velikosti, ki bodo presegle celo velikost samega koloidnega delca, nato pa hitro oborina.
Če eno od substanc vzamete v presežku, lahko iz nje umetno naredite stabilizator, ki bo poročal o stabilnosti koloidnih delcev srebrovega jodida. V primeru prekomernega AgNO3raztopina bo vsebovala več pozitivnih srebrovih ionov in NO3-. Pomembno je vedeti, da proces tvorbe kristalnih rešetk AgI upošteva Panet-Fajansovo pravilo. Zato lahko poteka le v prisotnosti ionov, ki sestavljajo to snov, ki so v tej raztopini predstavljeni s srebrovimi kationi (Ag+).
Pozitivni ioni Argentuma se bodo še naprej dopolnjevali na ravni tvorbe kristalne mreže jedra, ki je trdno vključena v strukturo micele in sporoča električni potencial. Iz tega razloga se ioni, ki se uporabljajo za dokončanje konstrukcije jedrske mreže, imenujejo ioni, ki določajo potencial. Med tvorbo koloidnega delca - micelov - obstajajo druge značilnosti, ki določajo tak ali drugačen potek procesa. Vendar je bilo tukaj vse obravnavano na primeru z omembo najpomembnejših elementov.
Nekateri koncepti
Izraz koloidni delec je tesno povezan z adsorpcijsko plastjo, ki nastane sočasno z ioni potencialno določujoče vrste, med adsorpcijo celotne količine protiionov.
Grnca je struktura, ki jo tvorita jedro in adsorpcijska plast. Ima električni potencial enakega predznaka kot E-potencial, vendar bo njegova vrednost manjša in je odvisna od začetne vrednosti protiionov v adsorpcijski plasti.
Koagulacija koloidnih delcev je proces, imenovan koagulacija. V razpršenih sistemih vodi do tvorbe majhnih delcevvečjih. Za proces je značilna kohezija med majhnimi strukturnimi komponentami, ki tvorijo koagulacijske strukture.
