Колоидни системи: типови, својства и вриједност

Када је у питању агрегатно стање супстанци, уобичајено је разликовати четири главна типа:

• плазма;
• солид;
• течност;
• гас

Међутим, већина биолошких медија, течности и природних појава је мешавина неколико варијанти. Значајан дио свих рјешења има посебна својства. Разликују се и по спољним карактеристикама и по унутрашњој структури. Назовите их овако: колоидни системи. Ово је кумулативна мешавина супстанци различите природе, које се налазе у различитим агрегатним стањима. Да бисте боље разумели ово питање, треба да размотрите сва својства и карактеристике таквих решења, што ћемо урадити у овом чланку.

Колоидно-дисперзни систем: карактеристичан

Говорећи на једноставном свакодневном језику, овај систем је нешто између правог рјешења, које је 100% хомогена средња и крупна суспензија, у којој је линија раздвајања фаза јасно видљива.

Уопштено, колоидни системи су део распршених система, једне од њихових варијанти. Стога није изненађујуће да су њихове особине на много начина сличне. Да бисмо боље могли да замислимо шта је описано стање супстанце, дајмо неке примере из живота.

1. Гелови и гел гелови. На пример, оне које се користе за обликовање косе. Такође овде се могу приписати гел и желатинозне креме, укључујући и кондиторске производе. Раствор агар-агар, натечен скроб, раствор пилећих протеина су сви колоидни системи. Хемија, која се бави проучавањем таквих структура, назива се физичко-колоидна или физичка.
2. Золи Другим речима, то су уништени гелови. Они стоје на граници грубих система и истинских рјешења. Примери овог стања: магла, дим или прашина у ваздуху.

Такође можете дати још неколико познатих једињења која се сматрају колоидима:

• прашина;
• аеросол;
• емулзија;
• суспензија;
• магла и друго.

За сваки дати примјер, можете донијети своје специфичне особине. Међутим, постоје и они који су им заједнички.

Класификација колоидних система

Пошто је разноликост разматраних једињења велика, природно је да постоји њихова класификација. Заснива се на знацима структуре - структуре, величини распршене фазе у односу на околину и друге. Ако су сви колоидни системи подељени на типове према природи честица унутар њих, онда се могу разликовати главни:

• течност у гасу - магла, на пример;
• чврсте честице у гасном окружењу - дим, прашина;
• течност у течности - различите емулзије;
• чврсте честице у течној суспензији;
• течност у чврстој емулзији;
• чврсте честице у чврстом медију - чврсте соли.

Постоји још једна карактеристика која чини основу за раздвајање система који се разматрају. То је интеракција између честица фазе и медија. Класификација колоидних система у овом случају има сљедећи облик.

1. Лиопхилиц. Укључите оне системе у којима долази до интеракције и чак растварања честица фазе у медију.
2. Лиопхобиц. Нема интеракције између медијума и фазе, или њиховог међусобног растварања.

Ако говоримо о таквој средини као што је вода, онда се те исте групе могу назвати хидрофилне и хидрофобне.

Друга могућност за поделу разматраних система је следећа:

1. Слободно распршена. То су оне у којима су честице у константном кретању, међусобно дјелују једна с другом и не формирају специфичну структуру, то јест, оне су у некој врсти хаоса. Примери: фине суспензије, емулзије, лиосоли, аеросоли.
2. Бондед-дисперговани су колоидни системи у којима је унутрашња структура добро уређена и представља неку врсту молекуларног оквира из медија напуњеног унутар фазе. Примери укључују гелове, пасте, прахове, густе емулзије и суспензије.

Могуће је спонтано прелажење сола у гел, који се назива гелирање. Међутим, често се примењује обрнути процес.

Лиофобни системи: сол

То је такав колоидни систем, чије су фазе сасвим јасно међусобно одвојене сучељем. Међутим, тешко је видјети, јер величина распршених честица није већа од 100 нм. Због тога су соли међупроизвод између правих раствора и грубих дисперзованих композиција.

Ови системи имају своју класификацију. Раздвајају се у зависности од врсте дисперзионог медијума. Постоји неколико главних опција:

• хидросоли - водени медијум;
• алкохол - алкохол;
• етхеросолс - етерично;
• Органосоли су више генерички појам за органску природу околине.

Управо за лиозоле (медијум - течност) карактеристичан је такав концепт као мицела. Означавају фазне честице у спрези са спољашњом сфером - честицама (јонима) околине. За било који систем пепела, можете написати свој хемијски израз, одражавајући његов састав у облику мицела.

Пример: сол црвеног злата са саставом НаАуО ₂ + ХЦОХ + На ₂ ЦО ₃ → Ау + ХЦООНа + Х ₂ О има мицелу следећег облика: {[Ау] _м · н АуО ₂ ^- · (нк) На ⁺ } ^к– · кНа ⁺ .

Својства сола могу се описати са неколико тачака:

1. Постоји граница фазе, која има јаку површинску напетост.
2. Фаза честица и медиј су у сталном Бровновом покрету.
3. Честице су способне за агрегацију - сједињавање и таложење. То је због њихове сталне интеракције.

Ако говоримо о употреби сола у индустрији, онда је то прилично широко. Ако се присјетимо да сви аеросоли, суспензије и емулзије припадају посебно њима, онда постаје јасно да такви колоидни системи нису потпуни без:

• хемијска индустрија;
• фармацеутика;
• војни бизнис;
• прехрамбена индустрија и друго.

Под одређеним условима, сол може почети да се структурира. То јест, да би се изградио унутрашњи оквир распршених честица, ћелије у којима ће бити испуњене молекуле медија. Друго име за оно што се дешава је коагулација или лепљење. У овом случају, говоримо о гелирању, јер ће производ бити гел.

Лиофилни системи

Ове структуре се формирају због блиске интеракције честица медија и фазе. То доводи до чињенице да се оне растварају једна у другој, стварају се набубрени и гелирани спојеви слични гелу. Унутра, они представљају тродимензионалну просторну решетку у којој су све поре испуњене честицама течног или чврстог медија. Због ове структуре сви замрзнути гелови имају следећа својства:

• еластичност;
• способност одржавања константног облика;
• снага;
• пластичност;
• непроходност

Такви молекуларни колоидни системи су веома чести. На крају крајева, по својој природи, то су и високо-молекуларне и нискомолекуларне супстанце, које су изложене променама својстава. Ево неколико добро познатих опција:

• цосметиц гелови за бријање за косу;
• лекови - за бол, модрице, ране и друге ствари;
• кућне хемикалије;
• адсорбенси у хемијској индустрији.

Посебно својство ових супстанци је способност спонтаног иреверзибилног колапса приликом сушења. Сигурно је много људи приметило да постоји обичан гел за косу који остаје отворен, па ће за два или три дана остати само мала сува маса, која је неприкладна за употребу.

То је због уништења просторне структуре и испаравања влаге. Понекад се влага посебно уклања из састава гелова да би се добио жељени производ. Али то се ради хемијски, без уништавања укупне структуре. Тако добијамо силика гелове, алумогели.

Посебна и општа својства колоида

Својства колоидних система (или колоида) су следећа:

1. Препознатљив изглед, посебно када су у питању гелови, емулзије и суспензије, аеросоли.
2. Посебан однос према светлости која пролази кроз супстанцу: већина њих не омета ово, а неки (транспарентни) генерално распршују усмерени зрак.
3. Стално кретање честица не дозвољава настанак талога у колоидним системима.
4. Пошто медиј и фаза могу бити веома различити у односу један на други, тешко је изоловати опште физичке параметре. Морају се односити на сваку специфичну супстанцу.

Ако говоримо о посебним својствима разматраних стања супстанци, онда треба да истакнемо Бровново гибање структурни елементи и Тиндалл ефекат, то јест, дисперзија светлости.

Тиндалл ефект

Овај феномен је укључен у посебне оптичке особине колоидних система. Његова суштина је следећа: сноп светлости који пролази кроз раствор (или аеросол) система је разбацан. Међутим, то није сасвим нормално. Пошто је способност да рефлектује или апсорбује светлосне зраке свих честица различита, индекс рефракције варира, испоставља се да се на тамној позадини може видети мрља конусног облика.

Овај ефекат се користи за одређивање квалитета, количине и величине честица које чине овај систем. По први пут техника је развијена и стављена у употребу од стране Јохна Тиндалла, за који је добила такво име.

Врло једноставно и повољно искуство код куће ће осигурати да овај ефекат буде доступан. Потребно је припремити раствор пилетине у води. Резултат ће бити типичан лиофилни колоидни систем. Затим прођите ласерски зрак кроз њега и осигурајте тамну позадину иза посуде. Тако ће се Тиндалов конус видети веома јасно, а светлост унутар раствора ће се распршити.

Бровново кретање честица

Ово је још једна посебна карактеристика система који се разматрају. Састоји се од константног кретања честица фазе у медијуму раствора, и гасовитог и течног. Молекули, атоми, иони су у континуираној хаотичној циркулацији. То омогућава да колоид постоји непромењен. Поред тога, због истовјетних набоја, не лежи између њих. То омогућава да систем буде прилично стабилан.

Овај феномен је карактеристичан само за оне честице чија величина не прелази 3 микрона. У супротном, раствор се таложи.

Методе формирања колоида

Методе за добијање колоидних система су прилично разноврсне, јер сами системи нису исти. Постоји неколико најчешће коришћених техника.

1. Кондензација
2. Дисперзија.
3. Пептизација

Све ове методе колоидних система имају широку индустријску вриједност када раде с њима, када се добију и проучавају својства. Размотрите детаљније сваку од њих.

Кондензација је метода заснована на способности молекула и јона да се међусобно повезују, да се држе заједно, формирајући веће честице. Тако се формира нови систем, најчешће са својствима колоида. То се може урадити на два начина:

• замена растварача (тј. медијума);
• хемијска кондензација, тј. низ узастопних интеракција које доводе до повећања честица.

И у ствари, у другом случају, добијају се ови колоиди, у којима се чврсте честице држе Бровновим кретањем у суспензији.

Напротив, дисперзија се састоји у мљевењу фазне компоненте смјесе у стање када отопина постане колоид. Урадите то на неколико начина:

• механичко дробљење;
• прскање електричним луком;
• ултразвучно брушење и тако даље.

Пептизација - хемијско раздвајање спојених коагулираних честица у мање структуре. На тај начин се решења припремају у индустрији. У исто време, учествују и специфични агенси - пептизери.

Услови стабилног стања

Стабилност колоидних система захтева одређене услове. Уосталом, већ смо рекли да се временом могу срушити, понекад неповратно. Ово се посебно односи на лиофобне системе - соле. Због тога постоје методе за очување и повећање стабилности колоида:

1. Додавање специјалних антикоагуланса - стабилизатора.
2. Увођење трајних и привремених електролита за промену вредности електродног потенцијала учесника система.

Преостале методе су уско специфичне за сваки поједини колоид, када се узимају у обзир сва својства отопине.

Дистрибуција и значај колоидних система

Можете се састати са колоидима иу хемијској лабораторији иу природи. Познато је да готово све унутрашње биолошке жива материја организам су управо такви распршени системи. На пример:

• цитоплазма;
• строма;
• коштане сржи и друго.

Међу грађевинским материјалима има много колоидних система, који имају добре техничке карактеристике. То су бетон, легуре метала, спојеви који садрже глине, пене, аеросоли и тако даље.

Фармацеутски производи су генерално немогући без колоида. Све пасте, масти, гелови, суспензије и емулзије су лекови, који су системи које разматрамо. Стога је тешко прецијенити вриједност и расподјелу колоида, они су један од најчешћих и најшире кориштених типова агрегатног стања материје.