Glavna tema ovog članka bit će koloidna čestica. Ovdje ćemo razmotriti pojam koloidne otopine i micela. I također se upoznati s glavnom vrstom raznolikosti čestica povezanih s koloidnim. Zaustavimo se zasebno na različitim značajkama pojma koji se proučava, nekim pojedinačnim konceptima i još mnogo toga.
Uvod
Koncept koloidne čestice usko je povezan s različitim rješenjima. Zajedno mogu tvoriti razne mikroheterogene i dispergirane sustave. Čestice koje tvore takve sustave obično su veličine od jednog do sto mikrona. Osim prisutnosti površine s jasno odvojenim granicama između dispergiranog medija i faze, koloidne čestice karakteriziraju svojstvo niske stabilnosti, a same otopine ne mogu nastati spontano. Prisutnost široke raznolikosti u strukturi unutarnje strukture i veličina uzrokuje stvaranje velikog broja metoda za dobivanje čestica.
Koncept koloidnog sustava
U koloidnim otopinama, čestice u svim svojimagregati tvore sustave raspršenog tipa, koji su posredni između otopina, koji se definiraju kao pravi i grubi. U tim otopinama kapi, čestice, pa čak i mjehurići koji tvore dispergiranu fazu imaju veličine od jedan do tisuću nm. Raspoređeni su u debljini disperziranog medija, u pravilu, kontinuirani, a od izvornog se sustava razlikuju po sastavu i/ili agregacijskom stanju. Da bismo bolje razumjeli značenje takve terminološke jedinice, bolje je razmotriti je u pozadini sustava koje ona formira.
Definiraj svojstva
Među svojstvima koloidnih otopina mogu se odrediti glavna:
- Čestice koje se formiraju ne ometaju prolaz svjetlosti.
- Prozirni koloidi imaju sposobnost raspršivanja svjetlosnih zraka. Taj se fenomen naziva Tyndallov efekt.
- Naboj koloidne čestice je isti za dispergirane sustave, zbog čega se oni ne mogu pojaviti u otopini. U Brownovom kretanju dispergirane čestice ne mogu taložiti, što je posljedica njihovog održavanja u stanju leta.
Glavne vrste
Osnovne klasifikacijske jedinice koloidnih otopina:
- Suspenzija čvrstih čestica u plinovima naziva se dim.
- Suspenzija tekućih čestica u plinovima naziva se magla.
- Od malih čestica čvrstog ili tekućeg tipa, suspendiranih u plinskom mediju, formira se aerosol.
- Plinska suspenzija u tekućinama ili krutim tvarima naziva se pjena.
- Emulzija je tekuća suspenzija u tekućini.
- Sol je raspršeni sustavultramikroheterogeni tip.
- Gel je suspenzija od 2 komponente. Prvi stvara trodimenzionalni okvir, čije će praznine biti ispunjene raznim otapalima niske molekularne težine.
- Suspenzija čvrstih čestica u tekućinama naziva se suspenzija.
U svim tim koloidnim sustavima, veličine čestica mogu jako varirati ovisno o njihovoj prirodi porijekla i stanju agregacije. Ali čak i unatoč tako iznimno raznolikom broju sustava s različitim strukturama, svi su koloidni.
Različitost vrsta čestica
Primarne čestice koloidnih dimenzija podijeljene su u sljedeće vrste prema vrsti unutarnje strukture:
- Suspenzoidi. Oni se također nazivaju ireverzibilnim koloidima, koji ne mogu postojati sami po sebi dulje vrijeme.
- Koloidi micelarnog tipa ili, kako ih još zovu, polukoloidi.
- Reverzibilni koloidi (molekularni).
Procesi nastanka ovih struktura su vrlo različiti, što komplicira proces njihovog razumijevanja na detaljnoj razini, na razini kemije i fizike. Koloidne čestice, iz kojih nastaju ove vrste otopina, imaju izrazito različite oblike i uvjete za proces formiranja integralnog sustava.
Određivanje suspenzoida
Suspenzoidi su otopine s metalnim elementima i njihovim varijacijama u obliku oksida, hidroksida, sulfida i drugih soli.
Svesastavne čestice gore navedenih tvari imaju molekularnu ili ionsku kristalnu rešetku. Oni tvore fazu dispergirane vrste tvari - suspenziju.
Posebnost koja ih čini mogućim razlikovati od suspenzija je prisutnost većeg indeksa disperzije. Ali oni su međusobno povezani nedostatkom stabilizacijskog mehanizma za disperziju.
Ireverzibilnost suspenzoida objašnjava se činjenicom da talog procesa njihovog parenja ne dopušta čovjeku da ponovno dobije sol stvarajući kontakt između samog sedimenta i raspršenog medija. Svi suspenzoidi su liofobni. U takvim otopinama nazivaju se koloidne čestice koje se odnose na metale i derivate soli koje su zgnječene ili kondenzirane.
Proizvodna metoda se ne razlikuje od dva načina na koja se uvijek stvaraju disperzni sustavi:
- Dobivanje raspršivanjem (mljevenjem velikih tijela).
- Metoda kondenzacije ionskih i molekularno otopljenih tvari.
Određivanje micelarnih koloida
Micelarni koloidi se također nazivaju polukoloidima. Čestice od kojih su stvorene mogu nastati ako postoji dovoljna razina koncentracije molekula amfifilnog tipa. Takve molekule mogu formirati samo tvari male molekularne mase povezujući ih u agregat molekule - micelu.
Molekule amfifilne prirode su strukture koje se sastoje od ugljikovodičnih radikala s parametrima i svojstvima sličnim nepolarnom otapalu i hidrofilne skupine, kojatakođer se naziva polarnim.
Micele su specifične nakupine pravilno raspoređenih molekula koje se drže zajedno uglavnom korištenjem disperzivnih sila. Micele nastaju, na primjer, u vodenim otopinama deterdženata.
Određivanje molekularnih koloida
Molekularni koloidi su visokomolekularni spojevi prirodnog i sintetskog porijekla. Molekularna težina može se kretati od 10.000 do nekoliko milijuna. Molekularni fragmenti takvih tvari imaju veličinu koloidne čestice. Same molekule nazivaju se makromolekulama.
Spojevi makromolekularnog tipa koji su podložni razrjeđivanju nazivaju se pravim, homogenim. Oni, u slučaju ekstremnog razrjeđivanja, počinju poštovati opći niz zakona za razrijeđene formulacije.
Dobivanje koloidnih otopina molekularnog tipa prilično je jednostavan zadatak. Dovoljno je da suha tvar i odgovarajuće otapalo dođu u kontakt.
Nepolarni oblik makromolekula može se otopiti u ugljikovodicima, dok se polarni oblik može otopiti u polarnim otapalima. Primjer potonjeg je otapanje raznih proteina u otopini vode i soli.
Reverzibilne ove tvari nazivaju se zbog činjenice da njihovo podvrgavanje isparavanju uz dodavanje novih dijelova suhih ostataka uzrokuje da molekularne koloidne čestice poprime oblik otopine. Proces njihovog otapanja mora proći kroz fazu u kojoj nabuja. To je karakteristično obilježje koje razlikuje molekularne koloide, nana pozadini drugih sustava o kojima smo gore raspravljali.
U procesu bubrenja, molekule koje tvore otapalo prodiru u čvrstu debljinu polimera i na taj način rastavljaju makromolekule. Potonji, zbog svoje velike veličine, počinju polako difundirati u otopine. Izvana, to se može primijetiti s povećanjem volumetrijske vrijednosti polimera.
Micelle uređaj
Micele koloidnog sustava i njihovu strukturu bit će lakše proučavati ako uzmemo u obzir proces formiranja. Uzmimo za primjer česticu AgI. U ovom slučaju, čestice koloidnog tipa će se formirati tijekom sljedeće reakcije:
AgNO3+KI à AgI↓+KNO3
Molekule srebrnog jodida (AgI) formiraju praktički netopive čestice, unutar kojih će kristalnu rešetku formirati kationi srebra i jodni anioni.
Rezultirajuće čestice u početku imaju amorfnu strukturu, ali zatim, kako postupno kristaliziraju, dobivaju trajnu strukturu izgleda.
Ako uzmete AgNO3 i KI u njihovim odgovarajućim ekvivalentima, tada će kristalne čestice rasti i dostići značajne veličine, premašujući čak i veličinu same koloidne čestice, a zatim brzo talog.
Uzmete li neku od tvari u višku, možete od nje umjetno napraviti stabilizator koji će izvještavati o stabilnosti koloidnih čestica srebrnog jodida. U slučaju prekomjernog AgNO3otopina će sadržavati više pozitivnih iona srebra i NO3-. Važno je znati da se proces formiranja AgI kristalnih rešetki pokorava Panet-Fajansovom pravilu. Stoga se može nastaviti samo u prisutnosti iona koji čine ovu tvar, a koji su u ovoj otopini predstavljeni kationima srebra (Ag+).
Pozitivni ioni Argentuma nastavit će se dovršavati na razini formiranja kristalne rešetke jezgre, koja je čvrsto uključena u strukturu micela i prenosi električni potencijal. Iz tog razloga se ioni koji se koriste za dovršetak izgradnje nuklearne rešetke nazivaju ioni koji određuju potencijal. Tijekom stvaranja koloidne čestice - micela - postoje i druge značajke koje određuju jedan ili drugi tijek procesa. No, ovdje je sve razmatrano na primjeru sa spominjanjem najvažnijih elemenata.
Neki koncepti
Pojam koloidna čestica usko je povezana s adsorpcijskim slojem, koji nastaje istovremeno s ionima tipa koji određuju potencijal, tijekom adsorpcije ukupne količine protuiona.
Grnuta je struktura koju čine jezgra i adsorpcijski sloj. Ima električni potencijal istog predznaka kao i E-potencijal, ali će njegova vrijednost biti manja i ovisi o početnoj vrijednosti protuiona u adsorpcijskom sloju.
Koagulacija koloidnih čestica je proces koji se naziva koagulacija. U dispergiranim sustavima dovodi do stvaranja malih česticaone veće. Proces karakterizira kohezija između malih strukturnih komponenti za formiranje koagulativnih struktura.
