Diszpergált és kolloid rendszerek
Diszpergált és kolloid rendszerek. megoldások
Diszpergáló rendszerek. A természetben és technológiában gyakran találhatók diszpergáló rendszerek, amelyekben az egyik anyag egyenletesen eloszlik részecskék formájában egy másik anyagon belül.
A diszpergált rendszerekben megkülönböztetünk egy diszperz fázist - egy finoman eloszlatott anyagot és egy diszperziós közeget - egy homogén anyagot, amelyben a diszpergált fázis eloszlik. Például agyagot tartalmazó sáros vizekben a diszpergált fázis szilárd agyagrészecskék, és a diszperziós közeg víz; a ködben a diszpergált fázis a folyadék részecske, a diszperziós közeg levegő; a füstben a diszpergált fázis szilárd szénrészecskék, a diszperziós közeg levegő; tej diszpergált fázisban - zsírrészecskék, diszperziós közeg - folyadék stb.
A diszpergáló rendszerek közé tartoznak a hagyományos (igaz) megoldások, a kolloid oldatok, valamint a szuszpenziók és emulziók. Különbözőek egymástól elsősorban a részecskék méretében, vagyis a diszperzió mértékében (fragmentáció).
Az 1 nm-nél kisebb részecskeméretű rendszerek igazi megoldások. amely molekulákból vagy egy oldott anyag ionjából áll. Ezeket egyfázisú rendszernek kell tekinteni. A 100 nm-nél nagyobb részecskeméretű rendszerek durvára diszpergált rendszerek - szuszpenziók és emulziók.
A szuszpenziók olyan diszpergált rendszerek, amelyekben a diszpergált fázis szilárd anyag, és a diszperziós közeg egy folyadék, és ezáltal a szilárd anyag gyakorlatilag oldhatatlan a folyadékban. A szuszpenzió elkészítéséhez az anyagot finom porrá kell őrölni, olyan folyadékba öntik, amelyben az anyag nem oldódik fel, és jól rázza (például az agyag vizet rázva). Idővel a részecskék az edény aljára esnek. Nyilvánvaló, hogy minél kisebb a részecskék, annál hosszabb a felfüggesztés.
Az emulziók olyan diszpergált rendszerek, amelyekben mind a diszpergált fázis, mind a diszperziós közeg olyan folyadékok, amelyek nem kölcsönösen elegyednek. A víz és az olaj felhasználható az emulzió elkészítéséhez a keverék rázatásával hosszú ideig. Az emulzió példája a tej, amelyben kis zsírgolyók úsznak folyadékban. A szuszpenziók és emulziók kétfázisú rendszerek.
Kolloid rendszerek. A kolloid oldatok nagy diszperzitású kétfázisú rendszerek, amelyek diszperziós közegből és diszpergált fázisból állnak, és az utóbbiak lineáris méretei 1-100 nm tartományban vannak. Amint látható, a részecskeméretű kolloid oldatok köztes oldatok, szuszpenziók és emulziók között vannak közbenső termékek. A kolloid részecskék általában sok molekulából vagy ionból állnak.
A kolloid oldatokat szolnak nevezzük. Ezeket diszperziós és kondenzációs módszerekkel állítják elő. A diszpergálást leginkább speciális "kolloid malmok" segítségével végzik. A kondenzációs eljárás során kolloid részecskéket alakítanak ki az atomok vagy molekulák aggregátumokká való kombinálásával. Tehát, ha izgat a vízben egy elektromos ívkisülés két ezüsthuzal között, akkor a fémgőz kolloid részecskékké kondenzálódik. Ha sok kémiai reakció zajlik le, kondenzálódás következik be, és nagyon diszpergálódnak a rendszerek (csapadék, hidrolízis, oxidációs redukciós reakciók stb.).
A szolék számos specifikus tulajdonsággal rendelkeznek, amelyeket a kolloid kémia részletesen tanulmányoz. A szemcsék méretétől függően a szolék különböző színekkel bírhat, de az igaz megoldásokban ugyanazok. Például az aranyszol kék, lila, cseresznye, rubinvörös.
A szolákra vonatkozó valódi megoldásoktól eltérően a Tyndall-hatás jellemző, azaz a fény eloszlása kolloid részecskékkel. Amikor egy fénysugár áthalad a szolon, egy könnyű kúp jelenik meg a sötét szobában. Tehát felismerheti, hogy a megoldás kolloid vagy igaz.
A szolok egyik fontos tulajdonsága, hogy a részecskéknek ugyanolyan jelzésű elektromos töltései vannak. Emiatt nem keverednek nagyobb részecskékké és nem rendeznek. Ebben az esetben néhány szol, például fémek, szulfidok, szilikagél és ónsavak részecskéinek negatív töltése van, mások például a hidroxidok, fémoxidok, pozitív töltés. A töltés megjelenését az ionok oldatból történő kolloid részecskékkel történő adszorpciója magyarázza.
A sol kicsapódásához szükséges, hogy a szilárd anyagok nagyobb aggregátumokhoz kapcsolódjanak. A nagyobb aggregátumokban lévő részecskék kombinációját koagulációnak nevezik. és ezek üledékképzését a gravitáció - üledékképződés hatása alatt.
Általában a koaguláció akkor következik be, amikor egy a szolhoz adódik: 1) egy elektrolit, 2) egy másik szol, amelynek részecskéi ellentétes töltéssel rendelkeznek, és 3) melegítéskor.
Bizonyos körülmények között a sol koagulációja gélszerű gélképződés kialakulásához vezet. Ebben az esetben a kolloid részecskék teljes tömege, az oldószert megkötve, egy sajátos, félszilárd félszilárd állapotba kerül. A gélekből meg kell különböztetni a nagy molekuláris anyagok zselé-oldatait a kis molekulájú folyadékoktól (homogén rendszerek). Ezeket bizonyos folyadékokban szilárd polimerek duzzadásával nyerik.
A szolák jelentősége rendkívül magas, mivel gyakoribbak, mint a valódi megoldások. Az élő sejtek, vér, növényi gyümölcslevek protoplazma összetett hamu. A szolák esetében a mesterséges szálak beszerzése, a bőr ápolása, a festés, a ragasztók, lakkok, filmek, tinták előállítása társul. Számos szól a talajban, és ezek termékenységének elsődleges fontosságúak.
Megoldásokat. Az oldatok homogén (homogén) rendszerek, amelyek legalább két anyagot tartalmaznak. Vagyis folyékony oldószerekben lévő szilárd, folyékony és gáz halmazállapotú anyagok, valamint szilárd, folyékony és gáznemű anyagok homogén keverékei (oldatok) létezhetnek. A legfontosabbak olyan folyékony keverékek, amelyekben az oldószer folyadék.
A megoldások kialakulásának mechanizmusa. A szilárd anyagok folyadékban való feloldódásának folyamata az alábbiak szerint fejezhető ki: oldószer hatására az egyes ionok vagy molekulák fokozatosan elkülönülnek egy szilárd anyag felületétől, és egyenletesen oszlanak el az oldószer térfogatában. Ha az oldószer nagy mennyiségű anyaggal érintkezik, akkor egy idő után az oldat telített lesz. Így az oldódás folyamán az oldószer kaotikusan mozgó részecskéinek hatása alatt az oldószer részecskéi (ionok vagy molekulák) átjutnak az oldatba, minőségi új homogén rendszert alkotva.
Az anyagok oldódását hőhatás kíséri: a hő felszabadulása vagy felszívódása - az anyag természetétől függően. Vízben oldva, például kálium-hidroxid, kénsav, erős oldat-melegítés figyelhető meg. a hő felszabadulása és az ammónium-nitrát feloldása esetén az oldat erős hűtése, azaz például a hő felszívódása. Az első esetben exotermikus folyamatot hajtanak végre (D H <0), во втором — эндотермический (D H> 0). A feloldódás hője DH a kibocsátott vagy abszorbeált hő mennyisége 1 mól anyag feloldásával. Így D H0 kálium-hidroxid = -55,65 kJ / mol, és ammónium-nitrát D H0 = +26,48 kJ / mol.