Այս հոդվածի հիմնական թեման կլինի կոլոիդային մասնիկը: Այստեղ մենք կդիտարկենք կոլոիդային լուծույթի և միցելների հայեցակարգը: Եվ նաև ծանոթացեք կոլոիդային մասնիկների հիմնական տեսակների բազմազանությանը: Եկեք առանձին-առանձին անդրադառնանք ուսումնասիրվող տերմինի տարբեր հատկանիշներին, որոշ առանձին հասկացությունների և շատ ավելին:
Ներածություն
Կոլոիդային մասնիկի հասկացությունը սերտորեն կապված է տարբեր լուծումների հետ: Նրանք միասին կարող են ձևավորել մի շարք միկրոհետերոգեն և ցրված համակարգեր: Նման համակարգեր ձևավորող մասնիկները սովորաբար տատանվում են մեկից մինչև հարյուր միկրոն չափերով: Ի լրումն ցրված միջավայրի և փուլի միջև հստակ տարանջատված սահմաններով մակերևույթի առկայությունից, կոլոիդային մասնիկները բնութագրվում են ցածր կայունության հատկությամբ, և լուծույթներն իրենք չեն կարող ինքնաբուխ ձևավորվել: Ներքին կառուցվածքի և չափերի կառուցվածքում բազմազանության առկայությունը հանգեցնում է մասնիկների ստացման մեծ թվով մեթոդների ստեղծմանը։
Կոլոիդային համակարգի հայեցակարգ
Կոլոիդային լուծույթներում մասնիկներն իրենց բոլորումագրեգատները կազմում են ցրված տիպի համակարգեր, որոնք միջանկյալ են լուծումների միջև, որոնք սահմանվում են որպես ճշմարիտ և կոպիտ: Այս լուծույթներում կաթիլները, մասնիկները և նույնիսկ փուչիկները, որոնք կազմում են ցրված փուլը, ունեն մեկից մինչև հազար նմ չափեր: Բաշխված են ցրված միջավայրի հաստությամբ, որպես կանոն, շարունակական և բաղադրությամբ և/կամ ագրեգացման վիճակով տարբերվում են սկզբնական համակարգից։ Նման տերմինաբանական միավորի իմաստը ավելի լավ հասկանալու համար ավելի լավ է դիտարկել այն այն համակարգերի ֆոնի վրա, որոնք ձևավորում են:
Սահմանել հատկություններ
Կոլոիդային լուծույթների հատկություններից կարելի է որոշել հիմնականները.
- Ձևավորվող մասնիկները չեն խանգարում լույսի անցմանը:
- Թափանցիկ կոլոիդները լույսի ճառագայթները ցրելու հատկություն ունեն։ Այս երևույթը կոչվում է Թինդալի էֆեկտ։
- Կոլոիդային մասնիկի լիցքը ցրված համակարգերի համար նույնն է, ինչի հետևանքով դրանք չեն կարող առաջանալ լուծույթում։ Բրոունյան շարժման ժամանակ ցրված մասնիկները չեն կարող նստվածք առաջանալ, ինչը պայմանավորված է թռիչքի վիճակում դրանց պահպանմամբ։
Հիմնական տեսակներ
Կոլոիդային լուծույթների դասակարգման հիմնական միավորները՝
- Գազերում պինդ մասնիկների կասեցումը կոչվում է ծուխ:
- Գազերում հեղուկ մասնիկների կասեցումը կոչվում է մառախուղ:
- Պինդ կամ հեղուկ տեսակի փոքր մասնիկներից, կախված գազային միջավայրում, առաջանում է աերոզոլ։
- Գազային կախոցը հեղուկների կամ պինդ մարմինների մեջ կոչվում է փրփուր:
- Էմուլսիան հեղուկ կասեցում է հեղուկի մեջ։
- Sol-ը ցրված համակարգ էուլտրամիկրոէերոգեն տեսակ։
- Գելը 2 բաղադրիչից բաղկացած կախոց է։ Առաջինը ստեղծում է եռաչափ շրջանակ, որի բացերը կլցվեն տարբեր ցածր մոլեկուլային քաշով լուծիչներով։
- Հեղուկներում պինդ տիպի մասնիկների կասեցումը կոչվում է կասեցում:
Այս բոլոր կոլոիդ համակարգերում մասնիկների չափերը կարող են շատ տարբեր լինել՝ կախված դրանց ծագման բնույթից և ագրեգացման վիճակից: Բայց նույնիսկ չնայած տարբեր կառուցվածքներով համակարգերի նման չափազանց բազմազան թվին, դրանք բոլորը կոլոիդային են:
մասնիկների տեսակային բազմազանություն
Կոլոիդային չափսերով առաջնային մասնիկները ըստ ներքին կառուցվածքի տեսակի բաժանվում են հետևյալ տեսակների.
- Սուսպենսոիդներ. Դրանք նաև կոչվում են անշրջելի կոլոիդներ, որոնք անկարող են ինքնուրույն գոյատևել երկար ժամանակ։
- Միցելյար տիպի կոլոիդներ կամ, ինչպես կոչվում են նաև կիսակոլոիդներ։
- Վերադարձելի տիպի կոլոիդներ (մոլեկուլային).
Այս կառույցների ձևավորման գործընթացները շատ տարբեր են, ինչը բարդացնում է դրանք մանրամասնորեն հասկանալու գործընթացը՝ քիմիայի և ֆիզիկայի մակարդակներում։ Կոլոիդային մասնիկները, որոնցից առաջանում են այս տեսակի լուծույթները, ունեն ծայրահեղ տարբեր ձևեր և պայմաններ ինտեգրալ համակարգի ձևավորման գործընթացի համար։
Սասպենսոիդների որոշում
Կասպենսոիդները մետաղական տարրերով լուծույթներ են և դրանց տատանումները օքսիդի, հիդրօքսիդի, սուլֆիդի և այլ աղերի տեսքով:
ԲոլորըՎերոհիշյալ նյութերի բաղկացուցիչ մասնիկները ունեն մոլեկուլային կամ իոնային բյուրեղյա ցանց։ Նրանք կազմում են ցրված տեսակի նյութի փուլ՝ սուսպենսոիդ։
Հատկանշական հատկանիշը, որը հնարավորություն է տալիս դրանք տարբերել կախոցներից, ավելի բարձր ցրման ինդեքսի առկայությունն է: Բայց դրանք փոխկապակցված են ցրման կայունացման մեխանիզմի բացակայությամբ:
Սուսպենսոիդների անշրջելիությունը բացատրվում է նրանով, որ դրանց գոլորշիացման գործընթացի նստվածքը թույլ չի տալիս մարդուն նորից լուծույթներ ստանալ՝ շփում ստեղծելով հենց նստվածքի և ցրված միջավայրի միջև։ Բոլոր սուսպենսոիդները լիոֆոբ են: Նման լուծույթներում կոչվում են կոլոիդային մասնիկներ՝ կապված մետաղների և աղի ածանցյալների հետ, որոնք մանրացված կամ խտացված են։
Արտադրման մեթոդը չի տարբերվում ցրված համակարգերի ստեղծման երկու եղանակներից.
- Ստացում դիսպերսիայի միջոցով (մեծ մարմիններ մանրացնելով).
- Իոնային և մոլեկուլային լուծված նյութերի խտացման եղանակը.
Միցելյար կոլոիդների որոշում
Միցելյար կոլոիդները կոչվում են նաև կիսակոլոիդներ: Մասնիկները, որոնցից դրանք ստեղծվել են, կարող են առաջանալ, եթե առկա է ամֆիֆիլային տիպի մոլեկուլների կոնցենտրացիայի բավարար մակարդակ։ Նման մոլեկուլները կարող են ձևավորել միայն ցածր մոլեկուլային քաշ ունեցող նյութեր՝ դրանք միացնելով մոլեկուլի ագրեգատի՝ միցելի։
Ամֆիֆիլ բնույթի մոլեկուլները կառուցվածքներ են, որոնք բաղկացած են ածխաջրածնային ռադիկալից՝ ոչ բևեռային լուծիչներին և հիդրոֆիլ խմբին նման պարամետրերով և հատկություններով.կոչվում է նաև բևեռային։
Միկելները կանոնավոր հեռավորության վրա գտնվող մոլեկուլների հատուկ ագլոմերացիաներ են, որոնք միմյանց հետ պահվում են հիմնականում ցրող ուժերի կիրառմամբ: Միցելները ձևավորվում են, օրինակ, լվացող միջոցների ջրային լուծույթներում։
Մոլեկուլային կոլոիդների որոշում
Մոլեկուլային կոլոիդները բնական և սինթետիկ ծագման բարձր մոլեկուլային միացություններ են: Մոլեկուլային քաշը կարող է տատանվել 10000-ից մինչև մի քանի միլիոն: Նման նյութերի մոլեկուլային բեկորներն ունեն կոլոիդային մասնիկի չափ։ Մոլեկուլներն իրենք կոչվում են մակրոմոլեկուլներ։
Մակրոմոլեկուլային տիպի միացությունները, որոնք ենթակա են նոսրացման, կոչվում են ճշմարիտ, միատարր: Նրանք, ծայրահեղ նոսրացման դեպքում, սկսում են ենթարկվել նոսրացված ձևակերպումների օրենքների ընդհանուր շարքին:
Մոլեկուլային տիպի կոլոիդային լուծույթներ ստանալը բավականին պարզ խնդիր է: Բավական է, որպեսզի չոր նյութը և համապատասխան լուծիչը շփվեն։
Մակրոմոլեկուլների ոչ բևեռային ձևը կարող է լուծվել ածխաջրածիններում, մինչդեռ բևեռային ձևը կարող է լուծվել բևեռային լուծիչներում: Վերջինիս օրինակ է տարբեր սպիտակուցների տարրալուծումը ջրի և աղի լուծույթում։
Վերադարձելի այս նյութերը կոչվում են այն պատճառով, որ չոր մնացորդների նոր մասերի ավելացումով դրանք գոլորշիացման ենթարկելը հանգեցնում է նրան, որ մոլեկուլային կոլոիդային մասնիկները ստանում են լուծույթի ձև։ Դրանց լուծարման գործընթացը պետք է անցնի մի փուլ, որում ուռչում է։ Դա բնորոշ հատկանիշ է, որը տարբերում է մոլեկուլային կոլոիդները, վրավերը քննարկված այլ համակարգերի ֆոնին։
Այտուցման գործընթացում լուծիչը կազմող մոլեկուլները ներթափանցում են պոլիմերի ամուր հաստության մեջ և դրանով իսկ հրում մակրոմոլեկուլները իրարից: Վերջիններս իրենց մեծ չափերի պատճառով սկսում են կամաց-կամաց ցրվել լուծույթների մեջ։ Արտաքինից դա կարելի է նկատել պոլիմերների ծավալային արժեքի աճով։
Միշելային սարք
Կոլոիդային համակարգի միցելները և դրանց կառուցվածքը ավելի հեշտ կլինի ուսումնասիրել, եթե դիտարկենք ձևավորման գործընթացը: Որպես օրինակ վերցնենք AgI մասնիկը։ Այս դեպքում կոլոիդային տիպի մասնիկներ կառաջանան հետևյալ ռեակցիայի ժամանակ՝
AgNO3+KI à AgI↓+KNO3
Արծաթի յոդիդի մոլեկուլները (AgI) ձևավորում են գործնականում չլուծվող մասնիկներ, որոնց ներսում բյուրեղային ցանցը ձևավորվելու է արծաթի կատիոններից և յոդի անիոններից:
Ստացված մասնիկները սկզբում ունենում են ամորֆ կառուցվածք, բայց հետո, երբ աստիճանաբար բյուրեղանում են, ստանում են մշտական տեսքի կառուցվածք։
Եթե վերցնեք AgNO3 և KI իրենց համապատասխան համարժեքներով, ապա բյուրեղային մասնիկները կաճեն և կհասնեն զգալի չափերի՝ գերազանցելով նույնիսկ բուն կոլոիդային մասնիկի չափը, իսկ հետո արագ նստվածք։
Նյութերից մեկն ավելորդ ընդունելու դեպքում կարող եք դրանից արհեստականորեն կայունացուցիչ պատրաստել, որը կտեղեկացնի արծաթի յոդիդի կոլոիդային մասնիկների կայունության մասին։ Չափից ավելի AgNO3լուծումը պարունակում է ավելի շատ դրական արծաթի իոններ և NO3-: Կարևոր է իմանալ, որ AgI բյուրեղային ցանցերի ձևավորման գործընթացը ենթարկվում է Պանետ-Ֆաջանս կանոնին։ Հետևաբար, այն կարող է գործել միայն այս նյութը կազմող իոնների առկայության դեպքում, որոնք այս լուծույթում ներկայացված են արծաթի կատիոններով (Ag+)::
Դրական Argentum իոնները կշարունակվեն ավարտվել միջուկի բյուրեղային ցանցի ձևավորման մակարդակում, որը ամուր ներառված է միցելի կառուցվածքում և հաղորդում է էլեկտրական ներուժը։ Այս պատճառով է, որ իոնները, որոնք օգտագործվում են միջուկային ցանցի կառուցումն ավարտելու համար, կոչվում են պոտենցիալ որոշող իոններ։ Կոլոիդային մասնիկի՝ միցելների ձևավորման ժամանակ կան այլ առանձնահատկություններ, որոնք որոշում են գործընթացի այս կամ այն ընթացքը։ Այնուամենայնիվ, այստեղ ամեն ինչ դիտարկվեց՝ օգտագործելով օրինակ՝ նշելով ամենակարևոր տարրերը:
Որոշ հասկացություններ
Կոլոիդային մասնիկ տերմինը սերտորեն կապված է կլանման շերտի հետ, որը ձևավորվում է պոտենցիալ որոշող տեսակի իոնների հետ միաժամանակ հակաիոնների ընդհանուր քանակի կլանման ժամանակ։
Գրանուլը կառուցվածք է, որը ձևավորվում է միջուկից և կլանման շերտից: Այն ունի նույն նշանի էլեկտրական պոտենցիալ, ինչ E-պոտենցիալը, բայց դրա արժեքը կլինի ավելի փոքր և կախված է կլանման շերտում հակաիոնների սկզբնական արժեքից:
Կոլոիդային մասնիկների կոագուլյացիան մի գործընթաց է, որը կոչվում է կոագուլյացիա: Ցրված համակարգերում դա հանգեցնում է փոքր մասնիկների առաջացմանըավելի մեծերը: Գործընթացը բնութագրվում է փոքր կառուցվածքային բաղադրիչների միջև համախմբվածությամբ՝ կոագուլյատիվ կառուցվածքներ ձևավորելու համար:
