Բնության մեջ չկան մաքուր տարրեր: Հիմնականում դրանք բոլորը խառնուրդներ են: Նրանք, իրենց հերթին, կարող են լինել տարասեռ կամ միատարր: Դրանք ձևավորվում են ագրեգացման վիճակում գտնվող նյութերից՝ այդպիսով ստեղծելով որոշակի դիսպերսիոն համակարգ, որում կան տարբեր փուլեր։ Բացի այդ, խառնուրդները սովորաբար պարունակում են դիսպերսիոն միջավայր: Դրա էությունը կայանում է նրանում, որ այն համարվում է մեծ ծավալով տարր, որի մեջ ինչ-որ նյութ է բաշխված։ Ցրված համակարգում փուլը և միջավայրը տեղակայված են այնպես, որ դրանց միջև կան միջերեսի մասնիկներ: Հետեւաբար, այն կոչվում է տարասեռ կամ տարասեռ: Հաշվի առնելով այս հանգամանքը, մակերեսի, այլ ոչ թե մասնիկների՝ որպես ամբողջության, գործողությունը մեծ նշանակություն ունի:
Ցրված համակարգի դասակարգում
Փուլը, ինչպես գիտեք, ներկայացված է տարբեր վիճակ ունեցող նյութերով։ Եվ այս տարրերը բաժանված են մի քանի տեսակների. Ցրված փուլի ագրեգացման վիճակը կախված է միացությունիցմիջավայր, որի արդյունքում 9 տեսակի համակարգեր են՝
- Գազ. Հեղուկ, պինդ և խնդրո առարկա տարրը: Միատարր խառնուրդ, մառախուղ, փոշի, աերոզոլներ։
- Հեղուկ ցրված փուլ. Գազ, պինդ, ջուր։ Փրփուրներ, էմուլսիաներ, լուծույթներ.
- Պինդ ցրված փուլ. Հեղուկ, գազ և տվյալ դեպքում դիտարկվող նյութը: Հող, միջոցներ բժշկության կամ կոսմետիկայի մեջ, քարեր.
Որպես կանոն, ցրված համակարգի չափը որոշվում է փուլային մասնիկների չափերով։ Գոյություն ունի հետևյալ դասակարգումը.
- կոպիտ (կասեցումներ);
- բարակ (կոլոիդային և իրական լուծույթներ):
Դիսպերսիոն համակարգի մասնիկներ
Խոշոր խառնուրդներն ուսումնասիրելիս կարելի է նկատել, որ կառուցվածքում այդ միացությունների մասնիկները կարելի է տեսնել անզեն աչքով՝ պայմանավորված դրանց չափսերի ավելի քան 100 նմ-ից։ Կախոցները, որպես կանոն, վերաբերում են համակարգին, որտեղ ցրված փուլը բաժանելի է միջավայրից: Դա պայմանավորված է նրանով, որ դրանք համարվում են անթափանց: Կախոցները բաժանվում են էմուլսիաների (չլուծվող հեղուկներ), աերոզոլների (նուրբ մասնիկներ և պինդ նյութեր), կախույթների (ջրի մեջ պինդ):
Կոլոիդ նյութը այն ամենն է, որն ունի մեկ այլ տարր հավասարապես ցրված իր վրա: Այսինքն՝ այն առկա է, ավելի ճիշտ՝ ցրված փուլի մի մասն է։ Սա մի վիճակ է, երբ մի նյութն ամբողջությամբ բաշխված է մյուսում, ավելի ճիշտ՝ իր ծավալով։ Կաթի օրինակում հեղուկ ճարպը ցրված է ջրային լուծույթում: Այս դեպքում ավելի փոքր մոլեկուլը գտնվում է 1-ի սահմաններումնանոմետր և 1 միկրոմետր, ինչը այն դարձնում է անտեսանելի օպտիկական մանրադիտակի համար, երբ խառնուրդը դառնում է միատարր:
Այսինքն, լուծույթի ոչ մի մաս չունի ցրված փուլի ավելի մեծ կամ փոքր կոնցենտրացիան, քան որևէ այլ մաս: Կարելի է ասել, որ այն ունի կոլոիդ բնույթ։ Ավելի մեծը կոչվում է շարունակական փուլ կամ ցրման միջավայր: Քանի որ դրա չափը և բաշխումը չեն փոխվում, և խնդրո առարկա տարրը բաշխվում է դրա վրա: Կոլոիդների տեսակները ներառում են աերոզոլներ, էմուլսիաներ, փրփուրներ, դիսպերսիաներ և խառնուրդներ, որոնք կոչվում են հիդրոզոլներ: Յուրաքանչյուր այդպիսի համակարգ ունի երկու փուլ՝ ցրված և շարունակական փուլ։
Կոլոիդներ ըստ պատմության
Նման նյութերի նկատմամբ բուռն հետաքրքրություն 20-րդ դարի սկզբին առկա էր բոլոր գիտություններում։ Էյնշտեյնը և այլ գիտնականներ ուշադիր ուսումնասիրել են դրանց բնութագրերն ու կիրառությունները։ Այդ ժամանակ գիտության այս նոր ոլորտը տեսաբանների, հետազոտողների և արտադրողների համար առաջատար հետազոտական տարածք էր: Հետաքրքրության գագաթնակետից հետո մինչև 1950 թվականը կոլոիդների վերաբերյալ հետազոտությունները զգալիորեն նվազել են: Հետաքրքիր է նշել, որ բարձրագույն հզորության մանրադիտակների և «նանոտեխնոլոգիաների» (որոշակի փոքր մասշտաբի առարկաների ուսումնասիրություն) վերջերս ի հայտ գալուց հետո նոր նյութերի ուսումնասիրության նկատմամբ գիտական հետաքրքրությունը նորացված է:
:
Ավելին այս նյութերի մասին
Կան տարրեր, որոնք դիտվում են ինչպես բնության մեջ, այնպես էլ արհեստական լուծույթներում, որոնք ունեն կոլոիդային հատկություններ։ Օրինակ՝ մայոնեզը, կոսմետիկ լոսյոնը և քսանյութերը արհեստական էմուլսիաների տեսակներ են, իսկ կաթը նման է։բնության մեջ հայտնաբերված խառնուրդ. Կոլոիդային փրփուրները ներառում են հարած սերուցք և սափրվելու փրփուր, մինչդեռ ուտելի ապրանքները ներառում են կարագ, մարշմալոու և ժելե: Բացի սննդից, այդ նյութերը գոյություն ունեն որոշակի համաձուլվածքների, ներկերի, թանաքների, լվացող միջոցների, միջատասպանների, աերոզոլների, ստիրոփրփուրի և կաուչուկի տեսքով։ Նույնիսկ գեղեցիկ բնական առարկաները, ինչպիսիք են ամպերը, մարգարիտները և օփալները, ունեն կոլոիդային հատկություններ, քանի որ դրանք ունեն մեկ այլ նյութ, որը հավասարապես բաշխված է դրանց միջով:
Կոլոիդային խառնուրդների ստացում
Փոքր մոլեկուլները մեծացնելով 1-ից 1 միկրոմետրի միջակայքում կամ մեծ մասնիկները նույն չափի փոքրացնելով: Կոլոիդային նյութեր կարելի է ձեռք բերել։ Հետագա արտադրությունը կախված է ցրված և շարունակական փուլերում օգտագործվող տարրերի տեսակից: Կոլոիդներն այլ կերպ են վարվում, քան սովորական հեղուկները։ Եվ դա նկատվում է տրանսպորտային և ֆիզիկաքիմիական հատկություններով։ Օրինակ, թաղանթը կարող է թույլ տալ, որ հեղուկ մոլեկուլներին կցված պինդ մոլեկուլներով իրական լուծույթն անցնի դրա միջով: Մինչդեռ կոլոիդ նյութը, որն ունի հեղուկի միջով ցրված պինդ նյութ, կձգվի թաղանթով։ Բաշխման հավասարությունը միատեսակ է մինչև մանրադիտակային հավասարության կետը ողջ երկրորդ տարրի բացվածքում:
Իսկական լուծումներ
Կոլոիդ դիսպերսիան ներկայացված է համասեռ խառնուրդի տեսքով: Տարրը բաղկացած է երկու համակարգերից՝ շարունակական և ցրված փուլ: Սա ցույց է տալիս, որ այս դեպքը կապված էիրական լուծումներ, քանի որ դրանք ուղղակիորեն կապված են վերը նշված խառնուրդի հետ, որը բաղկացած է մի քանի նյութերից: Կոլոիդում երկրորդն ունի մանր մասնիկների կամ կաթիլների կառուցվածք, որոնք հավասարապես բաշխված են առաջինում։ 1 նմ-ից մինչև 100 նմ այն չափն է, որը կազմում է ցրված փուլը, ավելի ճիշտ՝ մասնիկները, առնվազն մեկ հարթությունում: Այս միջակայքում ցրված փուլը միատարր խառնուրդներ են նշված չափսերով, կարող ենք անվանել նկարագրությանը համապատասխանող մոտավոր տարրեր՝ կոլոիդային աերոզոլներ, էմուլսիաներ, փրփուրներ, հիդրոզոլներ։ Մակերեւույթի քիմիական բաղադրությունից էականորեն ազդում են տվյալ ձևակերպումներում առկա մասնիկները կամ կաթիլները:
Կոլոիդ լուծույթներ և համակարգեր
Պետք է հաշվի առնել այն փաստը, որ ցրված փուլի չափը համակարգում դժվար չափելի փոփոխական է: Լուծումները երբեմն բնութագրվում են իրենց սեփական հատկություններով: Կոմպոզիցիաների ցուցիչները ավելի հեշտ ընկալելու համար կոլոիդները նմանվում են դրանց և գրեթե նույն տեսքն ունեն։ Օրինակ, եթե այն ունի հեղուկով ցրված, պինդ ձև: Արդյունքում մասնիկները չեն անցնի թաղանթով։ Մինչդեռ մյուս բաղադրիչները, ինչպիսիք են լուծված իոնները կամ մոլեկուլները, կարող են անցնել դրա միջով: Եթե վերլուծելն ավելի պարզ է, ապա պարզվում է, որ լուծված բաղադրիչներն անցնում են թաղանթով, իսկ դիտարկված փուլով կոլոիդային մասնիկները չեն կարող։
Գունային բնութագրերի տեսք և անհետացում
Թինդալի էֆեկտի շնորհիվ այս նյութերից մի քանիսը կիսաթափանցիկ են: Տարրի կառուցվածքում դա լույսի ցրումն է։ Այլ համակարգեր և ձևակերպումներ են գալիսինչ-որ երանգ կամ նույնիսկ լինել անթափանց, որոշակի գույնով, նույնիսկ եթե ոմանք վառ չեն: Շատ ծանոթ նյութեր, ներառյալ կարագը, կաթը, սերուցքը, աերոզոլները (մառախուղ, մշուշ, ծուխ), ասֆալտը, ներկերը, ներկերը, սոսինձը և ծովի փրփուրը, կոլոիդներ են: Ուսումնասիրության այս ոլորտը ներդրվել է 1861 թվականին շոտլանդացի գիտնական Թոմաս Գրեհեմի կողմից։ Որոշ դեպքերում կոլոիդը կարելի է համարել միատարր (ոչ տարասեռ) խառնուրդ։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ «լուծված» և «հատիկավոր» նյութի միջև տարբերությունը երբեմն կարող է լինել մոտեցման խնդիր:
Նյութերի հիդրոկոլոիդ տեսակներ
Այս բաղադրիչը սահմանվում է որպես կոլոիդային համակարգ, որտեղ մասնիկները ցրված են ջրի մեջ: Հիդրոկոլոիդ տարրերը, կախված հեղուկի քանակից, կարող են ընդունել տարբեր վիճակներ, օրինակ՝ գել կամ սալաքար։ Դրանք անշրջելի են (մեկ բաղադրիչ) կամ շրջելի։ Օրինակ՝ ագարը՝ հիդրոկոլոիդների երկրորդ տեսակը։ Կարող է գոյատևել գելային և լուծույթային վիճակներում և փոխարինել ջերմության ավելացմամբ կամ հեռացմամբ:
Շատ հիդրոկոլոիդներ ստացվում են բնական աղբյուրներից: Օրինակ, կարագինանն արդյունահանվում է ջրիմուռներից, ժելատինը եղջերավորների ճարպից, իսկ պեկտինը` ցիտրուսային կեղևից և խնձորի մածուկից: Հիդրոկոլոիդները օգտագործվում են սննդի մեջ հիմնականում հյուսվածքի կամ մածուցիկության վրա (սոուս) ազդելու համար: Օգտագործվում է նաև մաշկի խնամքի կամ վնասվածքից հետո որպես բուժիչ միջոց։
Կոլոիդային համակարգերի էական բնութագրերը
Այս տեղեկատվությունից երևում է, որ կոլոիդ համակարգերը ցրված ոլորտի ենթաբաժին են։ Դրանք, իրենց հերթին, կարող են լինել լուծումներ (sols)կամ գելեր (ժելե): Առաջինները շատ դեպքերում ստեղծվում են կենդանի քիմիայի հիման վրա։ Վերջիններս առաջանում են նստվածքների տակ, որոնք առաջանում են սոլերի կոագուլյացիայի ժամանակ։ Լուծումները կարող են լինել ջրային օրգանական նյութերով, թույլ կամ ուժեղ էլեկտրոլիտներով։ Կոլոիդների ցրված փուլի մասնիկների չափերը 100-ից 1 նմ են։ Դրանք անզեն աչքով չեն երեւում։ Նստեցման արդյունքում փուլն ու միջավայրը դժվար է բաժանվում։
Դասակարգում ըստ ցրված փուլի մասնիկների տեսակների
Մուլտիմոլեկուլային կոլոիդներ. Երբ տարրալուծման ժամանակ ատոմները կամ նյութերի ավելի փոքր մոլեկուլները (1 նմ-ից պակաս տրամագծով) միավորվում են՝ առաջացնելով նմանատիպ չափերի մասնիկներ։ Այս լուծույթներում ցրված փուլը կառուցվածք է, որը բաղկացած է 1 նմ-ից պակաս մոլեկուլային չափերով ատոմների կամ մոլեկուլների ագրեգատներից։ Օրինակ՝ ոսկի և ծծումբ։ Այս կոլոիդներում մասնիկները միասին պահվում են վան դեր Վալսի ուժերով։ Նրանք սովորաբար ունեն լիոֆիլ բնույթ։ Սա նշանակում է մասնիկների նշանակալի փոխազդեցություն:
Բարձր մոլեկուլային քաշի կոլոիդներ. Սրանք այն նյութերն են, որոնք ունեն մեծ մոլեկուլներ (այսպես կոչված՝ մակրոմոլեկուլներ), որոնք լուծարվելիս կազմում են որոշակի տրամագիծ։ Նման նյութերը կոչվում են մակրոմոլեկուլային կոլոիդներ։ Այս ցրված փուլ ձևավորող տարրերը սովորաբար շատ բարձր մոլեկուլային քաշ ունեցող պոլիմերներ են: Բնական մակրոմոլեկուլներն են՝ օսլան, ցելյուլոզը, սպիտակուցները, ֆերմենտները, ժելատինը և այլն։ Արհեստականները ներառում են սինթետիկ պոլիմերներ՝ նեյլոն, պոլիէթիլեն, պլաստմասսա, պոլիստիրոլ և այլն։ե. Նրանք սովորաբար լիոֆոբ են, ինչը այս դեպքում նշանակում է մասնիկների թույլ փոխազդեցություն։
Ասոցիացված կոլոիդներ. Սրանք նյութեր են, որոնք, երբ լուծվում են միջավայրում, ցածր կոնցենտրացիայի դեպքում իրենց նորմալ էլեկտրոլիտների նման են պահում: Բայց դրանք կոլոիդային մասնիկներ են՝ բաղադրիչների ավելի մեծ ֆերմենտային բաղադրիչով՝ ագրեգացված տարրերի առաջացման պատճառով։ Այդպիսով ձևավորված ագրեգատի մասնիկները կոչվում են միցելներ։ Նրանց մոլեկուլները պարունակում են ինչպես լիոֆիլ, այնպես էլ լիոֆոբ խմբեր։
միկելներ. Դրանք կլաստերային կամ ագրեգացված մասնիկներ են, որոնք առաջացել են լուծույթում կոլոիդի միացմամբ։ Ընդհանուր օրինակներ են օճառները և լվացող միջոցները: Ձևավորումը տեղի է ունենում Kraft-ի որոշակի ջերմաստիճանից և որոշակի կրիտիկական միցելիզացիայի կոնցենտրացիայից բարձր: Նրանք կարողանում են իոններ առաջացնել։ Միցելները կարող են պարունակել մինչև 100 մոլեկուլ կամ ավելի, օրինակ՝ նատրիումի ստեարատը բնորոշ օրինակ է։ Երբ այն լուծվում է ջրի մեջ, այն իոններ է արձակում։
