DISPERZNÉ A KOLOIDNÉ SYSTÉMY VYROBILI ŠTUDENT GR. ZM -11 BALASHOV TECHNICKÁ ŠKOLA POĽNOHOSPODÁRSKA MECHANIZÁCIA LYUDOVSKIKH RUSLAN VEDÚCI: GALAKTIONOVA I. A.
Rozptýlené systémy Patria sem heterogénne systémy pozostávajúce z dvoch alebo viacerých fáz s vysoko vyvinutým rozhraním medzi nimi. Špeciálne vlastnosti rozptýlené systémy sú spôsobené práve malou veľkosťou častíc a prítomnosťou veľkého medzifázového povrchu. V tomto ohľade sú určujúcimi vlastnosťami vlastnosti povrchu, a nie častice ako celok. Charakteristické procesy sú tie, ktoré sa vyskytujú na povrchu a nie vo fáze.
Zvláštnosťou disperzných systémov je ich disperzia – jedna z fáz sa musí rozdrviť, nazýva sa to disperzná fáza. Spojité médium, v ktorom sú rozptýlené častice dispergovanej fázy, sa nazýva disperzné médium.
Klasifikácia disperzných systémov podľa veľkosti častíc dispergovanej fázy - Hrubo rozptýlené (> 10 µm): granulovaný cukor, pôda, hmla, dažďové kvapky, sopečný popol, magma atď. - Stredne rozptýlené (0,1-10 µm): človek červené krvinky , E. coli atď. - Vysoko rozptýlené (1-100 nm): vírus chrípky, dym, zákal v prírodných vodách, umelo získané sóly rôzne látky, vodné roztoky prírodných polymérov (albumín, želatína atď.) atď. - Nano-veľkosť (1-10 nm): molekula glykogénu, jemné póry uhlia, kovové sóly získané v prítomnosti molekúl organickej hmoty, obmedzenie rastu častíc, uhlíkové nanorúrky, magnetické nanodrôty vyrobené zo železa, niklu atď.
Suspenzie Suspenzie (médium – kvapalina, fáza – v nej nerozpustná pevný). Ide o konštrukčné riešenia, riečne a morské bahno zavesené vo vode, živú suspenziu mikroskopických živých organizmov v morskej vode – planktón, ktoré živia obry – veľryby atď.
Emulzie Emulzie (médium aj fáza sú navzájom nerozpustné kvapaliny). Z vody a oleja je možné pripraviť emulziu dlhým trepaním zmesi. Ide o známe mliečne, lymfatické, vodouriediteľné farby atď.
Aerosóly Aerosóly sú suspenzie malých častíc kvapalín alebo pevných látok v plyne (ako je vzduch). Je tam prach, dym a hmla. Prvé dva typy aerosólov sú suspenzie pevných častíc v plyne (väčšie častice v prachu), druhé sú suspenziou kvapiek kvapaliny v plyne. Napríklad: hmla, búrky - suspenzia kvapiek vody vo vzduchu, dym - malé pevné častice. A smog visiaci nad najväčšími mestami sveta je tiež aerosól s tuhou a kvapalnou rozptýlenou fázou.
Koloidné systémy (v preklade z gréckeho „colla“ znamená lepidlo, „eidos“ je typ lepidla podobný) sú disperzné systémy, v ktorých je veľkosť fázových častíc od 100 do 1 nm. Tieto častice nie sú viditeľné voľným okom a dispergovaná fáza a dispergované médium v takýchto systémoch je ťažké oddeliť usadzovaním.
Koloidné roztoky alebo sóly Koloidné roztoky alebo sóly. Ide o väčšinu tekutín živej bunky (cytoplazma, jadrová šťava – karyoplazma, obsah organel a vakuol). A živý organizmus ako celok (krv, lymfa, tkanivový mok, tráviace šťavy atď.) Takéto systémy tvoria lepidlá, škrob, proteíny a niektoré polyméry.
Micely Micely sú samostatnou časticou dispergovanej fázy sólu, t.j. vysoko disperzného koloidného systému s kvapalnou disperziou. Micela pozostáva z jadra kryštalickej alebo amorfnej štruktúry a povrchovej vrstvy vrátane molekúl naviazaných na solvát (molekuly okolitej kvapaliny).
Koagulácia Koagulácia - jav, kedy sa koloidné častice zlepujú a zrážajú sa - sa pozoruje, keď sa náboj týchto častíc neutralizuje, keď sa do koloidného roztoku pridá elektrolyt. V tomto prípade sa roztok zmení na suspenziu alebo gél. Niektoré organické koloidy sa pri zahrievaní zrážajú (lepidlo, vaječný bielok) alebo pri zmene acidobázického prostredia roztoku.
Gély alebo želé Gély alebo želé sú želatínové zrazeniny vznikajúce pri koagulácii sólov. Patrí medzi ne veľké množstvo polymérových gélov, Vám tak dobre známych cukrárskych, kozmetických a medicínskych gélov (želatína, želé, marmeláda, torta z vtáčieho mlieka) a samozrejme nekonečné množstvo prírodných gélov: minerály (opál), telíčka medúz, chrupavky, šľachy, vlasy, svalové a nervové tkanivo atď.
Koloidné roztoky. "MOU Yesenovichskaya Stredná škola" Prácu dokončila študentka 11. ročníka Petrova Galina.
Koloidné roztoky. Koloidné roztoky boli objavené v polovici 19. storočia. Anglický chemik T. Graham. Op dal názov (z gréckeho kollat + eidos „lepidlo“, ktoré má vzhľad lepidla) koloidy. Ide o disperzné systémy typu t/l: tuhá látka v kvapaline. Spočiatku sa koloidy chápali ako osobitná skupina látok, no začiatkom 20. stor. Je dokázané, že akákoľvek látka sa dá získať vo forme koloidu.
Koloidné roztoky spoznáte tak, že na ne zasvietite baterkou zboku: zdajú sa byť zakalené. Malé častice, ktoré tvoria koloidný roztok, sa stanú viditeľnými, pretože rozptyľujú svetlo (“Tyndallov efekt”). Veľkosť a tvar každej častice sa nedá určiť, ale všetky ako celok umožnia sledovať cestu svetla.
Pre naše experimenty budeme potrebovať priehľadné nádoby - sklenené valce, poháre, banky alebo jednoducho priehľadné sklenené nádoby a lampu, ktorá vytvára smerovaný lúč svetla (podhľad, stolná lampa alebo fotografická baterka). Do nádoby nalejeme koloidný roztok pripravený zmiešaním a) vaječného bielka s vodou, b) silikátového lepidla (rozpustné sklo), c) škrobovej pasty s vodou. Experimenty
Osvetlime si nádoby s koloidnými roztokmi bodovou lampou zboku alebo zospodu (foto vpravo) a pozorujme rozptyl svetla.
Koloidné systémy Koloidné roztoky sú vysoko disperzné dvojfázové systémy pozostávajúce z disperzného média a disperznej fázy, pričom lineárne veľkosti častíc dispergovanej fázy sa pohybujú od 1 do 100 nm. Ako je možné vidieť, koloidné roztoky sú v strednej veľkosti častíc medzi skutočnými roztokmi a suspenziami a emulziami. Koloidné častice sa zvyčajne skladajú z veľkého počtu molekúl alebo iónov.
Koloidnými systémami sa rozumejú disperzné systémy – systémy, kde je jedna látka vo forme častíc rôznych veľkostí distribuovaná v inej (pozri časť 4.1). Rozptýlené systémy sú mimoriadne rozmanité; Takmer každý skutočný systém je rozptýlený. Dispergované systémy sú klasifikované primárne podľa veľkosti častíc dispergovanej fázy (alebo stupňa disperzie); okrem toho sú rozdelené do skupín, ktoré sa líšia povahou a stav agregácie dispergovaná fáza a disperzné médium. Ak je disperzné médium kvapalné a dispergovaná fáza sú tuhé častice, systém sa nazýva suspenzia alebo suspenzia; ak dispergovaná fáza pozostáva z kvapiek kvapaliny, potom sa systém nazýva emulzia. Emulzie sa zase delia na dva typy: priame alebo „olej vo vode“ (keď je dispergovaná fáza nepolárna kvapalina a disperzné médium je polárna kvapalina) a reverzné alebo „voda v oleji“ ( keď je polárna kvapalina rozptýlená v nepolárnej kvapaline ). Dispergované systémy tiež zahŕňajú peny (plyn rozptýlený v kvapaline) a porézne telesá (tuhá fáza, v ktorej je rozptýlený plyn alebo kvapalina). Hlavné typy disperzných systémov sú uvedené v tabuľke 1.
Tabuľka 1. Hlavné typy disperzných systémov
Podľa stupňa disperzie sa zvyčajne rozlišujú tieto triedy disperzných systémov: Hrubo disperzné systémy - systémy, v ktorých veľkosť častíc dispergovanej fázy presahuje 10-7 m Koloidné systémy - systémy, v ktorých veľkosť častíc dispergovanej fázy je 10-7 - 10-9 m Koloidné systémy vyznačujúce sa heterogenitou, t.j. prítomnosť fázových rozhraní a veľmi veľký špecifický povrch dispergovanej fázy. To spôsobuje významný príspevok povrchovej fázy k stavu systému a vedie k vzniku koloidných systémov so špeciálnymi vlastnosťami, ktoré sú im vlastné. Niekedy sa izolujú molekulárne (iónové) disperzné systémy, ktoré sú, prísne vzaté, skutočnými roztokmi, t.j. homogénne systémy, pretože nemajú fázové rozhrania.
Koloidné systémy sa zase delia do dvoch skupín, ktoré sa výrazne líšia povahou interakcií medzi časticami dispergovanej fázy a disperzným prostredím - lyofóbne koloidné roztoky (soly) a roztoky zlúčenín s vysokou molekulovou hmotnosťou (HMC), ktoré boli predtým nazývané lyofilné koloidy. Lyofóbne koloidy zahŕňajú systémy, v ktorých častice dispergovanej fázy slabo interagujú s disperzným médiom; tieto systémy je možné získať len s vynaložením energie a sú stabilné iba v prítomnosti stabilizátorov.
Koloidné striebro.
KOLOIDÁLNA FYTO FORMULA NA OBNOVU A UDRŽANIE ROVNOVÁHY CUKRU
Koloidné roztoky. Gély. Keď je koloidný roztok osvetlený, stáva sa opalizujúci, pretože častice v ňom obsiahnuté bránia lineárnemu prechodu svetla cez kvapalinu. V živom organizme prebiehajú všetky fyziologické procesy v roztokoch, koloidných roztokoch a géloch (husté koloidné roztoky sa nazývajú gély). Koloidné roztoky zahŕňajú vaječné bielka, mydlové roztoky, želatínové želé a lepidlá. V kozmetike sa široko používajú rôzne gély. Ich hlavnými prvkami sú voda a niektoré koloidné látky, ako je želatína, arabská guma, karboxymetylcelulóza a iné.
Koloidný roztok minerálov Popis: Kompletná sada minerálov v ľahko stráviteľnej forme. Podieľa sa na tvorbe kostného tkaniva a tvorbe krviniek. Nevyhnutné pre normálne fungovanie kardiovaskulárneho a nervových systémov. Reguluje svalový tonus a zloženie vnútrobunkovej tekutiny.
Stroj na výrobu vysoko stabilných koloidných roztokov
V skúmavke vľavo je koloidný roztok nanočastíc zlata vo vode.
Koloidné roztoky nahrádzajúce objem Koloidné roztoky sa tradične delia na syntetické a prírodné (bielkovinové). Posledne uvedené zahŕňajú roztoky FFP a albumínu. Je potrebné poznamenať, že podľa moderných predstáv, zakotvených v odporúčaniach WHO, hypovolémia nie je zahrnutá v zozname indikácií pre transfúzie albumínu a FFP, v niektorých prípadoch si však zachovávajú aj funkciu náhrady objemu. Hovoríme o tých situáciách, keď podaná dávka syntetických koloidov dosiahla maximálnu bezpečnú hodnotu, ale potreba koloidov zostáva alebo je použitie syntetických koloidov nemožné (napríklad u pacientov s dekompenzovanými poruchami hemostázy).
Podľa Hematologického centra teda u pacientov s patológiou hemostázy prijatých na jednotku intenzívnej starostlivosti s hypovolemickým syndrómom predstavuje podiel FFP viac ako 35 % z celkového objemu použitých koloidných roztokov nahrádzajúcich objem. Prirodzene, treba brať do úvahy volemický účinok prírodných koloidov transfúzovaných podľa hlavných indikácií.
koloidný roztok zlata v demineralizovanej vode
Koloidný roztok minerálov.
Magnetická kvapalina je koloidný roztok.
Vlastnosti koloidných disperzií závisia aj od charakteru rozhrania medzi disperznou fázou a dispergovaným prostredím. Napriek veľkému pomeru povrchu k objemu je množstvo materiálu potrebného na modifikáciu rozhrania v typických disperzných systémoch veľmi malé; pridanie malých množstiev vhodných látok (najmä povrchovo aktívnych látok, polymérov a polyvalentných protiiónov) môže výrazne zmeniť objemové vlastnosti koloidných disperzných systémov. Napríklad výrazná zmena konzistencie (hustota, viskozita) ílových suspenzií môže byť spôsobená pridaním malého množstva vápenatých iónov (zahustenie, zhutnenie) alebo fosforečnanových iónov (skvapalnenie). Na základe toho možno chémiu povrchových javov považovať za komponent koloidná chémia, hoci opačný vzťah nie je vôbec potrebný
Snímka 2
Dispergované systémy sú mikroheterogénne systémy s vysoko vyvinutým vnútorným rozhraním medzi fázami.
Snímka 3
Disperzné médium je spojitá fáza (telo), v objeme ktorej je rozložená ďalšia (dispergovaná) fáza vo forme malých pevných častíc, kvapiek kvapaliny alebo bubliniek plynu. Dispergovaná fáza je súhrn malých homogénnych pevných častíc, kvapiek kvapaliny alebo bublín plynu, rovnomerne rozložených v okolitom (disperznom) médiu.
Snímka 4
Snímka 5
Klasifikácia disperzných systémov
Snímka 6
Hrubé rozptýlené systémy (suspenzie)
Emulzie sú disperzné systémy, v ktorých dispergovaná fáza aj disperzné médium sú vzájomne nemiešateľné kvapaliny. Z vody a oleja je možné pripraviť emulziu dlhým trepaním zmesi. Príkladom emulzie je mlieko, v ktorom v tekutine plávajú malé guľôčky tuku. Suspenzie sú dispergované systémy, v ktorých je dispergovaná fáza tuhá látka a disperzné médium je kvapalina a tuhá látka je prakticky nerozpustná v kvapaline. Na prípravu suspenzie je potrebné látku rozdrviť na jemný prášok, naliať do kvapaliny, v ktorej sa látka nerozpustí, a dobre pretrepať (napríklad pretrepávanie hliny vo vode). Časom častice padnú na dno nádoby. Je zrejmé, že čím menšie sú častice, tým dlhšie suspenzia vydrží. Aerosóly sú suspenzie malých častíc kvapalín alebo pevných látok v plyne.
Snímka 7
Koloidné roztoky
Sóly sa vyrábajú disperznými a kondenzačnými metódami. Disperzia sa najčastejšie vykonáva pomocou špeciálnych „koloidných mlynov“. Pri kondenzačnej metóde vznikajú koloidné častice spojením atómov alebo molekúl do agregátov. S prechodom mnohých chemické reakcie dochádza aj ku kondenzácii a vznikajú vysoko disperzné systémy (zrážanie, hydrolýza, redoxné reakcie a pod.) - krv, lymfa... Gély. Za určitých podmienok koagulácia (fenomén zlepovania a zrážania koloidných častíc) sólov vedie k vytvoreniu želatínovej hmoty nazývanej gél. V tomto prípade sa celá hmota koloidných častíc, ktoré viažu rozpúšťadlo, premení na zvláštny polotekutý-polopevný stav. - želatína, želé, marmeláda.
Snímka 8
Tyndallov efekt
Tyndallov efekt je optický efekt, rozptyl svetla pri prechode svetelného lúča cez opticky nehomogénne médium. Typicky sa pozoruje ako svetelný kužeľ (Tyndallov kužeľ) viditeľný na tmavom pozadí. Charakteristické pre roztoky koloidných systémov (napríklad sóly, kovy, riedené latexy, tabakový dym), v ktorých sa častice a ich prostredie líšia indexom lomu. Množstvo optických metód na určenie veľkosti, tvaru a koncentrácie koloidných častíc a makromolekúl je založených na Tyndallovom jave. Tyndallov efekt je pomenovaný po Johnovi Tyndallovi, ktorý ho objavil.
Snímka 9
Schematicky proces rozptylu svetla vyzerá takto:
Snímka 10
Skutočné riešenia
Molekulárne sú vodné roztoky neelektrolytov - organických látok (alkohol, glukóza, sacharóza atď.); Iónové sú roztoky silných elektrolytov (zásady, soli, kyseliny - NaOH, K2SO4. HNO3, HClO4); Molekulárne – iónové – to sú riešenia slabé elektrolyty(dusité, sírovodíkové kyseliny atď.).
Snímka 11
Klasifikácia
stavom agregácie disperzného média a dispergovanej fázy: Pevný plyn Kvapalina
Snímka 12
Dispergované médium: pevné
Dispergovaná fáza – plyn: Pôda, textílie, tehly a keramika, sýtená čokoláda, prášky. Dispergovaná fáza – kvapalina: Vlhká pôda, lekárske a kozmetické výrobky. Dispergovaná fáza – tuhá látka: Horniny, farebné sklá, niektoré zliatiny.
Snímka 13
Dispergované médium: plyn
Dispergovaná fáza – plyn: Vždy homogénna zmes (vzduch, zemný plyn) Dispergovaná fáza – kvapalina: Hmla, spojený plyn s kvapôčkami oleja, aerosóly. Dispergovaná fáza - tuhá látka: Prach vo vzduchu, dym, smog, piesočné búrky.
Snímka 14
Dispergované médium: kvapalina
Dispergovaná fáza – plyn: Šumivé nápoje, peny. Dispergovaná fáza – kvapalina: Emulzie: olej, smotana, mlieko; telesné tekutiny, tekutý obsah buniek. Dispergovaná fáza – tuhá látka: Sole, gély, pasty. Konštrukčné riešenia.
Snímka 15
Význam rozptýlených systémov
Pre chémiu majú najväčší význam disperzné systémy, v ktorých je médiom voda a kvapalné roztoky. Prírodná voda vždy obsahuje rozpustené látky. Prírodné vodné roztoky sa podieľajú na procesoch tvorby pôdy a zásobujú rastliny živinami. V roztokoch sa vyskytujú aj zložité životné procesy vyskytujúce sa v ľudskom a zvieracom tele. veľa technologických procesov v chemickom a inom priemysle sa napríklad v roztokoch vyrábajú kyseliny, kovy, papier, sóda a hnojivá.
Snímka 16
Doplnila: Milena Yekmalyan
Zobraziť všetky snímky
D.S. D.F. Príklady symbolov Plyn Kvapalina Pevné G / G F / G T / G Neprítomné Hmla, oblaky Dym, prach, prášky Kvapalina Plyn Kvapalina Tuhá látka G / F F 1 / F 2 T / F Penové emulzie Suspenzie, suspenzie Tuhá látka Plyn Kvapalina Tuhá G / T F / T T 1 / T 2 Pemza, chlieb Pôda, zemina Minerály, zliatiny Klasifikácia disperzných systémov
10 -7 m alebo >100 nm 2. Koloidné disperzné systémy 10 -7 - 10 -9 m, 1 - 100 nm Molekulárne iónové (pravé) roztoky: 10 -7 m alebo >100 nm 2. Koloidné disperzné systémy 10 -7 - 10 -9 m, 1 - 100 nm Molekulárno-iónové (pravé) roztoky: 5 II. Podľa stupňa disperzie dispergovanej fázy 1. Hrubo disperzné systémy >10 -7 m alebo >100 nm 2. Koloidné disperzné systémy m, nm Molekulárne iónové (pravé) roztoky: 10 -7 m alebo >100 nm 2. Koloidné disperzné systémy 10 -7 - 10 -9 m, 1 - 100 nm Molekulárno-iónové (pravé) roztoky: 10 -7 m alebo >100 nm 2. Koloidné disperzné systémy 10 -7 - 10 -9 m, 1 - 100 nm Mol. -iónové (pravé) roztoky: 10 -7 m alebo >100 nm 2. Koloidné disperzné systémy 10 -7 - 10 -9 m, 1 - 100 nm Molekulárno-iónové (pravé) roztoky: 10 -7 m alebo >100 nm 2 . Koloidné disperzné systémy 10 -7 - 10 -9 m, 1 - 100 nm Molekulárne iónové (pravé) roztoky: title="II. Podľa stupňa disperzie dispergovanej fázy 1. Hrubo disperzné systémy >10 -7 m alebo > 100 nm 2. Koloidné disperzné systémy 10 -7 - 10 -9 m, 1 - 100 nm Molekulárne iónové (pravé) roztoky:
Hrubo disperzné systémy Koloidne disperzné systémy Pravé riešenia Heterogénne Termodynamicky nestabilné Starnutie v priebehu času Častice neprechádzajú papierovým filtrom Heterogénne Termodynamicky nestabilné Starnutie v čase Prechádzajú Homogénne Stabilné Nestarnú Vlastnosti systémov rôzneho stupňa disperzie
Hrubo disperzné systémy Koloidné disperzné systémy Pravé riešenia Častice neprechádzajú cez ultrafiltre (membrány) Odrážajú svetlo, preto sú nepriehľadné Neprechádzajú Transparentné, ale rozptyľujú svetlo, preto opalizujúce (dajte Tyndallov kužeľ) Prechádzajú Transparentné
II. Kondenzačné metódy fyzikálne metódy: a - metóda náhrady rozpúšťadla b - metóda kondenzácie pár chemické metódy: - redukčné reakcie (Ag 2 O + H 2 2Ag + H 2 O) - oxidačné reakcie (2H 2 S + SO 2 3S + 2H 2 O) - výmenné reakcie ( СuСl 2 + Na 2 S CuS + 2NaCl) - hydrolytické reakcie (FeСl 3 + ЗН 2 O Fe(OH) 3 +3HCI)
Podmienky získania sólu: 1. zlá rozpustnosť D.F. v D.S., t.j. prítomnosť fázovej hranice; 2. veľkosť častíc m (1-100 nm); 3. prítomnosť stabilizačného iónu, ktorý tým, že je sorbovaný na jadre, zabraňuje zlepeniu častíc (stabilizačný ión je určený pravidlom Panetta-Faience)
Agregát m mol (NH 4) 2 S odobratý v nadbytku n mol: n (NH 4) 2 S 2n NH n S 2- POI protiióny (agregát n S 2- POI jadro (2n-x) NH 4 + adsorpčná vrstva) x - granula x NH 4 + micela časť protiiónov difúzna vrstva X – nezahrnutá v adsorpčnej vrstve СuSO 4 + (NH 4) 2 S CuS+(NH 4) 2 SO 4
V micele sú 2 potenciálne skoky: 1) φ - elektrotermodynamické - φ ~ 1 V. 2) ζ (zetta) - elektrokinetické - ζ = 0,1 V Stav granule, keď všetky ióny difúznej vrstvy prechádzajú do adsorpčná vrstva a ζ = 0, sa nazýva izoelektrická. ( n Сu 2+ (n-x) SO 4 2- ) 2x+ x SO 4 2- φ ζ
II. Agregačná stabilita je schopnosť systému odolávať agregácii častíc dispergovanej fázy. Kritériá: 1. iónový obal, t.j. prítomnosť dvojitej elektrickej vrstvy; DES = adsorpcia + difúzna vrstva 2. solvát (hydrát) obal rozpúšťadla (čím viac, ústa); 3. hodnota ζ-potenciálu granule (čím > ζ, čím je stabilnejšia) 4. teplota. ζ, nastavenie) 4. teplota."> 
Koagulačný prah - najmenšie množstvo elektrolytu, ktoré spôsobí zjavnú koaguláciu 1 litra sólu γ = C V / V o γ - koagulačný prah, mol/l; C - koncentrácia elektrolytu, mol/l; V je objem roztoku elektrolytu, l; V o - objem solu, l. P = 1/ γ - koagulačná schopnosť elektrolytu
C2C2 C1C γ2γ2 γ1γ1 Koagulácia so zmesami elektrolytov: 1 – aditívnosť; 2 – antagonizmus; 3 - synergia
Ochrana koloidov pred koaguláciou Stabilita koloidov voči pôsobeniu elektrolytov sa zvyšuje pridaním BMC (proteíny, polysacharidy: želatína, škrob, kazeín sodný. Mechanizmus ochranného pôsobenia BMC: 1. Makromolekuly BMC sú adsorbované na koloidných časticiach Keďže molekuly BMC sú hydrofilné, potom sa hydrofóbne časti sólu, obklopené molekulami BMC, stávajú hydrofilnejšie a ich stabilita v. vodný roztok zvyšuje. 2. Solvatačné obaly okolo hydrofóbnych častíc sa zväčšujú, čo bráni časticiam sólu priblížiť sa a zlepiť sa.
Plán
1. Znaky predmetov koloidnej chémiea kvantitatívne charakteristiky
rozptýlené systémy
2. Klasifikácia disperzných systémov
3.Metódy na získanie disperzných systémov
4. Štruktúra koloidných častíc (miciel)
5.Vlastnosti koloidných roztokov
6. Stabilita koloidných roztokov
7.Koagulácia anorganických hydrosólov
Koloidná chémia je veda o povrchových javoch a fyzikálno-chemických vlastnostiach disperzných systémov.
Fáza je súbor častí systému, ktoré majú identické zloženie a termodynamické vlastnosti.
Látka distribuovaná vvo forme jednotlivých častíc (tuhé
častice, kvapky kvapaliny,
plynové bubliny atď.),
nazývaná dispergovaná fáza.
Látka, v ktorej je dispergovaná fáza distribuovaná, je disperzné médium.
Dispergovaná fáza je nerozpustná vdisperzné médium a oddelené
z neho cez rozhranie. Systém, v ktorom jeden
látka sa rozdrví a
rozložené v hmote iného
látky tzv
disperzný systém.
Kvantitatívne charakteristiky disperzných systémov
1.Priečna veľkosť častíc(ø, hrana kocky) – d; [d] = cm, m
2. Disperzita (D) – recipročná hodnota
priečna veľkosť častíc: D = 1/d;
[D] = cm-1, m-1
Stupeň mletia (drvenia) látky
sa nazýva stupeň disperzie.
Závislosť špecifického povrchu od priečnej veľkosti častíc (d) a od disperzie (D)
Klasifikácia disperzných systémov
I. Podľa stupňa disperziedispergovaná fáza
1. Hrubé systémy
>10-7 m alebo >100 nm
2. Koloidné disperzné systémy
≈ 10-7 - 10-9 m, 1 - 100 nm
3. Molekulárne iónové (pravda)
riešenia:
< 10-9 м, < 1 нм
2.Podľa miery interakcie medzi časticami dispergovanej fázy
Voľne rozptýlené - častice nie sú spojené, totosystémy, ktoré majú plynulosť, ako bežné
kvapaliny a roztoky (koloidné roztoky,
pozastavenia, pozastavenia)
Súdržne rozptýlené sú štruktúrované
systémy s priestorovou mriežkou, rám
a získanie vlastností polotuhých látok (gélov,
pórovité telesá, amorfné sedimenty)
na dthr< 2нм – микропористые
2 – 200 nm – prechodné
> 200 nm – makroporézny
3. Podľa interakcie medzi dispergovanou fázou a disperzným prostredím (pre kvapalné médium)
Systémy s intenzívnou interakcioufázy a prostredia s tvorbou napr
kvapaliny, na povrchu dispergovanej fázy
solvátové vrstvy sa nazývajú lyofilné
(hydrofilné). So slabými
interakcia dispergovanej fázy a
disperzné médium systému sa nazýva
lyofóbne (hydrofóbne).
4. Podľa stavu agregácie
Dispersio Dispersené prostredie
fázy
Podmienené
označenie
Príklady
1.plyn
g1/g2
2.kvapalina
w/g
zmesi niektorých plynov pri v
tlakov
hmly, oblaky, aerosóly
3.pevný
1.plyn
2.kvapalina
t/r
g/f
w1/w2
3.pevný
t/f
1.plyn
g/t
2.kvapalina
w/t
3.pevný
t1/t2
plynu
kvapalina
ťažké
výpary, prach, aerosóly
peny (pivná pena, ohňová pena, marshmallow)
emulzie (mlieko, olej, krémy, latex,
majonéza)
suspenzie, suspenzie, pasty, kaly, čokoláda,
kakao
gély, pemza, drevené uhlie, polystyrénová pena,
penový betón, silikagél
pôdy, pôdy, perly
zliatiny kovov, betóny, minerály,
rubínové sklá, ametysty, emaily,
kompozitné materiály
Spôsoby získania disperzných systémov
Dispergujúce (látky jemnedrvený - rozptýlený do
zloženie disperzného média)
Kondenzácia (koloidná
stav vzniká následkom
spojenie molekúl alebo iónov
látky)
Disperzné metódy
1.Mechanické drvenie (všetkyprírodné koloidné systémy).
2.Ultrazvukové drvenie
3. Elektrické drvenie
4.Chemické drvenie - peptizácia
Fe(OH)3 + NaCl → Fe(OH)2Cl + NaOH
Kondenzačné metódy
A.Fyzické1.Kondenzácia pary v plynnom prostredí (hmla).
2. Kondenzácia pary v kvapaline (ortuť v
studenej vody), kovové sóly v el
oblúk
3. Kondenzácia častíc pri výmene rozpúšťadla
(kalafuna - nahradenie alkoholu vodou)
4. Spoločná kondenzácia látok nie je
navzájom rozpustné (kovové sóly Al, Na,
K v organických rozpúšťadlách) – odparovanie a
spoločná kondenzácia vo vákuu.
Kondenzačné metódy
B. Chemické(pomenovaný podľa typu chemickej reakcie)
1.Obnova
2HAuCl4 + 3H2O2 → 2Au + 8HCl + 3O2
2.Hydrolýza
FeCl3 + 3H2O → Fe(OH)3 + 3HCl (sól hydroxidu železa)
3. Oxidácia-redukcia
3O2 + 2H2S → 3S + 2H2O (sól síry)
4. Reakcia výmeny
Na2S04 + BaCl2 = BaS04 + 2NaCl METÓDY KOLOIDÁLNEHO ČISTENIA
RIEŠENIA:
Dialýza Ultrafiltrácia Kompenzačná dialýza
(vividialis) - AIP Micelárna teória štruktúry
koloidné častice
MICELA (lat. Mica - strúhanka) je samostatná častica dispergovanej fázy
koloidný roztok s kvapalinou
disperzné médium. Micela pozostáva z:
1. jadierka;
2. adsorpčná vrstva;
3. difúzna vrstva.
Jadro pozostáva z agregátu
(mikrokryštály mierne rozpustné
látky) a určujúce potenciál
ióny (POI).
Schéma štruktúry koloidného micelového sólu
Pravidlo PANETTA-FAIENCE:dotvára kryštálovú mriežku jadra
ión, ktorý je v roztoku
prebytok a je obsiahnutý v agregáte resp
súvisiaci s ním. Podmienky na získanie solu:
1. slabá rozpustnosť D.F. v D.S.,
tie. prítomnosť fázovej hranice;
2. veľkosť častíc 10-7-10-9 m (1-100 nm);
3. prítomnosť iónu stabilizátora, ktorý
sorbuje na jadro, bráni tomu
agregácia častíc (stabilizátor iónov
určené pravidlom Panetta-Fajans) Na2SO4 + BaCl2 → BaSO4↓+2NaCl
jednotka
m mol
Na2SO4 sa odoberie v nadbytku n mol:
n Na2SO4 → 2n Na+ + n SO42 protiióny POI
X – nie je súčasťou adsorpčnej vrstvy
micela
granule
(nS042-2(n-x)Na+)2x-2x Na+
jednotka POI
Časť
difúzne
jadro
protiióny
vrstva
adsorpčná vrstva Na2SO4 + BaCl2 → BaSO4↓+ 2NaCl
BaCl2 sa odoberie v nadbytku n mol;
n BaCl2 → n Ba2+ + n 2Cl protiióny
POI
micela
granule
(m(BaS04)n
Ba2+
2x+
2(n-x) Cl-) 2x Cl-
Časť
POI
jednotka
protiiónové difúzne
jadro
vrstva
adsorpčná vrstva V micele sú 2 potenciálne skoky:
1) φ - elektrotermodynamický –
φ ~ 1 V.
2) ζ (zetta) – elektrokinetická –
ζ = 0,1 V
(nBa2+ (2n-x) Cl-)2x+ 2x Clφ
ζ
Stav granule, keď sú všetky ióny
difúzna vrstva sa premieňa na
adsorpcia a ζ = 0 - tzv
izoelektrický.
Elektrokinetický alebo zeta potenciál (ξ-potenciál)
sa vyskytuje medzi granulou adifúzna vrstva, teda medzi
pevné a mobilné
časti koloidnej častice.
Elektrokinetické javy:
Elektroforéza–
ide o pohyb častíc dispergovanej fázy v
elektrické pole
na opačne nabitú elektródu.
elektroosmóza -
toto je smerový pohyb disperzie
prostredí cez polopriepustnú membránu
v elektrickom poli.
Stabilita koloidných roztokov
Kinetická stabilita
súvisí so schopnosťou častícdispergovaná fáza do
spontánna tepelná
pohyb v riešení, ktorý
známy ako Brownian
pohyby.
Agregátna stabilita
je spôsobené tým, žepovrchy koloidných častíc
dochádza k adsorpcii iónov z
životné prostredie. I. Sedimentácia (kinetická)
Kritériá udržateľnosti:
1.Brownov pohyb;
2. stupeň disperzie;
3. viskozita disperzného média (čím viac, tým viac
ústa);
4. teplota (čím viac, tým vhodnejšie). II. Agregačná stabilita -
schopnosť systému odolávať
adhézia častíc dispergovanej fázy.
Kritériá:
1. iónový obal, t.j. dostupnosť
elektrická dvojvrstva; DES =
adsorpcia + difúzna vrstva
2. solvátový (hydrátový) obal
rozpúšťadlo (čím viac, tým vhodnejšie);
3. hodnota ζ– potenciálu granuly (čím > ζ, tým viac<
pravdepodobnosť prilepenia a teda > úst)
4. teplota. Hlavné faktory trvalej udržateľnosti
koloidné roztoky
1. Veľkosť ζ-potenciálu
2. Veľkosť elektrodynamiky
potenciál (φ)
3. Hrúbka difúznej vrstvy
4. Veľkosť náplne granúl Koagulácia –
proces zväčšovania častíc
dispergovaná fáza sólu s
následné zrážky.
Faktory spôsobujúce koaguláciu:
1.
2.
3.
4.
5.
zvýšenie koncentrácie sólu;
pôsobenie svetla;
zmena teploty;
ožarovanie;
pridávanie elektrolytov. Závislosť rýchlosti koagulácie
na koncentrácii elektrolytov
skryté
explicitné
pomaly
rýchlo Koagulačný prah
-
najmenšie množstvo elektrolytu,
čo spôsobuje zjavnú zrážanlivosť 1l
Zola
y = CV/Vo
γ - prah koagulácie, mol/l;
C - koncentrácia elektrolytu, mol/l;
V je objem roztoku elektrolytu, l;
Vo je objem solu, l.
P = 1/ γ - koagulačná schopnosť elektrolytu Schulze-Hardyho pravidlo:
Pre ióny rôznych mocností ich koagulácia
činnosť je priamo úmerná poplatkom
ióny na šiestu mocninu Granule (-)
Р(Al+3) : Р(Ca+2) : Р(K+1) ≈
36: 26: 16 ≈ 729: 64: 1
γ(Al+3):γ(Ca+2):γ(K+1) ≈ 1/36:1/26:1/16
Granule (+)
P(P043-) : P(SO42-) : P(Cl-) ≈ 36: 26: 16
γ(PO4 3-): γ(SO42-): γ(Cl-) ≈ 1/36:1/26:1/16 Počas koagulácie zmesami elektrolytov
Možné sú 3 prípady:
1) aditívnosť –
2) antagonizmus -
3) synergia – C2
γ2
2
1
3
γ1
C1
Koagulácia so zmesami elektrolytov:
1 – aditívnosť; 2 – antagonizmus; 3 - synergia Mechanizmus koagulácie sólov elektrolytmi
1. Stlačenie difúznej vrstvy
2. Selektívna adsorpcia iónov z
náboj opačný ako náboj granule
3. Adsorpcia na výmene iónov Ochrana koloidov pred koaguláciou
Odolnosť koloidov voči elektrolytom
zvyšuje pri pridávaní IUD (proteíny,
polysacharidy: želatína, škrob, kazeín sodný.
Mechanizmus ochranného účinku IUD:
1. Makromolekuly IUD sa adsorbujú na koloid
častice sólu. Pretože Molekuly BMC sú teda hydrofilné
hydrofóbne časti sólu obklopené molekulami BMC,
stávajú sa viac hydrofilnými a ich stabilita v
vodný roztok sa zvyšuje.
2. Riešte škrupiny okolo zvýšenia
hydrofóbne častice, čo zabraňuje priblíženiu a
zlepovanie častíc sólu.
Koloidné striebro je koloidný roztok ultra malých častíc striebra v suspenzii.
Koloidné striebro pomáhatelo nemôže bojovať s infekciou
horšie ako užívanie antibiotík,
ale absolútne žiadne vedľajšie účinky.
Blok molekúl striebra
množenie škodlivých baktérií,
vírusy a plesne, znížte ich
životne dôležitá činnosť. Zároveň spektrum
účinky koloidného striebra
zahŕňa 650 druhov
baktérie (pre porovnanie, spektrum
účinok akéhokoľvek antibiotika je len
5-10 druhov baktérií).