DISPERZNE IN KOLOIDNE SISTEME JE IZDELAL DIJAK GR. ZM -11 BALASHOV TEHNIČNA ŠOLA ZA KMETIJSKO MEHANIZACIJO LYUDOVSKIKH RUSLAN VODJA: GALAKTIONOVA I. A.
Razpršeni sistemi Ti vključujejo heterogene sisteme, sestavljene iz dveh ali več faz z visoko razvitim vmesnikom med njimi. Posebne lastnosti razpršeni sistemi so ravno zaradi majhne velikosti delcev in prisotnosti velike medfazne površine. Pri tem so odločilne lastnosti površine in ne delcev kot celote. Značilni procesi so tisti, ki potekajo na površini in ne znotraj faze.
Posebnost disperznih sistemov je njihova razpršenost - ena od faz mora biti zdrobljena, imenujemo jo disperzna faza. Kontinuiran medij, v katerem so razporejeni delci disperzne faze, imenujemo disperzijski medij.
Razvrstitev razpršenih sistemov glede na velikost delcev disperzne faze - Grobo razpršeni (> 10 µm): granulirani sladkor, zemlja, megla, dežne kaplje, vulkanski pepel, magma itd. - Srednje razpršeni (0,1-10 µm): človeški rdeče krvne celice, E. coli itd. - Visoko razpršeni (1-100 nm): virus influence, dim, motnost v naravnih vodah, umetno pridobljeni soli različne snovi, vodne raztopine naravnih polimerov (albumin, želatina itd.) itd. - Nano velikosti (1-10 nm): molekula glikogena, drobne pore premoga, kovinski soli, pridobljeni v prisotnosti molekul organske snovi, ki omejuje rast delcev, ogljikovih nanocevk, magnetnih nanožic iz železa, niklja itd.
Suspenzije Suspenzije (medij – tekočina, faza – v njej netopna trdna). To so konstrukcijske rešitve, rečni in morski mulj, suspendiran v vodi, živa suspenzija mikroskopsko majhnih živih organizmov v morski vodi – plankton, ki hrani velikane – kite itd.
Emulzije Emulzije (tako medij kot faza sta druga v drugi netopni tekočini). Iz vode in olja lahko pripravimo emulzijo z dolgotrajnim stresanjem. To so znane mlečne, limfne, barve na vodni osnovi itd.
Aerosoli Aerosoli so suspenzije majhnih delcev tekočin ali trdnih snovi v plinu (kot je zrak). Tam so prah, dim in megla. Prvi dve vrsti aerosolov sta suspenziji trdnih delcev v plinu (večji delci v prahu), drugi pa suspenzija kapljic tekočine v plinu. Na primer: megla, nevihtni oblaki - suspenzija vodnih kapljic v zraku, dim - majhni trdni delci. Tudi smog, ki visi nad največjimi svetovnimi mesti, je aerosol s trdno in tekočo razpršeno fazo.
Koloidni sistemi (v prevodu iz grščine "colla" pomeni lepilo, "eidos" je vrsta lepila) so razpršeni sistemi, v katerih je velikost delcev faze od 100 do 1 nm. Ti delci niso vidni s prostim očesom, disperzno fazo in disperzni medij pa je v takih sistemih težko ločiti z usedanjem.
Koloidne raztopine ali soli Koloidne raztopine ali soli. To je večina tekočin žive celice (citoplazma, jedrski sok - karioplazma, vsebina organelov in vakuol). In živi organizem kot celota (kri, limfa, tkivna tekočina, prebavni sokovi itd.) Takšni sistemi tvorijo lepila, škrob, beljakovine in nekatere polimere.
Micele Micele so ločeni delci disperzne faze sola, to je visoko dispergiran koloidni sistem s tekočo disperzijo. Micela je sestavljena iz jedra kristalne ali amorfne strukture in površinske plasti, vključno s solvati vezanimi molekulami (molekulami okoliške tekočine).
Koagulacija Koagulacijo – pojav zlepljenja in obarjanja koloidnih delcev opazimo, ko se naboji teh delcev nevtralizirajo, ko se koloidni raztopini doda elektrolit. V tem primeru se raztopina spremeni v suspenzijo ali gel. Nekateri organski koloidi koagulirajo pri segrevanju (lepilo, jajčni beljak) ali ob spremembi kislinsko-bazičnega okolja raztopine.
Geli ali želeji Geli ali želeji so želatinaste oborine, ki nastanejo pri koagulaciji solov. Mednje sodi veliko število polimernih gelov, vam tako dobro znani slaščičarski, kozmetični in medicinski geli (želatina, želeji, marmelada, ptičje mleko) in seveda neskončna vrsta naravnih gelov: minerali (opal), telesca meduz, hrustanec, kite, lasje, mišično in živčno tkivo itd.
Koloidne raztopine. "MOU Yesenovichskaya Secondary School" Delo je zaključila učenka 11. razreda Petrova Galina.
Koloidne raztopine. Koloidne raztopine so odkrili sredi 19. stoletja. Angleški kemik T. Graham. Op je dal ime (iz grškega kollat + eidos "lepilo", ki ima videz lepila) koloidi. To so disperzni sistemi tipa t/l: trdno v tekočini. Sprva so koloide razumeli kot posebno skupino snovi, v začetku 20. st. Dokazano je, da lahko vsako snov dobimo v obliki koloida.
Koloidne raztopine lahko prepoznate tako, da jih ob strani osvetlite s svetilko: videti so motne. Majhni delci, ki sestavljajo koloidno raztopino, postanejo vidni, ker sipajo svetlobo (»Tyndallov učinek«). Velikosti in oblike posameznega delca ni mogoče določiti, vendar bodo vsi kot celota omogočili sledenje poti svetlobe.
Za naše poskuse bomo potrebovali prozorne posode - steklene valje, kozarce, bučke ali preprosto prozorne steklene kozarce in svetilko, ki proizvaja usmerjen žarek svetlobe (sofit, namizna svetilka ali fotografska svetilka). V posodo vlijemo koloidno raztopino, ki jo pripravimo z mešanjem a) jajčnega beljaka z vodo, b) silikatnega lepila (topno steklo), c) škrobne paste z vodo. Poskusi
Posode s koloidnimi raztopinami osvetlimo z reflektorjem od strani ali od spodaj (fotografija desno) in opazujmo sipanje svetlobe.
Koloidni sistemi Koloidne raztopine so visoko dispergirani dvofazni sistemi, sestavljeni iz disperzijskega medija in disperzne faze, pri čemer so linearne velikosti delcev slednje od 1 do 100 nm. Kot je razvidno, so koloidne raztopine po velikosti delcev vmesne med pravimi raztopinami ter suspenzijami in emulzijami. Koloidni delci so običajno sestavljeni iz velikega števila molekul ali ionov.
Koloidni sistemi se nanašajo na razpršene sisteme - sisteme, kjer je ena snov v obliki delcev različnih velikosti porazdeljena v drugo (glej poglavje 4.1). Razpršeni sistemi so izjemno raznoliki; Skoraj vsak pravi sistem je razpršen. Disperzne sisteme razvrščamo predvsem po velikosti delcev disperzne faze (ali stopnji disperzije); poleg tega so razdeljeni v skupine, ki se razlikujejo po naravi in agregatno stanje disperzna faza in disperzijski medij. Če je disperzijski medij tekoč, disperzna faza pa trdni delci, imenujemo sistem suspenzija ali suspenzija; če je dispergirana faza sestavljena iz kapljic tekočine, se sistem imenuje emulzija. Emulzije pa delimo na dve vrsti: neposredno ali "olje v vodi" (kadar je dispergirana faza nepolarna tekočina, disperzijski medij pa polarna tekočina) in obratno ali "voda v olju" ( ko je polarna tekočina dispergirana v nepolarni tekočini). Med disperzne sisteme spadajo tudi pene (plin, razpršen v tekočini) in porozna telesa (trdna faza, v kateri je razpršen plin ali tekočina). Glavne vrste disperznih sistemov so podane v tabeli 1.
Tabela 1. Glavne vrste disperznih sistemov
Glede na stopnjo razpršenosti običajno ločimo naslednje razrede disperznih sistemov: Grobo dispergirani sistemi - sistemi, v katerih velikost delcev disperzne faze presega 10-7 m Koloidni sistemi - sistemi, v katerih velikost delcev disperzne faze je 10-7 - 10-9 m Koloidni sistemi, za katere je značilna heterogenost, tj. prisotnost faznih vmesnikov in zelo velika specifična površina dispergirane faze. To povzroči pomemben prispevek površinske faze k stanju sistema in vodi do pojava koloidnih sistemov s posebnimi lastnostmi, ki so lastne le njim. Včasih so izolirani molekularni (ionski) dispergirani sistemi, ki so, strogo gledano, prave raztopine, tj. homogeni sistemi, saj nimajo faznih vmesnikov.
Koloidni sistemi pa so razdeljeni v dve skupini, ki se močno razlikujeta po naravi interakcij med delci disperzne faze in disperzijskim medijem - liofobne koloidne raztopine (soli) in raztopine spojin z visoko molekulsko maso (HMC), ki so bile prej imenujemo liofilni koloidi. Liofobni koloidi vključujejo sisteme, v katerih delci dispergirane faze slabo delujejo z disperzijskim medijem; te sisteme je mogoče dobiti le s porabo energije in so stabilni le v prisotnosti stabilizatorjev.
Koloidno srebro.
KOLOIDNA FITO FORMULA ZA OBNOVITEV IN VZDRŽEVANJE RAVNOVESJA SLADKORJA
Koloidne raztopine. Geli. Ko je koloidna raztopina osvetljena, postane opalescentna, saj delci v njej preprečujejo linearni prehod svetlobe skozi tekočino. V živem organizmu se vsi fiziološki procesi odvijajo v raztopinah, koloidnih raztopinah in gelih (goste koloidne raztopine imenujemo geli). Koloidne raztopine vključujejo jajčne beljake, milne raztopine, želatinski žele in lepila. V kozmetiki se pogosto uporabljajo različni geli. Njihovi glavni elementi so voda in nekatere koloidne snovi, kot so želatina, arabski gumi, karboksimetilceluloza in druge.
Koloidna raztopina mineralov Opis: Popoln nabor mineralov v lahko prebavljivi obliki. Sodeluje pri tvorbi kostnega tkiva in nastajanju krvnih celic. Potreben za normalno delovanje srca in ožilja ter živčni sistemi. Uravnava mišični tonus in sestavo znotrajcelične tekočine.
Stroj za proizvodnjo zelo stabilnih koloidnih raztopin
V epruveti na levi je koloidna raztopina nanodelcev zlata v vodi.
Koloidne raztopine za nadomeščanje volumna Koloidne raztopine tradicionalno delimo na sintetične in naravne (beljakovinske). Slednje vključujejo FFP in raztopine albumina. Treba je opozoriti, da v skladu s sodobnimi idejami, ki so zapisane v priporočilih Svetovne zdravstvene organizacije, hipovolemija ni vključena na seznam indikacij za transfuzijo albumina in FFP, vendar v nekaterih primerih ohranijo tudi funkcijo nadomestitve volumna. Govorimo o tistih situacijah, ko je dani odmerek sintetičnih koloidov dosegel največjo varno, vendar potreba po koloidih ostaja ali pa je uporaba sintetičnih koloidov nemogoča (na primer pri bolnikih z dekompenziranimi motnjami hemostaze).
Tako je po podatkih Hematološkega centra pri bolnikih s patologijo hemostaze, sprejetih v enoto intenzivne nege s sindromom hipovolemije, delež FFP več kot 35% celotne količine uporabljenih koloidnih volumsko nadomeščajočih raztopin. Seveda je treba upoštevati volemični učinek naravnih koloidov, transfundiranih po glavnih indikacijah.
koloidna raztopina zlata v demineralizirani vodi
Koloidna raztopina mineralov.
Magnetna tekočina je koloidna raztopina.
Lastnosti koloidnih disperzij so odvisne tudi od narave vmesnika med disperzijsko fazo in disperznim medijem. Kljub velikemu razmerju med površino in volumnom je količina materiala, ki je potrebna za spreminjanje vmesnika v tipičnih razpršenih sistemih, zelo majhna; dodajanje majhnih količin ustreznih snovi (zlasti površinsko aktivnih snovi, polimerov in polivalentnih protiionov) lahko bistveno spremeni volumske lastnosti koloidnih disperznih sistemov. Na primer, izrazito spremembo konsistence (gostote, viskoznosti) glinenih suspenzij lahko povzroči dodatek majhnih količin kalcijevih ionov (zgoščevanje, zbijanje) ali fosfatnih ionov (utekočinjenje). Na podlagi tega lahko kemijo površinskih pojavov obravnavamo kot komponento koloidna kemija, čeprav obratno razmerje sploh ni potrebno
Diapozitiv 2
Razpršeni sistemi so mikroheterogeni sistemi z visoko razvitim notranjim vmesnikom med fazami.
Diapozitiv 3
Disperzijski medij je zvezna faza (telo), v prostornini katere je druga (razpršena) faza porazdeljena v obliki majhnih trdnih delcev, kapljic tekočine ali plinskih mehurčkov. Disperzna faza je skupek majhnih homogenih trdnih delcev, kapljic tekočine ali plinskih mehurčkov, enakomerno porazdeljenih v okoliškem (disperzijskem) mediju.
Diapozitiv 4
Diapozitiv 5
Klasifikacija disperznih sistemov
Diapozitiv 6
Grobo disperzni sistemi (suspenzije)
Emulzije so disperzni sistemi, v katerih sta tako disperzna faza kot disperzijski medij tekočini, ki se med seboj ne mešata. Iz vode in olja lahko pripravimo emulzijo z dolgotrajnim stresanjem. Primer emulzije je mleko, v katerem v tekočini plavajo majhne kroglice maščobe. Suspenzije so disperzni sistemi, v katerih je disperzna faza trdna snov, disperzijski medij pa tekočina, trdna snov pa je v tekočini praktično netopna. Za pripravo suspenzije morate snov zmleti v fin prah, jo vliti v tekočino, v kateri se snov ne raztopi, in dobro pretresti (na primer stresanje gline v vodi). Čez čas bodo delci padli na dno posode. Očitno je, da manjši kot so delci, dlje bo trajala suspenzija. Aerosoli so suspenzije majhnih delcev tekočin ali trdnih snovi v plinu.
Diapozitiv 7
Koloidne raztopine
Sole proizvajajo z disperzijsko in kondenzacijsko metodo. Disperzija se najpogosteje izvaja s posebnimi "koloidnimi mlini". Pri kondenzacijski metodi nastanejo koloidni delci z združevanjem atomov ali molekul v agregate. S prehodom mnogih kemične reakcije pride tudi do kondenzacije in nastanejo visoko disperzni sistemi (obarjanje, hidroliza, redoks reakcije itd.) - kri, limfa... Geli. Pod določenimi pogoji koagulacija (pojav koloidnih delcev, ki se zlepijo in oborijo) solov povzroči nastanek želatinaste mase, imenovane gel. V tem primeru se celotna masa koloidnih delcev, ki vežejo topilo, spremeni v svojevrstno poltekoče-poltrdno stanje. - želatina, žele, marmelada.
Diapozitiv 8
Tyndallov učinek
Tyndallov učinek je optični učinek, sipanje svetlobe pri prehodu svetlobnega žarka skozi optično nehomogen medij. Običajno opazen kot svetleč stožec (Tyndallov stožec), viden na temnem ozadju. Značilnost raztopin koloidnih sistemov (na primer soli, kovine, razredčeni lateksi, tobačni dim), v katerih se delci in njihovo okolje razlikujejo po lomnem količniku. Številne optične metode za določanje velikosti, oblike in koncentracije koloidnih delcev in makromolekul temeljijo na Tyndallovem učinku. Tyndallov učinek je dobil ime po Johnu Tyndallu, ki ga je odkril.
Diapozitiv 9
Shematično je postopek sipanja svetlobe videti takole:
Diapozitiv 10
Prave rešitve
Molekularne so vodne raztopine neelektrolitov - organskih snovi (alkohol, glukoza, saharoza itd.); Ionske so raztopine močnih elektrolitov (alkalije, soli, kisline - NaOH, K2SO4. HNO3, HClO4); Molekularne – ionske – to so raztopine šibki elektroliti(dušikove, hidrosulfidne kisline itd.).
Diapozitiv 11
Razvrstitev
po agregatnem stanju disperzijskega medija in disperzne faze: trdno plinsko tekoče
Diapozitiv 12
Disperzni medij: trdno
Disperzna faza – plin: Zemlja, tekstilne tkanine, opeka in keramika, gazirana čokolada, prah. Dispergirana faza – tekočina: Vlažna zemlja, medicinski in kozmetični izdelki. Disperzna faza – trdna snov: Kamnine, barvna stekla, nekatere zlitine.
Diapozitiv 13
Disperzni medij: plin
Disperzna faza – plin: Vedno homogena zmes (zrak, zemeljski plin) Disperzna faza – tekočina: Megla, pripadajoči plin z oljnimi kapljicami, aerosoli. Razpršena faza - trdna snov: Prah v zraku, dim, smog, peščeni viharji.
Diapozitiv 14
Disperzni medij: tekočina
Disperzna faza – plin: šumeče pijače, pene. Disperzna faza – tekočina: Emulzije: olje, smetana, mleko; telesne tekočine, tekoče vsebine celic. Disperzna faza – trdna snov: soli, geli, paste. Konstrukcijske rešitve.
Diapozitiv 15
Pomen razpršenih sistemov
Za kemijo so najpomembnejši disperzni sistemi, v katerih je medij voda in tekoče raztopine. Naravna voda vedno vsebuje raztopljene snovi. Naravne vodne raztopine sodelujejo pri procesih nastajanja tal in oskrbujejo rastline s hranili. Kompleksni življenjski procesi, ki potekajo v telesu ljudi in živali, se odvijajo tudi v raztopinah. Mnogi tehnološki procesi v kemični in drugih industrijah, na primer, proizvodnja kislin, kovin, papirja, sode in gnojil se pojavljajo v raztopinah.
Diapozitiv 16
Izpolnila: Milena Yekmalyan
Ogled vseh diapozitivov
D.S. D.F. Primeri simbolov Plin Tekočina Trdna G / G F / G T / G Odsoten Megla, oblaki Dim, prah, prah Tekočina Plin Tekočina Trdna G / F F 1 / F 2 T / F Pena Emulzije Suspenzije, suspenzije Trdna Plin Tekočina Trdna G / T F / T T 1 / T 2 Plovec, kruh Tla, prst Minerali, zlitine Klasifikacija razpršenih sistemov
10 -7 m ali >100 nm 2. Koloidni disperzni sistemi 10 -7 - 10 -9 m, 1 - 100 nm Molekularne ionske (prave) raztopine: 10 -7 m ali >100 nm 2. Koloidni disperzni sistemi 10 -7 - 10 -9 m, 1 - 100 nm Molekularno-ionske (prave) raztopine: 5 II. Glede na stopnjo razpršenosti disperzne faze 1. Grobo disperzni sistemi >10 -7 m ali >100 nm 2. Koloidni disperzni sistemi m, nm Molekularne ionske (prave) raztopine: 10 -7 m ali >100 nm 2. Koloidni disperzni sistemi 10 -7 - 10 -9 m, 1 - 100 nm Molekularno-ionske (prave) raztopine: 10 -7 m ali >100 nm 2. Koloidni disperzni sistemi 10 -7 - 10 -9 m, 1 - 100 nm Molekularni -ionske (prave) raztopine: 10 -7 m ali >100 nm 2. Koloidni disperzni sistemi 10 -7 - 10 -9 m, 1 - 100 nm Molekularno-ionske (prave) raztopine: 10 -7 m ali >100 nm 2 . Koloidni disperzni sistemi 10 -7 - 10 -9 m, 1 - 100 nm Molekularne ionske (prave) raztopine: title="II. Glede na stopnjo disperzije disperzne faze 1. Grobo disperzni sistemi >10 -7 m ali > 100 nm 2. Koloidni disperzni sistemi 10 -7 - 10 -9 m, 1 - 100 nm Molekularne ionske (prave) raztopine:
Grobo disperzni sistemi Koloidno-disperzni sistemi Prave rešitve Heterogeni Termodinamsko nestabilni Staranje s časom Delci ne prehajajo skozi papirnati filter Heterogeni Termodinamično nestabilni Staranje s časom Prehodni Homogeni Stabilni Ne starajo se Ustrezni Lastnosti sistemov različnih stopenj razpršenosti
Grobo disperzni sistemi Koloidni disperzni sistemi Prave raztopine Delci ne prehajajo skozi ultrafiltre (membrane) Odbijajo svetlobo, zato so neprozorni Ne prepuščajo Transparentno, ampak razpršijo svetlobo, zato opalescentno (daj Tyndallov stožec) Prehajajo Transparentno
II. Kondenzacijske metode fizikalne metode: a - metoda zamenjave topila b - metoda kondenzacije pare kemijske metode: - reakcije redukcije (Ag 2 O + H 2 2Ag + H 2 O) - reakcije oksidacije (2H 2 S + SO 2 3S + 2H 2 O) - reakcije izmenjave ( СuСl 2 + Na 2 S CuS + 2NaCl) - reakcije hidrolize (FeСl 3 + ЗН 2 O Fe(OH) 3 +3HCI)
Pogoji za pridobitev sola: 1. slaba topnost D.F. v D.S., tj. prisotnost fazne meje; 2. velikost delcev m (1-100 nm); 3. prisotnost stabilizatorskega iona, ki, ko se sorbira na jedro, preprečuje zlepljanje delcev (stabilizacijski ion je določen s pravilom Panetta-Faience)
Agregat m mol (NH 4) 2 S v presežku n mol: n (NH 4) 2 S 2n NH n S 2- POI protiioni (agregat n S 2- POI jedro (2n-x) NH 4 + adsorpcijska plast) x - granula x NH 4 + micelni del protiionov difuzna plast X – ni vključena v adsorpcijsko plast СuSO 4 + (NH 4) 2 S CuS+(NH 4) 2 SO 4
V micelu obstajata 2 potencialna skoka: 1) φ - elektrotermodinamični - φ ~ 1 V. 2) ζ (zetta) - elektrokinetični - ζ = 0,1 V Stanje granule, ko vsi ioni difuzne plasti preidejo v adsorpcijsko plast in ζ = 0, imenujemo izoelektrična. ( n Сu 2+ (n-x) SO 4 2- ) 2x+ x SO 4 2- φ ζ
II. Agregatna stabilnost je sposobnost sistema, da se upre agregaciji delcev disperzne faze. Kriteriji: 1. ionska lupina, tj. prisotnost dvojne električne plasti; DES = adsorpcija + difuzna plast 2. solvatna (hidratna) lupina topila (več, ustje); 3. vrednost ζ-potenciala zrnca (čim > ζ, bolj stabilna) 4. temperatura. ζ, nastavitev) 4. temperatura."> 
Koagulacijski prag - najmanjša količina elektrolita, ki povzroči očitno koagulacijo 1 litra sol γ = C V / V o γ - koagulacijski prag, mol/l; C - koncentracija elektrolita, mol / l; V je prostornina raztopine elektrolita, l; V o - prostornina sol, l. P = 1/ γ - koagulacijska sposobnost elektrolita
C2C2 C1C γ2γ2 γ1γ1 Koagulacija z mešanicami elektrolitov: 1 – aditivnost; 2 – antagonizem; 3 - sinergija
Zaščita koloidov pred koagulacijo Stabilnost koloidov na delovanje elektrolitov se poveča z dodatkom BMC (proteini, polisaharidi: želatina, škrob, natrijev kazein. Mehanizem zaščitnega delovanja BMC: 1. Makromolekule BMC se adsorbirajo na koloidne delce. Ker so molekule BMC hidrofilne, postanejo hidrofobni deli sola, obdani z molekulami BMC, bolj hidrofilni in njihova stabilnost v vodna raztopina poveča. 2. Solvatne lupine okoli hidrofobnih delcev se povečajo, kar preprečuje, da bi se delci sola približali in zlepili.
Načrtujte
1. Znaki predmetov koloidne kemijein kvantitativne značilnosti
razpršeni sistemi
2. Klasifikacija disperznih sistemov
3. Metode pridobivanja disperznih sistemov
4. Struktura koloidnih delcev (micel)
5. Lastnosti koloidnih raztopin
6. Stabilnost koloidnih raztopin
7.Koagulacija anorganskih hidrosolov
Koloidna kemija je veda o površinskih pojavih in fizikalno-kemijskih lastnostih razpršenih sistemov.
Faza je skupek delov sistema, ki so enaki po sestavi in termodinamičnih lastnostih.
Snov, razdeljena vv obliki posameznih delcev (trdnih
delci, kapljice tekočine,
plinski mehurčki itd.),
imenujemo razpršena faza.
Snov, v kateri je disperzna faza porazdeljena, je disperzijski medij.
Dispergirana faza je netopna vdisperzijski medij in ločen
iz njega prek vmesnika. Sistem, v katerem ena
snov zdrobimo in
porazdeljen v masi drugega
snovi imenovane
disperzni sistem.
Kvantitativne značilnosti disperznih sistemov
1. Prečna velikost delcev(ø, rob kocke) – d; [d]=cm, m
2. Disperznost (D) – recipročna vrednost
prečna velikost delcev: D=1/d;
[D]=cm-1, m-1
Stopnja mletja (zdrobljenosti) snovi
se imenuje stopnja disperzije.
Odvisnost specifične površine od prečne velikosti delcev (d) in od disperzije (D)
Klasifikacija disperznih sistemov
I. Po stopnji razpršenostirazpršeno fazo
1. Grobi sistemi
>10-7 m ali >100 nm
2. Koloidni disperzni sistemi
≈ 10-7 - 10-9 m, 1 - 100 nm
3. Molekularno-ionski (pravi)
rešitve:
< 10-9 м, < 1 нм
2.Po stopnji interakcije med delci disperzne faze
Prosto razpršeni – delci niso povezani, tosistemi, ki imajo fluidnost, kot navadni
tekočine in raztopine (koloidne raztopine,
suspenzije, suspenzije)
Kohezivno razpršeni so strukturirani
sistemi s prostorsko mrežo, okvir
in pridobivanje lastnosti poltrdnih snovi (geli,
porozna telesa, amorfni sedimenti)
pri dthr< 2нм – микропористые
2 – 200nm – prehodno
> 200nm – makroporozen
3. Glede na interakcijo med disperzno fazo in disperzijskim medijem (za tekoči medij)
Sistemi z intenzivno interakcijofaze in okolja z nastankom npr
tekočine, na površini disperzne faze
solvatne plasti imenujemo liofilne
(hidrofilna). S šibkim
interakcija disperzne faze in
imenujemo disperzijski medij sistema
liofobni (hidrofobni).
4. Glede na agregatno stanje
Dispersio Dispersenalno okolje
faza
Pogojno
imenovanje
Primeri
1.plin
g1/g2
2.tekočina
m/g
mešanice nekaterih plinov pri visokih
pritiski
megle, oblaki, aerosoli
3.trden
1.plin
2.tekočina
t/leto
g/ž
w1/w2
3.trden
t/f
1.plin
g/t
2.tekočina
m/t
3.trden
t1/t2
plin
tekočina
težko
hlapi, prah, aerosoli
pene (pivska pena, gasilska pena, marshmallow)
emulzije (mleko, olje, kreme, lateks,
majoneza)
suspenzije, suspenzije, paste, gošče, čokolade,
kakav
geli, plovec, oglje, polistirenska pena,
penasti beton, silikagel
prsti, prsti, biseri
kovinske zlitine, betoni, minerali,
kozarci iz rubina, ametisti, emajli,
kompozitni materiali
Metode pridobivanja disperznih sistemov
Dispergiranje (snovi finozdrobljen - razpršen v
sestavo disperzijskega medija)
Kondenzacija (koloidna
stanje nastane kot posledica
povezovanje molekul ali ionov
snovi)
Disperzijske metode
1.Mehansko drobljenje (vsenaravni koloidni sistemi).
2.Ultrazvočno drobljenje
3. Električno drobljenje
4. Kemijsko drobljenje - peptizacija
Fe(OH)3 + NaCl → Fe(OH)2Cl + NaOH
Kondenzacijske metode
A. Fizično1.Kondenzacija pare v plinastem okolju (megla).
2. Kondenzacija pare v tekočini (živo srebro v
hladna voda), kovinski soli v el
lok
3. Kondenzacija delcev pri zamenjavi topila
(kolofonija - zamenjava alkohola z vodo)
4. Skupna kondenzacija snovi ni
topni drug v drugem (kovinski soli Al, Na,
K v organskih topilih) – izparevanje in
skupna kondenzacija v vakuumu.
Kondenzacijske metode
B. Kemični(poimenovano po vrsti kemijske reakcije)
1. Okrevanje
2HAuCl4 + 3H2O2 → 2Au + 8HCl + 3O2
2.Hidroliza
FeCl3 + 3H2O → Fe(OH)3 +3HCl (sol železovega hidroksida)
3. Oksidacijsko-redukcijska
3O2 + 2H2S → 3S + 2H2O (žveplov sol)
4. Reakcija izmenjave
Na2SO4 +BaCl2 = BaSO4 +2NaCl METODE ZA KOLOIDNO ČIŠČENJE
REŠITVE:
Dializa Ultrafiltracija Kompenzatorna dializa
(vividialis) - AIP Micelarna teorija strukture
koloidni delci
MICELA (lat. Mica - drobec) je ločen delec dispergirane faze
koloidna raztopina s tekočino
disperzijski medij. Micel je sestavljen iz:
1. jedrca;
2. adsorpcijska plast;
3. difuzna plast.
Jedro je sestavljeno iz agregata
(mikrokristali rahlo topnih
snovi) in določanje potenciala
ioni (POI).
Shema zgradbe koloidnega micelnega sola
PANETTA-FAIENCE pravilo:dopolnjuje kristalno mrežo jedra
ion, ki je v raztopini v
presežek in je vsebovan v agregatu oz
v zvezi z njim. Pogoji za pridobitev sol:
1. slaba topnost D.F. v D.S.,
tiste. prisotnost fazne meje;
2. velikost delcev 10-7 -10-9 m (1-100 nm);
3. prisotnost stabilizatorskega iona, ki
se sorbira na jedru preprečuje
agregacija delcev (ionski stabilizator
določeno s Panetta-Fajanovim pravilom) Na2SO4 + BaCl2 → BaSO4↓+2NaCl
enota
m mol
Na2SO4 se vzame v presežku n mol:
n Na2SO4 → 2n Na+ + n SO42 protiioni POI
X – ni vključen v adsorpcijsko plast
micel
zrnca
(nSO42- 2(n-x) Na+)2x- 2x Na+
POI enota
del
difuzno
jedro
protiioni
plast
adsorpcijski sloj Na2SO4 + BaCl2 → BaSO4↓+ 2NaCl
BaCl2 se vzame v presežku n mol;
n BaCl2 → n Ba2+ + n 2Cl protiioni
POI
micel
zrnca
(m(BaSO4) n
Ba2+
2x+
2(n-x) Cl- ) 2x Cl-
del
POI
enota
protiioni difundirajo
jedro
plast
adsorpcijski sloj Obstajata 2 potencialna skoka v micelu:
1) φ - elektrotermodinamični –
φ ~ 1 V.
2) ζ (zetta) - elektrokinetična –
ζ = 0,1 V
( n Ba2+ (2n-x) Cl-)2x+ 2x Clφ
ζ
Stanje zrnca, ko so vsi ioni
difuzna plast se spremeni v
adsorpcija in ζ = 0 - imenovan
izoelektrični.
Elektrokinetični ali zeta potencial (ξ-potencial)
nastane med zrncem indifuzno plastjo, torej med
fiksni in mobilni
deli koloidnega delca.
Elektrokinetični pojavi:
elektroforeza–
to je gibanje delcev dispergirane faze v
električno polje
na nasprotno nabito elektrodo.
elektroosmoza –
to je smerno gibanje disperzije
okolje skozi polprepustno membrano
v električnem polju.
Stabilnost koloidnih raztopin
Kinetična stabilnost
povezana s sposobnostjo delcevdispergirana faza do
spontana toplota
gibanje v raztopini, ki
znan kot brownov
gibanja.
Agregatna stabilnost
je posledica dejstva, dapovršine koloidnih delcev
pride do adsorpcije ionov iz
okolju. I. Sedimentacija (kinetična)
Merila trajnosti:
1.Brownovo gibanje;
2. stopnja razpršenosti;
3. viskoznost disperzijskega medija (več kot je, več
usta);
4. temperatura (več, bolj primerna). II. Agregatna stabilnost –
sposobnost sistema, da zdrži
adhezija delcev dispergirane faze.
Merila:
1. ionska lupina, tj. razpoložljivost
električna dvojna plast; DES =
adsorpcija + difuzna plast
2. solvatna (hidratna) lupina
topilo (več, bolj primerno);
3. vrednost ζ– potencial zrnca (čim > ζ, tem več<
verjetnost lepljenja in s tem > ust)
4. temperatura. Glavni dejavniki trajnosti
koloidne raztopine
1. Velikost ζ-potenciala
2. Magnituda elektrodinamike
potencial (φ)
3. Debelina difuzne plasti
4. Velikost polnjenja granul KOAGULACIJA –
proces povečevanja delcev
dispergirana faza sola z
naknadne padavine.
Dejavniki, ki povzročajo koagulacijo:
1.
2.
3.
4.
5.
povečanje koncentracije sola;
delovanje svetlobe;
sprememba temperature;
obsevanje;
dodajanje elektrolitov. Odvisnost stopnje koagulacije
na koncentracijo elektrolitov
skrit
eksplicitno
počasi
hitro Koagulacijski prag
-
najmanjša količina elektrolita,
ki povzroči očitno koagulacijo 1l
Zola
γ = C V / Vо
γ - koagulacijski prag, mol/l;
C - koncentracija elektrolita, mol / l;
V je prostornina raztopine elektrolita, l;
Vo je prostornina sola, l.
P = 1/ γ - koagulacijska sposobnost elektrolita Schulze-Hardyjevo pravilo:
Za ione različnih valenc, njihova koagulacija
dejanje je neposredno sorazmerno z naboji
ioni na šesto potenco 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(PO4 3-) : P(SO42-) : P(Cl-) ≈ 36:26:16
γ(PO4 3-): γ(SO42-): γ(Cl-) ≈ 1/36:1/26:1/16 Med koagulacijo z mešanicami elektrolitov
Možni so 3 primeri:
1) aditivnost –
2) antagonizem –
3) sinergija – C2
γ2
2
1
3
γ1
C1
Koagulacija z mešanicami elektrolitov:
1 – aditivnost; 2 – antagonizem; 3 - sinergija Mehanizem koagulacije solov z elektroliti
1. Stiskanje difuzne plasti
2. Selektivna adsorpcija ionov iz
naboj nasproten naboju granule
3. Adsorpcija ionske izmenjave Zaščita koloidov pred koagulacijo
Odpornost koloidov na elektrolite
poveča ob dodajanju IUD (beljakovine,
polisaharidi: želatina, škrob, natrijev kazein.
Mehanizem zaščitnega delovanja IUD:
1. Makromolekule IUD se adsorbirajo na koloidu
delci sol. Ker Molekule BMC so torej hidrofilne
hidrofobni deli sola, obdani z BMC molekulami,
postanejo bolj hidrofilni in njihova stabilnost v
vodne raztopine se poveča.
2. Solvatne lupine okrog se povečajo
hidrofobnih delcev, kar preprečuje približevanje in
lepljenje delcev sola.
Koloidno srebro je koloidna raztopina ultra majhnih delcev srebra v suspenziji.
Koloidno srebro pomagatelo se ne more boriti proti okužbi
hujše kot uporaba antibiotikov,
vendar absolutno brez stranskih učinkov.
Molekule srebra blokirajo
širjenje škodljivih bakterij,
viruse in glivice, zmanjšati jih
vitalna dejavnost. Hkrati pa spekter
učinki koloidnega srebra
zajema 650 vrst
bakterije (za primerjavo spekter
delovanje katerega koli antibiotika je samo
5-10 vrst bakterij).