Heterogenous o magkakaiba, ay itinuturing na isang sistema na binubuo ng dalawa o higit pang mga yugto. Ang bawat yugto ay may sariling interface, na maaaring paghiwalayin nang mekanikal.

Ang isang heterogenous system ay binubuo ng isang dispersed (panloob) na bahagi at isang dispersive (panlabas) na medium na nakapalibot sa mga particle ng dispersed phase.

Ang mga sistema kung saan ang mga likido ay ang panlabas na bahagi ay tinatawag na hindi magkatulad na mga sistema ng likido, at ang mga sistema kung saan ang mga gas ay ang panlabas na bahagi ay tinatawag na hindi magkakatulad na mga sistema ng gas. Ang mga heterogenous system ay madalas na tinatawag na dispersed system.

Ang mga sumusunod ay nakikilala: mga uri ng heterogenous system: mga suspensyon, emulsyon, bula, alikabok, usok, ambon.

Pagsuspinde ay isang sistema na binubuo ng isang liquid dispersed phase at isang solid dispersed phase (halimbawa, mga sarsa na may harina, starch milk, molasses na may sugar crystals). Depende sa laki ng butil, nahahati ang mga suspensyon sa magaspang (laki ng butil na higit sa 100 µm), pino (0.1–100 µm) at koloidal (0.1 µm o mas kaunti).

Emulsyon ay isang sistema na binubuo ng isang likido at mga patak ng isa pang likido na ipinamamahagi sa loob nito na hindi nahahalo sa una (halimbawa, gatas, pinaghalong langis ng gulay at tubig). Sa ilalim ng impluwensya ng gravity, naghihiwalay ang mga emulsion, ngunit may maliliit na sukat ng droplet (mas mababa sa 0.4–0.5 μm) o kapag idinagdag ang mga stabilizer, nagiging stable ang mga emulsion, na hindi makapaghihiwalay sa mahabang panahon.

Ang pagtaas sa konsentrasyon ng dispersed phase ay maaaring maging sanhi ng paglipat nito sa dispersed phase, at vice versa. Ang magkaparehong paglipat na ito ay tinatawag na phase inversion May mga emulsion ng gas kung saan ang dispersion medium ay likido at ang dispersed phase ay gas.

Foam ay isang sistema na binubuo ng isang likidong dispersed phase at mga bula ng gas na ipinamamahagi dito (gas dispersed phase) (halimbawa, mga cream at iba pang mga whipped na produkto). Ang mga foam ay katulad sa mga katangian ng mga emulsyon. Ang mga emulsion at foams ay nailalarawan sa pamamagitan ng phase inversion.

Ang mga alikabok, usok, at ambon ay aerosol.

Aerosols tinatawag na dispersed system na may gaseous dispersion medium at solid o liquid dispersed phase, na binubuo ng mga particle mula sa quasi-molecular hanggang sa microscopic na laki na may katangian na masuspinde nang higit pa o hindi gaanong mahabang panahon (halimbawa, flour dust na nabuo sa panahon ng pagsasala, transportasyon ng harina ng asukal sa alikabok na nabuo sa panahon, atbp.). Nabubuo ang usok kapag nasusunog ang solidong gasolina, nabubuo ang fog kapag namumuo ang singaw.

Sa aerosol, ang dispersion medium ay gas o hangin, at ang dispersed phase sa alikabok at usok ay solids, at sa fogs ito ay likido. Ang laki ng mga solidong particle ng alikabok ay 3-70 microns, usok - 0.3-5 microns.

Ulap ay isang sistema na binubuo ng isang daluyan ng pagpapakalat ng gas at mga patak ng likido na ipinamamahagi dito (liquid dispersed phase). Ang laki ng mga likidong patak na nabuo bilang resulta ng paghalay sa fog ay 0.3-3 μm. Ang isang tagapagpahiwatig ng husay na nagpapakilala sa pagkakapareho ng mga particle ng aerosol sa laki ay ang antas ng pagpapakalat.

Ang isang aerosol ay tinatawag na monodisperse kapag ang mga constituent particle nito ay may parehong laki, at polydisperse kapag naglalaman ito ng mga particle na may iba't ibang laki. Ang mga monodisperse aerosol ay halos hindi umiiral sa kalikasan. Ilang aerosol lang ang malapit sa laki ng butil sa mga monodisperse system (fungal hyphae, espesyal na ginawang mga ambon, atbp.).

Ang mga dispersed, o heterogenous, na mga system, depende sa bilang ng mga dispersed phase, ay maaaring single-o multicomponent. Halimbawa, ang isang multicomponent system ay gatas (may dalawang dispersed phase: taba at protina); mga sarsa (mga dispersed phase ay harina, taba, atbp.).

>> Chemistry: Mga dispersed system at solusyon

Ang mga dalisay na sangkap ay napakabihirang sa kalikasan. Ang mga paghahalo ng iba't ibang mga sangkap sa iba't ibang mga estado ng pagsasama-sama ay maaaring bumuo ng mga heterogenous at homogenous na sistema - mga dispersed system at solusyon.

Ang dispersed ay mga heterogenous system kung saan ang isang substance sa anyo ng napakaliit na particle ay pantay na ipinamamahagi sa dami ng isa pa.

Ang sangkap na naroroon sa mas maliit na dami at ipinamamahagi sa dami ng isa pa ay tinatawag na dispersed phase. Ito ay maaaring binubuo ng ilang mga sangkap.

Ang sangkap na naroroon sa mas malaking dami, sa dami kung saan ang dispersed phase ay ipinamamahagi, ay tinatawag na dispersion medium. Mayroong isang interface sa pagitan nito at ng mga particle ng dispersed phase samakatuwid, ang mga dispersed system ay tinatawag na heterogenous (inhomogeneous).

Parehong ang dispersion medium at ang dispersed phase ay maaaring kinakatawan ng mga sangkap sa iba't ibang estado ng pagsasama-sama - solid, likido at gas.

Depende sa kumbinasyon ng pinagsama-samang estado ng dispersion medium at ang dispersed phase, 9 na uri ng naturang mga sistema ang maaaring makilala (Talahanayan 9).

Batay sa laki ng particle ng mga substance na bumubuo sa dispersed phase, ang mga dispersed system ay nahahati sa coarsely dispersed (suspensions) na may particle sizes na higit sa 100 nm at finely dispersed (colloidal solutions o colloidal system) na may particle sizes mula 100 hanggang 1 nm. Kung ang sangkap ay nahati sa mga molekula o mga ion na mas mababa sa 1 nm ang laki, isang homogenous na sistema ang nabuo - isang solusyon. Ito ay pare-pareho (homogeneous), walang interface sa pagitan ng mga particle at medium.

Ang isang mabilis na kakilala sa mga dispersed system at solusyon ay nagpapakita kung gaano kahalaga ang mga ito sa pang-araw-araw na buhay at sa kalikasan (Talahanayan 9).

Ang pag-uuri ng mga disperse system at solusyon ay ipinakita sa Scheme 1.

Hukom para sa iyong sarili: kung wala ang Nile silt ang dakilang sibilisasyon ng Sinaunang Ehipto ay hindi magaganap; kung walang tubig, hangin, bato at mineral, ang buhay na planeta ay hindi iiral - ang ating karaniwang tahanan - ang Earth; kung walang mga selula ay walang buhay na organismo, atbp.

Suspindihin

Ang mga suspensyon ay mga dispersed system kung saan ang laki ng bahagi ng particle ay higit sa 100 nm. Ito ay mga opaque system, ang mga indibidwal na particle nito ay makikita sa mata. Ang dispersed phase at ang dispersion medium ay madaling paghiwalayin sa pamamagitan ng settling. Ang ganitong mga sistema ay nahahati sa:

1) mga emulsyon (parehong ang daluyan at ang bahagi ay mga likidong hindi matutunaw sa bawat isa). Ang mga ito ay kilalang gatas, lymph, water-based na mga pintura, atbp.;

2) mga suspensyon (ang daluyan ay isang likido, at ang bahagi ay isang solidong hindi matutunaw dito). Ito ay mga solusyon sa pagtatayo (halimbawa, "gatas ng dayap" para sa whitewashing), ilog at sea silt na nasuspinde sa tubig, isang buhay na suspensyon ng mga microscopic na nabubuhay na organismo sa tubig dagat - plankton, na pinapakain ng mga higanteng balyena, atbp.;

3) aerosol - mga suspensyon sa gas (halimbawa, sa hangin) ng maliliit na particle ng mga likido o solid. Pagkilala sa pagitan ng alikabok, usok, at hamog. Ang unang dalawang uri ng aerosol ay mga suspensyon ng mga solidong particle sa gas (mas malalaking particle sa alikabok), ang huli ay isang suspensyon ng maliliit na droplet ng likido sa gas. Halimbawa, natural na aerosol: fog, thunderclouds - isang suspensyon ng mga droplet ng tubig sa hangin, usok - maliliit na solidong particle. At ang smog na nakabitin sa mga pinakamalaking lungsod sa mundo ay isa ring aerosol na may solid at liquid dispersed phase. Ang mga residente ng mga pamayanan malapit sa mga pabrika ng semento ay nagdurusa sa pinakamasasarap na alikabok ng semento na laging nakabitin sa hangin, na nabuo sa panahon ng paggiling ng mga hilaw na materyales ng semento at ang produkto ng pagpapaputok nito - klinker. Ang mga katulad na nakakapinsalang aerosols - alikabok - ay naroroon din sa mga lungsod na may produksyon ng metalurhiko. Usok mula sa mga chimney ng pabrika, smog, maliliit na patak ng laway na lumilipad palabas sa bibig ng isang pasyente ng trangkaso, at gayundin ang mga nakakapinsalang aerosol.

Ang mga aerosol ay may mahalagang papel sa kalikasan, pang-araw-araw na buhay at mga aktibidad sa paggawa ng tao. Ang mga pag-iipon ng ulap, kemikal na paggamot sa mga patlang, spray paint application, fuel atomization, paggawa ng milk powder, at respiratory tract treatment (inhalation) ay mga halimbawa ng phenomena at proseso kung saan ang mga aerosol ay nagbibigay ng mga benepisyo. Ang mga aerosol ay mga fog sa ibabaw ng pag-surf sa dagat, malapit sa mga talon at mga bukal;

Para sa kimika, ang mga dispersed system kung saan ang medium ay tubig at mga likidong solusyon ang pinakamahalaga.

Ang natural na tubig ay laging naglalaman ng mga dissolved substance. Ang mga natural na solusyon sa tubig ay nakikilahok sa mga proseso ng pagbuo ng lupa at nagbibigay ng mga sustansya sa mga halaman. Ang mga kumplikadong proseso ng buhay na nagaganap sa katawan ng tao at hayop ay nagaganap din sa mga solusyon. Maraming mga teknolohikal na proseso sa kemikal at iba pang mga industriya, halimbawa ang produksyon ng mga acid, metal, papel, soda, mga pataba, ay nagaganap sa mga solusyon.

Mga sistemang koloidal

Mga sistemang koloidal - ang mga ito ay dispersed system kung saan ang phase particle size ay mula 100 hanggang 1 nm. Ang mga particle na ito ay hindi nakikita ng mata, at ang dispersed phase at ang dispersion medium sa naturang mga sistema ay mahirap paghiwalayin sa pamamagitan ng pag-aayos.

Ang mga ito ay nahahati sa sols (colloidal solutions) at gels (jelly).

1. Mga colloidal solution, o sols. Ito ang karamihan sa mga likido ng isang buhay na cell (cytoplasm, nuclear juice - karyoplasm, mga nilalaman ng organelles at vacuoles) at ang buhay na organismo sa kabuuan (dugo, lymph, tissue fluid, digestive juice, humoral fluid, atbp.). Ang ganitong mga sistema ay bumubuo ng mga pandikit, almirol, protina, at ilang polimer.

Maaaring makuha ang mga colloidal solution bilang resulta ng mga reaksiyong kemikal; halimbawa, kapag ang mga solusyon ng potassium o sodium silicates ("soluble glass") ay tumutugon sa mga solusyon sa acid, isang koloidal na solusyon ng silicic acid ay nabuo. Ang isang sol ay nabuo din sa panahon ng hydrolysis ng iron(III) chloride sa mainit na tubig. Ang mga colloidal na solusyon ay katulad ng hitsura sa mga tunay na solusyon. Ang mga ito ay nakikilala mula sa huli sa pamamagitan ng "maliwanag na landas" na nabuo - isang kono kapag ang isang sinag ng liwanag ay dumaan sa kanila. Ang kababalaghang ito ay tinatawag na Tyndall effect. Ang mga particle ng dispersed phase ng sol, na mas malaki kaysa sa tunay na solusyon, ay sumasalamin sa liwanag mula sa kanilang ibabaw, at nakikita ng tagamasid ang isang makinang na kono sa sisidlan na may colloidal solution. Hindi ito nabuo sa isang tunay na solusyon. Maaari mong obserbahan ang isang katulad na epekto, ngunit para lamang sa isang aerosol sa halip na isang likidong colloid, sa mga sinehan kapag ang isang sinag ng liwanag mula sa isang camera ng pelikula ay dumaan sa himpapawid ng bulwagan ng sinehan.

Ang mga particle ng dispersed phase ng colloidal solution ay madalas na hindi tumira kahit na sa pangmatagalang imbakan dahil sa tuluy-tuloy na banggaan sa mga solvent molecule dahil sa thermal movement. Hindi sila magkakadikit kapag lumalapit sa isa't isa dahil sa pagkakaroon ng mga singil sa kuryente ng parehong pangalan sa kanilang ibabaw. Ngunit sa ilalim ng ilang mga kundisyon, maaaring mangyari ang isang proseso ng coagulation.

Coagulation- ang kababalaghan ng mga colloidal particle na nagdidikit at namuo - ay sinusunod kapag ang mga singil ng mga particle na ito ay neutralisado kapag ang isang electrolyte ay idinagdag sa colloidal solution. Sa kasong ito, ang solusyon ay nagiging isang suspensyon o gel. Ang ilang mga organikong colloid ay namumuo kapag pinainit (glue, puti ng itlog) o kapag nagbago ang acid-base na kapaligiran ng solusyon.

2. Ang pangalawang subgroup ng mga colloidal system ay mga gel, o jellies, na mga gelatinous sediment na nabuo sa panahon ng coagulation ng sols. Kabilang dito ang isang malaking bilang ng mga polymer gel, na kilala sa iyo ng mga confectionery, kosmetiko at medikal na gel (gelatin, jellied meat, jelly, marmalade, Bird's Milk cake) at siyempre isang walang katapusang iba't ibang natural na gel: mineral (opal), dikya katawan, cartilage , tendons, buhok, kalamnan at nervous tissue, atbp. Ang kasaysayan ng pag-unlad ng buhay sa Earth ay maaaring sabay na ituring na ang kasaysayan ng ebolusyon ng koloidal na estado ng bagay. Sa paglipas ng panahon, ang istraktura ng mga gel ay nagambala at ang tubig ay inilabas mula sa kanila. Ang kababalaghang ito ay tinatawag na syneresis.

Mga solusyon

Ang isang solusyon ay tinatawag homogenous system na binubuo ng dalawa o higit pang substance.

Ang mga solusyon ay palaging single-phase, iyon ay, sila ay isang homogenous na gas, likido o solid. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang isa sa mga sangkap ay ipinamamahagi sa masa ng isa pa sa anyo ng mga molekula, atomo o ion (laki ng butil na mas mababa sa 1 nm).

Ang mga solusyon ay tinatawag totoo, kung gusto mong bigyang-diin ang kanilang pagkakaiba mula sa mga colloidal na solusyon.

Ang isang solvent ay itinuturing na isang sangkap na ang estado ng pagsasama-sama ay hindi nagbabago sa panahon ng pagbuo ng isang solusyon. Halimbawa, ang tubig sa may tubig na mga solusyon ng table salt, asukal, carbon dioxide. Kung ang isang solusyon ay nabuo sa pamamagitan ng paghahalo ng gas sa gas, likido sa likido, at solid sa solid, ang solvent ay itinuturing na bahagi na mas sagana sa solusyon. Kaya, ang hangin ay isang solusyon ng oxygen, mga marangal na gas, carbon dioxide sa nitrogen (solvent). Ang table vinegar, na naglalaman ng 5 hanggang 9% acetic acid, ay isang solusyon ng acid na ito sa tubig (ang solvent ay tubig). Ngunit sa acetic essence, ang acetic acid ay gumaganap ng papel na solvent, dahil ang mass fraction nito ay 70-80%, samakatuwid, ito ay isang solusyon ng tubig sa acetic acid.

Kapag nag-kristal ng isang likidong haluang metal ng pilak at ginto, maaaring makuha ang mga solidong solusyon ng iba't ibang komposisyon.

Ang mga solusyon ay nahahati sa:

Ang molekular ay may tubig na mga solusyon ng mga di-electrolytes - mga organikong sangkap (alkohol, glucose, sucrose, atbp.);

Molecular ionic ay mga solusyon ng mahina electrolytes (nitrous, hydrosulfide acids, atbp.);

Ang Ionic ay mga solusyon ng malakas na electrolytes (alkalies, salts, acids - NaOH, K2S04, HN03, HC104).

Noong nakaraan, mayroong dalawang punto ng pananaw sa likas na katangian ng paglusaw at mga solusyon: pisikal at kemikal. Ayon sa una, ang mga solusyon ay itinuturing na mga mekanikal na halo, ayon sa pangalawa - bilang hindi matatag na mga compound ng kemikal ng mga particle ng isang natunaw na sangkap na may tubig o ibang solvent. Ang huling teorya ay ipinahayag noong 1887 ni D.I. Mendeleev, na nagtalaga ng higit sa 40 taon sa pag-aaral ng mga solusyon. Itinuturing ng modernong kimika ang paglusaw bilang isang prosesong physicochemical, at ang mga solusyon bilang mga sistemang physicochemical.

Ang isang mas tumpak na kahulugan ng isang solusyon ay:

Solusyon - isang homogenous (homogeneous) system na binubuo ng mga particle ng isang dissolved substance, isang solvent at mga produkto ng kanilang pakikipag-ugnayan.
Ang pag-uugali at katangian ng mga solusyon sa electrolyte, tulad ng alam mo, ay ipinaliwanag ng isa pang mahalagang teorya ng kimika - ang teorya ng electrolytic dissociation, na binuo ni S. Arrhenius, na binuo at dinagdagan ng mga mag-aaral ng D. I. Mendeleev, at lalo na ni I. A. Kablukov.

1. Ano ang mga disperse system?

2. Kapag ang balat ay nasira (sugat), ang pamumuo ng dugo ay sinusunod - coagulation ng sol. Ano ang kakanyahan ng prosesong ito? Bakit gumaganap ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ng isang proteksiyon na function para sa katawan? Ano ang pangalan ng isang sakit kung saan mahirap o hindi naobserbahan ang pamumuo ng dugo?

3. Sabihin sa amin ang kahalagahan ng iba't ibang disperse system sa pang-araw-araw na buhay.

4. Bakas ang ebolusyon ng mga colloidal system sa panahon ng pag-unlad ng buhay sa Earth.

Nilalaman ng aralin mga tala ng aralin pagsuporta sa frame lesson presentation acceleration methods interactive na mga teknolohiya Magsanay mga gawain at pagsasanay mga workshop sa pagsusulit sa sarili, mga pagsasanay, mga kaso, mga pakikipagsapalaran sa mga tanong sa talakayan sa araling-bahay, mga retorika na tanong mula sa mga mag-aaral Mga Ilustrasyon audio, mga video clip at multimedia litrato, larawan, graphics, talahanayan, diagram, katatawanan, anekdota, biro, komiks, talinghaga, kasabihan, crosswords, quote Mga add-on mga abstract articles tricks para sa mga curious crib textbooks basic at karagdagang diksyunaryo ng mga terminong iba Pagpapabuti ng mga aklat-aralin at mga aralinpagwawasto ng mga pagkakamali sa aklat-aralin pag-update ng isang fragment sa isang aklat-aralin, mga elemento ng pagbabago sa aralin, pagpapalit ng hindi napapanahong kaalaman ng mga bago Para lamang sa mga guro perpektong mga aralin plano sa kalendaryo para sa mga metodolohikal na mga programa sa talakayan; Pinagsanib na Aralin

Mga sistemang nakakalat. hukbong-dagat

Pangunahing Konsepto

Mga sistemang nakakalat - ito ay mga heterogenous system na binubuo ng dalawa o higit pang mga phase na may mataas na binuo na interface sa pagitan ng mga ito.Ang mga espesyal na katangian ng mga sistema ng pagpapakalat ay tiyak na dahil sa maliit na laki ng butil at ang presensya malaking interface ng ibabaw. Sa pagsasaalang-alang na ito, ang pagtukoy ng mga katangian ay ang mga katangian ng ibabaw, at hindi ang mga particle sa kabuuan. Ang mga katangian ay mga prosesong nagaganap sa ibabaw, at hindi sa loob ng yugto. Mula dito nagiging malinaw kung bakit tinatawag ang colloidal chemistry physico-chemistry surface phenomena at disperse system.

Ang kakaiba ng mga disperse system ay ang kanilang dispersion - ang isa sa mga phase ay dapat durugin, ito ay tinatawag dispersed phase. Ang isang tuluy-tuloy na daluyan kung saan ang mga particle ng dispersed phase ay ipinamamahagi ay tinatawag daluyan ng pagpapakalat. Itinuturing na dispersed ang isang phase kung ang substance ay pira-piraso sa hindi bababa sa isang direksyon. Kung ang sangkap ay pira-piraso lamang sa taas, ang mga pelikula, tisyu, mga plato, atbp. ay nabuo Kung ang sangkap ay pira-piraso sa parehong taas at lapad, ang mga hibla, mga sinulid, at mga capillary ay nabuo. Sa wakas, kung ang sangkap ay pira-piraso sa lahat ng tatlong direksyon, ang dispersed phase ay binubuo ng mga discrete (indibidwal) na mga particle, ang hugis nito ay maaaring maging lubhang magkakaibang.

Ang mga dispersed system ay maaaring uriin ayon sa maraming pamantayan, na nauugnay sa isang malaking iba't ibang mga bagay na pinag-aaralan ng colloid chemistry. Ang pangunahing tampok ng pag-uuri ay maaaring makilala laki ng butil dispersed phase:

-magaspang(> 10 microns): granulated sugar, mga lupa, fog, patak ng ulan, abo ng bulkan, magma, atbp.

-Medium dispersed (0.1-10 µm): pulang selula ng dugo ng tao, E. coli, atbp.

-Highly dispersed(1-100 nm): influenza virus, usok, labo sa natural na tubig, artipisyal na nakuha na mga sols ng iba't ibang mga sangkap, may tubig na solusyon ng mga natural na polimer (albumin, gelatin, atbp.), atbp.

-Nanoscale (1-10 nm): glycogen molecule, fine pores ng coal, metal sols na nakuha sa presensya ng mga molecule ng organic substance na naglilimita sa paglaki ng mga particle, carbon nanotubes, magnetic nanothreads na gawa sa iron, nickel, atbp.

Dito napapansin natin na hindi nagkataon na isaalang-alang muna natin ang pag-uuri ng mga dispersed system ayon sa laki ng butil. Ito ay ang laki ng butil (linear na sukat, at hindi ang bigat at hindi ang bilang ng mga particle ng mga atomo sa isang particle!) ay ang pinakamahalagang tagapagpahiwatig ng dami ng mga dispersed system, na tinutukoy ang kanilang mga katangian ng husay. Habang nagbabago ang mga laki ng butil, nagbabago ang lahat ng pangunahing katangian ng mga sistema ng disperse: reaktibiti, kapasidad ng adsorption; optical, catalytic properties, atbp. Ang mga modernong colloidal chemistry na pag-aaral ay nagpapakalat ng mga sistema na may malawak na hanay ng mga laki ng particle: mula sa magaspang(10 -6 -10 - 4 m ) dati lubhang nakakalat o talaga koloidal (10 -9 -10 - 7 m).

Ang pakikipag-ugnayan ng mga phase ng dispersed system ay nangangahulugan ng mga proseso ng solvation (hydration sa kaso ng aqueous system), ibig sabihin, ang pagbuo ng solvation (hydrate) shell mula sa mga molecule ng dispersion medium sa paligid ng mga particle ng dispersed phase. Ayon sa pagkakabanggit, Ayon sa intensity ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga sangkap ng dispersed phase at dispersion medium (para lamang sa mga system na may liquid dispersion medium), ayon sa panukala ni G. Freundlich, ang mga sumusunod na dispersed system ay nakikilala:

-Lyophilic(hydrophilic, kung ang DS ay tubig): mga micellar na solusyon ng mga surfactant, kritikal na emulsyon, may tubig na solusyon ng ilang natural na IUD, halimbawa, mga protina (gelatin, puti ng itlog), polysaccharides (starch).Ang mga ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang malakas na pakikipag-ugnayan ng mga particle ng DF na may mga molekula ng DS. Sa limitadong kaso, ang kumpletong paglusaw ay sinusunod. Ang mga Lyophilic disperse system ay kusang nabuo dahil sa proseso ng solvation. Thermodynamically aggregatively stable.

-Lyophobic(hydrophobic, kung ang DS ay tubig): emulsion, suspension, sols. Ang mga ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng mahinang pakikipag-ugnayan ng mga particle ng DP sa mga molekula ng DS. Ang mga ito ay hindi kusang bumubuo; Thermodynamically ay aggregatively unstable (ibig sabihin, sila ay may posibilidad na kusang pagsasama-sama ng mga particle ng dispersed phase), ang kanilang relatibong katatagan (ang tinatawag na metastability ) ay dahil sa mga kinetic factor (ibig sabihin, mababang rate ng pagsasama-sama).

Batay sa estado ng pagsasama-sama ng mga yugto, iminungkahi ni W. Ostwald ang isang pag-uuri na naging napakalawak:

Talahanayan 1. Pag-uuri ng mga disperse system ayon sa estado ng pagsasama-sama ng mga phase

DS DF	likido	puno ng gas	Solid
Solid	T/L – mga suspensyon, sols: suspensyon ng mga metal at iba pang solidong partikulo, sols ng mga metal at kanilang mga oxide	T/G – mga alikabok, usok, pulbos: pang-industriya na paglabas ng mga solidong particle sa atmospera, usok mula sa apoy, sandstorm, harina at alikabok ng kalsada sa hangin, aerosol ng solidong mga gamot na sangkap	T/T – mga haluang metal, solidong colloidal na solusyon: mga metal na haluang metal, oxide at metal oxide composite na materyales, mineral
likido	AT/F – emulsions, creams: gatas, sour cream, langis, cosmetic creams	L/G – aerosol na may likidong DF: fog, patak ng ulan, sprayed jet ng coolant, pabango na na-spray sa hangin, likidong gasolina sa combustion chamber) fogs	L/T – mga buhaghag na katawan na puno ng likido, mga capillary na katawan, mga gel: mga selula ng mga buhay na organismo, perlas, luad, mansanas
puno ng gas	G/L - foam: foam ng sabon, foam ng beer, foam na pamatay ng apoy		H/T – porous at capillary system, xerogel: pumice, activated carbon, silica gel, polystyrene foam, kahoy, papel, karton, tela ng tela

Alinsunod sa mga kinetic na katangian ng dispersed phase, sila ay nakikilala malayang nakakalat At magkakaugnay na nagkalat mga sistema.Mayroon ding mga diluted at concentrated system. Sa cohesively dispersed system, isa sa mga phase ay structurally fixed (ang pakikipag-ugnayan ay nangyayari sa pagitan ng mga particle, sila ay "konektado" sa isa't isa) at hindi maaaring malayang gumagalaw. Sa mga malayang dispersed system, ang mga particle ay nakahiwalay at nakikilahok sa thermal movement at diffusion. Sa dilute coherently dispersed system, ang mga particle ay bumubuo ng tuluy-tuloy na spatial network (dispersed structure) - lumilitaw ang mga ito mga gel. Ang mga dispersed system ng anumang uri na nakuha sa isang concentrated state (mga paste, ointment, makapal na sols, makapal na aerosol, atbp.) ay inuri din bilang cohesive dispersed system. Sa mga concentrated disperse system, ang independiyenteng paggalaw ng mga particle ng dispersed phase ay mahirap, at sila ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang tiyak na antas ng istraktura, na nagpapahintulot sa kanila na ituring bilang magkakaugnay na dispersed system.

Paghahanda at paglilinis ng mga dispersed system

Ang malaking pagkakaiba-iba ng mga uri at anyo ng mga dispersed system, na matatagpuan sa lahat ng mga lugar ng aktibidad ng tao, ay nagpapahiwatig din ng iba't ibang mga pamamaraan para sa kanilang produksyon - parehong pangkalahatan at espesyal. Ito ay lohikal na isaalang-alang ang hiwalay na mga pamamaraan na batay sa isa sa mga diskarte - paghalay o nagpapakalat.

Sa katunayan, ang mekanikal na pagpapakalat ay ang pangunahing paraan ng paggiling ng mga materyales, na ginagamit sa industriya at matatagpuan sa lahat ng dako sa kalikasan. Sa panahon ng mekanikal na pagpapakalat, ang pagdaig sa mga intermolecular na pwersa at pag-iipon ng enerhiya sa ibabaw sa panahon ng pagdurog ay nangyayari kapag ang panlabas na mekanikal na gawain ay ginanap sa system. Ang mekanikal na pagpapakalat ay isinasagawa sa iba't ibang paraan: abrasion, pagdurog, paghahati, pagsabog, pagbubula (pagdaraan ng isang daloy ng hangin sa pamamagitan ng isang likido), pagyanig, pagsabog, pagkilos ng tunog at ultrasonic waves, atbp. Sa industriya, ganito ang pagbuo ang mga materyales ay nakuha (semento, kongkreto chips, tuyong pintura , masilya at iba pang pinaghalong gusali sa anyo ng mga tuyong pulbos at suspensyon), mga gamot (pulbos, ointment, pastes, emulsion), mga produktong pagkain (spices, ground coffee), atbp. Mechanical sa pamamagitan ng dispersion kadalasan ay posible na makakuha ng mga dispersed system lamang na may medyo malaking laki ng particle (hindi bababa sa 100 nm). Ang mga dispersed system ay nakuha sa pamamagitan ng paggiling T /T, T/F At F/F.

Peptizationtinatawag na paglipat ng mga sediment sa isang colloidal na solusyon sa ilalim ng impluwensya ng mga espesyal na stabilizing additives ( mga peptizer ), o sa pamamagitan ng pag-alis ng mga ions mula sa system na nagtataguyod ng pagsasama-sama ng particle.Ang mga peptizer ay maaaring isang solusyon ng isang electrolyte, isang surfactant, o isang solvent. Tanging ang mga bagong handa na sediment lamang, kung saan ang mga particle na may sukat na koloidal ay konektado sa mas malalaking aggregate sa pamamagitan ng mga layer ng DS, ang maaaring ma-peptize. Habang iniimbak ang mga sediment, nangyayari ang mga phenomena ng recrystallization at pagtanda, na humahantong sa pagsasama ng mga particle sa isa't isa, na pumipigil sa peptization. Ang peptization ay karaniwang inuri bilang isang paraan ng pagpapakalat, dahil nakabatay din ito sa paraan ng condensation, ibig sabihin, ang paunang paghahanda ng mga pinagsama-samang mula sa mga tunay na solusyon. Paraan ng peptization, hindi katulad ng iba nagpapakalat Ginagawa ring posible ng mga pamamaraan na makakuha ng mga sistemang koloidal na may maliliit na laki ng butil (hanggang 1 nm), na karaniwang pangunahin para sa mga pamamaraan ng condensation.

Kasama sa mga paraan ng condensation para sa paggawa ng mga dispersed system paghalay, pagkikristal At desublimation. Ang mga ito ay batay sa pagbuo ng isang bagong yugto sa ilalim ng mga kondisyon ng isang supersaturated na estado ng mga sangkap sa isang gas o likidong kapaligiran. Ang isang kinakailangang kondisyon para sa condensation ay supersaturation at hindi pantay na pamamahagi ng mga sangkap sa dispersion medium (pagbabago ng konsentrasyon), pati na rin ang pagbuo ng mga condensation center o nuclei. Sa kasong ito, ang sistema ay napupunta mula homogenous hanggang heterogenous. Ang condensation at desublimation ay katangian ng isang gas medium, at ang crystallization ay katangian ng isang liquid medium.

Ang mga pamamaraan ng condensation ay hindi nangangailangan ng mga espesyal na makina at ginagawang posible na makakuha ng mga dispersed system na may mas maliit na laki ng particle kumpara sa nagpapakalat paraan. Sa partikular, nagpapakalat Ang mga pamamaraan (maliban sa paraan ng peptization at paraan ng Bredig) ay hindi pinapayagan ang pagkuha ng mga nano-sized na disperse system (1-100 nm). Para sa layuning ito, kadalasang ginagamit ang mga paraan ng paghalay. Sa kasong ito, depende sa mga kondisyon ng synthesis, ang mga dispersed phase particle ng anumang laki ay nabuo. Ang isa pang bentahe ng diskarte sa paghalay ay sa karamihan ng mga kaso hindi ito nangangailangan ng makabuluhang panlabas na trabaho.

Upang alisin ang mababang molekular na timbang na mga impurities (sa partikular, destabilizing electrolytes), ang mga sols ay madalas na dinadalisay pagkatapos ng paghahanda. Ang mga paraan para sa paglilinis ng sols ay dialysis at ultrafiltration.

Ang dialysis ay batay sa pagkakaiba sa rate ng diffusion ng maliliit na molekula o mga ion at mga particle ng colloidal sizes sa pamamagitan ng semi-permeable partition - isang lamad.. Para sa mga layuning ito, ginagamit ang mga lamad na gawa sa mga lamad ng hayop at halaman, tanned gelatin, collodion membrane, cellulose acetate at cellophane, parchment paper, ceramic porous na materyales, atbp.

Ang mga maliliit na molekula at ion mula sa sol ay tumagos sa lamad at nagkakalat sa tubig na nakikipag-ugnayan sa lamad, habang ang mga molekula ng tubig ay tumagos sa lamad sa kabaligtaran ng direksyon. Bilang isang resulta, pagkatapos ng paglilinis, ang koloidal na sistema ay natunaw. Ang paglilinis ng mga colloidal solution sa ganitong paraan ay nangangailangan ng malaking oras (mga araw, linggo at kahit na buwan). Upang mapabilis ang dialysis, maaaring gumamit ng iba't ibang mga diskarte, halimbawa, pagtaas ng lugar ng lamad, pagbabawas ng layer ng likidong lilinisin, o madalas na pagpapalit ng panlabas na likido (tubig), pagtaas ng temperatura, o paglalagay ng electric field (electrodialysis) . Sa partikular, pinapayagan ng electrodialysis ang proseso ng dialysis na makumpleto sa loob ng ilang oras. Sa ilalim ng mga kondisyong pang-industriya, inaalis ng dialysis ang mga asin mula sa mga protina (gelatin, agar-agar, gum arabic), mga tina, silica gel, tannin at atbp.

Sa panahon ng proseso ng ultrafiltration, ang lamad ay nagpapanatili ng mga particle ng dispersed phase o macromolecules, at ang dispersion medium na may hindi kanais-nais na low-molecular impurities ay dumadaan sa lamad.Ang ultrafiltration ay isang proseso ng baromembrane hindi tulad ng dialysis, ito ay isinasagawa sa ilalim ng presyon. Sa ultrafiltration, nakakamit ang isang mataas na antas ng paglilinis ng mga sols habang sabay-sabay na pinagtutuunan ang mga ito. Minsan sinasabi na ang ultrafiltration ay dialysis na ginagawa sa ilalim ng pressure, bagama't hindi ito ganap na totoo (maaaring magtaka kung bakit ka lalo na nag-usisa).

Mga katangian ng disperse system

Para doon Upang mas malinaw na maunawaan ang mga proseso na sumasailalim, halimbawa, ang mga proseso ng lamad na inilarawan sa itaas - dialysis at ultrafiltration, ipinapayong isaalang-alang molecular kinetic properties mga solusyon na sanhi ng magulong thermal movement ng mga molecule at atoms. Ang mga batas ng kusang paggalaw na ito ay pinag-aaralan ng molecular kinetic theory. Ang ilang mga katangian ng mga solusyon ay natutukoy sa pamamagitan ng paggalaw na ito, iyon ay, ang mga ito ay tinutukoy hindi sa pamamagitan ng komposisyon, ngunit sa pamamagitan ng bilang ng mga kinetic unit - mga molekula sa bawat yunit ng dami o masa. Kabilang dito ang mga ari-arian na tinatawag colligative : pagsasabog, osmotic pressure, mga pagkakaiba sa presyon ng singaw at pagyeyelo at pagkulo sa kaso ng isang purong solvent at solusyon.

Brownian motion - ito ay isang tuluy-tuloy na random na paggalaw ng mga particle ng microscopic at colloidal na laki na hindi nabubulok sa paglipas ng panahon. Ang paggalaw na ito ay mas matindi kapag mas mataas ang temperatura at mas mababa ang masa ng particle at ang lagkit ng dispersion medium.

Upang matukoy ang dami ng Brownian motion, ginagamit namin karaniwang shift, na nauugnay sa diffusion coefficient equation Einstein-Smoluchowski :

saan D- koepisyent ng pagsasabog, t - oras ng pagsasabog

Ang pagsasabog ay ang kusang proseso ng pagpapantay sa konsentrasyon ng mga molekula, ion o mga koloidal na particle sa ilalim ng impluwensya ng kanilang thermal movement. Ang proseso ng pagsasabog ay nangyayari nang kusang, dahil ito ay sinamahan ng isang pagtaas sa entropy ng system.Alalahanin natin na ang pare-parehong pamamahagi ng bagay sa isang sistema ay tumutugma sa pinaka-malamang na estado nito.

Upang ilarawan ang dami ng pagsasabog, ginagamit ito Batas ni Fick, na itinatag sa pamamagitan ng pagkakatulad sa mga batas ng paglipat ng init at kuryente:

,

saan dQ- dami nagkakalat mga sangkap; D- koepisyent ng pagsasabog; dc /dx- gradient ng konsentrasyon; s– lugar kung saan nangyayari ang pagsasabog; τ – tagal ng pagsasabog.

Osmosis- Ito ang one-way diffusion ng mga solvent molecule sa pamamagitan ng semi-permeable membrane, napapailalim sa pagkakaiba sa mga konsentrasyon ng solusyon sa magkabilang panig ng lamad.Kapag ang dalawang solusyon ng magkakaibang konsentrasyon o isang solusyon at isang purong solvent ay pinaghihiwalay ng isang semi-permeable na partisyon (membrane), ang isang daloy ng solvent ay nangyayari mula sa isang mas mababang konsentrasyon ng isang sangkap patungo sa isang mas mataas, na humahantong sa isang pagkakapantay-pantay ng mga konsentrasyon. Ang paglitaw ng daloy ay dahil sa ang katunayan na ang bilang ng mga epekto ng mga solvent na molekula sa lamad mula sa gilid ng isang mas dilute na solusyon (o purong solvent) ay mas malaki kaysa sa gilid ng isang mas puro solusyon. Ang labis na bilang ng mga epekto ay kung ano ang nagiging sanhi ng solvent na lumipat sa mga pores ng lamad kung saan mayroong mas kaunting mga molekula.

Para sa mga colloidal system maaari tayong sumulat

.

Sedimentation– ito ay isa pang kababalaghan na nauugnay sa mga molecular kinetic na katangian ng mga dispersed system.

Ang sedimentation ay ang proseso ng pag-aayos (sa mga bihirang kaso, lumulutang) ng mga dispersed phase particle sa isang likido o gas na daluyan sa ilalim ng impluwensya ng grabidad. Ang sedimentation ay katangian ng mga suspensyon. Sa mga emulsyon, sa kabaligtaran, ang mga particle ng dispersed phase ay karaniwang lumulutang

Katatagan ng mga dispersed system

Ang modernong modelo ng istraktura ng isang micelle ay isinasaalang-alang ang katotohanan na ang mga counterion ay matatagpuan sa dalawang layer - siksik at nagkakalat, at na ang sliding surface ng isang particle sa isang solusyon ay ang hangganan sa pagitan ng mga layer na ito.

Ang pinakamahalagang electrokinetic phenomenon, na tipikal para sa mga dispersed system, ay electrophoresis, ibig sabihin, ang paggalaw ng mga colloidal particle sa isang panlabas na electric field.

Electrophoresis at electroosmosis ay electrokinetic phenomena ako -mga lungsod. Sa electrokinetic phenomena II nabibilang sa genus potensyal na pagtagas At potensyal ng sedimentation, na binubuo sa paglitaw ng isang potensyal na pagkakaiba kapag gumagalaw ang mga particle ng dispersed phase o dispersion medium.

Magnitude ζ - potensyal nauugnay sa rate ng electrophoresis ng mga sisingilin na particle equation Helmholtz-Smoluchowski :

saan k– koepisyent depende sa hugis ng mga particle (para sa mga spherek= 6, para sa mga silindrok = 4); v– linear velocity ng paggalaw ng mga particle (o sol boundaries); ε – kamag-anak na dielectric na pare-pareho;E- lakas ng electric field.

Sa disperse system, ang tiyak na lugar sa ibabaw ng dispersed phase ay napakalaki. Ang isa sa pinakamahalagang kahihinatnan ng malaking lugar sa ibabaw ng dispersed phase ay ang lyophobic disperse system ay may labis na enerhiya sa ibabaw at, samakatuwid, ay thermodynamically hindi matatag. Samakatuwid, ang iba't ibang mga kusang proseso ay nagaganap sa mga dispersed system, na humahantong sa isang pagbawas sa labis na enerhiya. Ang pinakakaraniwang proseso ay ang pagbawas ng tiyak na lugar sa ibabaw dahil sa pagpapalaki ng mga particle. Bilang isang resulta, ang mga naturang proseso ay humantong sa pagkawasak ng sistema Kaya, ang pangunahing pag-aari na nagpapakilala sa mismong pagkakaroon ng mga dispersed system ay ang kanilang katatagan, o, sa kabaligtaran, kawalang-tatag.

N.P. Iminungkahi ni Peskov noong 1920 na makilala ang pagitan ng kinetic at aggregative stability. Sa unang kaso, isinasaalang-alang namin ang pagpili nagkalat mga yugto sa ilalim ng impluwensya ng grabidad depende sa antas ng pagpapakalat, at ang antas ng pagpapakalat mismo ay ipinapalagay na isang pare-parehong halaga para sa isang naibigay na sistema. Sa pangalawang kaso, ang mga kondisyon ng pananatili o pagkakaiba-iba ng napaka antas ng pagpapakalat ng butil ay isinasaalang-alang

Para sa karamihan ng mga hydrophobic sols, ang pangunahing salik na tumitiyak sa kanilang katatagan (kasama ang hydration shell) ay ang pagkakaroon ng parehong singil sa mga particle ng dispersed phase. Ang pagpapakilala ng mga electrolyte sa hydrosols ay maaaring humantong sa pagbaba o kumpletong neutralisasyon ng singil ng mga colloidal particle, na nagpapahina sa kanilang electrostatic repulsion at nagtataguyod ng convergence at aggregation.

Ang pinakamababang konsentrasyon ng electrolyte na nagiging sanhi ng pagsisimula ng proseso ng coagulation ay tinatawag coagulation threshold g Upang(mol/dm 3).

Mga solusyon ng mga sangkap na may mataas na molekular na timbang

Ang mga polymer, tulad ng mga low-molecular substance, depende sa mga kondisyon para sa pagkuha ng solusyon (ang likas na katangian ng polymer at solvent, temperatura, atbp.) ay maaaring bumuo ng parehong colloidal at true solution. Sa bagay na ito, kaugalian na pag-usapan ang tungkol sa koloidal o totoong estado ng isang sangkap sa solusyon. Hindi namin hahawakan ang mga colloidal polymer-solvent system. Isaalang-alang lamang natin ang mga solusyon ng molecular-type polymers. Dapat pansinin na dahil sa malaking sukat ng mga molekula at ang mga kakaiba ng kanilang istraktura, ang mga solusyon sa IUD ay may ilang mga tiyak na katangian:

1. Ang mga proseso ng equilibrium sa mga solusyon sa IUD ay dahan-dahang naitatag.

2. Ang proseso ng paglusaw ng IUD ay kadalasang nauuna sa proseso ng pamamaga.

3. Ang mga solusyon sa polimer ay hindi sumusunod sa mga batas ng mga ideal na solusyon, i.e. Ang mga batas ni Raoult at hindi Hoff.

4. Kapag dumaloy ang mga solusyon sa polimer, nangyayari ang anisotropy ng mga katangian (hindi pantay na pisikal na katangian ng solusyon sa iba't ibang direksyon) dahil sa oryentasyon ng mga molekula sa direksyon ng daloy.

5. Mataas na lagkit ng mga solusyon sa IUD.

6. Dahil sa kanilang malaking sukat, ang mga molekulang polimer ay may posibilidad na mag-ugnay sa mga solusyon. Ang buhay ng mga polymer associates ay mas mahaba kaysa sa mababang molekular na timbang na mga sangkap.

Ang proseso ng paglusaw ng BMC ay nangyayari nang kusang, ngunit sa loob ng mahabang panahon, at madalas na nauuna sa pamamaga ng polimer sa solvent. Ang mga polimer na ang mga macromolecule ay may simetriko na hugis ay maaaring mapunta sa solusyon nang walang unang pamamaga. Halimbawa, ang hemoglobin, atay na almirol - glycogen ay halos hindi namamaga kapag natunaw, at ang mga solusyon ng mga sangkap na ito ay walang mataas na lagkit kahit na sa medyo mataas na konsentrasyon. Habang ang mga substance na may mataas na asymmetric elongated molecules ay bumukol nang napakalakas kapag natunaw (gelatin, cellulose, natural at synthetic rubbers).

Ang pamamaga ay isang pagtaas sa masa at dami ng polimer dahil sa pagtagos ng mga solvent na molekula sa spatial na istraktura ng IMC.

Mayroong dalawang uri ng pamamaga:walang limitasyon, nagtatapos sa kumpletong paglusaw ng IUD (halimbawa, pamamaga ng gelatin sa tubig, goma sa benzene, nitrocellulose sa acetone) atlimitado, na humahantong sa pagbuo ng isang namamaga na polimer - halaya (halimbawa, pamamaga ng selulusa sa tubig, gelatin sa malamig na tubig, bulkanisadong goma sa benzene).

Pangkalahatang kimika: aklat-aralin / A. V. Zholnin; inedit ni V. A. Popkova, A. V. Zholnina. - 2012. - 400 pp.: may sakit.

Kabanata 13. PHYSICAL CHEMISTRY NG DISPERSE SYSTEMS

Kabanata 13. PHYSICAL CHEMISTRY NG DISPERSE SYSTEMS

Ang buhay ay isang espesyal na sistemang koloidal,... ito ay isang espesyal na kaharian ng natural na tubig.

SA AT. Vernadsky

13.1 DISPERSE SYSTEMS, KANILANG MGA CLASSIFICATIONS, PROPERTY

Mga solusyon sa koloidal

Ang materyal na batayan ng modernong sibilisasyon at ang mismong pag-iral ng tao at ang buong biyolohikal na mundo ay nauugnay sa mga dispersed system. Ang isang tao ay nabubuhay at nagtatrabaho na napapalibutan ng mga dispersed system. Ang hangin, lalo na ang hangin ng mga working room, ay isang dispersed system. Maraming mga produktong pagkain, mga intermediate na produkto at mga produktong naproseso ang mga dispersed system (gatas, karne, tinapay, mantikilya, margarin). Maraming mga nakapagpapagaling na sangkap ang ginawa sa anyo ng mga manipis na suspensyon o emulsyon, ointment, pastes o creams (protargol, collargol, gelatinol, atbp.). Ang lahat ng mga sistema ng buhay ay nakakalat. Ang mga selula ng kalamnan at nerbiyos, mga hibla, mga gene, mga virus, protoplasma, dugo, lymph, cerebrospinal fluid - lahat ng ito ay lubos na nakakalat na mga pormasyon. Ang mga prosesong nagaganap sa kanila ay kinokontrol ng mga batas pisikal at kemikal, na pinag-aaralan ng pisikal na kimika ng mga dispersed system.

Ang mga dispersed system ay ang mga kung saan ang sangkap ay nasa isang estado ng higit pa o hindi gaanong mataas na pagkapira-piraso at pantay na ipinamamahagi sa kapaligiran. Ang agham ng mga highly dispersed system ay tinatawag na colloidal chemistry. Ang buhay na bagay ay batay sa mga compound na nasa isang colloidal na estado.

Ang isang disperse system ay binubuo ng isang dispersion medium at isang dispersed phase. Mayroong ilang mga klasipikasyon ng mga dispersed system batay sa iba't ibang katangian ng mga dispersed system.

1. Ayon sa estado ng pagsasama-sama daluyan ng pagpapakalat Ang lahat ng disperse system ay maaaring bawasan sa 3 uri. Mga dispersed system na may gas

daluyan ng pagpapakalat - aerosol(usok, hangin sa workspace, ulap, atbp.). Dispersed system na may medium dispersion ng likido - mga lyosols(mga foam, emulsion - gatas, suspensyon, alikabok na nahuli sa respiratory tract; ang dugo, lymph, ihi ay hydrosols). Dispersed system na may solid dispersion medium - mga solidosol(pumice, silica gel, mga haluang metal).

2. Ang pangalawang pangkat ng pag-uuri ay nagkakalat ng mga sistema depende sa laki ng butil ng dispersed phase. Ang sukat ng pagkapira-piraso ng butil ay alinman sa nakahalang laki ng butil - radius (r), o

Ang (radius) ng mga particle (r) ay ipinahayag sa sentimetro, pagkatapos ang dispersion D ay ang bilang ng mga particle na maaaring mailagay nang malapit sa haba ng isang sentimetro. Sa wakas, maaari itong mailalarawan sa pamamagitan ng tiyak na lugar sa ibabaw (∑), ang mga yunit ng ∑ ay m 2 /g o m 2 /l. Sa ilalim tiyak na ibabaw maunawaan ang relasyon sa ibabaw (S) dispersed phase sa nito

koepisyent ng pag-asa ng tiyak na lugar sa ibabaw sa hugis ng butil. Ang tiyak na lugar sa ibabaw ay direktang proporsyonal sa dispersion (D) at inversely proportional sa transverse na laki ng particle (r). Sa pagtaas ng pagpapakalat, i.e. habang bumababa ang laki ng butil, tumataas ang tiyak na lugar sa ibabaw nito.

Ang pangalawang pangkat ng pag-uuri ay naghiwa-hiwalay ng mga sistema depende sa laki ng butil ng dispersed phase sa mga sumusunod na grupo (Talahanayan 13.1): mga magaspang na sistema; mga solusyon sa koloid; tunay na solusyon.

Ang mga colloidal system ay maaaring gas, likido at solid. Ang pinakakaraniwan at pinag-aralan na likido (lyosols). Ang mga colloidal solution ay karaniwang tinatawag na sols para sa maikli. Depende sa likas na katangian ng solvent - dispersion medium, i.e. tubig, alkohol o eter, ang mga lyosols ay tinatawag na hydrosols, alcosols o etherosols, ayon sa pagkakabanggit. Batay sa intensity ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga particle ng dispersed phase at dispersion medium, ang mga sols ay nahahati sa 2 grupo: lyophilic- masinsinang pakikipag-ugnayan, bilang isang resulta kung saan nabuo ang mga layer ng solvation, halimbawa, sol ng protoplasm, dugo, lymph, starch, protina, atbp.; lyophobic sols- mahinang pakikipag-ugnayan ng mga particle ng dispersed phase na may mga particle ng dispersion medium. Sols ng mga metal, hydroxides, halos lahat ng mga klasikal na sistema ng koloid. Ang mga IUD at surfactant solution ay pinaghihiwalay sa magkakahiwalay na grupo.

Talahanayan 13.1. Pag-uuri ng mga disperse system ayon sa laki ng butil at ang kanilang mga katangian

Ang aming mga domestic scientist na si I.G. Borschov, P.P. Weimarn, N.P. Peskov, D.I. Mendeleev, B.V. Deryagin, P.A. Rebinder, atbp.

Ang anumang colloidal solution ay isang microheterogeneous, multiphase, highly at polydisperse system na may mataas na antas ng dispersity. Ang kondisyon para sa pagbuo ng isang colloidal solution ay ang insolubility ng substance ng isang phase sa substance ng isa pa, dahil sa pagitan lamang ng mga substance na iyon ang maaaring magkaroon ng physical interface. Batay sa lakas ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga particle ng dispersed phase, ang malayang dispersed at coherently dispersed system ay nakikilala. Ang isang halimbawa ng huli ay mga biological membrane.

Ang paghahanda ng mga solusyon sa koloid ay isinasagawa sa pamamagitan ng dalawang pamamaraan: pagpapakalat ng malalaking particle sa isang koloidal na antas ng pagpapakalat at paghalay - paglikha ng mga kondisyon kung saan ang mga atomo, molekula o ion ay pinagsama sa mga pinagsama-samang antas ng koloidal ng pagpapakalat.

Ang mga hydrosol ay maaaring mabuo ng mga metal, mga asin na hindi gaanong natutunaw sa tubig, mga oxide at hydroxides, at maraming mga non-polar na organikong sangkap. Ang mga sangkap na lubos na natutunaw sa tubig ngunit mahinang natutunaw sa mga non-polar compound ay hindi kayang bumuo ng mga hydrosol, ngunit maaaring bumuo ng mga organosol.

Bilang mga stabilizer ginagamit ang mga sangkap na pumipigil sa pagsasama-sama ng mga koloidal na particle sa mas malaki at ang kanilang pag-ulan. Ang epektong ito ay nakamit sa pamamagitan ng: isang maliit na labis ng isa sa mga reagents kung saan nakuha ang dispersed phase substance, mga surfactant, kabilang ang mga protina at polysaccharides.

Upang makamit ang dispersion na kinakailangan para sa mga colloidal system (10 -7 -10 -9 m), ang mga sumusunod ay ginagamit:

Ang mekanikal na pagdurog gamit ang mga ball at colloid mill sa pagkakaroon ng likidong dispersed medium at stabilizer;

Epekto ng ultrasound (halimbawa, sulfur hydrosol, graphite, metal hydroxides, atbp.);

Paraan ng peptization, pagdaragdag ng isang maliit na halaga ng electrolyte - peptizer;

Ang isa sa mga uri ng paraan ng condensation ay ang paraan ng pagpapalit ng solvent, na nagreresulta sa pagbaba sa solubility ng dispersed phase substance. Ang mga molekula ng isang substansiya ay namumuo sa mga particle na may sukat na koloidal bilang resulta ng pagkasira ng mga solvation layer ng mga molekula sa isang tunay na solusyon at ang pagbuo ng mas malalaking particle. Ang batayan ng kemikal

Ang mga pamamaraan ng paghalay ng kemikal ay nagsasangkot ng mga reaksiyong kemikal (oksihenasyon, pagbabawas, hydrolysis, palitan), na humahantong sa pagbuo ng mga hindi natutunaw na sangkap sa pagkakaroon ng ilang mga stabilizer.

13.2. MOLECULAR-KINETIC PROPERTIES NG COLLOIDAL SOLUTIONS. OSMOSIS.

OSMOTIC PRESSURE

Brownian motion ay ang thermal movement ng mga particle sa colloidal system, na may molecular-kinetic na kalikasan. Napagtibay na ang paggalaw ng mga colloidal na particle ay bunga ng mga random na epekto na dulot sa kanila ng mga molekula ng isang dispersion medium na nasa thermal motion. Bilang resulta, ang colloidal particle ay madalas na nagbabago ng direksyon at bilis nito. Sa 1 s, maaaring baguhin ng colloidal particle ang direksyon nito nang higit sa 10 20 beses.

Pagsasabog ay isang kusang nagaganap na proseso ng pagpantay-pantay ng konsentrasyon ng mga koloidal na particle sa isang solusyon sa ilalim ng impluwensya ng kanilang thermal chaotic na paggalaw. Ang hindi pangkaraniwang bagay ng pagsasabog ay hindi maibabalik. Ang diffusion coefficient ay numerong katumbas ng dami ng substance na ipinakalat sa pamamagitan ng unit area bawat unit time na may gradient ng konsentrasyon na 1 (ibig sabihin, pagbabago sa konsentrasyon ng 1 mol/cm 3 sa layo na 1 cm). A. Einstein (1906) ay nagmula ng isang equation na nauugnay ang diffusion coefficient sa ganap na temperatura, lagkit at laki ng particle ng dispersed phase:

saan T- temperatura, K; r- radius ng butil, m; η - lagkit, N s/m 2; kay B- Boltzmann constant, 1.38 10 -23; D- diffusion coefficient, m 2 / s.

Ang diffusion coefficient ay direktang proporsyonal sa temperatura at inversely proportional sa lagkit ng medium (η) at sa radius ng mga particle (r). Ang sanhi ng diffusion, tulad ng Brownian motion, ay ang molecular kinetic movement ng solvent at substance particle. Alam na kung mas malaki ang volume nito, mas maliit ang kinetic energy ng isang gumagalaw na molekula (Talahanayan 13.2).

Gamit ang equation ni Einstein, madali mong matutukoy ang mass ng 1 mole ng isang substance kung alam mo D, T,η at r. Mula sa equation (13.1) matutukoy natin r:

saan R- unibersal na pare-pareho ng gas, 8.3 (J/mol-K); N a Ang pare-pareho ni Avogadro.

Talahanayan 13.2. Koepisyent ng pagsasabog ng ilang mga sangkap

Kapag ang isang sistema ay nahiwalay sa iba pang bahagi ng system sa pamamagitan ng partition na permeable sa isang bahagi (halimbawa, tubig) at hindi natatagusan sa isa pa (halimbawa, isang solute), ang diffusion ay nagiging one-way (osmosis). Ang puwersa na nagdudulot ng osmosis sa bawat yunit na lugar ng ibabaw ng lamad ay tinatawag osmotic pressure. Ang papel na ginagampanan ng mga semi-permeable na partisyon (mga lamad) ay maaaring isagawa ng mga tisyu ng tao, hayop at halaman (pantog, mga dingding ng bituka, mga lamad ng cell, atbp.). Para sa mga colloidal na solusyon, ang osmotic pressure ay mas mababa kaysa sa mga tunay na solusyon. Ang proseso ng pagsasabog ay sinamahan ng paglitaw ng isang potensyal na pagkakaiba bilang isang resulta ng iba't ibang kadaliang mapakilos ng ion at ang pagbuo ng isang gradient ng konsentrasyon (potensyal ng lamad).

Sedimentation. Ang pamamahagi ng mga particle ay naiimpluwensyahan hindi lamang ng pagsasabog, kundi pati na rin ng gravitational field. Ang kinetic stability ng isang colloidal system ay nakasalalay sa pagkilos ng dalawang salik, na nakadirekta sa magkasalungat na direksyon: ang puwersa ng grabidad, sa ilalim ng impluwensya kung saan ang mga particle ay tumira, at ang puwersa kung saan ang mga particle ay may posibilidad na maghiwa-hiwalay sa buong volume at labanan ang pag-aayos.

Mga optical na katangian ng mga colloidal na solusyon. Pagkalat ng ilaw. D. Rayleigh equation. Imposibleng makilala ang colloidal at true solution sa unang tingin. Ang isang mahusay na inihanda na sol ay isang halos purong transparent na likido. Ang microheterogeneity nito ay maaaring makita gamit ang mga espesyal na pamamaraan. Kung ang isang sol na matatagpuan sa isang hindi maliwanag na lugar ay iluminado ng isang makitid na sinag, kung gayon kapag tiningnan mula sa gilid ang isang tao ay makakakita ng isang magaan na kono, ang tuktok nito ay matatagpuan sa punto kung saan ang sinag ay pumapasok sa hindi magkakatulad na espasyo. Ito ang tinatawag na Tyndall cone - isang uri ng maulap na glow ng colloids, na naobserbahan sa ilalim ng side lighting, ay tinatawag Epekto ng Faraday-Tyndall.

Ang dahilan para sa hindi pangkaraniwang bagay na ito na katangian ng mga colloid ay ang laki ng mga koloidal na particle ay mas mababa sa kalahati ng haba ng daluyong ng liwanag, at ang diffraction ng liwanag ay sinusunod bilang isang resulta ng scattering, ang mga particle ay kumikinang, nagiging isang independiyenteng pinagmulan ng liwanag, at ang makikita ang sinag.

Ang teorya ng light scattering ay binuo ni Rayleigh noong 1871, na nagmula para sa mga spherical particle ng isang equation na nauugnay sa intensity ng incident light (I 0) na may intensity ng liwanag na nakakalat sa bawat unit volume ng system (I p).

saan ako, ako 0- intensity ng nakakalat at ilaw ng insidente, W/m2; kp - Rayleigh pare-pareho, isang pare-pareho depende sa mga repraktibo na indeks ng mga sangkap ng dispersed phase at ang dispersion medium, m -3; kasama ang v- konsentrasyon ng mga sol particle, mol/l; λ - wavelength ng liwanag ng insidente, m; r- radius ng butil, m.

13.3. TEORYANG MICELLAR NG ISTRUKTURA NG COLLOIDAL PARTICLES

Binubuo ng micelles ang dispersed phase ng sol, at ang intermicellar na likido ay bumubuo ng dispersion medium, na kinabibilangan ng solvent, electrolyte ions at non-electrolyte molecules. Ang isang micelle ay binubuo ng isang electrically neutral aggregate at isang ionic particle. Ang masa ng koloidal na butil ay puro pangunahin sa pinagsama-samang. Ang aggregate ay maaaring magkaroon ng parehong amorphous at crystalline na istraktura. Ayon sa panuntunan ng Paneth-Fajans, ang mga ion na bahagi ng kristal na sala-sala ng pinagsama-samang (o isomorphic kasama nito) ay hindi maibabalik na na-adsorbed sa pinagsama-samang may pagbuo ng mga malalakas na bono sa mga atomo ng pinagsama-samang. Ang isang tagapagpahiwatig nito ay ang insolubility ng mga compound na ito. Tinatawag sila potensyal na pagtukoy ng mga ion. Ang aggregate ay nakakakuha ng isang singil bilang isang resulta ng pumipili na adsorption ng mga ion o ionization ng mga molekula sa ibabaw. Kaya, ang pinagsama-samang at potensyal na pagtukoy ng mga ion ay bumubuo sa core ng micelle at mga group ions ng kabaligtaran na sign - mga counterion - sa paligid ng core. Ang pinagsama-samang, kasama ang ionic na bahagi ng micelle, ay bumubuo ng double electric layer (adsorption layer). Ang aggregate kasama ang adsorption layer ay tinatawag na granule. Ang singil ng butil ay katumbas ng kabuuan ng mga singil ng mga counterion at potensyal na pagtukoy ng mga ion. Ionic

bahagi ng micelle ay binubuo ng dalawang layer: adsorption at diffuse. Kinukumpleto nito ang pagbuo ng isang electrically neutral na micelle, na siyang batayan ng colloidal solution. Ang micelle ay inilalarawan bilang koloidal na pormula ng kemikal.

Isaalang-alang natin ang istraktura ng hydrosol micelles gamit ang halimbawa ng pagbuo ng isang colloidal solution ng barium sulfate sa ilalim ng kondisyon ng labis na BaCl 2:

Ang bahagyang natutunaw na barium sulfate ay bumubuo ng isang mala-kristal na pinagsama-samang binubuo ng m BaSO 4 na mga molekula. Na-adsorbed sa ibabaw ng yunit n Ba 2+ ion. Nauugnay sa ibabaw ng nucleus ay 2(n -x) chloride ions C1 - . Ang natitirang mga counterion (2x) ay matatagpuan sa diffuse layer:

Ang istraktura ng barium sulfate sol micelle na nakuha na may labis na sodium sulfate ay nakasulat bilang:

Mula sa mga datos sa itaas ay sumusunod, na ang tanda ng singil ng isang colloidal particle ay nakasalalay sa mga kondisyon para sa pagkuha ng colloidal solution.

13.4. ELECTROKINETIC POTENSYAL

COLLOIDAL PARTICLES

Zeta-(ζ )-potensyal. Tinutukoy ng magnitude ng singil ng ζ-potential ang singil ng granule. Ito ay tinutukoy ng pagkakaiba sa kabuuan ng mga singil ng mga potensyal na pagtukoy ng mga ion at ang mga singil ng mga counterion na matatagpuan sa layer ng adsorption. Bumababa ito habang tumataas ang bilang ng mga counterion sa layer ng adsorption at maaaring maging katumbas ng zero kung ang singil ng mga counterion ay katumbas ng singil ng nucleus. Ang particle ay nasa isang isoelectric na estado. Sa pamamagitan ng halaga ng ζ-potensyal ay maaaring hatulan ng isa ang katatagan ng dispersed system, ang istraktura nito at mga katangian ng electrokinetic.

Ang ζ potensyal ng iba't ibang mga selula sa katawan ay nag-iiba. Ang buhay na protoplasm ay may negatibong singil. Sa pH 7.4, ang halaga ng ζ-potensyal ng mga erythrocytes ay mula -7 hanggang -22 mV, sa mga tao ito ay -16.3 mV. Sa monocytes ito ay humigit-kumulang 2 beses na mas mababa. Ang electrokinetic potential ay kinakalkula sa pamamagitan ng pagtukoy sa bilis ng paggalaw ng mga particle ng dispersed phase sa panahon ng electrophoresis.

Ang electrophoretic mobility ng mga particle ay nakasalalay sa isang bilang ng mga dami at kinakalkula gamit ang Helmholtz-Smoluchowski equation:

saan at ef- electrophoretic mobility (bilis ng electrophoresis), m/s; Ang ε ay ang relatibong dielectric na pare-pareho ng solusyon; ε 0 - electrical constant, 8.9 10 -12 A s/W m; Δφ - potensyal na pagkakaiba mula sa isang panlabas na kasalukuyang pinagmulan, V; ζ - potensyal na electrokinetic, V; η - lagkit ng daluyan ng pagpapakalat, N s/m 2; l- distansya sa pagitan ng mga electrodes, m; k f- koepisyent, ang halaga nito ay depende sa hugis ng colloidal particle.

13.5. ELECTROKINETIC PHENOMENA.

ELECTROPHORESIS. ELECTROPHORESIS

SA MEDIKAL AT BIOLOHIKAL NA PANANALIKSIK

Ang mga electrokinetic phenomena ay sumasalamin sa kaugnayan na umiiral sa pagitan ng paggalaw ng mga phase ng isang dispersed system na may kaugnayan sa isa't isa at ang mga electrical properties ng interface sa pagitan ng mga phase na ito. Mayroong apat na uri ng electrokinetic phenomena - electrophoresis, electroosmosis, potensyal ng daloy (daloy) at potensyal ng sedimentation. Ang mga electrokinetic phenomena ay natuklasan ni F.F. Reiss. Inilubog niya ang dalawang glass tubes sa isang piraso ng basang luad para sa ilang distansya, nagbuhos ng ilang quartz sand sa kanila, nagbuhos ng tubig sa parehong antas at ibinaba ang mga electrodes (Larawan 13.1).

Sa pamamagitan ng pagpasa ng isang direktang kasalukuyang, nalaman ni Reiss na sa espasyo ng anode ang tubig sa itaas ng layer ng buhangin ay nagiging maulap dahil sa hitsura ng isang suspensyon ng mga particle ng luad, sa parehong oras ang antas ng tubig sa tuhod ay bumababa; sa cathode tube ang tubig ay nananatiling malinaw, ngunit ang antas nito ay tumataas. Batay sa mga resulta ng eksperimento, maaari nating tapusin: ang mga particle ng luad na lumilipat patungo sa positibong elektrod ay negatibong sisingilin, at ang katabing layer ng tubig ay positibong sisingilin, habang ito ay gumagalaw patungo sa negatibong poste.

kanin. 13.1. Electrokinetic phenomena ng paggalaw ng mga dispersed phase particle

sa isang dispersed system

Ang kababalaghan ng paggalaw ng mga sisingilin na mga particle ng dispersed phase na may kaugnayan sa mga particle ng dispersion medium sa ilalim ng impluwensya ng isang electric field ay tinatawag na electrophoresis. Ang kababalaghan ng paggalaw ng isang likido na may kaugnayan sa isang solidong bahagi sa pamamagitan ng isang porous solid (membrane) ay tinatawag electroosmosis. Sa ilalim ng mga kondisyon ng inilarawan na eksperimento, dalawang electrokinetic phenomena ang naobserbahan nang sabay-sabay - electrophoresis at electroosmosis. Ang paggalaw ng mga colloidal particle sa isang electric field ay malinaw na ebidensya na ang mga colloidal particle ay may karga sa ibabaw nito.

Ang isang colloidal particle, isang micelle, ay maaaring ituring bilang isang malaking kumplikadong ion. Ang isang colloidal solution ay sumasailalim sa electrolysis sa ilalim ng impluwensya ng direktang kasalukuyang, ang mga colloidal na particle ay inililipat sa anode o cathode (depende sa singil ng colloidal particle). kaya, Ang electrophoresis ay ang electrolysis ng isang highly dispersed system.

Nang maglaon, natuklasan ang dalawang phenomena na kabaligtaran ng electrophoresis at electroosmosis. Natuklasan ni Dorn na kapag ang anumang mga particle ay tumira sa isang likido, halimbawa ng buhangin sa tubig, ang isang emf ay nangyayari sa pagitan ng 2 electrodes na ipinasok sa iba't ibang mga lugar sa liquid column, na tinatawag na potensyal ng sedimentation (Epekto ng Dorn).

Kapag ang isang likido ay pinilit sa pamamagitan ng isang porous na partisyon, sa magkabilang panig kung saan mayroong mga electrodes, lumilitaw din ang isang EMF - daloy (percolation) potensyal.

Ang isang colloidal particle ay gumagalaw na may bilis na proporsyonal sa magnitudeζ -potensyal. Kung ang sistema ay naglalaman ng isang kumplikadong halo, pagkatapos ay maaari itong pag-aralan at paghiwalayin gamit ang paraan ng electrophoresis, batay sa electrophoretic mobility ng mga particle. Ito ay malawakang ginagamit sa biomedical na pananaliksik sa anyo ng macro at micro electrophoresis.

Ang nilikha na electric field ay nagdudulot ng paggalaw ng mga particle ng dispersed phase na may bilis na proporsyonal sa halaga ng ζ-potential, na maaaring maobserbahan sa pamamagitan ng paglipat ng interface sa pagitan ng test solution at buffer gamit ang optical device. Bilang isang resulta, ang halo ay nahahati sa isang bilang ng mga fraction. Kapag nagre-record, ang isang curve na may ilang mga peak ay nakuha, ang taas ng peak ay isang quantitative indicator ng nilalaman ng bawat fraction. Ginagawang posible ng pamamaraang ito na ihiwalay at pag-aralan ang mga indibidwal na fraction ng mga protina ng plasma ng dugo. Ang mga electroperograms ng plasma ng dugo ng lahat ng tao ay karaniwang pareho. Sa patolohiya, mayroon silang isang katangian na hitsura para sa bawat sakit. Ginagamit ang mga ito upang masuri at gamutin ang mga sakit. Ginagamit ang electrophoresis upang paghiwalayin ang mga amino acid, antibiotics, enzymes, antibodies, atbp. Ang microelectrophoresis ay nagsasangkot ng pagtukoy sa bilis ng paggalaw ng mga particle sa ilalim ng isang mikroskopyo - sa papel. Ang kababalaghan ng electrophoresis ay nangyayari sa panahon ng paglipat ng mga leukocytes sa nagpapasiklab na foci. Ang immunoelectrophoresis, disk electrophoresis, isotachophoresis, atbp. ay kasalukuyang binuo at ipinapatupad bilang mga pamamaraan ng paggamot. Nilulutas nila ang maraming problemang medikal at biyolohikal na parehong may likas na paghahanda at analitikal.

13.6. KAtatagan ng mga COLLOIDAL SOLUTIONS. SEDIMENTATION, AGREGATION AT CONDENSATION STABILITY NG LYSOLS. MGA SALIK NA NAKAKAAPEKTO SA PAGPAPALAGAY

Ang tanong ng katatagan ng mga sistemang koloidal ay isang napakahalagang tanong na direktang may kinalaman sa kanilang pag-iral. Katatagan ng sedimentation- paglaban ng mga dispersed system particle sa pag-aayos sa ilalim ng impluwensya ng grabidad.

Ipinakilala ni Peskov ang konsepto ng aggregative at kinetic stability. Kinetic na katatagan- ang kakayahan ng dispersed phase ng isang colloidal system na nasa suspensyon, hindi sa sediment at upang kontrahin ang mga puwersa ng grabidad. Ang mga highly dispersed system ay kinetically stable.

Sa ilalim pinagsama-samang katatagan kailangan mong maunawaan ang kakayahan ng isang dispersed system na mapanatili ang orihinal nitong antas ng dispersion. Ito ay posible lamang sa isang stabilizer. Ang kinahinatnan ng paglabag sa aggregative stability ay kinetic instability,

dahil ang mga pinagsama-samang nabuo mula sa orihinal na mga particle ay inilabas sa ilalim ng impluwensya ng grabidad (tumira o lumutang).

Ang pinagsama-samang at kinetic na katatagan ay magkakaugnay. Kung mas malaki ang pinagsama-samang katatagan ng system, mas malaki ang kinetic stability nito. Ang katatagan ay tinutukoy ng resulta ng pakikibaka sa pagitan ng gravity at Brownian motion. Ito ay isang halimbawa ng pagpapakita ng batas ng pagkakaisa at pakikibaka ng magkasalungat. Mga salik na tumutukoy sa katatagan ng mga system: Brownian motion, dispersion ng mga particle ng dispersed phase, lagkit at ionic na komposisyon ng dispersion medium, atbp.

Mga salik ng katatagan ng mga colloidal na solusyon: ang pagkakaroon ng isang electrical charge ng colloidal particle. Ang mga particle ay nagdadala ng parehong singil, kaya kapag sila ay nagtagpo, ang mga particle ay nagtataboy; kakayahan sa solvation (hydration) ng mga ions ng diffuse layer. Kung mas na-hydrated ang mga ions sa diffuse layer, mas makapal ang pangkalahatang shell ng hydration, mas matatag ang system. Ang mga nababanat na puwersa ng mga layer ng solvation ay may epekto sa pagkakalat sa mga dispersed na particle at pinipigilan ang mga ito mula sa paglapit sa isa't isa; adsorption-structuring properties ng mga system. Ang pangatlong kadahilanan ay nauugnay sa mga katangian ng adsorption ng mga disperse system. Sa nabuong ibabaw ng dispersed phase, ang mga molekula ng surfactant (surfactants) at high molecular weight compounds (HMCs) ay madaling nasisipsip. Ang malalaking sukat ng mga molekula na nagdadala ng kanilang sariling mga layer ng solvation ay lumilikha ng mga layer ng adsorption-solvation na may malaking lawak at density sa ibabaw ng mga particle. Ang ganitong mga sistema ay malapit sa katatagan sa mga lyophilic system. Ang lahat ng mga layer na ito ay may isang tiyak na istraktura, na nilikha ayon sa P.A. I-rebinder ang isang structural-mechanical barrier sa convergence ng mga dispersed particle.

13.7. COAGULATION NG SOLS. MGA TUNTUNIN NG COAGULATION. COAGULATION KINETICS

Ang mga sol ay thermodynamically hindi matatag na mga sistema. Ang mga particle ng dispersed phase ng sols ay may posibilidad na bawasan ang libreng surface energy dahil sa pagbawas sa partikular na surface ng colloidal particle, na nangyayari kapag pinagsama ang mga ito. Ang proseso ng mga colloidal particle na nagsasama-sama sa mas malalaking aggregate, at sa huli ay nagdudulot sa kanila, ay tinatawag na pamumuo.

Ang coagulation ay sanhi ng iba't ibang mga kadahilanan: mekanikal na pagkilos, mga pagbabago sa temperatura (kumukulo at nagyeyelo), radiation

tion, mga dayuhang sangkap, lalo na ang mga electrolyte, oras (pagtanda), konsentrasyon ng dispersed phase.

Ang pinaka-pinag-aralan na proseso ay ang coagulation ng mga sols na may electrolytes. Mayroong mga sumusunod na patakaran para sa coagulation ng mga sols na may electrolytes.

1. Lahat ng electrolytes ay may kakayahang magdulot ng coagulation ng lyophobic sols. Ang coagulating effect (P) ay nagtataglay ng mga ion na may singil na kabaligtaran sa singil ng granule (mga potensyal na pagtukoy ng mga ion) at ang parehong tanda ng mga counterion (Panuntunan ni Hardy). Ang coagulation ng mga positively charged na sols ay sanhi ng mga anion.

2. Ang kakayahan ng coagulating ng mga ion (P) ay nakasalalay sa laki ng kanilang singil. Kung mas mataas ang singil ng ion, mas mataas ang coagulating effect nito (Panuntunan ng Schulze): PA1 3+ > PCa 2+ > PK + .

Alinsunod dito, para sa coagulation threshold maaari naming isulat:

mga. mas mababa ang singil ng ion, mas mataas ang concentration coagulation na magaganap.

3. Para sa mga ion na may parehong singil, ang kakayahan ng coagulating ay depende sa radius (r) ng solvated ion: mas malaki ang radius, mas malaki ang coagulating effect nito:

4. Ang bawat electrolyte ay nailalarawan sa pamamagitan ng threshold na konsentrasyon ng proseso ng coagulation ng colloidal solution (coagulation threshold), i.e. ang pinakamaliit na konsentrasyon, na ipinahayag sa millimoles, na dapat idagdag sa isang litro ng colloidal solution upang maging sanhi ng coagulation nito. Ang coagulation threshold o threshold na konsentrasyon ay itinalagang C. Ang coagulation threshold ay isang kamag-anak na katangian ng katatagan ng isang sol na may paggalang sa isang ibinigay na electrolyte at ito ang katumbas ng kakayahan sa coagulating:

5. Ang epekto ng coagulating ng mga organikong ion ay mas malaki kaysa sa mga di-organikong epekto; Ang coagulation ng maraming lyophobic sols ay nangyayari nang mas maaga,

Ito ay kung paano nakamit ang kanilang isoelectric na estado, kung saan nagsisimula ang malinaw na coagulation. Ang pagkilos na ito ay tinatawag na mapanganib. Ang halaga nito ay +30 mV.

Ang proseso ng coagulation para sa bawat disperse system ay nangyayari sa isang tiyak na bilis. Ang pag-asa ng rate ng coagulation sa konsentrasyon ng electrolyte-coagulator ay ipinapakita sa Fig. 13.2.

kanin. 13.2. Pag-asa ng rate ng coagulation sa konsentrasyon ng electrolyte.

Mga paliwanag sa teksto

Natukoy ang 3 lugar at dalawang katangian ng A&B. Ang lugar na limitado ng linya ng OA (kasama ang axis ng konsentrasyon) ay tinatawag na lugar ng latent coagulation. Dito halos zero ang coagulation rate. Ito ang sol stability zone. Sa pagitan ng mga punto A at B mayroong isang lugar ng mabagal na coagulation, kung saan ang rate ng coagulation ay nakasalalay sa konsentrasyon ng electrolyte. Tumutugma ang Point A sa pinakamababang konsentrasyon ng electrolyte kung saan nagsisimula ang halatang coagulation (coagulation threshold), at may kritikal na halaga. Ang yugtong ito ay maaaring hatulan ng mga panlabas na palatandaan: isang pagbabago sa kulay, ang hitsura ng labo. Ang colloidal system ay ganap na nawasak: ang sangkap ng dispersed phase ay inilabas sa isang precipitate na tinatawag mag-coagulate. Sa punto B, nagsisimula ang mabilis na coagulation, iyon ay, ang lahat ng mga banggaan ng butil ay epektibo at hindi nakasalalay sa konsentrasyon ng electrolyte. Sa puntong B, ang ζ-potential ay 0. Ang dami ng substance na kailangan para sa coagulation ng isang colloidal solution ay depende sa kung ang electrolyte ay idinagdag kaagad o unti-unti, sa maliliit na bahagi. Napansin na sa huling kaso mas maraming sangkap ang kailangang idagdag upang maging sanhi ng parehong kababalaghan ng coagulation. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay ginagamit sa dosing ng gamot.

Kung pagsasamahin mo ang dalawang colloidal na solusyon na may magkasalungat na singil, mabilis silang mag-coagulate. Ang proseso ay electrostatic sa kalikasan. Ito ay ginagamit para sa pang-industriya at waste water treatment. Sa waterworks, ang aluminum sulfate o iron (III) chloride ay idinaragdag sa tubig bago ang mga filter ng buhangin. Sa panahon ng kanilang hydrolysis, ang mga positibong sisingilin na sols ng metal hydroxides ay nabuo, na nagiging sanhi ng coagulation ng mga negatibong sisingilin na mga particle ng microflora, lupa, at mga organikong dumi.

Sa mga biological system, ang coagulation phenomena ay may napakahalagang papel. Ang buong dugo ay isang emulsyon. Ang mga nabuong elemento ng dugo ay ang dispersed phase, ang plasma ay ang dispersion medium. Ang plasma ay isang mas mataas na dispersed system. Dispersed phase: protina, enzymes, hormones. Ang blood clotting system at anti-clotting system ay gumagana sa dugo. Ang una ay ibinibigay ng thrombin, na kumikilos sa fibrinogen at nagiging sanhi ng pagbuo ng fibrin strands (blood clot). Ang mga pulang selula ng dugo ay sediment sa isang tiyak na rate (ESR). Tinitiyak ng proseso ng coagulation ang kaunting pagkawala ng dugo at ang pagbuo ng mga clots ng dugo sa sistema ng sirkulasyon. Sa patolohiya, ang mga pulang selula ng dugo ay sumisipsip ng malalaking molekula ng gamma globulins at fibrinogens at tumataas ang ESR. Ang pangunahing anti-clotting na kakayahan ng dugo ay heparin, isang anticoagulant ng dugo. Ang mga klinika ay gumagamit ng coagulograms - isang hanay ng mga pagsusuri sa kakayahan ng coagulation at anti-coagulation ng dugo (prothrombin content, plasma recalcification time, heparin tolerance, kabuuang halaga ng fibrinogen, atbp.), Ito ay mahalaga para sa matinding pagdurugo at pagbuo ng mga clots ng dugo . Ang pamumuo ng dugo ay dapat isaalang-alang kapag pinapanatili ito. Ang mga Ca 2+ ions ay inalis na may sodium nitrate upang mamuo, na nagpapataas ng coagulability. Ang isang anticoagulant, heparin, at dicoumarin ay ginagamit. Ang mga polymer na ginagamit para sa endoprosthetics ng mga elemento ng cardiovascular system ay dapat na may mga katangian na antithrombogenic o thromboresistant.

13.8. PAGKAKATATAG NG MGA COLLOIDAL SYSTEMS (PROTEKSYON NG MGA COLLOIDAL SOLUTIONS)

Pagpapatatag ng mga colloidal na solusyon na may paggalang sa mga electrolyte sa pamamagitan ng paglikha ng karagdagang mga layer ng adsorption sa ibabaw ng mga colloidal particle na may mas mataas na istruktura at mekanikal na mga katangian, pagdaragdag ng isang maliit na halaga ng isang solusyon na mataas.

Ang mga comolecular compound (gelatin, sodium caseinate, egg albumin, atbp.) ay tinatawag proteksyon ng koloidal. Ang mga protektadong sols ay lubhang lumalaban sa mga electrolyte. Nakukuha ng protektadong sol ang lahat ng mga katangian ng adsorbed polymer. Ang dispersed system ay nagiging lyophilic at samakatuwid ay matatag. Ang proteksiyon na epekto ng isang IUD o surfactant ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang proteksiyon na numero. Ang proteksiyon na numero ay dapat na maunawaan bilang ang pinakamababang masa ng IUD (sa milligrams) na dapat idagdag sa 10 ml ng test sol upang maprotektahan ito mula sa coagulation kapag ang 1 ml ng 10% sodium chloride solution ay ipinakilala sa system. Ang antas ng proteksiyon na pagkilos ng mga solusyon sa IUD ay nakasalalay sa: ang likas na katangian ng IUD, ang likas na katangian ng protektadong sol, ang antas ng pagpapakalat, ang pH ng daluyan, at mga dumi.

Ang kababalaghan ng colloidal defense sa katawan ay gumaganap ng isang napakahalagang papel sa isang bilang ng mga proseso ng physiological. Ang iba't ibang mga protina, polysaccharides, at peptides ay may proteksiyon na epekto sa katawan. Sila ay nag-adsorb ng Ca sa mga koloidal na particle ng naturang hydrophobic system ng katawan bilang carbonates at calcium phosphates, na binabago ang mga ito sa isang matatag na estado. Ang mga halimbawa ng protektadong sols ay dugo at ihi. Kung mag-evaporate ka ng 1 litro ng ihi, kolektahin ang nagresultang precipitate at pagkatapos ay subukang matunaw ito sa tubig, pagkatapos ay kakailanganin mo ng 14 na litro ng solvent. Dahil dito, ang ihi ay isang colloidal solution kung saan ang mga nagkalat na particle ay protektado ng albumin, mucins at iba pang mga protina. Ang mga protina ng serum ay nagdaragdag ng solubility ng calcium carbonate ng halos 5 beses. Ang tumaas na nilalaman ng calcium phosphate sa gatas ay dahil sa proteksyon ng protina, na may kapansanan sa pagtanda.

Sa pagbuo ng atherosclerosis, ang balanse ng leucetine-kolesterol ay gumaganap ng isang mahalagang papel, kapag ito ay nabalisa, ang ratio sa pagitan ng kolesterol, phospholipids at mga protina ay nagbabago, na humahantong sa pagtitiwalag ng kolesterol sa mga dingding ng mga daluyan ng dugo, na nagreresulta sa atherocalcinosis. Malaking papel ang ginagampanan ng malalaking molecular fat-protein sa proteksyon. Sa kabilang banda, ang kakayahan ng dugo na mapanatili ang mataas na konsentrasyon ng carbon at oxygen gas sa isang dissolved state ay dahil din sa proteksiyon na epekto ng mga protina. Sa kasong ito, ang mga protina ay bumabalot sa mga microbubble ng gas at pinoprotektahan ang mga ito mula sa pagdikit.

Proteksyon ng mga colloidal particle na ginagamit sa paggawa ng mga gamot. Kadalasan ay kinakailangan na ipasok ang mga nakapagpapagaling na sangkap sa katawan sa isang koloidal na estado upang ang mga ito ay pantay na ipinamamahagi sa katawan at hinihigop. Kaya, ang mga koloidal na solusyon ng pilak, mercury, asupre, na protektado ng mga sangkap ng protina, ay ginagamit

bilang mga gamot (protargol, collargol, lisorginone), hindi lamang sila nagiging insensitive sa mga electrolyte, ngunit maaari ding sumingaw sa pagkatuyo. Ang tuyong nalalabi pagkatapos ng paggamot sa tubig ay muling nagiging sol.

13.9. PEPTISATION

Peptization - ang reverse na proseso ng coagulation, ang proseso ng paglipat ng coagulate sa sol. Ang peptization ay nangyayari kapag ang mga sangkap ay idinagdag sa sediment (coagulate) na nagtataguyod ng paglipat ng sediment sa isang sol. Tinawag sila Pepti mash. Karaniwan, ang mga peptizer ay mga potensyal na pagtukoy ng mga ion. Halimbawa, ang isang precipitate ng iron (III) hydroxide ay na-peptize ng mga iron (III) salts. Ngunit ang papel ng isang peptizer ay maaari ding gawin ng isang solvent (H 2 O). Ang proseso ng peptization ay sanhi ng adsorption phenomena. Pinapadali ng peptizer ang pagbuo ng electrical double layer structure at ang pagbuo ng zeta potential.

Dahil dito, ang proseso ng peptization ay pangunahing dahil sa adsorption ng mga potensyal na pagtukoy ng mga ion at desorption ng mga counterion, na nagreresulta sa isang pagtaas sa ζ-potensyal ng mga dispersed na particle at isang pagtaas sa antas ng solvation (hydration), ang pagbuo ng solvation shell sa paligid ng mga particle na gumagawa ng isang wedging effect (adsorption peptization).

Bilang karagdagan sa adsorption, mayroon ding dissolution peptization. Saklaw ng ganitong uri ang lahat kapag ang proseso ng peptization ay nauugnay sa isang kemikal na reaksyon ng mga molekula sa ibabaw ng dispersed phase. Binubuo ito ng dalawang yugto: ang pagbuo ng isang peptizer sa pamamagitan ng isang kemikal na reaksyon ng ipinakilalang peptizer electrolyte na may isang dispersed particle; adsorption ng nagresultang ahente ng peptization sa ibabaw ng dispersed phase, na humahantong sa pagbuo ng mga micelles at peptization ng precipitate. Ang isang tipikal na halimbawa ng dissolution peptization ay ang peptization ng metal hydroxides na may mga acid.

Ang maximum na pagpapakalat ng mga sols na nakuha sa pamamagitan ng adsorption peptization ay tinutukoy ng antas ng dispersity ng mga pangunahing particle na bumubuo ng sediment flakes. Sa panahon ng dissolution peptization, ang hangganan ng fragmentation ng particle ay maaaring umalis sa colloid region at umabot sa isang molekular na antas ng dispersion. Ang proseso ng peptization ay may malaking kahalagahan sa mga buhay na organismo, dahil ang mga colloid ng mga cell at biological fluid ay patuloy na nakalantad sa pagkilos ng mga electrolyte sa katawan.

Ang pagkilos ng maraming detergent, kabilang ang mga detergent, ay batay sa phenomenon ng peptization. Ang koloidal na ion ng sabon ay isang dipole; Ang dumi sa anyo ng isang sol ay madaling maalis mula sa ibabaw.

13.10. GELS AT JELLES. THIXOTROPY. SYNERESIS

Ang mga solusyon ng IUD at sols ng ilang hydrophobic colloid ay may kakayahang sumailalim sa mga pagbabago sa ilalim ng ilang mga kundisyon: pagkawala ng pagkalikido, pag-gelation, pagla-gelasyon ng mga solusyon ay nangyayari, at ang mga jellies at gel ay nabuo (mula sa Latin na "frozen").

Mga jellies (gel)- Ang mga ito ay solid, non-fluid, structured system na lumitaw bilang resulta ng pagkilos ng mga molekular na puwersa ng pagdirikit sa pagitan ng mga colloidal particle o polymer macromolecules. Ang mga puwersa ng intermolecular na pakikipag-ugnayan ay humahantong sa pagbuo ng isang spatial mesh na frame ang mga cell ng spatial mesh ay puno ng isang likidong solusyon, tulad ng isang espongha na babad sa likido. Ang pagbuo ng halaya ay maaaring kinakatawan bilang ang pag-aasin sa labas ng IUD o ang paunang yugto ng coagulation, ang paglitaw ng coagulation structuring.

Kapag ang halo ay pinainit sa 45 °C, ang isang may tubig na solusyon ng gelatin ay nagiging isang homogenous na likidong daluyan. Kapag pinalamig sa temperatura ng silid, ang lagkit ng solusyon ay tumataas, ang sistema ay nawawala ang pagkalikido nito, tumigas, ang pagkakapare-pareho ng semi-solid na masa ay nagpapanatili ng hugis nito (maaaring i-cut gamit ang isang kutsilyo).

Depende sa likas na katangian ng mga sangkap na bumubuo ng halaya o gel, sila ay nakikilala: binuo mula sa matitigas na mga particle - marupok (hindi maibabalik); nabuo sa pamamagitan ng flexible macromolecules - nababanat (reversible). Ang mga malutong ay nabubuo ng mga colloidal particle (TiO 2, SiO 2). Ang tuyo ay isang matigas na foam na may malaking partikular na lugar sa ibabaw. Ang pinatuyong halaya ay hindi namamaga;

Ang mga nababanat na gel ay nabuo ng mga polimer. Kapag natuyo, madali silang ma-deform at ma-compress, na nagreresulta sa isang tuyong polimer (pyrogel) na nagpapanatili ng pagkalastiko. Ito ay may kakayahang bukol sa isang angkop na solvent, ang proseso ay nababaligtad at maaaring ulitin ng maraming beses.

Ang mga mahihinang molekular na bono sa mga jellies ay maaaring sirain nang mekanikal (sa pamamagitan ng pag-alog, pagbuhos, temperatura). Ang pagkalagot ng bono ay nagiging sanhi ng pagkasira ng istraktura, ang mga particle ay nakakuha ng kakayahan

sa thermal movement, ang sistema ay natunaw at nagiging tuluy-tuloy. Pagkaraan ng ilang oras, ang istraktura ay kusang bumabawi. Maaari itong ulitin nang dose-dosenang beses. Ang nababaligtad na pagbabagong ito ay tinatawag thixotropy. Ang isothermal na pagbabagong ito ay maaaring katawanin ng diagram:

Ang Thixotropy ay sinusunod sa mahina na solusyon ng gelatin, cell protoplasm. Ang reversibility ng thixotropy ay nagpapahiwatig na ang structuring sa kaukulang mga sistema ay dahil sa intermolecular (van der Waals) pwersa - isang coagulation-thixotropic na istraktura.

Ang mga gel sa katawan ay ang utak, balat, at eyeball. Ang condensation-crystallization na uri ng istraktura ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mas malakas na bono ng isang kemikal na kalikasan. Sa kasong ito, ang reversibility ng mga pagbabago sa thixotropic ay nagambala (silicic acid gel).

Ang halaya ay isang nonequilibrium na estado ng system, isang tiyak na yugto ng mabagal na nagaganap na proseso ng phase separation at ang paglapit ng system sa isang estado ng equilibrium. Ang proseso ay bumababa sa unti-unting pag-compress ng jelly frame sa isang mas siksik na compact mass na may pagpindot sa pangalawang mobile liquid phase, na mekanikal na pinanatili sa spatial mesh ng frame. Sa panahon ng pag-iimbak, ang mga indibidwal na patak ng likido ay unang lumitaw sa ibabaw ng mga jellies sa paglipas ng panahon, sila ay tumataas at sumanib sa isang tuluy-tuloy na masa ng likidong bahagi. Ang kusang prosesong ito ng paghihiwalay ng halaya ay tinatawag na syneresis. Para sa mga marupok na jellies, ang syneresis ay ang hindi maibabalik na pagsasama-sama ng mga particle, compaction ng buong istraktura. Para sa IUD jelly, ang pagtaas ng temperatura ay maaaring huminto sa syneresis at ibalik ang halaya sa orihinal nitong posisyon. Ang paghihiwalay ng mga clots ng coagulated na dugo, ang pagtigas ng tinapay, at ang pagbabad ng mga produktong confectionery ay mga halimbawa ng syneresis. Ang mga tisyu ng mga kabataan ay nababanat, naglalaman ng mas maraming tubig na may edad, nawala ang pagkalastiko, mas kaunting tubig - ito ay syneresis.

13.11. MGA TANONG AT GAWAIN PARA SA SELF-TEST

PAGHAHANDA PARA SA MGA KLASE AT PAGSUSULIT

1. Ibigay ang konsepto ng dispersed system, dispersed phase at dispersion medium.

2. Paano nauuri ang mga dispersed system ayon sa estado ng pagsasama-sama ng dispersed phase at dispersion medium? Magbigay ng mga halimbawa ng medikal at biyolohikal na profile.

3. Paano inuuri ang mga dispersed system ayon sa lakas ng intermolecular interaction sa kanila? Magbigay ng mga halimbawa ng medikal at biyolohikal na profile.

4. Ang pangunahing bahagi ng artificial kidney apparatus ay ang dialyzer. Ano ang prinsipyo ng pinakasimpleng dialyzer? Anong mga dumi ang maaaring alisin sa dugo sa pamamagitan ng dialysis? Anong mga kadahilanan ang tumutukoy sa bilis ng dialysis?

5. Sa anong mga paraan maaari mong makilala ang pagitan ng isang solusyon ng isang mababang molekular na timbang na substansiya at isang koloidal na solusyon? Anong mga katangian ang batayan ng mga pamamaraang ito?

6. Sa anong mga paraan mo makikilala ang isang sol mula sa isang coarsely dispersed system? Anong mga katangian ang batayan ng mga pamamaraang ito?

7. Anong mga pamamaraan ang umiiral para sa paggawa ng mga sistemang nagkakalat ng koloidal? Paano sila naiiba sa isa't isa?

8. Ano ang mga katangian ng molecular-kinetic at optical properties ng colloidal disperse system? Ano ang pinagkaiba nila sa mga tunay na solusyon at magaspang na sistema?

9. Ibigay ang konsepto ng aggregative, kinetic at condensation stability ng dispersed system. Mga salik na tumutukoy sa katatagan ng mga sistema.

10. Ipakita ang kaugnayan sa pagitan ng mga electrokinetic na katangian ng colloidal disperse system.

11. Anong mga electrokinetic phenomena ang nakikita sa panahon ng mekanikal na paghahalo ng mga particle ng dispersed phase: a) kaugnay sa dispersion medium; b) may kaugnayan sa mga particle ng dispersed phase?

12. Ipaliwanag kung alin sa mga sumusunod na paghahanda ang nabibilang sa mga colloidal solution: a) isang paghahanda ng barium sulfate sa tubig, na ginagamit bilang isang contrast agent para sa X-ray na pag-aaral na may laki ng particle na 10 -7 m; b) isang paghahanda ng pilak sa tubig - collargol, na ginagamit upang gamutin ang purulent na mga sugat na may laki ng butil na 10 -9 m.

13. Ang konsepto ng coagulation ng sols. Coagulation ng lyophilic sols. Ano ang mga panlabas na palatandaan ng coagulation? Ipahiwatig ang mga posibleng produkto ng coagulation ng sols.

14. Mga salik na nagdudulot ng coagulation ng sols. Mga panuntunan para sa coagulation ng sols na may electrolytes. Kinetics ng coagulation. Coagulation threshold.

15. Bilang resulta ng isang paglabag sa micro (Ca 2+)- at macro (C 2 O 4 2-)-element at acid-base homeostasis sa gastrointestinal tract, ang reaksyon ay nangyayari sa mga bato:

Ano ang singil ng sol? Alin sa mga ipinahiwatig na ion ang magkakaroon ng coagulating effect para sa mga particle ng sol na ito: K +, Mg 2+, SO 4 2-, NO 3 -, PO 4 3-, Al 3+?

Ang isang calcium oxalate sol ay nabuo. Isulat natin ang formula ng isang sol micelle

(13.3.).

Ang singil ng sol granule ay positibo, na nangangahulugan na ang mga sumusunod na ion ay magkakaroon ng coagulating effect (k) para sa mga particle ng sol na ito: SO 4 2-, PO 4 3-, NO 3-, ayon sa panuntunan ni Hardy. Kung mas mataas ang singil ng coagulating ion, mas malakas ang coagulating effect nito (pamahalaan ni Schulze). Ayon sa tuntunin ni Schulze, ang mga anion na ito ay maaaring isaayos sa sumusunod na hanay: C hanggang P0 4 3- > C hanggang SO 4 2- > C hanggang NO 3 - . Ang mas mababa ang singil ng ion, mas mataas ang mga konsentrasyon ng coagulation ay magaganap. Ang coagulation threshold (p) ay isang kamag-anak na katangian ng katatagan ng sol na may paggalang sa isang ibinigay na electrolyte at ang katumbas ng

13.12. MGA GAWAING PAGSUSULIT

1. Piliin ang maling pahayag:

a) ang mga paraan ng condensation para sa paggawa ng mga colloidal solution ay kinabibilangan ng ORR, hydrolysis, at solvent replacement;

b) ang mga paraan ng pagpapakalat para sa paggawa ng mga colloidal na solusyon ay kinabibilangan ng mekanikal, ultrasonic, peptization;

c) ang optical properties ng colloidal system ay kinabibilangan ng opalescence, diffraction, at ang Tyndall effect;

d) ang mga molecular kinetic na katangian ng mga colloidal system ay kinabibilangan ng Brownian motion, light scattering, at pagbabago sa kulay ng solusyon.

2. Piliin ang maling pahayag:

a) ang electrophoresis ay ang paggalaw ng isang dispersed phase sa isang electric field na may kaugnayan sa isang nakatigil na dispersion medium;

b) ang electroosmosis ay ang paggalaw sa isang electric field ng isang dispersion medium na may kaugnayan sa isang nakatigil na dispersed phase;

c) ang pagtagos ng mga likido na naglalaman ng mga therapeutic ions at molecule sa pamamagitan ng isang capillary system sa ilalim ng impluwensya ng isang electric field ay tinatawag na electrodialysis;

d) Ang electrophoresis ay ginagamit upang paghiwalayin ang mga protina, nucleic acid at mga selula ng dugo.

3. Ang isang koloidal na solusyon na nawalan ng pagkalikido ay:

a) emulsyon;

b) gel;

c) sol;

d) pagsususpinde.

4. Ang plasma ng dugo ay:

a) sol;

b) gel;

c) tunay na solusyon;

d) emulsyon.

5. Ang isang heterogenous system na binubuo ng isang dispersed phase microcrystal na napapalibutan ng mga solvated stabilizer ions ay tinatawag na:

a) butil;

b) core;

c) yunit;

d) micelle.

6. Kapag nabuo ang isang micelle, ang mga potensyal na pagtukoy ng mga ion ay na-adsorbed ayon sa panuntunan:

a) Schulze-Hardy;

b) Rebinder;

c)Paneta-Fajanza;

d) Shilova.

7. Ang micelle granule ay isang pinagsama-samang:

a) kasama ang layer ng adsorption;

b) layer ng pagsasabog;

c) mga layer ng adsorption at diffusion;

d) potensyal na pagtukoy ng mga ion.

8. Ang potensyal ng interface ay ang potensyal sa pagitan ng:

a) solid at likidong mga yugto;

b) adsorption at diffuse layers sa sliding boundary;

c) nucleus at mga counterion;

d) potensyal na pagtukoy ng mga ions at counterion.

9. Ang kakayahan ng mga fine-porous membrane na mapanatili ang mga particle ng dispersed phase at malayang pumasa sa mga ion at molekula ay tinatawag na:

PLANO:

1. Pamamahala…………………………………………………………………………………………..2

2. Mga pangunahing uri ng disperse system………………………………………………2

3. Pagbuo ng mga dispersed system…………………………………………4

4. Katatagan ng mga dispersed system............................................ .......... .............5

5. Mga klasipikasyon ng mga dispersed system……………………………………………………8

6. Pagbuo ng istruktura sa mga dispersed system at sa mga polymer solution……………………………………………………………….16

7. Mga katangian ng disperse system at pagtukoy ng laki ng butil……….23

8. Listahan ng mga ginamit na panitikan. …………………………………24

PANIMULA

DISPERSE SYSTEMS- mga heterogenous system ng dalawa o higit pang mga phase na may mataas na binuo na interface sa pagitan ng mga ito. Karaniwan, ang isa sa mga phase ay bumubuo ng isang tuloy-tuloy na dispersion medium, sa dami kung saan ang dispersed phase (o ilang dispersed phase) ay ipinamamahagi sa anyo ng mga maliliit na kristal, solid amorphous particle, patak o bula. D. s. ay maaaring magkaroon ng isang mas kumplikadong istraktura, halimbawa, ay kumakatawan sa isang two-phase formation, ang bawat isa sa mga phase na kung saan, na tuloy-tuloy, ay tumagos sa dami ng kabilang yugto. Kasama sa mga naturang sistema ang mga solidong natagos ng isang branched system ng mga channel-pores na puno ng gas o likido, ilang microheterogeneous polymer compositions, atbp. May mga madalas na kaso kapag ang dispersion medium ay "bumababa" sa thinnest layers (films) na naghihiwalay sa mga particle ng dispersed yugto.

Mga pangunahing uri ng disperse system.

Ayon sa dispersity, i.e., ang laki ng mga particle ng dispersed phase o ang ratio ng kabuuang lugar ng interphase surface sa volume (o mass) ng dispersed phase (specific surface), D. s. may kondisyon na nahahati sa coarsely dispersed at finely (highly) dispersed. Ang huli, ayon sa tradisyon, ay tinatawag. colloidal-dispersed o simpleng colloidal system. Sa mga coarsely dispersed system, ang mga particle ay may mga sukat mula sa 1 micron at sa itaas (tiyak na ibabaw na hindi hihigit sa 1 m2/g), sa mga colloidal system - mula 1 nm hanggang 1 micron (tiyak na ibabaw ay umabot sa daan-daang m2/g). Ang disperity ay tinatasa sa pamamagitan ng isang average na indicator (average na laki ng particle, partikular na surface area) o disperse na komposisyon (tingnan ang analysis ng variance). Ang mga fine-porous na katawan ay nailalarawan sa pamamagitan ng porosity, isang konsepto na katulad ng dispersion. Sa mga malayang dispersed system, walang pagkakaisa sa pagitan ng mga particle ng dispersed phase ang bawat particle ay kinetically independent at, sa sapat na maliliit na sukat, ay nakikilahok sa matinding Brownian motion. Ang mga structured (cohesively dispersed) system ay nailalarawan sa pagkakaroon ng mga hindi maayos na espasyo. network (framework) na nabuo ng mga particle ng dispersed phase (tingnan ang Structure formation sa disperse system). Ang isang espesyal na grupo ay binubuo ng mataas na puro dynamic na mga particle, kung saan ang mga particle ay nasa "pinilit" na mga kondisyon, tulad ng, halimbawa, sa mga pana-panahong panahon. mga istrukturang koloidal. balahibo. Ang mga katangian ng mga malayang nakakalat na sistema ay tinutukoy ng Chap. arr. ang mga katangian ng dispersion medium, at ng magkakaugnay na dispersed system - gayundin ang mga katangian at bilang ng mga contact sa pagitan ng mga particle ng dispersed phase (tingnan ang Rheology). Batay sa estado ng pagsasama-sama ng dispersion medium at ang dispersed phase, ang mga sumusunod ay nakikilala. basic mga uri ng dispersion system: 1) aerodispersed (gas-dispersed) system na may gas dispersion medium: aerosol (usok, alikabok, ambon), pulbos, fibrous na materyales tulad ng nadama. 2) Mga sistemang may likidong dispersion medium; dispersed phase m.b. solid (mga magaspang na suspension at paste, mataas na dispersed sols at gels), likido (coarsely dispersed emulsions, highly dispersed microemulsions at latexes) o gas (coarsely dispersed gas emulsions at foams). 3) Mga system na may solid dispersion medium: malasalamin o mala-kristal. mga katawan na naglalaman ng maliliit na solidong particle, likidong patak o mga bula ng gas, halimbawa, ruby ​​​​glasses, opal-type na mineral, iba't ibang microporous na materyales. Paghiwalayin ang mga pangkat ng D. s. bumubuo ng maramihan metaliko haluang metal, bato, kumplikadong compositional at iba pang multiphase system. Lyophilic at lyophobic D. s. na may likidong dispersion medium ay nag-iiba depende sa kung gaano kalapit o naiiba ang dispersed phase at ang dispersion medium sa kanilang mga katangian (tingnan. Lyophilicity at lyophobicity). Sa lyophilic D. s. intermolecular na pakikipag-ugnayan sa magkabilang panig ng separating phase, ang mga ibabaw ay bahagyang naiiba, kaya ang mga beats. libre ang enerhiya sa ibabaw (para sa isang likido - pag-igting sa ibabaw) ay napakababa (karaniwan ay mga daan-daang mJ/m2), ang interphase na hangganan (surface layer) ay maaaring. malabo at kadalasang maihahambing ang kapal sa laki ng butil ng dispersed phase. Lyophilic D. s. thermodynamically equilibrium, sila ay palaging lubos na nakakalat, kusang bumubuo at, kung ang mga kondisyon para sa kanilang paglitaw ay napanatili, ay maaaring umiral nang walang katiyakan. Karaniwang lyophilic D. s. - microemulsions, ilang polymer-polymer mixtures, micellar surfactant system, D.s. na may likidong kristal dispersed phase. Upang lyophilic D. s. kadalasang kasama rin ang mga mineral ng grupong montmorillonite na bumubukol at kusang nagdi-disperse sa isang may tubig na kapaligiran, halimbawa, mga bentonite clay. Dapat pansinin na sa nakalipas na "lyophilic colloids" ay tinawag. mga solusyon ng polimer, ibig sabihin, sa panimula homogenous. mga sistema. Gayunpaman, sa modernong terminolohiya, ang konseptong "colloid" ay tumutukoy lamang sa mga microheterogeneous system; hindi ito ginagamit kaugnay ng mga homogenous (single-phase) na sistema. Sa lyophobic D. s. intermolecular interaksyon sa isang dispersion medium at sa isang dispersed phase ay makabuluhang naiiba; matalo libre ang enerhiya sa ibabaw (surface tension) ay mataas - mula sa ilan. mga yunit sa ilang daan-daan (at libu-libo) mJ/m2; ang hangganan ng bahagi ay ipinahayag nang malinaw. Lyophobic D. s. thermodynamically nonequilibrium; malaking labis ng libre Tinutukoy ng enerhiya sa ibabaw ang paglitaw ng mga proseso ng paglipat sa kanila sa isang mas energetically kanais-nais na estado. Sa isothermal mga kondisyon, posible ang coagulation - ang convergence at association ng mga particle na nagpapanatili ng kanilang orihinal na hugis at sukat sa mga siksik na aggregate, pati na rin ang pagpapalaki ng mga pangunahing particle dahil sa coalescence - ang pagsasama ng mga droplet o gas bubble, collective recrystallization (sa kaso ng isang crystalline dispersed phase) o isothermal. distillation (molecular transfer) ng dispersed phase mula sa maliliit na particle hanggang sa malaki (sa kaso ng dispersion system na may liquid dispersion medium, ang huling proseso ay tinatawag na recondensation). Hindi matatag at, samakatuwid, hindi matatag na lyophobic D. s. patuloy na binabago ang kanilang disperse na komposisyon sa direksyon ng pagpapalaki ng particle hanggang sa kumpletong paghihiwalay sa mga macrophase. Gayunpaman, nagpapatatag ng lyophobic D. s. maaaring manatiling nakakalat sa loob ng mahabang panahon. oras.

Pagbuo ng mga dispersed system.

Posible sa dalawang paraan: pagpapakalat at paghalay. Ang pagpapakalat ng mga macrophases na may pagbuo ng lyophilic D.s. nangyayari nang kusang - sapat na ang enerhiya ng thermal motion para dito. Ang prosesong ito ay isinasagawa sa mga halaga ng pag-igting sa ibabaw na mas mababa sa isang tiyak na kritikal na halaga. values ​​​​scr = bkT/d2, kung saan ang d ay ang laki ng particle ng dispersed phase, T ay abs. Ang t-ra, k ay ang pare-pareho ng Boltzmann, ang b ay isang walang sukat na coefficient na kumukuha ng mga halaga na humigit-kumulang 10-30. Pagbuo ng lyophobic D. s. sa pamamagitan ng pagpapakalat ng isang matatag na macrophase ay nangangailangan ng makabuluhang enerhiya. mga gastos na tinutukoy ng kabuuang lugar ng ibabaw ng mga dispersed phase particle. Sa totoong mga kondisyon, ang pagbuo ng mga ibabaw sa panahon ng paggiling ng mga solido o sa panahon ng atomization at emulsification ng mga likido ay bumubuo lamang ng isang maliit na bahagi (mga fraction ng isang porsyento) ng enerhiya na ibinibigay sa system; ang natitira ay ginugugol sa mga side process at nagkakalat sa nakapalibot na espasyo (tingnan ang Dispersion). Condensation path ng pagbuo ng D. s. nauugnay sa nucleation ng isang bagong yugto (o mga bagong yugto) sa isang supersaturated metastable na paunang yugto - ang hinaharap na dispersion medium. Upang lumitaw ang isang napaka-dispersed na sistema, kinakailangan na ang bilang ng mga nuclei ng bagong yugto ay sapat na malaki at ang kanilang rate ng paglago ay hindi masyadong mataas. Bilang karagdagan, ang pagkakaroon ng mga kadahilanan ay kinakailangan na naglilimita sa posibilidad ng labis na paglaki at pagdirikit ng mga particle ng dispersed phase. Transition ng una stable homog. ang mga sistema sa isang metatable na estado ay maaaring mangyari bilang resulta ng mga pagbabago sa thermodynamics. mga parameter ng estado (presyon, temperatura, komposisyon). Ito ay kung paano, halimbawa, ang natural at artipisyal na aerosol ay nabuo (fog - mula sa supercooled na singaw ng tubig, usok - mula sa steam-gas mixtures na inilabas sa panahon ng hindi kumpletong pagkasunog ng gasolina), ilang mga polymer system - mula sa mga solusyon kapag ang "thermodynamic na kalidad" ng ang solusyon ay lumalalang sols, organosol ng mga metal sa pamamagitan ng paghalay ng mga singaw ng metal kasama ng mga organikong singaw. likido o kapag ipinapasa ang dating sa isang layer ng org. mga likido, colloidal dispersed polycrystalline. mga katawan (mga haluang metal, ilang uri ng mga bato at mga artipisyal na inorganikong materyales). Posible rin ang pagbuo ni D. bilang resulta ng chem. mga distrito sa homog. kapaligiran, kung ang produkto ng solusyon sa ilalim ng mga ibinigay na kondisyon ay nasa isang estado ng pagsasama-sama na naiiba sa yugto ng "ina", o halos hindi natutunaw dito. Ang mga halimbawa ng naturang mga sistema ay ang mga aerosol na may mga solidong particle ng NH4Cl (nabuo sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng gaseous NH3 at HCl), mga aerosol na may mga droplet-liquid particle ng H2SO4 (sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng SO3 at singaw ng tubig). Sa kalikasan at teknolohiya. mga proseso, ang mga hydrosol ng iba't ibang komposisyon ay madalas na nabuo sa panahon ng hydrolysis ng mga asing-gamot at iba pang mga compound na hindi matatag sa pagkilos ng tubig. Oksihenasyon-pagbawas ang mga solusyon ay ginagamit upang makakuha ng Au at Ag sol, agnas ng Na2S2O3 dil. sulfuric o hydrochloric acid - upang makakuha ng isang hydrosol ng elemental na asupre. Chem. o thermochemical agnas ng carbonates, org. porophores (porogens, foaming agent) at iba pang mga compound. sa paglabas ng mga gaseous substance sa una ay likidong media ang batayan ng industriya. ginawa ng pl. mga materyales ng foam.

Katatagan ng mga dispersed system.

Ang katatagan ng mga dispersed system ay nailalarawan sa pamamagitan ng constancy ng dispersion (particle size distribution) at konsentrasyon ng dispersed phase (bilang ng mga particle bawat unit volume). Naib. kumplikado sa teorya. aspeto at mahalaga sa pagsasanay. tungkol sa problema ng katatagan ng aerosol at likidong lyophobic D.s. Ang pagkakaiba ay ginawa sa pagitan ng sedimentation stability at coagulation resistance (aggregative stability). Ang mga colloidal system na may gas at liquid dispersion media ay sedimentation stable, kung saan ang Brownian motion ng mga particle ay pumipigil sa sedimentation; magaspang na sistema na may parehong density ng kanilang mga bahagi ng bumubuo; system, ang rate ng sedimentation kung saan maaaring mapabayaan dahil sa mataas na lagkit ng medium. Sa aggregatively stable D. s. direkta Ang mga contact sa pagitan ng mga particle ay hindi nangyayari, ang mga particle ay nagpapanatili ng kanilang sariling katangian. Kung ang pinagsama-samang katatagan ng D. ay nilabag. ang mga particle, na lumalapit sa isa't isa sa proseso ng Brownian motion, ay nagsasama nang hindi maibabalik o ang rate ng pagsasama-sama ay nagiging mas malaki kaysa sa rate ng disaggregation. Ang direktang punto ("atomic") na mga contact ay lumitaw sa pagitan ng mga solidong particle, na maaaring maging phase (cohesive) na mga contact, at ang contact ng mga patak at bula ay sinamahan ng kanilang coalescence at isang mabilis na pagbawas sa kabuuang lugar ng interphase surface . Para sa mga naturang sistema, ang pagkawala ng pinagsama-samang katatagan ay nangangahulugan din ng pagkawala ng katatagan ng sedimentation. Sa aggregation-stable system, ang dispersed na komposisyon ay maaaring magbago dahil sa isothermal na kondisyon. distillation - sabi nila. paglipat ng dispersed phase mula sa maliliit na particle hanggang sa mas malaki. Ang prosesong ito ay dahil sa pag-asa ng saturated vapor pressure (o ang konsentrasyon ng saturated solution) sa curvature ng phase interface (tingnan ang Capillary phenomena). Ang pinagsama-samang katatagan at pangmatagalang pagkakaroon ng lyophobic D. s. sa pangangalaga ng kanilang mga ari-arian ay sinisiguro sa pamamagitan ng pagpapapanatag. Para sa mga highly dispersed system na may liquid dispersion medium, ang pagpapakilala ng aqueous stabilizers (electrolytes, surfactants, polymers) ay ginagamit. Sa Deryagin-Landau-Verwey-Overbeck stability theory (DLFO theory) basic. ang papel ay ginagampanan ng ion-electrostatic. kadahilanan ng pagpapapanatag. Ang pagpapapanatag ay ibinibigay sa electrostatically. pagtanggi ng mga nagkakalat na bahagi ng double electric. layer, na nabuo sa pamamagitan ng adsorption ng mga electrolyte ions sa ibabaw ng mga particle. Sa isang tiyak na distansya sa pagitan ng mga particle, ang pagtanggi ng nagkakalat na mga layer ay tumutukoy sa pagkakaroon ng isang minimum sa potensyal. curve (malayo, o pangalawa, minimum; tingnan ang figure). Bagaman ang pinakamababang ito ay medyo mababaw, maaari nitong pigilan ang mga particle na naaakit ng mga puwersa ng intermolecular na pakikipag-ugnayan mula sa karagdagang paglapit sa isa't isa. Ang malapit, o pangunahing, pinakamababa ay tumutugma sa malakas na pagdirikit ng mga particle, kung saan ang enerhiya ng thermal motion ay hindi sapat upang paghiwalayin ang mga ito. Kapag papalapit sa isang distansya na naaayon sa minimum na ito, ang mga particle ay pinagsama sa mga pinagsama-samang, ang pagbuo nito ay humahantong sa pagkawala ng pinagsama-samang katatagan ng system. Sa kasong ito, ang katatagan ng sistema sa coagulation ay tinutukoy ng taas ng enerhiya. hadlang.

Ang pag-asa ng enerhiya ng pakikipag-ugnayan E sa pagitan ng mga particle sa layo na R: 1 at 2 ay ang malapit at malayong minima, ayon sa pagkakabanggit.

Kapag ipinakilala sa D. s. bilang isang surfactant stabilizer, maaaring maging isang stabilization factor "thermodynamic elasticity" ng mga pelikula ng medium na naghihiwalay na mga particle. Ang pagpapatatag ay sinisiguro ng katotohanan na kapag ang mga particle, halimbawa, mga patak o mga bula ng gas, ay magkalapit, ang pag-unat at pagnipis ng layer na naglalaman ng surfactant na naghihiwalay sa kanila ay nangyayari, at, bilang isang resulta, ang adsorption ay nagambala. balanse. Ang pagpapanumbalik ng equilibrium na ito ay humahantong sa pagtaas ng katatagan ng layer ng daluyan na naghihiwalay sa mga particle. Hydrodynamic paglaban sa pag-aalis ng isang likidong daluyan ng pagpapakalat mula sa layer sa pagitan ng papalapit na mga particle ay isa sa kinetic. mga kadahilanan ng pagpapapanatag ng D. s. Ito ay lalo na epektibo sa mga system na may napakalapot na dispersion medium, at kapag ang huli ay kumikilos, ginagawa nitong walang limitasyong lumalaban ang system sa particle aggregation at coalescence. Structural-mech. Ang stabilization factor, ayon sa P. A. Rebinder, ay bumangon kapag ang polymolecular protective layers ay nabuo sa interphase boundary mula sa micelle-forming surfactants, high-molecular compound, at kung minsan ay manipis na tuluy-tuloy o discrete phase films. Ang interfacial protective layer ay dapat magkaroon ng kakayahang labanan ang pagpapapangit at pagkasira, sapat na kadaliang mapakilos upang "pagalingin" ang mga depekto na lumitaw dito at, pinaka-mahalaga, maging lyophilized mula sa labas. gilid na nakaharap sa dispersion medium. Kung ang protective layer ay hindi sapat na lyophilic, ito, habang pinoprotektahan ang mga particle mula sa coalescence, ay hindi mapipigilan ang coagulation. Structural-mech. ang hadlang ay mahalagang isang kumplikadong kadahilanan ng pagpapapanatag, na kinabibilangan ng thermodynamic, kinetic. at mga bahagi ng istruktura. Ito ay pangkalahatan at may kakayahang magbigay ng mataas na pinagsama-samang katatagan ng anumang D.S. na may likidong dispersion medium, kabilang ang mataas na puro, max. mahalaga sa pagsasanay paggalang. Basic St. D. s. ay tinutukoy ng mga phenomena sa ibabaw: adsorption, ang pagbuo ng isang double electrical layer at ang electrokinetic phenomena na dulot nito, mga pakikipag-ugnayan ng contact ng mga particle ng dispersed phase. Ang laki ng butil ay tinutukoy ng optical. (light scattering, atbp.) at molecular kinetic. Mga banal (pagsasabog, thermophoresis, osmosis, atbp.). D. s. nasa lahat ng dako sa kalikasan. Ito ay mga bato, lupa, lupa, atm. at hydrosphere precipitation, lumalaki. at mga tissue ng hayop. D. s. malawakang ginagamit sa teknolohiya. mga proseso; sa anyo ng D. s. Karamihan sa mga produktong pang-industriya ay ginawa. mga produkto at gamit sa bahay. Highly dispersed tech. ang mga materyales (mga plastik na puno, pinaghalo na materyales na pinalakas ng dispersion) ay lubhang matibay. Sa mataas na binuo na mga ibabaw, ang heterogeneity ay nangyayari nang masinsinan. at heterogenous-catalytic. chem. mga proseso. Ang doktrina ng D. s. at ang mga pang-ibabaw na phenomena sa mga ito ay bumubuo sa kakanyahan ng koloidal na kimika. Makasarili. isang seksyon ng colloidal chemistry - physical at chemical mechanics - pinag-aaralan ang mga batas ng structure formation at mechanics. Banal na nakabalangkas D. s. at mga materyales na may kaugnayan sa pisikal-kemikal. phenomena sa interphase boundaries.

Mga pag-uuri ng mga dispersed system.

Ayon sa antas ng fragmentation (dispersity), ang mga sistema ay nahahati sa mga sumusunod na klase: magaspang, ang laki ng butil na higit sa 10 -5 m; pinong dispersed (microheterogeneous) na may mga laki ng butil mula 10 -5 hanggang 10 -7 m; colloidal-disperse (ultramicro-heterogeneous) na may mga particle na may sukat mula 10 -7 hanggang 10 -9 m Kung tumutuon tayo sa dalawang pangunahing bahagi ng mga disperse system, kung gayon ang isa sa mga ito ay dapat na italaga ang papel ng isang dispersion medium, at. ang isa pa - ang papel ng isang dispersed phase. Sa kasong ito, ang lahat ng disperse system ay maaaring uriin ayon sa mga phase states ng aggregation.

Ang klasipikasyong ito ay iminungkahi ni Ostwald at malawakang ginagamit hanggang ngayon. Ang isang kawalan ng pag-uuri ay dapat isaalang-alang ang imposibilidad ng pag-uuri ng mga dispersed system na inihanda gamit ang solid o likidong dispersed phase sa anumang klase kung ang laki ng particle ay ilang nanometer. Ang isang halimbawa ng naturang pag-uuri ay ibinigay sa talahanayan. 1.

Academician P.A. Iminungkahi ng Rehbinder ang isang mas advanced na pag-uuri ng mga disperse system ayon sa pinagsama-samang estado ng mga phase. Hinati niya ang lahat ng dispersed system sa dalawang klase: freely dispersed system at tuluy-tuloy (o coherently dispersed) system (Tables 2 at 3). Sa malayang dispersed system, ang dispersed phase ay hindi bumubuo ng tuluy-tuloy na matibay na istruktura (grids, trusses o frames). Ang mga sistemang ito ay tinatawag na sols. Sa tuluy-tuloy (cohesively dispersed) system, ang mga particle ng dispersed phase ay bumubuo ng matibay na spatial na istruktura (grids, frames, trusses). Ang ganitong mga sistema ay lumalaban sa pagpapapangit ng paggugupit. Ang mga ito ay tinatawag na gels.

Ayon sa klasipikasyon ng Rehbinder, ang isang dispersed system ay itinalaga ng isang fraction kung saan ang dispersed phase ay inilalagay sa numerator at ang dispersion medium sa denominator. Halimbawa: T 1 / F 2. Ang index 1 ay tumutukoy sa dispersed phase, at ang index 2 ay tumutukoy sa dispersion medium.

Pinag-aaralan ng colloidal chemistry ang mga katangian ng parehong fine at coarse system; parehong libre at magkakaugnay na mga sistema.

Ang pagsasama sa isang agham ng tulad ng isang malaking bilang ng mga magkakaibang mga sistema, na naiiba kapwa sa likas na katangian ng mga phase at sa mga laki ng butil at pinagsama-samang estado ng mga phase, ay batay sa katotohanan na silang lahat ay may mga karaniwang katangian - heterogeneity at pangunahing thermodynamic kawalang-tatag. Ang mga ultramicroheterogeneous system na may mga libreng particle ay sumasakop sa isang sentral na lugar sa colloidal chemistry. Ito ang mga tinatawag na colloidal system.

Talahanayan 1

Pag-uuri ng mga disperse system ayon sa mga phase states ng aggregation.

Dispersive medium	Dispersed phase	Mga halimbawa ng mga dispersed system
		Ruby glass; pigmented fibers; haluang metal; disenyo sa tela na inilapat gamit ang pigment printing
		Mga perlas, tubig sa granite, tubig sa kongkreto, natitirang monomer sa mga particle ng polimer-monomer
	puno ng gas	Mga pagsasama ng gas sa iba't ibang solids: foam concrete, frozen foam, pumice, volcanic lava, polymer foam, polyurethane foam
		Mga suspensyon, pintura, pastes, sols, latex
		Mga emulsyon: gatas, petrolyo, mantikilya, margarine, fiber lubricants
	puno ng gas	Mga foam, kabilang ang para sa fire extinguishing at foam na mga teknolohiya para sa oiling fibers, bleaching at pangkulay na mga materyales sa tela
puno ng gas		Usok, cosmic dust, aerosol
puno ng gas		Mga ambon, mga gas sa sandali ng pagkatunaw
puno ng gas	puno ng gas	Ang isang colloidal system ay hindi nabuo

Ang mga sistema ng koloidal ay hindi pangkaraniwang labile, i.e. hindi matatag. Para sa marami sa kanila, ang pagdaragdag ng isang maliit na halaga ng electrolyte ay sapat na upang maging sanhi ng pag-ulan. Ang dahilan para sa gayong madaling pagbabago sa estado ng mga colloidal system ay nauugnay sa pagkakaiba-iba ng antas ng kanilang dispersity. Mayroong dalawang uri ng katatagan ng anumang fragmented system - kinetic at aggregative.

talahanayan 2

Mga halimbawa ng mga malayang nakakalat na sistema

1. Dispersed system sa mga gas	2. Dispersed system sa mga likido
Koloidal na pagpapakalat T 1 / G 2 - alikabok sa itaas na mga layer ng kapaligiran, aerosol.	Koloidal na pagpapakalat T 1 / Zh 2 - lyosols, dispersed dyes sa tubig, latex ng synthetic polymers.
Magaspang na pagpapakalat	Magaspang na pagpapakalat
T 1 / G 2 - naninigarilyo Ж 1 / Г 2 - fogs	T 1 / Zh 2 - mga suspensyon Zh 1 / Zh 2 - mga likidong emulsyon G 1 / G 2 - mga emulsyon ng gas
3. Dispersed system sa solids
T 1 / T 2 - solid sols, halimbawa, gold sol sa salamin, pigmented fibers na puno ng polymers

Ang pag-uuri na ito ay batay sa estado ng pagsasama-sama ng mga yugto ng dispersed system.

Ang konsepto ng pinagsama-samang katatagan, na unang ipinakilala ni N.P. Peskov, ay nagpapahiwatig ng kawalan ng pagsasama-sama, i.e. binabawasan ang antas ng pagpapakalat ng colloidal system sa panahon ng imbakan. Upang matukoy ang kinetic stability, kinakailangan na pag-aralan ang mga kondisyon para sa pagpapalabas ng mga dispersed particle sa isang gravitational o centrifugal field. Ang rate ng naturang release ay depende sa intensity ng Brownian motion ng mga particle, i.e. sa antas ng pagpapakalat ng system at ang pagkakaiba sa density ng dispersion medium at dispersed phase, pati na rin sa lagkit ng medium.

Talahanayan 3

Cohesively dispersed system

Kung nais nilang matukoy ang pinagsama-samang katatagan ng isang sistema, pagkatapos ay susuriin nila ang mga kondisyon ng pananatili (o, sa kabaligtaran, hindi pagkakapare-pareho) ng antas ng pagpapakalat ng sistema. Ang isa sa mga pinaka-kapansin-pansin at katangiang pagkakaiba sa pagitan ng isang koloidal na sistema, parehong mula sa isang tunay na solusyon at mula sa magaspang na dispersed system, ay ang kanilang antas ng pagpapakalat ay isang lubhang variable na halaga at maaaring mag-iba depende sa isang malawak na iba't ibang mga kadahilanan.

Ang pag-uuri na ito ay batay sa estado ng pagsasama-sama ng interface ng phase.

Batay sa itaas, tukuyin natin ang mga sistemang koloidal.

Ang mga colloidal system ay dalawa- o multiphase system kung saan ang isang yugto ay nasa anyo ng mga indibidwal na maliliit na particle na ibinahagi sa isa pang yugto. Ang ganitong mga ultramicroheterogeneous system na may isang tiyak na (colloidal) dispersion ay nagpapakita ng kakayahang sumailalim sa matinding Brownian motion at magkaroon ng mataas na kinetic stability.

Ang pagkakaroon ng isang mataas na binuo phase interface at, dahil dito, isang malaking labis ng libreng enerhiya sa ibabaw, ang mga sistemang ito ay sa panimula thermodynamically hindi matatag, na kung saan ay ipinahayag sa pagsasama-sama ng mga particle, i.e. sa kawalan ng pinagsama-samang katatagan. Gayunpaman, ang mga pag-aari na ito ay hindi nauubos ang lahat ng mga tampok kung saan ang mga koloidal na sistema ay naiiba sa iba pang mga sistema. Kaya, halimbawa, sa unang sulyap ay tila hindi maintindihan kung bakit ang mga colloidal na particle, na gumaganap ng masiglang paggalaw at nagbabanggaan sa isa't isa, ay hindi palaging magkakadikit sa mas malalaking pinagsama-sama at hindi namuo, gaya ng inaasahan batay sa ikalawang batas ng thermodynamics, dahil sa kasong ito Ang kabuuang ibabaw ay bababa, at kasama nito ang libreng enerhiya.

Lumalabas na sa maraming mga kaso ang katatagan ng naturang mga sistema ay nauugnay sa pagkakaroon ng isang stabilizer layer sa ibabaw ng mga colloidal particle. Kaya, ang isang kinakailangang kondisyon para sa paglikha ng matatag na mga sistema ng koloidal ay ang pagkakaroon ng isang ikatlong bahagi - isang stabilizer. Ang mga stabilizer ng mga colloidal system ay maaaring mga electrolyte o ilang iba pang mga sangkap na walang likas na electrolyte, halimbawa, mga high molecular weight compound (HMC) o mga surfactant. Ang mekanismo ng pagpapapanatag ng electrolytes at nonelectrolytes ay makabuluhang naiiba.

Ang impluwensya ng mga electrolyte sa katatagan ng mga colloidal system ay kumplikado. Sa ilang mga kaso, ang hindi gaanong pagdaragdag ng electrolyte ay maaaring humantong sa pagkagambala sa katatagan ng system. Sa iba, ang pagpapakilala ng isang electrolyte ay nakakatulong sa pagtaas ng katatagan.

Ang pagbuo ng mga layer ng adsorption ng mga stabilizer tulad ng mga surfactant ay nagiging lalong mahalaga sa pagkakaroon ng dalawang-dimensional na istruktura na may pinahusay na istruktura at mekanikal na mga katangian. Sa maraming mga kaso, ang pagpapapanatag ay nakakamit sa pamamagitan ng pagsakop lamang ng 40-60% ng ibabaw ng mga koloidal na particle na may isang monolayer, kapag ang proteksiyon na layer ay hindi nagpapatuloy (sa anyo ng mga isla). Ang pinakamataas na katatagan ay nakakamit, natural, sa pagbuo ng isang ganap na puspos na monomolecular layer. Ang istruktura at mekanikal na mga katangian ng mga layer ng adsorption ay higit na tinutukoy ang pag-uugali ng mga koloidal na sistema. Ang mga layer na ito ay maaaring mabuo o mabago sa pamamagitan ng maliit na halaga ng anumang dissolved substance, kaya nagiging posible na ayusin ang isang bilang ng mga katangian ng mga colloidal system, na malawakang ginagamit sa iba't ibang praktikal na aplikasyon.

Ang mga colloidal system na binubuo ng mga particle ng isang dispersed substance na may kakayahang malayang gumagalaw sa isang liquid dispersion medium kasama ng mga molecule o ions ng isang ikatlong bahagi (stabilizer) adsorbed sa kanilang ibabaw ay tinatawag na lyosols, at ang mga particle mismo, na may isang kumplikadong istraktura, ay tinatawag na micelles.

Batay sa likas na katangian ng pakikipag-ugnayan ng mga koloidal na particle na may daluyan ng pagpapakalat, ang mga lyosol ay maaaring nahahati sa lyophilic at lyophobic. Ang klasipikasyong ito ay unang iminungkahi ng German colloid scientist na si Freundlich. Hinati niya ang lahat ng mga sistema sa dalawang klase - lyophilic at lyophobic. Alinsunod sa mga konsepto na binuo ng Freundlich, ang mga sistema ay tinatawag na lyophobic kung ang mga particle ng dispersed phase ay hindi nakikipag-ugnayan sa dispersion medium, hindi natutunaw o natutunaw dito. Ang mga Lyophilic system ay mga sistema na ang mga dispersed phase particle ay masinsinang nakikipag-ugnayan sa dispersion medium.

Kasama sa mga Lyophobic system ang mga sols ng mahalagang metal, sols ng metalloids (sulfur, selenium, tellurium), dispersion ng polymers sa tubig (halimbawa, polystyrene, fluorolone), sols ng arsenic, antimony, cadmium, mercury sulfides, sols ng iron at aluminum hydroxides , atbp. Ang mga sistemang ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng tinatawag na kinetic stability at aggregative instability at nangangailangan ng stabilization. Freundlich classified solusyon na nabuo sa pamamagitan ng paglusaw ng natural o synthetic IUDs bilang lyophilic colloidal system. Ang mga ito ay mga solusyon ng mga protina, almirol, pectin, gilagid, selulusa eter at iba't ibang mga resin, parehong natural at gawa ng tao.

Kaya, ang mga solusyon sa IUD ay dating itinuturing na mga lyophilic colloidal system. Itinuring silang dalawang-phase na dispersed system at sa gayon ang kakanyahan ng pag-uuri ng Freundlich ay nabawasan sa mga molekular na pakikipag-ugnayan sa pagitan ng dispersed phase at ng dispersion medium. Ito ay sa batayan na ang isang dibisyon ay ginawa sa lyophilic at lyophobic system. Ang mga Lyophilic system ay itinuturing na dalawa o multiphase, thermodynamically unstable, at hindi napapailalim sa Gibbs phase rule. Ngunit ang ideyang ito ay naging mali. Sa katunayan, ngayon ay mapagkakatiwalaang itinatag na ang mga solusyon sa IUD ay mga tunay na solusyon, i.e. single-phase system, homogenous, thermodynamically stable at napapailalim sa Gibbs phase rule. Ito ay pinaniniwalaan na ang reversibility ay isang katangian ng pag-aari ng lyophilic colloidal system, ngunit hindi ito ang kaso, dahil sa kasong ito, ang mga solusyon sa IUD ay hindi dispersed system.

Kaugnay nito, ang Academician V.A. Si Kargin, noong 1948, ay nakakuha ng pansin sa katotohanan na ang pag-uuri ng Freundlich ay ganap na hindi tama at higit pa rito, nakakapinsala.

Upang hindi mabago ang kahulugan ng mga katagang ito, P.A. Iminungkahi ng Rebinder na gawing pormal ang mga konsepto ng lyophilic at lyophobic colloidal system. Hinati niya ang dispersed multi- o two-phase system sa dalawang klase, batay sa halaga ng partikular na interphase energy (surface tension).

Ang mga dispersed system na may sapat na mataas na interphase tension (s 12), na higit sa isang tiyak na hangganan na halaga s m, ay inuri bilang lyophobic system:

s 12 > s m . (1)

Ang mga sistemang ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng malaking interphase na libreng enerhiya, samakatuwid ang hangganan ng phase ay malinaw na ipinahayag: ang sistema ay pinagsama-samang hindi matatag at nangangailangan ng pagpapakilala ng isang stabilizer. Ang pagpapakalat ng naturang mga sistema ay arbitrary.

Ang mga Lyophilic system ay dalawang-phase colloidal system na may mababa, bagama't positibo, interphase free energy na mas mababa sa o katumbas ng cutoff value,

s 12 ≤ s m. (2)

Ito ay mga system na may napakababang interphase na enerhiya, sila ay thermodynamically stable at kusang bumubuo. Ang kanilang dispersion ay medyo tiyak at nasa colloidal region.

Ang katotohanan na ang mga sistema ng disperse ay inuri ayon sa halaga ng libreng enerhiya sa ibabaw ay nagpapakita na ang mga colloidal phenomena ay malapit na nauugnay sa mga katangian ng interface ng phase.

Kasama sa mga Lyophilic system ang:

1) tinatawag na mga kritikal na emulsyon, na nabuo bilang isang resulta ng pagbaba ng pag-igting sa ibabaw kapag pinainit sa isang temperatura na malapit sa temperatura ng walang limitasyong paghahalo, o bilang isang resulta ng pagdaragdag ng napakalaking dami ng mga surfactant;

2) nag-uugnay na mga sistemang koloidal na nabuo sa isang may tubig na kapaligiran sa pamamagitan ng mga sangkap tulad ng mga sabon, ilang mga tina at tanning agent, at sa isang hindi may tubig na kapaligiran ng ilang mga surfactant. Ang ganitong mga sangkap sa mga dilute na solusyon ay nasa isang molekular na estado na may pagtaas ng konsentrasyon, ang pagsasama-sama ng mga molekula ay nangyayari sa pagbuo ng mga particle ng koloidal na laki, i.e. nabuo ang micelles. Ang konsentrasyon ng isang sangkap sa isang solusyon kung saan nangyayari ang isang paglipat mula sa isang tunay na solusyon patungo sa isang koloidal ay karaniwang tinatawag na kritikal na konsentrasyon ng micelle (CMC).

Ang mga dispersed system ay maaaring uriin ayon sa tiyak na surface area at porosity ng dispersed phase.

Sa mga prosesong iyon kung saan lumalahok ang dalawang yugto ng pakikipag-ugnay, ang mga katangian ng interface, o layer ng hangganan, na naghihiwalay sa isang yugto mula sa isa ay napakahalaga. Ang mga molekula na bumubuo sa gayong mga layer ay may mga espesyal na katangian. Kung isasaalang-alang natin ang isang monolitikong yugto, kung gayon ang bilang ng mga molekula na bumubuo sa layer ng ibabaw ay maaaring mapabayaan kung ihahambing sa malaking bilang ng mga molekula sa dami ng katawan. Maaari nating ipagpalagay na ang reserbang enerhiya ng system ay proporsyonal sa masa na nilalaman sa dami ng katawan.

Kapag ang isang solidong katawan ay durog, ang bilang ng mga molekula sa ibabaw na layer ay tumataas at umabot sa pinakamataas na halaga nito sa mga sistemang nagkakalat ng koloidal. Samakatuwid, ang mga prosesong nagaganap sa mga disperse system ay tinutukoy ng mga katangian ng mga layer sa ibabaw sa interface. Ang pagbuo ng mga bula, emulsion, ambon, mga proseso ng flotation, basa at pagpapakalat, teknolohiya ng sorption at marami, marami pang iba ay batay sa mga katangian ng mga interphase na ibabaw sa mga disperse system.

Ang partikular na lugar sa ibabaw ay ang ratio ng ibabaw ng isang katawan sa dami o masa nito:

Isang beat = A/V o A beat = A/Vr, (3)

kung saan ang A beat, A ay ang tiyak at kabuuang ibabaw, ayon sa pagkakabanggit; Ang r ay ang density ng sangkap, ang V ay ang dami ng katawan.

Para sa mga cubic particle

A beat = 6a 2 /a 3 = 6a -1

Isang beat = 6a 2 /a 3 r = 6/ar (m 2 /kg). (4)

Para sa mga spherical particle

Isang beat = 4 r 2 /(4/3 r 3) (m -1),

Isang beat = 3/r (m -1),

Isang beat = 3/rr (m 2 /kg). (5)

Kung kukuha ka ng isang kubo ng isang sangkap, hatiin ang tatlong panig nito sa 10 bahagi at gumuhit ng mga eroplano sa tatlong direksyon, makakakuha ka ng mas maliliit na cube. Ang ganitong proseso ay maaaring ituring bilang isang simulation ng proseso ng pagpapakalat. Ang pagbabago sa tiyak na lugar sa ibabaw sa panahon ng proseso ng pagpapakalat ay ipinapakita sa talahanayan. 4.

Talahanayan 4

Pag-asa ng tiyak na lugar sa ibabaw sa pagpapakalat

Ang mga hibla, sinulid at pelikula ay may mahalagang papel sa mga sistemang koloidal ng tela. Ang tiyak na lugar ng ibabaw ng naturang mga sistema ay maaaring kalkulahin gamit ang mga formula:

para sa pelikula

Isang beat = 2l 2 /l 2 a = 2/a, (6)

kung saan ang a ay ang kapal ng pelikula, ang l ay ang lapad at haba nito;

para sa silindro (fiber, thread)

Isang beat = 2lr /r 2 l = 2/r, (7)

kung saan ang r ay ang radius ng silindro, l ang haba nito.

Ang mga cohesive-disperse system - mga porous na katawan - kasama ang panlabas na tiyak na ibabaw, ay maaaring mailalarawan sa pamamagitan ng laki (radius) ng mga pores, ang kanilang dami at panloob na partikular na ibabaw. Ang isang maginhawang pag-uuri ng mga pores ayon sa laki ay iminungkahi ni M.M. Dubinin. Alinsunod sa pag-uuri na ito, ang lahat ng porous na katawan ay maaaring nahahati sa tatlong klase (depende sa mga katangian ng adsorption): microporous body na may pore radius na 2·10 -9 m, mesoporous (transition-porous) - (2/50) ·10 -9 m, macroporous 50·10 -9 m.

Ang mga microporous na katawan ay nahahati kamakailan sa ultra- at supermicroporous. Ang pag-uuri na ito ay humigit-kumulang na sumasalamin sa buong spectrum ng mga posibleng laki ng butas (mula sa macropores hanggang sa mesopores at micropores hanggang sa mga subatomic na "pores" sa anyo ng mga puwang sa pagitan ng mga macrocrystals sa polimer o mga depekto ng punto sa mga kristal). Sa pagsasaalang-alang na ito, dapat tandaan na ang anumang pag-uuri ay hindi maaaring ganap na masakop ang buong iba't ibang mga dispersed system na umiiral sa kalikasan at teknolohikal na kasanayan.

Pagbuo ng istraktura sa mga sistema ng disperse at sa mga solusyon sa polimer.

Sa pagtaas ng konsentrasyon ng dispersed phase sa dispersed system (o ang konsentrasyon ng dissolved polymers), ang pagbuo ng mga naturang aggregates ng mga particle (o mga kasama ng macromolecules) ay posible na nagiging sanhi ng paglihis ng daloy ng naturang mga sistema mula sa mga batas ng Newton at Poiseuille. Ang ganitong mga likido ay tinatawag na abnormally viscous, at ang konsentrasyon kung saan nangyayari ang isang qualitative na pagbabago sa mga katangian ng system ay tinatawag na kritikal na konsentrasyon ng pagbuo ng istraktura. Kapag ang isang kritikal na konsentrasyon ng dispersed phase ay naabot sa isang dispersed system, isang spatial na istraktura ang kusang bumangon mula sa mga particle na nakikipag-ugnayan sa isa't isa.

Ang pagbuo ng isang malakas na istraktura, na tinatawag na mala-kristal, ay nagreresulta mula sa direktang pakikipag-ugnay sa pagitan ng mga particle, i.e. tulad ng isang contact kung saan ang phase hangganan sa pagitan ng mga particle mawala. Ang prosesong ito ay sinusunod sa panahon ng pagbuo ng isang dispersed system sa pamamagitan ng paraan ng condensation, kapag ang mga indibidwal na kristal ay lumalaki nang sama-sama: sa panahon ng hardening ng kongkreto, sa panahon ng pagbuo ng papel o non-woven na materyal, ang pagbuo ng spatial network sa panahon ng polymerization, atbp. Ang pakikipag-ugnayan ng mga particle sa pamamagitan ng isang manipis na layer ng likidong bahagi ay humahantong sa pagbuo ng mga contact sa coagulation. Pagkatapos masira, ang mga contact na ito ay maibabalik. Ang ari-arian na ito ay tinatawag na "thixotropy". Ang ganitong mga contact ay posible sa pigment pastes, sa ceramic masa, sa mga solusyon at dispersion ng polymers. Ang kakayahang ibalik ang istraktura pagkatapos alisin ang pag-load ay batay sa pagkilos ng mga ahente ng pagpapalaki at pampalapot sa mga tinta sa pag-print kapag nagkukulay ng mga materyales sa tela, pati na rin ang gluing fibers na may latex kapag gumagawa ng mga nonwoven na materyales, pinapanatili ang hugis ng mga produktong ceramic, na may hawak na mga barnis. , mga pintura at enamel sa mga patayong dingding, atbp.

Ang mga istruktura ng coagulation ay nailalarawan sa pamamagitan ng medyo mababang mga enerhiya ng pakikipag-ugnayan at sa karamihan ng mga kaso ay lumitaw na may bahagyang pagbaba sa katatagan ng mga dispersed system. Sa ganitong mga istraktura, ang average na distansya sa pagitan ng mga particle ay tumutugma sa kapal ng balanse ng mga likidong pelikula at nailalarawan sa pamamagitan ng una o pangalawang minimum sa mga potensyal na curve ng enerhiya ng pares na pakikipag-ugnayan ng mga particle.

Alinsunod sa paraan ng pagbuo ng mga istruktura ng coagulation, ang mga particle ay maaaring matatagpuan sa mga distansya H 1 » 10 -9 m o H 2 » 10 -7 m.

Ang enerhiya ng pakikipag-ugnayan sa unang potensyal na minimum ay dalawang order ng magnitude na mas mataas kaysa sa enerhiya ng pakikipag-ugnayan sa pangalawang potensyal na minimum (potensyal na balon). Sa pagsasagawa, ang pagbuo ng istraktura na may pag-aayos ng mga particle sa pangalawang potensyal na minimum ay mas karaniwan.

Ang dami ng fraction ng dispersed phase kung saan ang pagbuo ng isang coagulation structure ay nangyayari ay depende sa hugis ng mga particle. Ang mga asymmetric na particle ay maaaring bumuo ng isang istraktura sa isang mas mababang konsentrasyon kaysa sa mga spherical. Ang asymmetric na hugis ng mga particle ay katangian ng iron at aluminum hydroxides, clay at ilang mga pigment. Ang lakas ng isang istraktura ay nailalarawan sa pamamagitan ng stress na kinakailangan upang sirain ang spatial na istraktura.

Ang mga structured na likido ay hindi sumusunod sa mga batas ng daloy ni Newton at Poiseuille. Mayroong dalawang uri ng structured na likido: na may istrakturang tulad ng likido at may istrakturang parang solid.

Ang mga likido na may istrakturang tulad ng likido ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga curve ng rheological flow na walang kritikal na shear stress, at mayroong dalawang linear na seksyon ng pseudo-Newtonian flow.

Ang mga solidong istruktura ay dapat sirain bago magsimula ang daloy. Sa madaling salita, ang gayong istraktura bago ang pagkawasak ay may mga katangian ng isang solidong katawan.

Ang larangan ng colloidal chemistry, na tumatalakay sa pag-aaral ng mga pattern ng pagbuo at pagkasira ng istraktura sa mga dispersed system at sa polymer solution, ay tinatawag na "rheology". Sa rheology, nagpapatakbo sila ng mga konsepto tulad ng pagpapapangit, i.e. relatibong pag-aalis ng bahagi ng sistema nang hindi nilalabag ang integridad nito. Ang pagpapapangit ay maaaring nababanat at nalalabi. Sa nababanat na pagpapapangit, ang hugis ng katawan ay naibalik pagkatapos maalis ang stress.

Sa Fig. Ang Figure 2.30 ay nagpapakita ng isang diagram ng isang pare-parehong displacement ng isang kubo na may isang gilid na haba l, na may kondisyong nakahiwalay mula sa sistemang pinag-aaralan, sa ilalim ng pagkilos ng isang shear stress P. Ang sukat ng shift ay ang ratio ng displacement x sa orihinal haba ng gilid ng kubo l, i.e. taas kung saan nangyayari ang displacement

x/l = tga = g, (2.4.52)

kung saan ang a ay ang anggulo ng displacement ng elemento ng istraktura.

Ang isang sukatan ng strain rate ay ang displacement rate gradient:

Gumagana ang rheology na may tatlong idealized na relasyon sa pagitan ng P at g(o) upang ilarawan ang tatlong structural properties (elasticity, lagkit at plasticity) at gumagamit ng mga kumbinasyon ng mga relasyon na ito upang ilarawan ang mga mas kumplikadong proseso na nagaganap sa structured disperse system.

Ang elastic deformation (o elasticity) ay proporsyonal sa shear stress:

kung saan ang E ay ang modulus ni Young.

Ang equation (2.4.54) ay tinatawag na batas ni Hooke. Ang pag-asa, na inilarawan ng equation (2.4.54) para sa isang perpektong nababanat na katawan, ay ipinapakita sa Fig. 2.31, a. Ang pisikal na modelo ng perpektong nababanat na katawan ni Hooke ay karaniwang inilalarawan sa anyo ng isang spiral spring, na nakakabit sa isang dulo at nakaunat sa kabilang dulo.

Ang isang sukatan ng pagkalastiko ay ang modulus ni Young, na tinukoy bilang ctga ng pag-asa na ipinapakita sa Fig. 2.31, a. Ang pag-asa na ito para sa isang perpektong katawan ay linear. Ang pisikal na kahulugan ng elastic deformation ay isang pagbabago sa interatomic na mga distansya kapag ang stress ay nilikha at ang katawan ay nagsisikap na ibalik ang mga atomo sa orihinal na estado ng balanse, na nailalarawan sa pamamagitan ng isang minimum na libreng enerhiya. Sa pagsasaalang-alang na ito, ang isang perpektong nababanat na katawan ay nagpapanumbalik ng hugis at sukat nito halos kaagad pagkatapos maalis ang stress. Upang maibalik ang orihinal na laki at hugis sa tunay na nababanat na mga katawan, kinakailangan ang ilang hindi gaanong oras.

Ang malapot na daloy ay inilalarawan ng equation ni Newton (2.4.1, a) sa anyo. Ang diagram ng malapot na modelo ng daloy at ang pag-asa ng gradient ng bilis ng pag-alis sa stress ay ipinapakita sa Fig. 2.31, b. Ang lagkit ng isang likido ay tinukoy bilang сtgb. Ang isang mekanikal na modelo ng isang perpektong malapot na likido ng Newtonian ay isang piston sa isang silindro, kung saan posible ang daloy.

Ang pisikal na modelo ng malapot na daloy ay nauugnay sa isang thermally activated na proseso ng muling pagsasaayos ng pakikipag-ugnayan

kaibigan ng mga molekula. Naturally, sa ilalim ng pagkilos ng boltahe, ang ilang mga bono sa pagitan ng mga likidong molekula ay nasira, habang ang iba ay nabuo muli. Sa isang tunay na malapot na Newtonian fluid, ang viscosity coefficient ay nananatiling pare-pareho mula sa napakaliit na load hanggang sa mga stress kung saan ang laminar flow ay nagiging turbulent. Sa ilang mga kaso, kapag nag-aaral ng malapot na daloy, ginagamit ang isang halaga na kabaligtaran ng lagkit, na tinatawag na pagkalikido.

Ang plasticity, o plastic flow, ay hindi isang linear function ng stress. Bilang isang modelo ng plastic deformation, ang isang solidong katawan ay nakahiga sa isang eroplano (Larawan 2.31, c) at pinananatili sa lugar sa pamamagitan ng dry friction pwersa hanggang sa isang tiyak na stress na maaaring pagtagumpayan ito dry (Coulomb) friction. Ang ganitong daloy ay posible, halimbawa, sa mga paste ng pigment, kapag may sunud-sunod na pagkasira at pagpapanumbalik ng mga contact sa pagitan ng mga particle na naayos sa espasyo sa pamamagitan ng isang tiyak na layer ng likidong bahagi. Sa kaganapan na ang isang mala-kristal na istraktura ay nabuo sa system sa pamamagitan ng direktang pakikipag-ugnay sa pagitan ng mga particle, ang daloy ay magsisimula lamang pagkatapos ng hindi maibabalik na pagkasira ng naturang mga contact at ang kritikal na stress ay tumutugma sa kanilang lakas.

Siyempre, sa praktikal na aplikasyon ng pagbuo ng istraktura

at pagkasira (halimbawa, kapag ang istraktura sa polymer-thickened printing inks ay nawasak sa panahon ng paghahalo at sa panahon ng paglalapat nito sa tela at kapag ang istraktura ay naibalik sa disenyo na inilapat sa tela, o kapag nag-aaplay ng polymer solution - isang sizing ahente - sa mga thread), maaaring sabay-sabay Lumilitaw ang iba't ibang uri ng mga deformation: nababanat na pagpapapangit, pagkatapos ay malapot o plastik na daloy at kasunod na pag-istruktura.

Kung ang panlabas na stress sa system ay ginugugol sa pagtagumpayan ng nababanat na pagpapapangit at malapot na daloy, pagkatapos ay gamitin ang modelo na iminungkahi ni Maxwell, mula sa mga serye na konektado sa mga elemento ng Hooke at Newton na mga modelo (Larawan 2.32, a). Sa ganitong mga sistema, ang isang tipikal na pagpapakita ng pagpapahinga ng stress ay inilarawan ng equation

P 0 (t) = P 0 exp(t/t p), (2.4.55)

kung saan P 0 = E 0 g 0 - paunang boltahe; t r = h/E - oras ng pagpapahinga.

Sa t >t p, ang modelo ni Maxwell ay tumutugma sa isang parang likidong daloy. Ang kababalaghan ng pagpapahinga ay dahil sa ang katunayan na ang isang tiyak na oras ay kinakailangan para sa muling pagsasaayos ng istraktura sa isang medyo mababang boltahe. Samakatuwid, sa isang panandaliang (instantaneous) na aplikasyon ng boltahe, unti-unting bumababa ang mga panloob na stress na lumitaw sa system. Posible na ang pagpapakawala ng panloob na stress ay maisasakatuparan sa t®¥. Ang isang likido na inilarawan ng modelo ng Maxwell ay nailalarawan sa pamamagitan ng hindi maibabalik na pagpapapangit.

Kaya, ang mga katangian ng system (solid o likido) ay nakasalalay sa oras ng pagpapahinga, na tinutukoy ng intersection ng tangent sa paunang seksyon ng deformation curve na may abscissa axis (tingnan ang Fig. 2.32, a).

Kung ang isang sistema ay nakakaranas ng pagtaas ng deformation sa paglipas ng panahon sa pare-pareho ang stress at isang kumpletong pagbawas sa deformation sa loob ng isang tiyak na oras pagkatapos maalis ang load, kung gayon ang mga naturang sistema ay inilalarawan ng modelong Kelvin-Voigt, na binubuo ng mga elemento ng Hooke at Newton na mga modelo konektado sa parallel (Larawan 2.33). Ang modelong ito ay tipikal para sa isang mechanically reversible solid structured body. Para sa gayong istraktura, ang equation na may P = const ay karaniwang ginagamit

g(t) = P 0 / E . (2.4.56)

Inilalarawan ng equation na ito ang pataas na sangay ng curve sa Figure 2.33. Ang pababang sangay (sa P = 0) ay inilalarawan ng equation

g = g m exp(- t/t p) . (2.4.57)

Ang pinakatumpak na modelo para sa paglalarawan ng pag-uugali ng mga tunay na sistema ay dapat ituring na isang modelo ng mga elemento ng mga modelong Newton at Coulomb na konektado nang magkatulad, na iminungkahi ni Bingham. Ang diagram ng modelo at curve ng deformation ay ipinapakita sa Fig. 2.34.

Sa mga stress na mas mababa kaysa sa yield stress P t, ang sistema ay may nababanat na mga katangian. Matapos maabot ang stress na ito, magsisimula ang daloy ng plastik, upang ilarawan kung aling Bingham ang nagmungkahi ng equation

Ang ganitong daloy ng viscoplastic ay katangian ng maraming mga istruktura ng coagulation - mga pigment na natutunaw at mga solusyon ng mga polimer, mga tinta sa pag-print, mga solusyon sa luad, puro emulsion, atbp. Kadalasan ang pagtaas ng stress ay humahantong sa karagdagang pagkasira ng istraktura. Sa ganitong mga sistema, dapat nating pag-usapan ang tungkol sa "epektibong" lagkit h ef, na bumababa sa pagtaas ng stress sa isang tiyak na limitasyon ng halaga na naaayon sa kumpletong pagkasira ng istraktura sa system.

Mga katangian ng disperse system at pagtukoy ng laki ng butil.

Kasama sa seksyong "Properties of colloidal systems" ang pagsasaalang-alang ng diffusion, Brownian motion, osmosis, sedimentation, light scattering at absorption, at tinatalakay din ang mga pangkalahatang prinsipyo para sa pagtukoy ng pinakamahalagang katangian ng mga system - ang average na laki ng particle. Ang mga particle sa mga dispersed system ay karaniwang may sukat, kaya ang kaalaman ng mga mag-aaral kung paano matukoy ang mga parameter ng mga distribusyon na ito ay magbibigay-daan sa kanila na maunawaan nang tama na ang mga katangian ng mga colloidal system ay isang function ng hindi lamang ang antas ng fragmentation (dispersity) ng durog (dispersed) phase, pati na rin ang pamamahagi ng laki ng butil nito.

Ang katotohanang ito ay ipinakita sa mga pang-industriyang sistema ng disperse na ginagamit sa paggawa at pagpipino ng mga materyales sa tela, halimbawa, kapag gumagamit ng dispersed at sulfur dyes o dispersion ng pigment kapag nagpi-print ng mga pattern sa mga tela at pagtitina ng mga hibla sa masa. Sa panahon ng pag-iimbak sa disperse system (mga pintura) batay sa mga pigment o sa isang may kulay na masa ng fiber-forming polymer, ang isang magaspang na bahagi ay inilabas o isang hindi pantay na pamamahagi ng mga particle sa polymer mass, na maaaring magbago ng lilim o kahit na kulay ng may kulay. fibers, dahil ang intensity ng light reflection at ang scattering nito ay depende sa laki ng particle.

Ang pagtukoy sa laki ng particle o droplet ng emulsion ay mahalaga din para sa paglikha ng isang epektibong proseso para sa pag-emulsify ng mga natural na fibers sa panahon ng kanilang pagproseso o sa panahon ng auxiliary processing ng synthetic fibers. Ang pakikipag-ugnayan ng mga fibers na may mga particle, halimbawa, polymer latexes na ginagamit para sa gluing fibers sa nonwoven na materyales o sa pagtatapos ng mga tela, ay depende sa kanilang laki, samakatuwid, kapag isinasaalang-alang ang teoretikal na aspeto ng particle adhesion sa fibers, coagulation (pagsasama-sama ng mga particle) at heterocoagulation (deposition of particles on fibers), ang kakayahang matukoy ang laki ng particle ay dapat na walang alinlangan na isa sa pinakamahalagang kasanayan na mapapaunlad ng mga mag-aaral pagkatapos pag-aralan ang seksyong ito ng textbook.

Ang pagtatasa sa dispersity ng mga heterogenous system ay isang mahirap na gawain dahil sa pagkakaiba-iba ng hugis ng kanilang mga particle, polydispersity, at posibleng pagsasama-sama ng mga pangunahing particle. Samakatuwid, ang isang tiyak na average na halaga ay karaniwang tinutukoy at ang isang error na 10-20% ay itinuturing na katanggap-tanggap.

Listahan ng ginamit na panitikan:

1. Rebinder P.A., Surface phenomena sa mga dispersed system.

2. Koloidal na kimika, El. gawa, M., 1978; Deryagin B.V., "Mga Pagsulong sa Chemistry", 1979, v. 48, v. 4, p. 675-721

3. Urev N.B., Highly concentrated disperse systems, M., 1980

4. Mga contact sa coagulation sa mga disperse system, M., 1982

5. Capillary chemistry, ed. K. Tamaru, trans. mula sa Japanese, M., 1983

6. Shchukin E. D., Pertsov A. V., Amelina E. A., Colloid chemistry, M., 1982

7. Sinindihan din. sa ilalim ng mga artikulo Colloidal chemistry. Mga phenomena sa ibabaw. Mekanika ng pisiko-kemikal. L. A. Shits. E. D. Shchukin.

PLANO: 1. Pamamahala............................................ .... ................................2 2. Mga pangunahing uri ng disperse system...... ..... ...............................2 3. Pagbuo ng mga dispersed system....... ........... ..............................