Šī raksta galvenā tēma būs koloidālā daļiņa. Šeit mēs apsvērsim koloidālā šķīduma un micellu jēdzienu. Un arī iepazīties ar galveno daļiņu sugu daudzveidību, kas saistītas ar koloidālu. Pakavēsimies atsevišķi pie dažādām pētāmā termina iezīmēm, dažiem atsevišķiem jēdzieniem un daudz ko citu.
Ievads
Koloidālās daļiņas jēdziens ir cieši saistīts ar dažādiem risinājumiem. Kopā tie var veidot dažādas mikroheterogēnas un izkliedētas sistēmas. Daļiņas, kas veido šādas sistēmas, parasti svārstās no viena līdz simts mikroniem. Papildus tam, ka ir virsma ar skaidri nošķirtām robežām starp izkliedēto vidi un fāzi, koloidālajām daļiņām ir raksturīga zemas stabilitātes īpašība, un paši šķīdumi nevar veidoties spontāni. Iekšējās struktūras un izmēru daudzveidības klātbūtne izraisa daudzu daļiņu iegūšanas metožu izveidi.
Koloidālās sistēmas jēdziens
Koloidālajos šķīdumos daļiņas visās toagregāti veido izkliedēta tipa sistēmas, kas ir starpposms starp risinājumiem, kas tiek definēti kā patiesi un rupji. Šajos šķīdumos pilienu, daļiņu un pat burbuļu izmērs, kas veido izkliedēto fāzi, ir no viena līdz tūkstoš nm. Tie ir sadalīti izkliedētās vides biezumā, kā likums, nepārtraukti un atšķiras no sākotnējās sistēmas pēc sastāva un/vai agregācijas stāvokļa. Lai labāk izprastu šādas terminoloģiskās vienības nozīmi, labāk to aplūkot, ņemot vērā tās veidotās sistēmas.
Definēt rekvizītus
Starp koloidālo šķīdumu īpašībām var noteikt galvenās:
- Veidojošās daļiņas netraucē gaismas pāreju.
- Caurspīdīgiem koloīdiem piemīt spēja izkliedēt gaismas starus. Šo parādību sauc par Tindala efektu.
- Koloidālās daļiņas lādiņš izkliedētām sistēmām ir vienāds, kā rezultātā tās nevar rasties šķīdumā. Brauna kustībā izkliedētās daļiņas nevar nogulsnēties, jo tās atrodas lidojuma stāvoklī.
Galvenie veidi
Koloidālo šķīdumu klasifikācijas pamatvienības:
- Cietu daļiņu suspensiju gāzēs sauc par dūmiem.
- Šķidru daļiņu suspensiju gāzēs sauc par miglu.
- No mazām cieta vai šķidra tipa daļiņām, kas suspendētas gāzes vidē, veidojas aerosols.
- Gāzes suspensiju šķidrumos vai cietās vielās sauc par putām.
- Emulsija ir šķidra suspensija šķidrumā.
- Sol ir izkliedēta sistēmaultramikroheterogēns tips.
- Gels ir 2 komponentu suspensija. Pirmajā tiek izveidots trīsdimensiju karkass, kura tukšumus aizpilda ar dažādiem zemas molekulmasas šķīdinātājiem.
- Cieta tipa daļiņu suspensiju šķidrumos sauc par suspensiju.
Visās šajās koloidālajās sistēmās daļiņu izmēri var ievērojami atšķirties atkarībā no to izcelsmes veida un agregācijas stāvokļa. Bet pat neskatoties uz tik ļoti daudzveidīgu sistēmu skaitu ar dažādām struktūrām, tās visas ir koloidālas.
Daļiņu sugu daudzveidība
Primārās daļiņas ar koloidāliem izmēriem pēc iekšējās struktūras veida iedala šādos veidos:
- Suspensoīdi. Tos sauc arī par neatgriezeniskiem koloīdiem, kas nespēj pastāvēt paši par sevi ilgu laiku.
- Micelārā tipa koloīdi jeb, kā tos sauc arī, puskoloīdi.
- Atgriezeniskā tipa koloīdi (molekulārie).
Šo struktūru veidošanās procesi ir ļoti dažādi, kas apgrūtina to izpratnes procesu detalizētā līmenī, ķīmijas un fizikas līmenī. Koloidālajām daļiņām, no kurām veidojas šāda veida šķīdumi, ir ārkārtīgi dažādas formas un nosacījumi vienotas sistēmas veidošanās procesam.
Suspensoīdu noteikšana
Supensoīdi ir šķīdumi ar metāla elementiem un to variācijām oksīda, hidroksīda, sulfīda un citu sāļu veidā.
Vissiepriekšminēto vielu sastāvā esošajām daļiņām ir molekulārais vai jonu kristāliskais režģis. Tie veido izkliedēta veida vielas fāzi - suspensoīdu.
Atšķirīga iezīme, kas ļauj tos atšķirt no suspensijas, ir augstāks dispersijas indekss. Taču tos savstarpēji savieno izkliedes stabilizācijas mehānisma trūkums.
Suspensoīdu neatgriezeniskums skaidrojams ar to, ka to tvaicēšanas procesa nogulsnes neļauj cilvēkam atkal iegūt solus, radot kontaktu starp pašiem nogulumiem un izkliedēto vidi. Visi suspensoīdi ir liofobi. Šādos šķīdumos sauc par koloidālām daļiņām, kas saistītas ar metāliem un sāls atvasinājumiem, kas ir sasmalcināti vai kondensēti.
Ražošanas metode neatšķiras no diviem veidiem, kā vienmēr tiek veidotas izkliedētās sistēmas:
- Iegūšana ar dispersiju (lielu ķermeņu slīpēšana).
- Jonu un molekulāri izšķīdušo vielu kondensācijas metode.
Micelāro koloīdu noteikšana
Micelāros koloīdus dēvē arī par puskoloīdiem. Daļiņas, no kurām tās tiek radītas, var rasties, ja ir pietiekams amfifila tipa molekulu koncentrācijas līmenis. Šādas molekulas var veidot tikai zemas molekulmasas vielas, asociējot tās molekulas agregātā - micellā.
Amfifilas dabas molekulas ir struktūras, kas sastāv no ogļūdeņraža radikāļa ar parametriem un īpašībām, kas ir līdzīgi nepolāram šķīdinātājam un hidrofilai grupai, kassauc arī par polāro.
Micellas ir specifiski regulāri izvietotu molekulu aglomerācijas, kas tiek turētas kopā galvenokārt, izmantojot izkliedējošus spēkus. Micellas veidojas, piemēram, mazgāšanas līdzekļu ūdens šķīdumos.
Molekulāro koloīdu noteikšana
Molekulārie koloīdi ir gan dabiskas, gan sintētiskas izcelsmes lielmolekulārie savienojumi. Molekulmasa var svārstīties no 10 000 līdz vairākiem miljoniem. Šādu vielu molekulārajiem fragmentiem ir koloidālās daļiņas izmērs. Pašas molekulas sauc par makromolekulām.
Makromolekulāra tipa savienojumus, kas pakļauti atšķaidīšanai, sauc par patiesiem, viendabīgiem. Ekstrēmas atšķaidīšanas gadījumā tie sāk ievērot vispārīgos likumus par atšķaidītiem preparātiem.
Molekulārā tipa koloidālo šķīdumu iegūšana ir diezgan vienkāršs uzdevums. Pietiek, lai sausā viela un atbilstošais šķīdinātājs nonāk saskarē.
Makromolekulu nepolārā forma var izšķīst ogļūdeņražos, savukārt polārā forma var izšķīst polāros šķīdinātājos. Pēdējais piemērs ir dažādu proteīnu šķīdināšana ūdens un sāls šķīdumā.
Šīs vielas tiek sauktas par atgriezeniskām, jo, pakļaujot tām iztvaikošanu, pievienojot jaunas sauso atlikumu daļas, molekulārās koloidālās daļiņas iegūst šķīduma formu. To izšķīšanas procesam ir jāiziet posms, kurā tas uzbriest. Tā ir raksturīga iezīme, kas atšķir molekulāros koloīdus, uzuz citu iepriekš apspriesto sistēmu fona.
Uzbriešanas procesā molekulas, kas veido šķīdinātāju, iekļūst polimēra cietajā biezumā un tādējādi izspiež makromolekulas. Pēdējie to lielā izmēra dēļ sāk lēnām izkliedēties šķīdumos. Ārēji to var novērot, palielinoties polimēru tilpuma vērtībai.
Micelle ierīce
Koloidālās sistēmas micellas un to uzbūvi būs vieglāk izpētīt, ja ņemam vērā veidošanās procesu. Ņemsim par piemēru AgI daļiņu. Šajā gadījumā koloidāla tipa daļiņas veidosies šādas reakcijas laikā:
AgNO3+KI à AgI↓+KNO3
Sudraba jodīda (AgI) molekulas veido praktiski nešķīstošas daļiņas, kuru iekšpusē kristāla režģi veidos sudraba katjoni un joda anjoni.
Iegūtajām daļiņām sākotnēji ir amorfa struktūra, bet pēc tam, pakāpeniski kristalizējoties, tās iegūst pastāvīgu izskata struktūru.
Ja lietojat AgNO3 un KI to attiecīgajos ekvivalentos, tad kristāliskās daļiņas pieaugs un sasniegs ievērojamus izmērus, pārsniedzot pat pašas koloidālās daļiņas izmērus, un pēc tam ātri nogulsnes.
Ja lietojat kādu no vielām liekā daudzumā, no tās var mākslīgi izgatavot stabilizatoru, kas ziņos par sudraba jodīda koloidālo daļiņu stabilitāti. Pārmērīgas AgNO3 gadījumāšķīdumā būs vairāk pozitīvo sudraba jonu un NO3-. Ir svarīgi zināt, ka AgI kristāla režģu veidošanās process pakļaujas Panet-Fajans likumam. Tāpēc tas var darboties tikai to jonu klātbūtnē, kas veido šo vielu un kurus šajā šķīdumā attēlo sudraba katjoni (Ag+).
Pozitīvie Argentum joni turpinās pabeigties kodola kristāliskā režģa veidošanās līmenī, kas ir stingri iekļauts micellu struktūrā un paziņo par elektrisko potenciālu. Šī iemesla dēļ jonus, kas tiek izmantoti, lai pabeigtu kodolrežģa uzbūvi, sauc par potenciālu noteicošajiem joniem. Koloidālās daļiņas - micellu - veidošanās laikā ir arī citas pazīmes, kas nosaka vienu vai otru procesa gaitu. Tomēr šeit viss tika izskatīts, izmantojot piemēru ar svarīgāko elementu pieminēšanu.
Daži jēdzieni
Jēdziens koloidālā daļiņa ir cieši saistīts ar adsorbcijas slāni, kas veidojas vienlaikus ar potenciālu noteicoša tipa joniem, kopējā pretjonu daudzuma adsorbcijas laikā.
Granula ir struktūra, ko veido kodols un adsorbcijas slānis. Tam ir tādas pašas zīmes elektriskais potenciāls kā E potenciālam, taču tā vērtība būs mazāka un ir atkarīga no pretjonu sākotnējās vērtības adsorbcijas slānī.
Koloidālo daļiņu koagulācija ir process, ko sauc par koagulāciju. Izkliedētās sistēmās tas izraisa mazu daļiņu veidošanoslielākas. Procesu raksturo kohēzija starp maziem konstrukcijas komponentiem, veidojot koagulējošas struktūras.
