Определение коллоидной системы: свойства, типы, характеристики и функции

Определение коллоидной системы

Коллоид - это гетерогенная смесь веществ (две фазы) между двумя или более веществами, в которой частицы вещества находятся коллоидный размер (дисперсная фаза / расщепление), равномерно распределенный в других веществах (диспергирующая среда / выключатель). Размер коллоидных частиц колеблется от 1 до 100 нм. Рассматриваемый размер может быть в форме диаметра, длины, ширины или толщины частицы. Другой пример коллоидной системы - чернила, которые состоят из цветных порошков (твердых частиц) с жидкостью (водой). Помимо чернил, существует множество других коллоидных систем, таких как майонез, лак для волос, желе и т. Д.

Коллоидное состояние или коллоидная система, или коллоидная суспензия, или коллоидный раствор, или коллоид представляет собой смесь фаз. два, а именно дисперсная фаза и диспергирующая фаза с размером диспергированных частиц от 10-7 до 10-4. см. Размер диспергированных частиц не объясняет состояние частиц. Частицы могут состоять из атомов, небольших молекул или очень больших молекул. Коллоидное золото состоит из частиц разного размера, каждая из которых содержит миллионы или более атомов золота. Коллоидная сера состоит из частиц, содержащих около тысячи молекул S8. Пример очень большой молекулы (также называемой макромолекулой) - гемоглобин. Молекулярная масса этой молекулы составляет 66800 кв.м. и имеет диаметр примерно 6 x 10-7.

---

Определение коллоидной системы по мнению экспертов

Грэм

Установлено, что раствор хлорида натрия легко диффундирует, в то время как крахмал, желатин и яичный белок растекаются очень медленно или не растекаются вовсе. Вещества, которые трудно осветлить, называются коллоидами.

Оствальд (1907)

Коллоидная система - это гетерогенная смесь двух или более частиц коллоидного размера (дисперсная фаза), равномерно распределенных в других веществах (дисперсионные среды).

Типы коллоидов

Коллоидная система состоит из дисперсной фазы, равномерно распределенной в диспергирующей среде. Дисперсная фаза и дисперсионная среда могут быть твердыми, жидкими и газообразными. По дисперсной фазе коллоидные системы можно сгруппировать в 3, а именно:

Золь (твердая дисперсная фаза)

• а. Твердый золь - это золь в диспергирующей среде при
  Пример: металлический сплав, цветное стекло, черный алмаз.
• б. Жидкий золь - это золь в жидкой диспергирующей среде.
  Пример: краска, тушь, мука в воде, глина.
• c. Газовый золь - это золь в газодиспергирующей среде.
  Пример: пыль в воздухе, дым от горения

Эмульсия (жидкая дисперсная фаза)

• а. Твердая эмульсия - это эмульсия в твердой диспергирующей среде.
  Пример: желе, сыр, масло, рис.
• б. Жидкая эмульсия - это эмульсия в жидкой дисперсионной среде.
  Пример: молоко, майонез, крем для рук.
• c. Газовая эмульсия - это эмульсия в газодиспергирующей среде.
  Пример: лак для волос и средство от насекомых.

Пена (газодисперсная фаза)

• а. Твердая пена - это пена в твердой диспергирующей среде.
  Примеры: пемза, зефир, поролон, пенополистирол.
• б. Жидкая пена - это пена в жидкой диспергирующей среде.
  Пример: взбитые яичные белки, мыльная пена.

Для группирования пены, если и дисперсная фаза, и дисперсионная среда являются газообразными, смесь классифицируется как раствор.

Коллоидные свойства

• Эффект Тиндаля

Эффект Тиндаля - это явление рассеяния световых лучей коллоидными частицами. Это связано с большим размером молекулы коллоида. Эффект Тиндаля был открыт английским физиком Джоном Тиндалем (1820–1893). Отсюда и природа так называемого эффекта Тиндаля.

Эффект Тиндаля - это эффект, который возникает, когда раствор подвергается воздействию света. Когда истинный раствор (левое изображение) освещается светом, раствор не будет рассеивать свет, тогда как в коллоидной системе (правое изображение) свет будет рассеиваться. Это происходит потому, что коллоидные частицы имеют относительно большие частицы, способные рассеивать свет. С другой стороны, в истинном растворе частицы относительно малы, поэтому происходит очень малое рассеяние, которое очень трудно наблюдать.

• Движение Брауна

Броуновское движение - это движение коллоидных частиц, которые всегда движутся по прямой линии, но беспорядочно (случайное / нерегулярное движение). Если мы наблюдаем коллоиды под ультрамикроскопом, мы увидим, что частицы будут двигаться зигзагообразно. Это зигзагообразное движение называется броуновским движением. Частицы вещества всегда находятся в движении.

Движение может быть случайным, как в жидкостях и газах, или просто колебаться на месте, как в твердых телах. Для коллоидов с жидкой или газовой дисперсионной средой движение частиц приведет к столкновениям с самими коллоидными частицами. Столкновение произошло со всех сторон. Поскольку размер частиц довольно мал, возникающие столкновения имеют тенденцию быть несбалансированными. В результате возникает столкновение, которое вызывает изменение направления движения частицы, так что возникает зигзагообразное движение или броуновское движение. Чем меньше размер коллоидных частиц, тем быстрее происходит броуновское движение. Точно так же, чем больше размер коллоидных частиц, тем медленнее происходит броуновское движение. Это объясняет, почему броуновское движение трудно наблюдать в растворе и не обнаруживается в твердых телах (суспензиях). На броуновское движение также влияет температура. Чем выше температура коллоидной системы, тем больше кинетическая энергия частиц диспергирующей среды. В результате броуновское движение частиц дисперсной фазы ускоряется. И наоборот, чем ниже температура коллоидной системы, тем медленнее броуновское движение.

• Абсорбция

Абсорбция - это абсорбция частиц или ионов или других соединений на поверхности коллоидных частиц, вызванная большой площадью поверхности частиц. (Примечание: поглощение следует отличать от поглощения, что означает поглощение, происходящее внутри частицы). Пример: (i) Коллоидный Fe (OH) 3 заряжен положительно, потому что его поверхность поглощает ионы H +. (ii) Коллоидный As2S3 отрицательно заряжен, поскольку его поверхность поглощает ионы S2.

• Коллоидный заряд

Есть два вида коллоидов: положительно заряженные коллоиды и отрицательно заряженные коллоиды.

• Коллоидная коагуляция

Коагуляция - это слипание коллоидных частиц с образованием осадка. При возникновении коагуляции это означает, что диспергированные вещества больше не образуют коллоидов. Коагуляция может происходить физически, например при нагревании, охлаждении и перемешивании, или химически, например, при добавлении электролитов, смешивании коллоидов с различными зарядами.

• Защитный коллоид

Защитные коллоиды - это коллоиды, обладающие свойствами, которые могут защищать другие коллоиды от процесса коагуляции.

• Диализ

Диализ - это отделение коллоидов от мешающих ионов, что называется процессом диализа.

• Электрофорез

Электроферез - это разделение заряженных коллоидных частиц с помощью электрического тока.

Создание коллоидной системы

Реакция двойного разложения
Например:

• Золь As2S3 получают медленным пропусканием H2S через холодный раствор As2O3 до тех пор, пока
• образуется ярко-желтый золь As2S3;
• As2O3 (водн.) + 3H2S (г) As2O3 (коллоид) + 3H2O (ж)
• (Коллоид As2S3 заряжен отрицательно, потому что его поверхность поглощает ионы S2-)
• Золь AgCl получают путем смешивания разбавленного раствора AgNO3 и разбавленного раствора HCl;
• AgNO3 (ag) + HCl (водный) AgCl (коллоидный) + HNO3 (водный)

Нитратный нагрев

При нагревании большинство нитратов имеют тенденцию разлагаться с образованием оксидов металлов, диоксида азота в виде коричневого дыма и кислорода.

Например, простые нитраты группы 2, такие как нитрат магния, разлагаются по следующей реакции:

В группе 1 нитрат лития подвергается тому же процессу разложения - с образованием оксида лития, диоксида азота и кислорода. Однако нитраты элементов, отличных от лития в Группе 1, полностью не разлагаются (по крайней мере, не разлагается при температуре Бунзена) - образует нитрит металла и кислород, но не азот окись. Все нитраты, от натрия до цезия, разлагаются в соответствии с описанной выше реакцией, с той лишь разницей, что для протекания реакции требуется тепло. Чем ниже по группе, тем сложнее будет разложение и требуются более высокие температуры.

Карбонатное отопление

При нагревании большинство карбонатов имеют тенденцию разлагаться с образованием оксидов металлов и диоксида углерода. Например, простые карбонаты группы 2, такие как карбонат кальция, разлагаются следующим образом:
В группе 1 карбонат лития подвергается одинаковому процессу разложения с образованием оксида лития и диоксида углерода.

Карбонаты элементов, отличных от лития в Группе 1, не разлагаются при температуре Бунзена, хотя при более высоких температурах они разлагаются. Температура разложения снова повышается по Группе.

Функции коллоидного использования

Коллоидные системы широко используются в повседневной жизни, особенно в быту. Это связано с важными характеристиками коллоидов, которые можно использовать для смешивания вещества, которые гомогенно нерастворимы друг в друге и стабильны для крупномасштабного производства большой.

Ниже приводится таблица коллоидных применений:

Ниже приводится объяснение применения коллоидов:

• Отбеливание сахара

Еще окрашенный тростниковый сахар можно отбелить. Растворяя сахар в воде, раствор пропускают через коллоидную систему диатомита или углерода. Коллоидные частицы адсорбируют краситель. Коллоидные частицы адсорбируют краситель из тростникового сахара, так что сахар может быть белым.

• Свертывание крови

Кровь содержит ряд отрицательно заряженных белковых коллоидов. Если есть травма, то рану можно обработать стиптическим карандашом или квасцами, содержащими ионы Al3 + и Fe3 +. Эти ионы помогают нейтрализовать коллоидные частицы в белке, что упрощает процесс свертывания крови.

• Очистка воды

Текущая водопроводная вода (PDAM) содержит коллоидные частицы глины, грязи и различных других частиц, которые имеют отрицательный заряд. Следовательно, чтобы сделать его пригодным для питья, необходимо предпринять несколько шагов, чтобы можно было отделить коллоидные частицы. Это делается путем добавления квасцов (Al2SO4) 3. Ион Al3 +, содержащийся в квасцах, будет гидролизован с образованием положительно заряженных коллоидных частиц Al (OH) 3 в результате реакции:

Al3 + + 3H2O Al (OH) 3 + 3H +

После этого Al (OH) 3 удаляет отрицательные заряды с коллоидных частиц глины / бурового раствора, и в буровом растворе происходит коагуляция. Затем грязь оседает с квасцами, которые также оседают под действием силы тяжести. Ниже представлена ​​полная схема процесса очистки воды.