ამ სტატიის მთავარი თემა იქნება კოლოიდური ნაწილაკი. აქ განვიხილავთ კოლოიდური ხსნარისა და მიცელების კონცეფციას. და ასევე გაეცანით ნაწილაკების ძირითად სახეობრივ მრავალფეროვნებას, რომლებიც დაკავშირებულია კოლოიდურთან. მოდით ცალ-ცალკე ვისაუბროთ შესასწავლი ტერმინის სხვადასხვა მახასიათებლებზე, ცალკეულ ცნებებზე და ბევრ სხვაზე.
შესავალი
კოლოიდური ნაწილაკის კონცეფცია მჭიდროდ არის დაკავშირებული სხვადასხვა ამონახსნებთან. მათ ერთად შეუძლიათ შექმნან სხვადასხვა მიკროჰეტეროგენული და დისპერსიული სისტემები. ნაწილაკები, რომლებიც ქმნიან ასეთ სისტემას, ჩვეულებრივ მერყეობს 1-დან ას მიკრონამდე. გარდა იმისა, რომ დისპერსიულ გარემოსა და ფაზას შორის მკაფიოდ განცალკევებული საზღვრები აქვს ზედაპირის არსებობისა, კოლოიდური ნაწილაკები ხასიათდებიან დაბალი სტაბილურობის თვისებით და თავად ხსნარები ვერ წარმოიქმნება სპონტანურად. შიდა სტრუქტურისა და ზომის სტრუქტურაში მრავალფეროვნების არსებობა იწვევს ნაწილაკების მოპოვების მრავალი მეთოდის შექმნას.
კოლოიდური სისტემის კონცეფცია
კოლოიდურ ხსნარებში ნაწილაკები ყველა მათგანშიაგრეგატები ქმნიან დისპერსიული ტიპის სისტემებს, რომლებიც შუალედურია ხსნარებს შორის, რომლებიც განისაზღვრება როგორც ჭეშმარიტი და უხეში. ამ ხსნარებში, წვეთებს, ნაწილაკებს და ბუშტებსაც კი, რომლებიც ქმნიან გაფანტულ ფაზას, აქვთ ზომები ერთიდან ათას ნმ-მდე. ისინი განაწილებულია დისპერსიული საშუალების სისქეში, როგორც წესი, უწყვეტად და განსხვავდებიან ორიგინალური სისტემისგან შემადგენლობით ან/და აგრეგაციის მდგომარეობით. ასეთი ტერმინოლოგიური ერთეულის მნიშვნელობის უკეთ გასაგებად, უმჯობესია განიხილოს იგი მის მიერ წარმოქმნილი სისტემების ფონზე.
განსაზღვეთ თვისებები
კოლოიდური ხსნარების თვისებებს შორის შეიძლება განისაზღვროს ძირითადი:
- ფორმირების ნაწილაკები არ აფერხებენ სინათლის გავლას.
- გამჭვირვალე კოლოიდებს აქვთ სინათლის სხივების გაფანტვის უნარი. ამ ფენომენს ტინდალის ეფექტს უწოდებენ.
- კოლოიდური ნაწილაკების მუხტი იგივეა დისპერსიული სისტემებისთვის, რის შედეგადაც ისინი ვერ ჩნდებიან ხსნარში. ბრაუნის მოძრაობისას დისპერსიულ ნაწილაკებს არ შეუძლიათ ნალექი, რაც განპირობებულია მათი შენარჩუნებით ფრენის მდგომარეობაში.
მთავარი ტიპები
კოლოიდური ხსნარების ძირითადი კლასიფიკაციის ერთეულები:
- აირებში მყარი ნაწილაკების სუსპენზიას კვამლი ეწოდება.
- აირებში თხევადი ნაწილაკების სუსპენზიას ნისლი ეწოდება.
- მყარი ან თხევადი ტიპის მცირე ნაწილაკებისგან, შეჩერებული აირის გარემოში, წარმოიქმნება აეროზოლი.
- გაზის სუსპენზიას სითხეებში ან მყარ ნაწილებში ეწოდება ქაფი.
- ემულსია არის თხევადი სუსპენზია სითხეში.
- Sol არის დისპერსიული სისტემაულტრამიკრობეროგენული ტიპი.
- ლარი არის 2 კომპონენტის სუსპენზია. პირველი ქმნის სამგანზომილებიან ჩარჩოს, რომლის სიცარიელეები შეივსება სხვადასხვა დაბალი მოლეკულური წონის გამხსნელებით.
- მყარი ტიპის ნაწილაკების სუსპენზიას სითხეებში ეწოდება სუსპენზია.
ყველა ამ კოლოიდურ სისტემაში, ნაწილაკების ზომები შეიძლება მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდეს მათი წარმოშობისა და აგრეგაციის მდგომარეობის მიხედვით. მაგრამ მიუხედავად ასეთი უკიდურესად მრავალფეროვანი სისტემების სხვადასხვა სტრუქტურის მქონე სისტემებისა, ისინი ყველა კოლოიდურია.
ნაწილაკების სახეობების მრავალფეროვნება
პირველადი ნაწილაკები კოლოიდური ზომებით იყოფა შემდეგ ტიპებად შიდა სტრუქტურის ტიპის მიხედვით:
- სუსპენსოიდები. მათ ასევე უწოდებენ შეუქცევად კოლოიდებს, რომლებსაც არ შეუძლიათ დამოუკიდებლად არსებობა დიდი ხნის განმავლობაში.
- მიცელარული ტიპის კოლოიდები, ან, როგორც მათ ასევე უწოდებენ, ნახევრად კოლოიდები.
- შექცევადი ტიპის კოლოიდები (მოლეკულური).
ამ სტრუქტურების ფორმირების პროცესები ძალიან განსხვავებულია, რაც ართულებს მათ დეტალურ დონეზე გააზრების პროცესს, ქიმიისა და ფიზიკის დონეზე. კოლოიდურ ნაწილაკებს, საიდანაც წარმოიქმნება ამ ტიპის ხსნარები, აქვთ უკიდურესად განსხვავებული ფორმები და პირობები ინტეგრალური სისტემის წარმოქმნის პროცესისთვის.
სუსპენსოიდების განსაზღვრა
სუსპენსოიდები არის ხსნარები ლითონის ელემენტებით და მათი ვარიაციები ოქსიდის, ჰიდროქსიდის, სულფიდის და სხვა მარილების სახით.
ყველაზემოაღნიშნული ნივთიერებების შემადგენელ ნაწილაკებს აქვთ მოლეკულური ან იონური კრისტალური ბადე. ისინი ქმნიან დისპერსიული ტიპის ნივთიერების - სუსპენსოიდის ფაზას.
გამორჩეული თვისება, რომელიც შესაძლებელს ხდის მათ განასხვავოთ შეჩერებისგან, არის უფრო მაღალი დისპერსიული ინდექსის არსებობა. მაგრამ ისინი ერთმანეთთან არის დაკავშირებული დისპერსიის სტაბილიზაციის მექანიზმის არარსებობით.
სუსპენსოიდების შეუქცევადობა აიხსნება იმით, რომ მათი აორთქლების პროცესის ნალექი საშუალებას არ აძლევს ადამიანს კვლავ მიიღოს სოლიები თავად ნალექსა და გაფანტულ გარემოს შორის კონტაქტის შექმნით. ყველა სუსპენსოიდი ლიოფობიურია. ასეთ ხსნარებში ეწოდება კოლოიდური ნაწილაკები, რომლებიც დაკავშირებულია ლითონებთან და მარილის წარმოებულებთან, რომლებიც დამსხვრეული ან შედედებული იყო.
წარმოების მეთოდი არაფრით განსხვავდება დისპერსიული სისტემების შექმნის ორი გზით:
- მიღება დისპერსიით (დიდი სხეულების დაფქვა).
- იონური და მოლეკულურად გახსნილი ნივთიერებების კონდენსაციის მეთოდი.
მიცელარული კოლოიდების განსაზღვრა
მიცელარული კოლოიდები ასევე მოიხსენიება როგორც ნახევრად კოლოიდები. ნაწილაკები, საიდანაც ისინი იქმნება, შეიძლება წარმოიშვას, თუ ამფიფილური ტიპის მოლეკულების კონცენტრაციის საკმარისი დონეა. ასეთ მოლეკულებს შეუძლიათ შექმნან მხოლოდ დაბალი მოლეკულური წონის ნივთიერებები მათი მოლეკულის აგრეგატში - მიცელში გაერთიანებით.
ამფიფილური ბუნების მოლეკულები არის სტრუქტურები, რომლებიც შედგება ნახშირწყალბადის რადიკალისგან, არაპოლარული გამხსნელისა და ჰიდროფილური ჯგუფის მსგავსი პარამეტრებით და თვისებებით.ასევე უწოდებენ პოლარს.
მიცელი არის რეგულარულად განლაგებული მოლეკულების სპეციფიკური აგლომერაციები, რომლებიც ერთმანეთთან ჩერდებიან უპირატესად დისპერსიული ძალების გამოყენებით. მიცელები წარმოიქმნება, მაგალითად, სარეცხი საშუალებების წყალხსნარებში.
მოლეკულური კოლოიდების განსაზღვრა
მოლეკულური კოლოიდები არის ბუნებრივი და სინთეზური წარმოშობის მაღალმოლეკულური ნაერთები. მოლეკულური წონა შეიძლება იყოს 10000-დან რამდენიმე მილიონამდე. ასეთი ნივთიერებების მოლეკულურ ფრაგმენტებს აქვთ კოლოიდური ნაწილაკების ზომა. თავად მოლეკულებს მაკრომოლეკულებს უწოდებენ.
მაკრომოლეკულური ტიპის ნაერთებს, რომლებიც განზავებას ექვემდებარება, ეწოდება ჭეშმარიტი, ერთგვაროვანი. ისინი უკიდურესი განზავების შემთხვევაში იწყებენ განზავებული ფორმულირებების კანონების ზოგად სერიის დაცვას.
მოლეკულური ტიპის კოლოიდური ხსნარების მიღება საკმაოდ მარტივი ამოცანაა. საკმარისია მშრალი ნივთიერებისა და შესაბამისი გამხსნელის შეხება.
მაკრომოლეკულების არაპოლარული ფორმა შეიძლება დაითხოვოს ნახშირწყალბადებში, ხოლო პოლარული ფორმა შეიძლება დაითხოვოს პოლარულ გამხსნელებში. ამ უკანასკნელის მაგალითია სხვადასხვა ცილების დაშლა წყლისა და მარილის ხსნარში.
შექცევად ამ ნივთიერებებს უწოდებენ იმის გამო, რომ მათი აორთქლება მშრალი ნარჩენების ახალი ნაწილების დამატებით იწვევს მოლეკულურ კოლოიდური ნაწილაკების მიღებას ხსნარის სახით. მათი დაშლის პროცესმა უნდა გაიაროს ის ეტაპი, რომელშიც ის ადიდებს. ეს არის დამახასიათებელი თვისება, რომელიც განასხვავებს მოლეკულურ კოლოიდებსზემოთ განხილული სხვა სისტემების ფონზე.
შეშუპების პროცესში, მოლეკულები, რომლებიც ქმნიან გამხსნელს, შედიან პოლიმერის მყარ სისქეში და ამით აშორებენ მაკრომოლეკულებს. ეს უკანასკნელი, მათი დიდი ზომის გამო, იწყებს ნელ-ნელა დიფუზირებას ხსნარებში. გარეგნულად, ეს შეიძლება შეინიშნოს პოლიმერების მოცულობითი მნიშვნელობის ზრდით.
მიკელის მოწყობილობა
კოლოიდური სისტემის მიცელები და მათი სტრუქტურა უფრო ადვილი შესასწავლი იქნება, თუ გავითვალისწინებთ ფორმირების პროცესს. მაგალითად ავიღოთ AgI ნაწილაკი. ამ შემთხვევაში, კოლოიდური ტიპის ნაწილაკები წარმოიქმნება შემდეგი რეაქციის დროს:
AgNO3+KI à AgI↓+KNO3
ვერცხლის იოდიდის (AgI) მოლეკულები წარმოქმნიან პრაქტიკულად უხსნად ნაწილაკებს, რომელთა შიგნითაც ბროლის ბადე წარმოიქმნება ვერცხლის კათიონებით და იოდის ანიონებით.
მიღებულ ნაწილაკებს თავდაპირველად ამორფული აგებულება აქვთ, მაგრამ შემდეგ, თანდათანობით კრისტალიზებასთან ერთად, ისინი იძენენ მუდმივ გარეგნულ სტრუქტურას.
თუ იღებთ AgNO3 და KI მათ ეკვივალენტებში, მაშინ კრისტალური ნაწილაკები გაიზრდებიან და მიაღწევენ მნიშვნელოვან ზომებს, გადააჭარბებენ თვით კოლოიდური ნაწილაკების ზომასაც კი, შემდეგ კი სწრაფად. ნალექი.
თუ ერთ-ერთ ნივთიერებას ჭარბად მიიღებთ, შეგიძლიათ მისგან ხელოვნურად გააკეთოთ სტაბილიზატორი, რომელიც დააფიქსირებს ვერცხლის იოდიდის კოლოიდური ნაწილაკების სტაბილურობას. გადაჭარბებული AgNO3ხსნარი შეიცავს უფრო მეტ დადებით ვერცხლის იონებს და NO3-. მნიშვნელოვანია ვიცოდეთ, რომ AgI ბროლის გისოსების წარმოქმნის პროცესი ემორჩილება Panet-Fajans-ის წესს. მაშასადამე, მას შეუძლია მუშაობა მხოლოდ ამ ნივთიერების შემადგენელი იონების არსებობისას, რომლებიც ამ ხსნარში წარმოდგენილია ვერცხლის კათიონებით (Ag+)..
პოზიტიური არგენტუმის იონები დასრულებას გაგრძელდება ბირთვის კრისტალური ბადის წარმოქმნის დონეზე, რომელიც მყარად შედის მიცელის სტრუქტურაში და აკავშირებს ელექტრულ პოტენციალს. ამ მიზეზით არის ის, რომ იონებს, რომლებიც გამოიყენება ბირთვული გისოსების მშენებლობის დასასრულებლად, უწოდებენ პოტენციალის განმსაზღვრელ იონებს. კოლოიდური ნაწილაკების - მიცელების წარმოქმნის დროს არის სხვა თვისებები, რომლებიც განსაზღვრავს პროცესის ამა თუ იმ კურსს. თუმცა, აქ ყველაფერი განიხილებოდა მაგალითის გამოყენებით ყველაზე მნიშვნელოვანი ელემენტების ხსენებით.
ზოგიერთი ცნება
ტერმინი კოლოიდური ნაწილაკი მჭიდროდ არის დაკავშირებული ადსორბციულ ფენასთან, რომელიც წარმოიქმნება ერთდროულად პოტენციალის განმსაზღვრელი ტიპის იონებთან, კონტრიონების მთლიანი რაოდენობის ადსორბციის დროს.
გრანულები არის სტრუქტურა, რომელიც წარმოიქმნება ბირთვისა და ადსორბციული ფენისგან. მას აქვს იგივე ნიშნის ელექტრული პოტენციალი, როგორც E-პოტენციალი, მაგრამ მისი მნიშვნელობა იქნება უფრო მცირე და დამოკიდებულია ადსორბციულ ფენაში კონტრიონების საწყის მნიშვნელობაზე.
კოლოიდური ნაწილაკების კოაგულაცია არის პროცესი, რომელსაც ეწოდება კოაგულაცია. დისპერსიულ სისტემებში ეს იწვევს მცირე ნაწილაკების წარმოქმნასუფრო დიდი. პროცესი ხასიათდება მცირე სტრუქტურულ კომპონენტებს შორის შეკრულობით კოაგულაციური სტრუქტურების წარმოქმნით.
