हमारे चारों ओर की दुनिया में, शुद्ध पदार्थ अत्यंत दुर्लभ हैं; मूल रूप से, पृथ्वी पर और वायुमंडल में अधिकांश पदार्थ दो से अधिक घटकों वाले विभिन्न मिश्रण हैं। लगभग 1 एनएम (कई आणविक आकार) से लेकर 10 माइक्रोन तक के आकार के कणों को कहा जाता है तितर - बितर(अव्य। डिस्पर्गो - तितर बितर करने के लिए, स्प्रे)। विभिन्न प्रकार की प्रणालियाँ (अकार्बनिक, कार्बनिक, बहुलक, प्रोटीन), जिनमें कम से कम एक पदार्थ ऐसे कणों के रूप में होता है, परिक्षिप्त कहलाते हैं। तितर - बितर - ये विषम प्रणाली हैं जिनमें दो या दो से अधिक चरण होते हैं जिनके बीच एक अत्यधिक विकसित इंटरफ़ेस होता है या कम से कम दो पदार्थों से युक्त मिश्रण होता है जो एक दूसरे के साथ पूरी तरह या व्यावहारिक रूप से गलत नहीं होते हैं और एक दूसरे के साथ रासायनिक प्रतिक्रिया नहीं करते हैं। चरणों में से एक, परिक्षिप्त चरण, दूसरे चरण में वितरित बहुत महीन कण होते हैं, फैलाव माध्यम।

फैलाव प्रणाली

एकत्रीकरण की स्थिति के अनुसार, बिखरे हुए कण ठोस, तरल, गैसीय हो सकते हैं, और कई मामलों में एक जटिल संरचना होती है। फैलाव मीडिया गैसीय, तरल और ठोस भी हो सकता है। हमारे चारों ओर दुनिया के अधिकांश वास्तविक निकाय छितरी हुई प्रणालियों के रूप में मौजूद हैं: समुद्र का पानीमिट्टी और मिट्टी, जीवित जीवों के ऊतक, कई तकनीकी सामग्री, खाद्य उत्पादऔर आदि।

फैलाव प्रणालियों का वर्गीकरण

इन प्रणालियों के एकीकृत वर्गीकरण का प्रस्ताव करने के कई प्रयासों के बावजूद, यह अभी भी गायब है। इसका कारण इस तथ्य में निहित है कि किसी भी वर्गीकरण में फैलाव प्रणालियों के सभी गुणों को मानदंड के रूप में नहीं लिया जाता है, लेकिन उनमें से केवल एक को ही लिया जाता है। कोलाइडल और माइक्रोहेटेरोजेनस सिस्टम के सबसे सामान्य वर्गीकरणों पर विचार करें।

ज्ञान के किसी भी क्षेत्र में, जब किसी को जटिल वस्तुओं और घटनाओं से निपटना होता है, तो कुछ पैटर्न को सुविधाजनक बनाने और स्थापित करने के लिए, उन्हें एक या किसी अन्य विशेषता के अनुसार वर्गीकृत करने की सलाह दी जाती है। यह छितरी हुई प्रणालियों के क्षेत्र पर भी लागू होता है; अलग-अलग समय पर उनके लिए वर्गीकरण के विभिन्न सिद्धांत प्रस्तावित किए गए। परिक्षेपण माध्यम के पदार्थों और परिक्षिप्त प्रावस्था के बीच परस्पर क्रिया की तीव्रता के अनुसार, द्रवरागी और द्रवविरागी कोलॉइड प्रतिष्ठित हैं। फैलाव प्रणालियों को वर्गीकृत करने के अन्य तरीकों को संक्षेप में नीचे दिया गया है।

बातचीत की उपस्थिति या अनुपस्थिति द्वारा वर्गीकरणछितरी हुई अवस्था के कणों के बीच।इस वर्गीकरण के अनुसार, छितरी हुई प्रणालियों को स्वतंत्र रूप से छितरी हुई और सुसंगत रूप से छितरी हुई में विभाजित किया गया है; यह वर्गीकरण कोलॉइडी विलयनों तथा मैक्रोमोलेक्यूलर यौगिकों के विलयनों पर लागू होता है।

Svobodnodispersnye सिस्टम में विशिष्ट कोलाइडल समाधान, निलंबन, निलंबन, मैक्रोमोलेक्यूलर यौगिकों के विभिन्न समाधान शामिल होते हैं, जिनमें तरलता होती है, जैसे सामान्य तरल पदार्थ और समाधान।

तथाकथित संरचित प्रणालियों को जुड़े-छितरी हुई प्रणालियों के रूप में वर्गीकृत किया जाता है, जिसमें, कणों के बीच बातचीत के परिणामस्वरूप, एक स्थानिक ओपनवर्क जाल-ढांचा उत्पन्न होता है, और पूरी प्रणाली एक अर्ध-ठोस शरीर की संपत्ति प्राप्त करती है। उदाहरण के लिए, तापमान में कमी या किसी ज्ञात सीमा से ऊपर एकाग्रता में वृद्धि के साथ कुछ पदार्थों और मैक्रोमोलेक्यूलर यौगिकों के समाधान, बिना किसी बाहरी परिवर्तन के, अपनी तरलता खो देते हैं - जिलेटिनाइज़ (जिलेटिनाइज़), एक जेल (जेली) में जाते हैं। राज्य। इसमें केंद्रित पेस्ट, अनाकार अवक्षेप भी शामिल हैं।

फैलाव द्वारा वर्गीकरण।पदार्थ के भौतिक गुण शरीर के आकार पर निर्भर नहीं करते हैं, लेकिन पीसने के उच्च स्तर पर वे फैलाव का कार्य बन जाते हैं। उदाहरण के लिए, धातु के सॉल में पीसने की डिग्री के आधार पर अलग-अलग रंग होते हैं। तो, अत्यधिक उच्च फैलाव वाले सोने के कोलाइडल समाधान बैंगनी, कम बिखरे हुए - नीले, और भी कम - हरे होते हैं। यह मानने का कारण है कि एक ही पदार्थ के सॉल के अन्य गुण पीसने के साथ बदलते हैं: फैलाव द्वारा कोलाइडल सिस्टम के वर्गीकरण के लिए एक प्राकृतिक मानदंड खुद को बताता है, यानी कोलाइडल राज्य क्षेत्र का विभाजन (10 -5 -10 -7 सेमी) कई संकीर्ण अंतराल के लिए। इस तरह का वर्गीकरण एक बार प्रस्तावित किया गया था, लेकिन यह बेकार निकला, क्योंकि कोलाइडल सिस्टम लगभग हमेशा पॉलीडिस्पर्स होते हैं; मोनोडिस्पर्स बहुत दुर्लभ हैं। इसके अलावा, समय के साथ फैलाव की डिग्री बदल सकती है, यानी यह सिस्टम की उम्र पर निर्भर करता है।

फैलाव प्रणालियों के बारे में सामान्य विचार

में रासायनिक बातचीत सजातीय प्रतिक्रियाएंसक्रिय कणों के प्रभावी टकराव के दौरान होता है, और विषम में - चरणों के बीच इंटरफेस में जब अभिकारक संपर्क में आते हैं, इसके अलावा, प्रतिक्रिया की दर और तंत्र सतह क्षेत्र पर निर्भर करते हैं, जो कि अधिक से अधिक विकसित होता है। सतह। इस दृष्टिकोण से, उच्च विशिष्ट सतह क्षेत्र वाले फैलाव प्रणालियां विशेष रुचि रखती हैं।

एक फैलाव प्रणाली एक मिश्रण है जिसमें कम से कम दो पदार्थ होते हैं जो एक दूसरे के साथ रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया नहीं करते हैं और लगभग पूर्ण पारस्परिक अघुलनशील होते हैं। फैलाव प्रणाली - यह एक ऐसी प्रणाली है जिसमें एक पदार्थ के अति सूक्ष्म कण दूसरे पदार्थ के आयतन में समान रूप से वितरित होते हैं।

फैलाव प्रणालियों को ध्यान में रखते हुए, दो अवधारणाओं को प्रतिष्ठित किया जाता है: परिक्षिप्त चरण और परिक्षेपण माध्यम (चित्र 10.1)।

परिक्षेपित प्रावस्था - यह एक पदार्थ के कणों का एक संग्रह है जो छोटे आकार में फैला हुआ है, समान रूप से दूसरे पदार्थ की मात्रा में वितरित किया जाता है। छितरी हुई अवस्था के लक्षण विखंडन और असंततता हैं।

फैलाव माध्यमएक पदार्थ है जिसमें परिक्षिप्त प्रावस्था के कण समान रूप से वितरित होते हैं। एक फैलाव माध्यम का एक संकेत इसकी निरंतरता है।

छितरी हुई अवस्था को परिक्षेपण माध्यम से भौतिक विधि (सेंट्रीफ्यूजेशन, पृथक्करण, बसने, आदि) द्वारा अलग किया जा सकता है।

चित्र 10.1 - छितरी हुई प्रणाली: परिक्षिप्त चरण s के कण (छोटे ठोस कणों, क्रिस्टल, तरल बूंदों, गैस बुलबुले, अणुओं या आयनों के सहयोगी के रूप में), एक सोखना परत d वाले, एक सजातीय निरंतर फैलाव माध्यम में वितरित किए जाते हैं एफ।

फैलाव प्रणालियों को विभिन्न विशिष्ट विशेषताओं के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है: फैलाव, छितरी हुई अवस्था और फैलाव माध्यम के एकत्रीकरण की स्थिति, उनके बीच बातचीत की तीव्रता, फैलाव प्रणालियों में संरचनाओं की अनुपस्थिति या गठन।

फैलाव की डिग्री के अनुसार वर्गीकरण

छितरी हुई अवस्था के कण आकार के आधार पर, सभी फैलाव प्रणालियों को सशर्त रूप से तीन समूहों (चित्र 10.2) में विभाजित किया जाता है।

चित्र 10.2 - कण आकार द्वारा परिक्षिप्त प्रणालियों का वर्गीकरण (तुलना के लिए, वास्तविक विलयनों में कण आकार दिए गए हैं)

1. मोटे तौर पर बिखरे हुए सिस्टम , जिसमें कण का आकार 1 माइक्रोन (10 .) से अधिक है –5 एम)। छितरी हुई प्रणालियों के इस समूह को निम्नलिखित विशेषताओं की विशेषता है: छितरी हुई अवस्था के कण गुरुत्वाकर्षण बलों के क्षेत्र में बस जाते हैं (या तैरते हैं), पेपर फिल्टर से नहीं गुजरते हैं; उन्हें पारंपरिक माइक्रोस्कोप से देखा जा सकता है। मोटे सिस्टम में सस्पेंशन, इमल्शन, डस्ट, फोम, एरोसोल आदि शामिल हैं।

निलंबन - एक छितरी हुई प्रणाली है जिसमें छितरी हुई हैचरण है ठोस, और परिक्षेपण माध्यम एक द्रव है।

निलंबन का एक उदाहरण पानी, पेंट, पेस्ट में मिट्टी या चाक को हिलाकर बनाई गई प्रणाली हो सकती है।

इमल्शन - यह एक परिक्षिप्त प्रणाली है जिसमें तरल परिक्षिप्त प्रावस्था द्रव परिक्षेपण माध्यम के आयतन में समान रूप से वितरित होती है, अर्थात्। इमल्शन में दो परस्पर अघुलनशील तरल पदार्थ होते हैं।

इमल्शन के उदाहरणों में दूध (तरल वसा की बूंदें परिक्षिप्त अवस्था के रूप में कार्य करती हैं, और पानी फैलाव माध्यम है), क्रीम, मेयोनेज़, मार्जरीन, आइसक्रीम शामिल हैं।

बसने पर, निलंबन और इमल्शन को उनके घटक भागों में अलग (अलग) किया जाता है: छितरी हुई अवस्था और फैलाव माध्यम। इसलिए, यदि बेंजीन को पानी से जोर से हिलाया जाता है, तो एक पायस बनता है, जो कुछ समय बाद दो परतों में विभाजित हो जाता है: ऊपरी बेंजीन और निचला पानी। इमल्शन को अलग होने से रोकने के लिए, उन्हें जोड़ा जाता है पायसीकारी- पदार्थ जो इमल्शन को समग्र स्थिरता प्रदान करते हैं।

फोम - एक सेलुलर मोटे-छितरी हुई प्रणाली जिसमें छितरी हुई अवस्था गैस (या वाष्प) बुलबुले का एक सेट है, और फैलाव माध्यम एक तरल है।

फोम में, बुलबुले में गैस की कुल मात्रा गैस के बुलबुले के बीच इंटरलेयर्स में निहित तरल फैलाव माध्यम की मात्रा से सैकड़ों गुना अधिक हो सकती है।

2. सूक्ष्मविषम (याबारीक बिखरा हुआ ) मध्यवर्ती प्रणाली जिसमें कण आकार 10 . से होता है – 5 –10 –7 मी. इनमें महीन निलंबन, धूआं, झरझरा ठोस शामिल हैं।

3. अल्ट्रामाइक्रोहेटोजेनस (याकोलाइड-बिखरे हुए ) सिस्टम जिसमें 1-100 एनएम (10 .) के आकार वाले कण होते हैं-9 -10 -7 मीटर) 10 से मिलकर बनता है 3_ 10 9 परमाणु और एक इंटरफेस द्वारा विलायक से अलग हो जाते हैं। कोलॉइडी विलयनों को एक सीमित अत्यधिक परिक्षिप्त अवस्था द्वारा अभिलक्षित किया जाता है, उन्हें आमतौर पर कहा जाता हैराख, या अक्सर लियोसोल्सइस बात पर जोर देना कि परिक्षेपण माध्यम एक द्रव है। यदि जल को परिक्षेपण माध्यम के रूप में लिया जाता है, तो ऐसे सॉल कहलाते हैंहाइड्रोसोल्स, और अगर जैविक तरल -ऑर्गोसोल्स.

सबसे बारीक छितरी हुई प्रणालियों के लिए, कुछ विशेषताएं अंतर्निहित हैं:

कम प्रसार दर;

छितरी हुई अवस्था के कणों (अर्थात कोलाइडल कणों) की जांच केवल एक अल्ट्रामाइक्रोस्कोप या एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग करके की जा सकती है;

कोलाइडल कणों द्वारा प्रकाश का प्रकीर्णन, जिसके परिणामस्वरूप वे एक अल्ट्रामाइक्रोस्कोप में प्रकाश धब्बों का रूप ले लेते हैं - टाइन्डल प्रभाव (चित्र। 10.3);

चित्र 10.3 - अल्ट्रामाइक्रोहेटेरोजेनियस (बारीक छितरी हुई) प्रणाली: ए) कोलाइडल समाधान; बी) कोलाइडल समाधान से गुजरते समय प्रकाश की एक संकीर्ण किरण के विक्षेपण की योजना; c) कोलॉइडी विलयन द्वारा प्रकाश का प्रकीर्णन (टाइन्डल प्रभाव)

स्टेबलाइजर्स (इलेक्ट्रोलाइट आयनों) की उपस्थिति में चरण इंटरफ़ेस पर, एक आयनिक परत या एक सॉल्वैंशन शेल बनता है, जो निलंबित रूप में कणों के अस्तित्व में योगदान देता है;
परिक्षिप्त प्रावस्था या तो पूर्णतः अघुलनशील होती है या परिक्षेपण माध्यम में थोड़ी विलेय होती है।

कोलाइडल कणों के उदाहरणों में स्टार्च, प्रोटीन, पॉलिमर, रबर, साबुन, एल्युमिनियम और फेरम (III) हाइड्रॉक्साइड शामिल हैं।

परिक्षिप्त प्रावस्था और परिक्षेपण माध्यम की कुल अवस्थाओं के अनुपात के अनुसार परिक्षिप्त प्रणालियों का वर्गीकरण

यह वर्गीकरण ओस्टावल्ड (तालिका 10.1) द्वारा प्रस्तावित किया गया था। छितरी हुई प्रणालियों के एकत्रीकरण की स्थिति को योजनाबद्ध रूप से रिकॉर्ड करते समय, पहले को G (गैस), F (तरल) या T (ठोस) अक्षरों द्वारा दर्शाया जाता है। एकत्रीकरण की स्थितिफैलाव चरण, और फिर एक पानी का छींटा (या एक अंश चिह्न) डालें और फैलाव माध्यम के एकत्रीकरण की स्थिति को रिकॉर्ड करें।

तालिका 10.1 - परिक्षिप्त प्रणालियों का वर्गीकरण

आणविक अंतःक्रिया की तीव्रता के अनुसार छितरी हुई प्रणालियों का वर्गीकरण

यह वर्गीकरण जी। फ्रीइंडलिच द्वारा प्रस्तावित किया गया था और इसका उपयोग विशेष रूप से तरल फैलाव माध्यम वाले सिस्टम के लिए किया जाता है।

लियोफिलिक सिस्टम , जिसमें छितरी हुई अवस्था फैलाव माध्यम के साथ परस्पर क्रिया करती है और, कुछ शर्तों के तहत, इसमें घुलने में सक्षम होती है - ये कोलाइडल सर्फेक्टेंट (सर्फैक्टेंट्स), मैक्रोमोलेक्यूलर यौगिकों (HMCs) के समाधान हैं। विभिन्न लियोफिलिक प्रणालियों में, व्यावहारिक रूप से सबसे महत्वपूर्ण सर्फेक्टेंट हैं, जो आणविक रूप से विघटित अवस्था में और दसियों, सैकड़ों या अधिक अणुओं से युक्त समुच्चय (मिसेल) के रूप में हो सकते हैं।
लियोफोबिक सिस्टम , जिसमें परिक्षिप्त प्रावस्था परिक्षेपण माध्यम के साथ अंतःक्रिया नहीं कर पाती है और उसमें घुल जाती है। लियोफोबिक प्रणालियों में, विभिन्न चरणों के अणुओं के बीच की बातचीत लियोफिलिक प्रणालियों के मामले की तुलना में बहुत कमजोर होती है; इंटरफेशियल सतह तनाव अधिक होता है, जिसके परिणामस्वरूप सिस्टम छितरी हुई अवस्था के कणों के सहज रूप से मोटे हो जाते हैं।

भौतिक अवस्था द्वारा छितरी हुई प्रणालियों का वर्गीकरण

वर्गीकरण के लेखक पी. रिबिंदर हैं। इस वर्गीकरण के अनुसार, एक फैलाव प्रणाली को एक अंश द्वारा दर्शाया जाता है, जिसमें परिक्षिप्त चरण अंश में रखा जाता है, और फैलाव माध्यम हर में होता है। उदाहरण के लिए: टी 1 / डब्ल्यू 2 एक ठोस चरण (सूचकांक 1) और एक तरल फैलाव माध्यम (सूचकांक 2) के साथ एक छितरी हुई प्रणाली को दर्शाता है। रेहबिंदर वर्गीकरण फैलाव प्रणालियों को दो वर्गों में विभाजित करता है:

1. स्वतंत्र रूप से बिखरे हुए सिस्टम - सॉल जिसमें परिक्षिप्त चरण निरंतर कठोर संरचनाएं (ग्रिड, ट्रस या फ्रेम) नहीं बनाता है, में तरलता होती है, और बिखरे हुए चरण के कण एक दूसरे से संपर्क नहीं करते हैं, यादृच्छिक थर्मल गति में भाग लेते हैं और गुरुत्वाकर्षण की क्रिया के तहत स्वतंत्र रूप से आगे बढ़ते हैं। . इनमें एरोसोल, लियोसोल, पतला निलंबन और इमल्शन शामिल हैं।

मुक्त-छितरी हुई प्रणालियों के उदाहरण:

कोलाइडल फैलाव (टी 1 / जी 2 - वायुमंडल की ऊपरी परतों में धूल, एरोसोल) के साथ गैसों में छितरी हुई प्रणाली, मोटे फैलाव के साथ (टी 1 / जी 2 - धुआं और जेड 1 / जी 2 - कोहरे);
कोलाइडल फैलाव वाले तरल पदार्थों में बिखरे हुए सिस्टम (टी 1 / एल 2 - लियोसोल, पानी में बिखरे हुए रंग, सिंथेटिक पॉलिमर के लेटेक्स), मोटे फैलाव के साथ (टी 1 / एल 2 - निलंबन; एल 1 / एल 2 - तरल पायस; जी 1 / Zh 2 - गैस इमल्शन);
में छितरी हुई प्रणालियाँ ठोसकुल्हाड़ी: टी 1 / टी 2 - ठोस सोल, उदाहरण के लिए, कांच में पीली धातु का सोल, पिगमेंटेड फाइबर, भरे हुए पॉलिमर।

2. एकजुट-छितरी हुई (या निरंतर) प्रणाली . निरंतर (सुसंगत रूप से छितरी हुई) प्रणालियों में, छितरी हुई अवस्था के कण कठोर स्थानिक संरचनाएँ बनाते हैं। इस तरह के सिस्टम कतरनी विरूपण का विरोध करते हैं। एकजुट-छितरी हुई प्रणालियाँ ठोस हैं; वे तब उत्पन्न होते हैं जब छितरी हुई अवस्था के कण संपर्क में आते हैं, जिससे कंकाल या नेटवर्क के रूप में एक संरचना का निर्माण होता है, जो छितरी हुई प्रणाली की तरलता को सीमित करता है और इसे अपना आकार बनाए रखने की क्षमता देता है। ऐसी संरचित कोलाइडल प्रणालियों को जैल कहा जाता है।

जुड़े छितरी हुई प्रणालियों के उदाहरण:

एक तरल इंटरफ़ेस के साथ छितरी हुई प्रणालियाँ (G 1 / Zh 2 - फोम; Zh1 / Zh 2 - झागदार इमल्शन);
एक ठोस चरण इंटरफ़ेस (जी 1 / टी 2 - झरझरा शरीर, प्राकृतिक फाइबर, झांवा, स्पंज, लकड़ी का कोयला; डब्ल्यू 1 / टी 2 - ग्रेनाइट में नमी; टी 1 / टी 2 - पॉलिमर के इंटरपेनेट्रेटिंग नेटवर्क) के साथ बिखरे हुए सिस्टम।

कोलाइडल विलयनों की तैयारी और शुद्धिकरण

कोलॉइडी विलयन प्राप्त करना

कोलाइडल विलयन प्राप्त किए जा सकते हैंफैलानेवालाया करने के लिए वाष्पीकरणतरीके।

1. फैलाव के तरीके- ये बड़े टुकड़ों को कोलाइडल आकार के समुच्चय में कुचलकर लियोफोबिक सॉल प्राप्त करने की विधियाँ हैं।

यांत्रिकमोटे-छितरी हुई प्रणालियों की पेराई निम्न द्वारा की जाती है: क्रशिंग, प्रभाव, घर्षण, विभाजन। कणों को कई दसियों माइक्रोन के आकार में पीसने का उपयोग किया जाता है बॉल मिल्स।विशेष पर बहुत महीन पेराई (0.1-1 माइक्रोन तक) हासिल की जाती हैकोलाइड मिल्सतेजी से घूमने वाले रोटर (10-20 हजार आरपीएम) और एक निश्चित शरीर के बीच एक संकीर्ण अंतर के साथ, और कण फटे या अंतराल में टूट जाते हैं।पी। ए। रेबिंदर के कार्यों ने ठोस पदार्थों के लोचदार और प्लास्टिक विकृतियों के प्रतिरोध में कमी के साथ-साथ सर्फेक्टेंट के सोखने के प्रभाव में यांत्रिक विनाश की घटना को स्थापित किया। सर्फैक्टेंट फैलाव की सुविधा प्रदान करते हैं और फैलाव की डिग्री में उल्लेखनीय वृद्धि में योगदान करते हैं।

2. संघनन के तरीके- ये अणुओं और आयनों को कोलाइडल आकार के समुच्चय में मिलाकर (संघनन) करके कोलाइडल समाधान प्राप्त करने की विधियाँ हैं। प्रणाली सजातीय से विषमांगी में बदल जाती है, अर्थात, एक नया चरण प्रकट होता है (छितरी हुई अवस्था)। शर्त है अतिसंतृप्तिमूल प्रणाली।

संघनन विधियों को भौतिक संघनन और रासायनिक संघनन में संघनन करने वाले बलों की प्रकृति के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है।

भौतिक संघननवाष्प से या विलायक को बदलकर किया जा सकता है।

वाष्प संघनन।प्रारंभिक सामग्री जोड़े में है। जैसे-जैसे तापमान घटता है, वाष्प अतिसंतृप्त हो जाता है और आंशिक रूप से संघनित हो जाता है, जिससे एक छितरी हुई अवस्था बन जाती है। इस प्रकार पारा तथा कुछ अन्य धातुओं के हाइड्रोसोल प्राप्त होते हैं।

विलायक प्रतिस्थापन विधि।यह विधि परिक्षेपण माध्यम के संघटन और गुणों में परिवर्तन पर आधारित है। उदाहरण के लिए, सल्फर, फास्फोरस या रोसिन का अल्कोहल घोल पानी में डाला जाता है, नए विलायक में पदार्थ की घुलनशीलता में कमी के कारण, घोल सुपरसैचुरेटेड हो जाता है और पदार्थ का हिस्सा संघनित हो जाता है, जिससे छितरी हुई अवस्था के कण बन जाते हैं।

रासायनिक संघननइस तथ्य में शामिल है कि पदार्थ जो छितरी हुई अवस्था का निर्माण करता है, उसके परिणामस्वरूप प्राप्त होता है रासायनिक प्रतिक्रिया. एक कोलाइडल समाधान बनाने के लिए प्रतिक्रिया के लिए, और एक वास्तविक समाधान या अवक्षेप नहीं, कम से कम तीन शर्तों को पूरा करना होगा:

परिक्षिप्त प्रावस्था का पदार्थ परिक्षेपण माध्यम में अघुलनशील है;
परिक्षिप्त प्रावस्था के क्रिस्टलों के नाभिकों के बनने की दर क्रिस्टल वृद्धि की दर से बहुत अधिक होती है; यह स्थिति आम तौर पर तब मिलती है जब एक घटक का एक केंद्रित समाधान दूसरे घटक के अत्यधिक पतला समाधान में जोरदार हलचल के साथ डाला जाता है;
शुरुआती सामग्रियों में से एक को अधिक मात्रा में लिया जाता है, यह वह है जो स्टेबलाइजर है।

कोलॉइडी विलयनों के शुद्धिकरण की विधियाँ।

किसी न किसी रूप में प्राप्त कोलॉइडी विलयन आमतौर पर निम्न-आणविक अशुद्धियों (अणुओं और आयनों) से शुद्ध होते हैं। इन अशुद्धियों को हटाने का कार्य डायलिसिस, (इलेक्ट्रोडायलिसिस), अल्ट्राफिल्ट्रेशन की विधियों द्वारा किया जाता है।

डायलिसिस- एक अर्ध-पारगम्य झिल्ली का उपयोग करके सफाई विधि जो कोलाइडल घोल को शुद्ध फैलाव माध्यम से अलग करती है। एक अर्ध-पारगम्य के रूप में (अर्थात, अणुओं और आयनों के लिए पारगम्य, लेकिन छितरी हुई अवस्था के कणों के लिए अभेद्य) झिल्ली, चर्मपत्र, सिलोफ़न, कोलोडियन, सिरेमिक फिल्टर और अन्य बारीक झरझरा सामग्री का उपयोग किया जाता है। प्रसार के परिणामस्वरूप, कम-आणविक अशुद्धियाँ बाहरी घोल में चली जाती हैं।

अल्ट्राफिल्ट्रेशनडायलिसिस कहा जाता है, आंतरिक कक्ष में दबाव में किया जाता है। अनिवार्य रूप से, अल्ट्राफिल्ट्रेशन सॉल को शुद्ध करने की एक विधि नहीं है, बल्कि उन्हें केंद्रित करने की एक विधि है।

कोलॉइडी विलयनों के प्रकाशिक गुण

जब प्रकाश एक फैलाव प्रणाली पर पड़ता है, तो निम्नलिखित घटनाएं देखी जा सकती हैं:

प्रणाली के माध्यम से प्रकाश का मार्ग;
छितरी हुई अवस्था के कणों द्वारा प्रकाश का अपवर्तन (यदि ये कण पारदर्शी हैं);
छितरी हुई अवस्था के कणों द्वारा प्रकाश का परावर्तन (यदि कण अपारदर्शी हैं);
प्रकाश का प्रकीर्णन;
अवशोषण (छितरी हुई अवस्था द्वारा प्रकाश का अवशोषण)।

प्रकाश बिखरना उन प्रणालियों के लिए मनाया जाता है जिनमें परिक्षिप्त चरण के कण छोटे होते हैं या आपतित प्रकाश की तरंग दैर्ध्य के अनुरूप होते हैं। याद रखें कि कोलॉइडी विलयनों में परिक्षिप्त प्रावस्था का कण आकार 10 . होता है -7 -10 -9 मी. नतीजतन, प्रकाश का प्रकीर्णन हमारे द्वारा अध्ययन किए जाने वाले कोलाइडल सिस्टम के लिए एक विशिष्ट घटना है।

रेले ने प्रकाश के प्रकीर्णन का सिद्धांत बनाया। उन्होंने एक समीकरण निकाला जो बिखरी हुई प्रकाश की तीव्रता I को आपतित प्रकाश की तीव्रता I 0 से संबंधित करता है। निष्पक्ष, बशर्ते कि:

कण गोलाकार हैं;
कण आचरण नहीं करते हैं बिजली(अर्थात अधात्विक हैं);
कण प्रकाश को अवशोषित नहीं करते हैं, अर्थात वे रंगहीन होते हैं;
कोलॉइडी विलयन को इस प्रकार तनुकृत किया जाता है कि कणों के बीच की दूरी आपतित प्रकाश की तरंगदैर्घ्य से अधिक हो।

रेले समीकरण:

कहाँ पे वी एक कण का आयतन है,
- तरंग दैर्ध्य;
एन 1 कण का अपवर्तनांक है;
n o माध्यम का अपवर्तनांक है।

रेले समीकरण से निम्नलिखित निष्कर्ष निकलते हैं:

प्रकीर्णित प्रकाश की तीव्रता जितनी अधिक होती है, कण और माध्यम के अपवर्तनांक उतने ही अधिक होते हैं (एन 1 - पी 0 ).
यदि अपवर्तनांक पी 1 तथा एन 0 समान हैं, तो अमानवीय माध्यम में प्रकाश का प्रकीर्णन अनुपस्थित होगा।
प्रकीर्णित प्रकाश की तीव्रता जितनी अधिक होगी, आंशिक सान्द्रता उतनी ही अधिक होगी। मास एकाग्रता सी, जी / डीएम 3, जो आमतौर पर समाधान की तैयारी में उपयोग किया जाता है, अभिव्यक्ति द्वारा आंशिक एकाग्रता से जुड़ा होता है:

जहां कण घनत्व है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि यह निर्भरता केवल छोटे कण आकार के क्षेत्र में संरक्षित है। स्पेक्ट्रम के दृश्य भाग के लिए, यह स्थिति 2 10 -6 सेमी . के मूल्यों से मेल खाती है< r < 4 10 -6 см. С увеличением r рост मैं धीमा हो जाता है, और r > के लिए, बिखरने को प्रतिबिंब द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। प्रकीर्णित प्रकाश की तीव्रता सान्द्रता के समानुपाती होती है।

4. प्रकीर्णित प्रकाश की तीव्रता तरंगदैर्घ्य के चतुर्थ घात के व्युत्क्रमानुपाती होती है।

इसका मतलब यह है कि जब एक सफेद प्रकाश किरण एक कोलाइडल समाधान से गुजरती है, तो छोटी तरंगें - स्पेक्ट्रम के नीले और बैंगनी हिस्से - मुख्य रूप से बिखरी हुई होती हैं। इसलिए, एक रंगहीन सोल का रंग बिखरी हुई रोशनी में नीला और संचरित प्रकाश में लाल रंग का होता है। आकाश का नीला रंग वातावरण में पानी की छोटी-छोटी बूंदों द्वारा प्रकाश के प्रकीर्णन के कारण भी होता है। सूर्योदय या सूर्यास्त के समय आकाश का नारंगी या लाल रंग इस तथ्य के कारण होता है कि सुबह या शाम मुख्य रूप से प्रकाश होता है जो वातावरण से होकर गुजरता है।

प्रकाश अवशोषण. रेले समीकरण को बिना रंग के सॉल के लिए व्युत्पन्न किया गया था, यानी प्रकाश को अवशोषित नहीं करना। हालांकि, कई कोलाइडल समाधानों का एक निश्चित रंग होता है, अर्थात। स्पेक्ट्रम के संबंधित क्षेत्र में प्रकाश को अवशोषित करता है - सोल हमेशा अवशोषित रंग के पूरक रंग में रंगा होता है। तो, स्पेक्ट्रम के नीले हिस्से (435-480 एनएम) को अवशोषित करके, सोल पीला हो जाता है; नीले-हरे भाग (490-500 एनएम) के अवशोषण पर, यह लाल रंग का हो जाता है।यदि पूरे दृश्यमान स्पेक्ट्रम की किरणें एक पारदर्शी शरीर से होकर गुजरती हैं या एक अपारदर्शी शरीर से परावर्तित होती हैं, तो पारदर्शी शरीर रंगहीन दिखाई देता है, और अपारदर्शी शरीर सफेद दिखाई देता है। यदि कोई पिंड पूरे दृश्यमान स्पेक्ट्रम से विकिरण को अवशोषित करता है, तो वह काला दिखाई देता है।प्रकाश को अवशोषित करने में सक्षम कोलाइडल समाधानों के ऑप्टिकल गुणों को प्रकाश की तीव्रता में परिवर्तन की विशेषता हो सकती है क्योंकि यह सिस्टम से गुजरता है। ऐसा करने के लिए, Bouguer-Lambert-Beer कानून का उपयोग करें:

जहां मैं 0 घटना प्रकाश की तीव्रता है ; मैं आदिसोल के माध्यम से प्रेषित प्रकाश की तीव्रता है; क - अवशोषण गुणांक; मैं- सोल परत की मोटाई; साथ- सोल एकाग्रता।

यदि हम व्यंजक का लघुगणक लेते हैं, तो हमें प्राप्त होता है:

मान कहा जाता है ऑप्टिकल घनत्वसमाधान . मोनोक्रोमैटिक प्रकाश के साथ काम करते समय, वे हमेशा इंगित करते हैं कि ऑप्टिकल घनत्व किस तरंग दैर्ध्य पर निर्धारित किया गया था, यह दर्शाता है डी λ .

कोलाइडल सिस्टम की संरचना का माइक्रेलर सिद्धांत

आइए हम विनिमय प्रतिक्रिया द्वारा AgI सोल के गठन के उदाहरण का उपयोग करके एक हाइड्रोफोबिक कोलाइडल कण की संरचना पर विचार करें।

AgNO 3 + KI → AgI + KNO 3।

यदि पदार्थों को समान मात्रा में लिया जाता है, तो AgI का एक क्रिस्टलीय अवक्षेप अवक्षेपित होता है। लेकिन, यदि प्रारंभिक पदार्थों में से एक अधिक है, उदाहरण के लिए, KI, AgI क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया एक कोलाइडल समाधान के गठन की ओर ले जाती है - AgI मिसेल।

AgI हाइड्रोसोल मिसेल का संरचना आरेख चित्र 10.4 में दिखाया गया है।

चित्र 10.4 - KI . की अधिकता से बने AgI हाइड्रोसोल मिसेल की योजना

100-1000 (माइक्रोक्रिस्टल) के अणुओं [mAgI] का एक समुच्चय - कोर, एक नए चरण का भ्रूण है, जिसकी सतह पर फैलाव माध्यम में इलेक्ट्रोलाइट आयनों का सोखना होता है। पैनेट-फजान नियम के अनुसार, आयन बेहतर सोखते हैं, ठीक वैसे ही जैसे आयन नाभिक के क्रिस्टल जाली में प्रवेश करते हैं और इस जाली को पूरा करते हैं। वे आयन जो सीधे नाभिक में अधिशोषित होते हैं, कहलाते हैं संभावित-निर्धारण, चूंकि वे संभावित परिमाण और सतह आवेश के संकेत के साथ-साथ पूरे कण के आवेश के संकेत को निर्धारित करते हैं। इस प्रणाली में संभावित-निर्धारण आयन हैं I - आयन, जो अधिक मात्रा में हैं, का हिस्सा हैं क्रिस्टल लैटिस AgI कोर स्टेबलाइजर्स के रूप में कार्य करते हैं और मिसेल के इलेक्ट्रिकल डबल लेयर (EDL) के कठोर हिस्से में आंतरिक खोल बनाते हैं। सोखने वाले आयनों I के साथ समुच्चय - एक मिसेल का मूल बनाता है।

आयनों को जलीय आयन की त्रिज्या के करीब दूरी पर AgI कणों की ऋणात्मक रूप से आवेशित सतह की ओर आकर्षित किया जाता है। विपरीत चिन्ह(काउंटरों) - सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए आयन K +। काउंटरों की परत - डबल इलेक्ट्रिक लेयर (EDL) का बाहरी आवरण, इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों और सोखना आकर्षण की ताकतों दोनों द्वारा आयोजित किया जाता है। एक ठोस दोहरी परत के साथ अणुओं के समुच्चय को कोलाइडल कण - एक दाना कहा जाता है।

के कारण काउंटरों का हिस्सा तापीय गतिकणिका के चारों ओर विसरित रूप से स्थित है, और इसके साथ केवल इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों के कारण जुड़ा हुआ है। कोलॉइडी कण अपने चारों ओर फैली विसरित परत के साथ मिलकर मिसेल कहलाते हैं। मिसेल विद्युत रूप से तटस्थ है, क्योंकि नाभिक का आवेश सभी काउंटरों के आवेश के बराबर होता है, और दाना में आमतौर पर एक आवेश होता है, जिसे इलेक्ट्रोकाइनेटिक या ξ - जेटा - क्षमता कहा जाता है। संक्षिप्त रूप में, इस उदाहरण के लिए मिसेल संरचना योजना निम्नानुसार लिखी जा सकती है:

कोलाइडल कणों की संरचना के सिद्धांत के मुख्य प्रावधानों में से एक दोहरी विद्युत परत (ईडीएल) की संरचना की अवधारणा है। आधुनिक विचारों के अनुसार, दोहरी विद्युत परत DELसोखना और प्रसार परतों से मिलकर बनता है। सोखना परत में शामिल हैं:

उस पर संभावित-निर्धारण आयनों के सोखने के परिणामस्वरूप मिसेल कोर की आवेशित सतह, जो सतह की क्षमता और उसके संकेत के परिमाण को निर्धारित करती है;
विपरीत चिन्ह के आयनों की एक परत - काउंटर, जो समाधान से आवेशित सतह की ओर आकर्षित होते हैं। काउंटरों की सोखना परतआवेशित सतह से आणविक त्रिज्या की दूरी पर स्थित है। इस सतह और सोखना परत के काउंटरों के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक और सोखना दोनों बल मौजूद हैं, और इसलिए ये काउंटर विशेष रूप से कोर से मजबूती से बंधे हैं। सोखना परत बहुत घनी होती है, इसकी मोटाई स्थिर होती है और परिवर्तन पर निर्भर नहीं होती है बाहरी स्थितियां(इलेक्ट्रोलाइट एकाग्रता, तापमान)।

थर्मल गति के कारण, काउंटरों का हिस्सा फैलाव माध्यम में गहराई से प्रवेश करता है, और ग्रेन्युल की चार्ज सतह पर उनका आकर्षण केवल इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों के कारण होता है। ये काउंटर विसरित परत बनाते हैं, जो सतह से कम मजबूती से बंधी होती है। विसरित परत में परिवर्तनशील मोटाई होती है, जो परिक्षेपण माध्यम में इलेक्ट्रोलाइट्स की सांद्रता पर निर्भर करती है।

जब ठोस और तरल चरण एक दूसरे के सापेक्ष चलते हैं, तो डिफ्यूज़ भाग में एक डीईएल ब्रेक होता है और चरण इंटरफ़ेस पर एक संभावित छलांग होती है, जिसे कहा जाता है विद्युत गतिज - संभावित(ज़ीटा पोटेंशियल)। इसका मूल्य के बीच के अंतर से निर्धारित होता है कुलसंभावित-निर्धारण आयनों के चार्ज (φ) और सोखना परत में निहित काउंटर चार्ज (ε) की संख्या, यानी। = - । समाधान में गहरे ठोस चरण से दूरी के साथ इंटरफेसियल क्षमता में गिरावट को चित्र 10.5 में दिखाया गया है।

चित्र 10.5 डीपीपी संरचना

एक हाइड्रोफोबिक सॉल के कणों के चारों ओर एक संभावित अंतर की उपस्थिति उन्हें टक्कर के दौरान एक साथ चिपकने से रोकती है, यानी, वे सॉल की समग्र स्थिरता में एक कारक हैं। यदि विसरित आयनों की संख्या कम हो जाती है या शून्य हो जाती है, तो दाना विद्युत रूप से तटस्थ (आइसोइलेक्ट्रिक अवस्था) हो जाता है और इसकी स्थिरता सबसे कम होती है।

इस प्रकार, विद्युत गतिज क्षमता का परिमाण प्रतिकारक बलों को निर्धारित करता है, और इसलिए कोलाइडल समाधान की समग्र स्थिरता। इलेक्ट्रोकाइनेटिक क्षमता ξ = 0.07V के मूल्य पर कोलाइडल समाधान की पर्याप्त स्थिरता सुनिश्चित की जाती है, ξ = 0.03V से कम मूल्यों पर, प्रतिकारक बल एकत्रीकरण का विरोध करने के लिए बहुत कमजोर होते हैं, और इसलिए जमावट होता है, जो अनिवार्य रूप से समाप्त होता है अवसादन

इलेक्ट्रोकैनेटिक क्षमता का परिमाण सूत्र (10.5) का उपयोग करके एक वैद्युतकणसंचलन उपकरण का उपयोग करके निर्धारित किया जा सकता है:

जहां चिपचिपापन है; - कणों की गति की गति; एल समाधान के साथ इलेक्ट्रोड के बीच की दूरी है; ई - इलेक्ट्रोमोटिव बल, डी - ढांकता हुआ स्थिरांक।

ξ को प्रभावित करने वाले कारक - संभावित:

एक उदासीन इलेक्ट्रोलाइट के समाधान में उपस्थिति - एक इलेक्ट्रोलाइट जिसमें संभावित-निर्धारण आयन नहीं होता है।

उदासीन इलेक्ट्रोलाइट में एक काउंटर होता है। इस मामले में, प्रसार परत संकुचित होती है और गिरती है और, परिणामस्वरूप, जमावट होती है।
एक उदासीन इलेक्ट्रोलाइट में काउंटरियन के समान चिन्ह का आयन होता है, लेकिन काउंटरियन स्वयं नहीं। इस मामले में, आयन एक्सचेंज होता है: काउंटरियन को एक उदासीन इलेक्ट्रोलाइट के आयनों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। में एक बूंद देखी जाती है, लेकिन बूंद की डिग्री प्रतिस्थापन आयन की प्रकृति, इसकी संयोजकता और जलयोजन की डिग्री पर निर्भर करेगी। धनायनों और आयनों की लियोट्रोपिक श्रृंखला - श्रृंखला जिसमें आयनों को फैलाना परत को संपीड़ित करने की क्षमता के अनुसार व्यवस्थित किया जाता है और ξ क्षमता में गिरावट का कारण बनता है।

ली + - ना + - एनएच 4 + - के + - आरबी + - सीएस + - एमजी 2+ - सीए 2+ - बा 2+ ...

सीएच 3 सीओओ - - एफ - - संख्या 3 - - सीएल - - आई - - बीआर - - एससीएन - - ओएच - - एसओ 4 2 -

2. समाधान जोड़ना स्टेबलाइजर इलेक्ट्रोलाइट- एक संभावित-निर्धारित आयन युक्त इलेक्ट्रोलाइट ξ - क्षमता में वृद्धि का कारण बनता है, और इसलिए कोलाइडल सिस्टम की स्थिरता में योगदान देता है, लेकिन एक निश्चित सीमा तक।

कोलाइडल सिस्टम की स्थिरता और जमावट

कोलाइडल सिस्टम की स्थिरता और जमावट का आधुनिक सिद्धांत कई प्रसिद्ध वैज्ञानिकों द्वारा बनाया गया था: डेरियागिना, लैंडौ, वेरवे, ओवरबेक, और इसलिए इसे संक्षिप्त किया गया हैडीएलवीओ सिद्धांत . इस सिद्धांत के अनुसार, एक फैलाव प्रणाली की स्थिरता आकर्षक और प्रतिकारक बलों के संतुलन से निर्धारित होती है जो कणों के बीच उत्पन्न होती है क्योंकि वे ब्राउनियन गति के परिणामस्वरूप एक दूसरे के पास पहुंचते हैं। कोलाइडल प्रणालियों की गतिज और समग्र स्थिरता होती है।

काइनेटिक (अवसादन) स्थिरता- छितरे हुए कणों के निलंबन में रहने और व्यवस्थित न होने (तलछट नहीं) की क्षमता। छितरी हुई प्रणालियों में, प्राकृतिक समाधानों की तरह, ब्राउनियन गति होती है। ब्राउनियन गति कण आकार, फैलाव माध्यम चिपचिपाहट, तापमान आदि पर निर्भर करती है। सूक्ष्म रूप से छितरी हुई प्रणालियाँ (सोल्स), जिनके कण व्यावहारिक रूप से गुरुत्वाकर्षण की क्रिया के तहत व्यवस्थित नहीं होते हैं, गतिज (अवसादन) स्थिर होते हैं। इनमें हाइड्रोफिलिक सॉल भी शामिल हैं - पॉलिमर, प्रोटीन आदि के समाधान। हाइड्रोफोबिक सॉल, मोटे सिस्टम (निलंबन, इमल्शन) गतिज रूप से अस्थिर होते हैं। उनमें चरण और माध्यम का पृथक्करण काफी जल्दी होता है।
कुल स्थिरता- एक निश्चित डिग्री के फैलाव को अपरिवर्तित रखने के लिए छितरी हुई अवस्था के कणों की क्षमता। समुच्चय-स्थिर प्रणालियों में, परिक्षिप्त प्रावस्था के कण संघट्टों के दौरान आपस में चिपकते नहीं हैं और समुच्चय नहीं बनाते हैं। लेकिन अगर समग्र स्थिरता का उल्लंघन होता है, तो कोलाइडल कण बड़े समुच्चय बनाते हैं, इसके बाद छितरे हुए चरण की वर्षा होती है। ऐसी प्रक्रिया कहलाती है जमावट, और यह अनायास आगे बढ़ता है, क्योंकि यह घटता है मुक्त ऊर्जासिस्टम (ΔG<0) .

कोलाइडल प्रणालियों की स्थिरता को प्रभावित करने वाले कारकों में शामिल हैं:

बिखरे हुए कणों के विद्युत आवेश की उपस्थिति। लियोफोबिक सॉल के बिखरे हुए कणों का चार्ज समान होता है, और इसलिए, टक्कर पर, वे एक दूसरे को जितना अधिक मजबूत करेंगे, जेटा क्षमता उतनी ही अधिक होगी। हालांकि, विद्युत कारक हमेशा निर्णायक नहीं होता है।
आयनों को स्थिर करने (हाइड्रेट) करने की क्षमता। डिफ्यूज़ लेयर में जितने अधिक हाइड्रेटेड (सॉल्वेट) काउंटर होते हैं, दानों के चारों ओर कुल हाइड्रेटेड (सॉल्वेट) शेल उतना ही बड़ा होता है और छितरी हुई प्रणाली उतनी ही अधिक स्थिर होती है।

सिद्धांत के अनुसार, ब्राउनियन गति के दौरान, कोलाइडल कण स्वतंत्र रूप से 10 . तक की दूरी पर एक दूसरे के पास पहुंचते हैं -5 देखें। कोलाइडल कणों के बीच वैन डेर वाल्स आकर्षण बल (1) और इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण बल (2) में परिवर्तन की प्रकृति को अंजीर में दिखाया गया है। 10.6 परिणामी वक्र (3) को संबंधित निर्देशांकों के ज्यामितीय योग द्वारा प्राप्त किया गया था। न्यूनतम और बड़ी दूरी पर, कणों (I और II एनर्जी मिनिमा) के बीच आकर्षण ऊर्जा प्रबल होती है। दूसरी न्यूनतम ऊर्जा में, कण सामंजस्य ऊर्जा उन्हें एक समग्र अवस्था में रखने के लिए अपर्याप्त है। विद्युत दोहरी परत की मोटाई के अनुरूप मध्यम दूरी पर, प्रतिकारक ऊर्जा एक संभावित अवरोध AB के साथ प्रबल होती है जो कणों को एक साथ चिपके रहने से रोकती है। अभ्यास से पता चलता है कि जेट क्षमता ξ = 70 एमवी पर, कोलाइडल सिस्टम एक उच्च संभावित बाधा और उच्च समेकित स्थिरता द्वारा विशेषता है। कोलाइडल प्रणाली को अस्थिर करने के लिए, अर्थात। जमावट प्रक्रिया के कार्यान्वयन को कम करना आवश्यक है 0 - 3 mV के मान तक की क्षमता।

चित्र 10.6। कोलाइडल कणों की परस्पर क्रिया के संभावित वक्र

छितरी हुई प्रणालियों का जमाव

जमावट - कोलाइडल कणों के आसंजन की प्रक्रिया। यह प्रक्रिया विभिन्न कारकों के प्रभाव में अपेक्षाकृत आसानी से आगे बढ़ती है: इलेक्ट्रोलाइट्स, गैर-इलेक्ट्रोलाइट्स, फ्रीजिंग, उबलना, मिश्रण, सूर्य के प्रकाश के संपर्क में आदि की शुरूआत। इस प्रक्रिया में इलेक्ट्रोलाइटिक जमावट (इलेक्ट्रोलाइट्स के प्रभाव में)आयन-विनिमय सोखना अक्सर देखा जाता है: उच्च वैलेंस या उच्च सोखना क्षमता वाले कौयगुलांट आयन पहले विसरित परत और फिर सोखना परत के काउंटरों को विस्थापित करते हैं। विनिमय एक समान मात्रा में होता है, लेकिन काउंटरों के प्रतिस्थापन से इस तथ्य की ओर जाता है कि, बिखरे हुए माध्यम में इलेक्ट्रोलाइट्स की पर्याप्त सांद्रता पर, कण अपनी स्थिरता खो देते हैं और टक्कर पर एक साथ चिपक जाते हैं।

इलेक्ट्रोलाइटिक जमावट के लिए कई प्रयोगात्मक सामान्य नियम स्थापित किए गए हैं:

1. लियोफोबिक सॉल का जमाव किसी भी इलेक्ट्रोलाइट्स के कारण होता है, लेकिन यह एक निश्चित इलेक्ट्रोलाइट एकाग्रता तक पहुंचने पर ध्यान देने योग्य दर पर देखा जाता है। जमावट दहलीज(सी से) सोल का जमावट शुरू करने के लिए आवश्यक न्यूनतम इलेक्ट्रोलाइट सांद्रता है। इस मामले में, बाहरी परिवर्तन देखे जाते हैं, जैसे कि घोल का बादल होना, उसके रंग में बदलाव आदि।

जहाँ साल इलेक्ट्रोलाइट की मोलर सांद्रता है, mmol/l;
वेल - इलेक्ट्रोलाइट समाधान की मात्रा, एल;
Vz सोल का आयतन है, l।

जमावट दहलीज के पारस्परिक को इलेक्ट्रोलाइट की जमावट क्षमता () कहा जाता है:

जहां सीके जमावट दहलीज है।

2. शुल्त्स-हर्डी नियम:

जमावट प्रभाव उस आयन द्वारा प्रदर्शित किया जाता है, जिसका आवेश कोलाइडल कणों की सतह के आवेश (दाने का आवेश) के संकेत के विपरीत होता है, और यह प्रभाव आयन की बढ़ती संयोजकता के साथ बढ़ता है;
आयनों की संयोजकता में वृद्धि के साथ आयनों का जमावट प्रभाव कई गुना बढ़ जाता है। एक - दो और त्रिसंयोजक आयनों के लिए, जमावट प्रभाव मोटे तौर पर 1:50:500 के रूप में संबंधित है।

यह इस तथ्य से समझाया गया है कि कौयगुलांट्स के बहुसंयोजी उच्च आवेशित आयन मोनोवैलेंट की तुलना में कोलाइडल कण की आवेशित सतह से बहुत अधिक आकर्षित होते हैं, और विसरित और यहां तक कि सोखना परत से काउंटरों को विस्थापित करना बहुत आसान होता है।

3. कार्बनिक आयनों का स्कंदन प्रभाव अकार्बनिक आयनों की तुलना में बहुत अधिक होता है। यह उनकी उच्च सोखने की क्षमता, एक अत्यधिक मात्रा में सोखने की क्षमता और कोलाइडल कणों की सतह के रिचार्जिंग का कारण है।

4. समान आवेश वाले कई अकार्बनिक आयनों में, जमावट क्षमता आयन - कौयगुलांट की त्रिज्या पर निर्भर करती है: त्रिज्या जितनी बड़ी होगी, जमाव क्षमता उतनी ही अधिक होगी (देखें। लियोट्रोपिक श्रृंखला) यह इस तथ्य से समझाया गया है कि आयन जलयोजन की डिग्री कम हो जाती है, उदाहरण के लिए, एल + से सीएस + तक, और यह डबल आयनिक परत में इसके समावेश की सुविधा प्रदान करता है।

5. लियोफोबिक कोलाइडल सॉल के विद्युत रूप से तटस्थ कण उच्चतम गति के साथ जमा होते हैं।

6. सोल व्यसन की घटना। यदि एक कौयगुलांट जल्दी से सोल में जोड़ा जाता है, तो जमावट होता है, यदि धीरे-धीरे, कोई जमावट नहीं है। इसे इस तथ्य से समझाया जा सकता है कि इलेक्ट्रोलाइट और सोल के बीच एक प्रतिक्रिया होती है, जिसके परिणामस्वरूप पेप्टाइज़र बनते हैं जो छितरी हुई प्रणाली को स्थिर करते हैं:

Fe (OH) 3 + HCl → FeOCl + 2H 2 O,

FeOCl → FeO + + Cl - ,

जहां FeO + Fe (OH) 3 सॉल के लिए एक पेप्टाइज़र है।

इलेक्ट्रोलाइट्स के मिश्रण का जमावट प्रभाव आयन की प्रकृति के आधार पर अलग-अलग रूप से प्रकट होता है - कोगुलेटर। इलेक्ट्रोलाइट्स के मिश्रण में, प्रत्येक इलेक्ट्रोलाइट की जमावट क्रिया में क्रिया को जोड़ा जा सकता है। इस घटना को कहा जाता है additivity आयन (NaCl, KCl)। यदि किसी अन्य इलेक्ट्रोलाइट के आयनों की शुरूआत के साथ इलेक्ट्रोलाइट आयनों का जमावट प्रभाव कम हो जाता है,आयनों का विरोध (LiCl, MgCl 2 .) ) उस स्थिति में जब किसी अन्य इलेक्ट्रोलाइट के आयनों की शुरूआत के साथ इलेक्ट्रोलाइट आयनों का जमावट प्रभाव बढ़ जाता है, इस घटना को कहा जाता हैतालमेल आयनों.

उदाहरण के लिए, 10 मिलीलीटर Fe (OH) 3 सोल में 10% NaCl समाधान के 10 मिलीलीटर का परिचय इस सोल के जमावट की ओर जाता है। लेकिन इससे बचा जा सकता है अगर सोल के घोल में एक सुरक्षात्मक पदार्थ मिलाया जाए: 5 मिली जिलेटिन, 15 मिली एग एल्ब्यूमिन, 20 मिली डेक्सट्रिन।

कोलाइडल कणों का संरक्षण

कोलाइडल सुरक्षा- इसमें एक मैक्रोमोलेक्यूलर कंपाउंड (HMC) को शामिल करके सोल की कुल स्थिरता में वृद्धि करना। हाइड्रोफोबिक सॉल के लिए, प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट, पेक्टिन आमतौर पर आईयूडी के रूप में उपयोग किए जाते हैं; गैर-जलीय सॉल के लिए - घिसने वाले।

आईयूडी का सुरक्षात्मक प्रभाव कोलाइडल कणों की सतह पर एक निश्चित सोखना परत के गठन से जुड़ा है (चित्र 10.7)। जमावट के विपरीत को पेप्टाइजेशन कहा जाता है।

चित्र 10.7 पेप्टाइजेशन की क्रियाविधि

विभिन्न नौसैनिक बलों के सुरक्षात्मक प्रभाव को चिह्नित करने के लिए, ज़िगमोंडी ने स्वर्ण संख्या का उपयोग करने का प्रस्ताव रखा।सुनहरा नंबर10 सेमी . में जोड़े जाने वाले आईयूडी के मिलीग्राम की संख्या है 3 0.0006% लाल सोने का सॉल इसे नीला होने से रोकने के लिए (जमावट) जब इसमें 1 सेमी जोड़ा जाता है 3 10% NaCl घोल। कभी-कभी, आईयूडी के सुरक्षात्मक प्रभाव को चिह्नित करने के लिए, सोने के सॉल के बजाय, सिल्वर (सिल्वर नंबर), आयरन हाइड्रॉक्साइड (आयरन नंबर) आदि के कोलाइडल घोल का उपयोग किया जाता है।तालिका 10.2 कुछ आईयूडी के लिए इन संख्याओं का अर्थ दिखाती है।

तालिका 10.2 आईयूडी की सुरक्षात्मक कार्रवाई

कक्षा 11 में रसायन विज्ञान का पाठ: "छितरी हुई प्रणालियाँ और समाधान"

लक्ष्य छितरी हुई प्रणालियों की अवधारणा, उनका वर्गीकरण देना है। प्रकृति और समाज के जीवन में कोलाइडल प्रणालियों के महत्व को प्रकट करना। विलयनों को सत्य तथा कोलॉइडी में विभाजित करने की सापेक्षता दर्शाइए।

उपकरण और सामग्री:

तकनीकी मानचित्र: आरेख-तालिका, प्रयोगशाला कार्य, निर्देश।

प्रयोगशाला के काम के लिए उपकरण:

अभिकर्मक: चीनी का घोल, लोहा (III) क्लोराइड घोल, पानी और नदी की रेत का मिश्रण, जिलेटिन, पेस्ट, तेल, एल्यूमीनियम क्लोराइड घोल, सोडियम क्लोराइड घोल, पानी और वनस्पति तेल का मिश्रण।

रासायनिक बीकर

पेपर फिल्टर।

काला कागज़।

टॉर्च

कक्षा 11 में रसायन विज्ञान के पाठ का पाठ्यक्रम:

पाठ चरण	स्टेज सुविधाएँ	शिक्षक क्रिया	छात्र कार्रवाई
संगठनात्मक (2 मि.)	पाठ की तैयारी	छात्रों को नमस्कार।	सबक के लिए तैयार हो रही है। शिक्षक को नमस्कार।
परिचय (5 मि.)	एक नए विषय का परिचय।	पाठ, कार्यों और "अपने लिए प्रश्न" के विषय की ओर ले जाता है पाठ के विषय का परिचय देता है। आज के पाठ के कार्यों को प्रदर्शित करता है।	विषय की चर्चा में भाग लें। पाठ और कार्यों के विषय से परिचित हों (परिशिष्ट संख्या 1) उस विषय पर तीन प्रश्न लिखें जिनका आप उत्तर देना चाहते हैं।
सैद्धांतिक भाग (15 मिनट।)	नए विषय की व्याख्या।	नई सामग्री की खोज के लिए समूहों में काम करने के लिए कार्य देता है (परिशिष्ट संख्या 3,4)	समूहों में एकजुट होकर, वे योजना द्वारा प्रदान किए गए तकनीकी मानचित्र (परिशिष्ट संख्या 4) और शिक्षक की आवश्यकताओं के अनुसार कार्य करते हैं।
सैद्धांतिक भाग का सारांश (8 मिनट।)	प्राप्त सैद्धांतिक ज्ञान के आधार पर निष्कर्ष।	पहले से, वह छात्रों द्वारा दृश्य भरने के लिए बोर्ड पर खाली आरेख (ए 3 प्रारूप) लटकाते हैं। (परिशिष्ट 4) छात्रों के साथ मिलकर मुख्य सैद्धांतिक निष्कर्ष तैयार करता है।	मार्कर उन योजनाओं को भरते हैं जिन पर उन्होंने काम किया है, समूहों में किए गए कार्यों पर रिपोर्ट करें तकनीकी मानचित्रों में मुख्य निष्कर्ष लिखिए।
व्यावहारिक भाग (10 मि.)	प्रयोगशाला कार्य करना, प्राप्त अनुभव को समेकित करना।	"छितरी हुई प्रणाली" विषय पर प्रयोगशाला कार्य करने का प्रस्ताव (परिशिष्ट संख्या 2)	प्रयोगशाला कार्य (परिशिष्ट संख्या 2) करें, प्रयोगशाला कार्य के निर्देशों और शिक्षक की आवश्यकताओं के अनुसार फॉर्म भरें।
सारांश और निष्कर्ष (5 मि.)	पाठ को सारांशित करना। गृहकार्य।	छात्रों के साथ मिलकर विषय के बारे में निष्कर्ष निकालते हैं। पाठ की शुरुआत में लिखे गए प्रश्नों को पाठ के अंत में प्राप्त प्रश्नों के साथ सहसंबंधित करने का सुझाव देता है।	संक्षेप में, होमवर्क लिखना।

नियंत्रण के रूप और तरीके:

भरने के लिए तकनीकी योजनाएँ (परिशिष्ट संख्या 4)।

प्रयोगशाला कार्य (परिशिष्ट संख्या 2)

नियंत्रण मौखिक और लिखित रूप में सामने से किया जाता है। प्रयोगशाला कार्य के परिणामों के आधार पर, प्रयोगशाला कार्य वाले कार्ड सत्यापन के लिए शिक्षक को सौंपे जाते हैं।

1 परिचय:

मार्बल और ग्रेनाइट में क्या अंतर है? खनिज और आसुत जल के बारे में क्या?

(उत्तर: संगमरमर एक शुद्ध पदार्थ है, ग्रेनाइट पदार्थों का मिश्रण है, आसुत जल एक शुद्ध पदार्थ है, खनिज जल पदार्थों का मिश्रण है)।

अच्छा। दूध के बारे में क्या? यह शुद्ध पदार्थ है या मिश्रण? और हवा?

किसी भी शुद्ध पदार्थ की अवस्था का बहुत ही सरलता से वर्णन किया गया है - ठोस, द्रव, गैसीय।

लेकिन प्रकृति में बिल्कुल शुद्ध पदार्थ मौजूद नहीं हैं। यहां तक कि अशुद्धियों की एक छोटी मात्रा भी पदार्थों के गुणों को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित कर सकती है: क्वथनांक, विद्युत और तापीय चालकता, प्रतिक्रियाशीलता, आदि।

बिल्कुल शुद्ध पदार्थ प्राप्त करना आधुनिक रसायन विज्ञान के सबसे महत्वपूर्ण कार्यों में से एक है, क्योंकि यह किसी पदार्थ की शुद्धता है जो अपने व्यक्तिगत साधनों (लेबल वाले अभिकर्मकों का प्रदर्शन) की अभिव्यक्ति की संभावना को निर्धारित करता है।

नतीजतन, प्रकृति और मनुष्य के व्यावहारिक जीवन में, व्यक्तिगत पदार्थ नहीं, बल्कि उनकी प्रणालियाँ हैं।

एकत्रीकरण की विभिन्न अवस्थाओं में विभिन्न पदार्थों के मिश्रण से विषमांगी और सजातीय प्रणालियाँ बन सकती हैं। सजातीय प्रणालियाँ वे समाधान हैं जिनसे हम पिछले पाठ में परिचित हुए थे।

आज हम विषमांगी प्रणालियों से परिचित होंगे।

2. आज के पाठ का विषय DISPERSIVE SYSTEMS है।

पाठ के विषय का अध्ययन करने के बाद, आप सीखेंगे:

बिखरी हुई प्रणालियों का महत्व।

जैसा कि आप समझते हैं, यह हमारा मुख्य कार्य है। वे आपके तकनीकी मानचित्रों में लिखे गए हैं। लेकिन हमारे काम को और अधिक उत्पादक और प्रेरित करने के लिए, मेरा सुझाव है कि आप मुख्य कार्यों के आगे कम से कम तीन प्रश्न लिखें जिनका उत्तर आप इस पाठ के दौरान खोजना चाहेंगे।

3. सैद्धांतिक भाग।

बिखरे हुए सिस्टम - यह क्या है?

आइए शब्दों के निर्माण के आधार पर एक परिभाषा प्राप्त करने का प्रयास करें।

1) प्रणाली (अन्य ग्रीक "सिस्टम" से - भागों से बना एक संपूर्ण; कनेक्शन) - तत्वों का एक समूह जो एक दूसरे के साथ संबंधों और संबंधों में हैं, जो एक निश्चित अखंडता, एकता बनाता है।

2) फैलाव - (अक्षांश से। फैलाव - फैलाव) किसी चीज का बिखराव, कुचलना।

फैलाव प्रणालियाँ विषम (विषम) प्रणालियाँ हैं जिनमें एक पदार्थ बहुत छोटे कणों के रूप में दूसरे के आयतन में समान रूप से वितरित होता है।

यदि हम समीक्षा और पिछले पाठ पर वापस जाएं, तो हम याद रख सकते हैं कि: समाधान दो घटकों से बने होते हैं: एक विलेय और एक विलायक।

पदार्थों के मिश्रण के रूप में छितरी हुई प्रणालियों में एक समान संरचना होती है: उनमें छोटे कण होते हैं जो समान रूप से दूसरे पदार्थ की मात्रा में वितरित होते हैं।

अपने तकनीकी मानचित्रों पर एक नज़र डालें और अलग-अलग हिस्सों से दो समान योजनाएं बनाने का प्रयास करें: समाधान के लिए और छितरी हुई प्रणाली के लिए।

स्क्रीन पर छवि के साथ उनकी तुलना करके परिणामों की जांच करें।

तो, फैलाव प्रणाली में फैलाव माध्यम एक विलायक की भूमिका निभाता है, और तथाकथित है। निरंतर चरण, और परिक्षिप्त चरण - विलेय की भूमिका।

चूंकि परिक्षेपण प्रणाली एक विषमांगी मिश्रण है, इसलिए परिक्षेपण माध्यम और परिक्षेपण प्रावस्था के बीच एक अंतरापृष्ठ होता है।

फैलाव प्रणालियों का वर्गीकरण।

आप प्रत्येक फैलाव प्रणाली का अलग-अलग अध्ययन कर सकते हैं, लेकिन उन्हें वर्गीकृत करना, सामान्य, विशिष्ट को उजागर करना और इसे याद रखना बेहतर है। ऐसा करने के लिए, आपको यह निर्धारित करने की आवश्यकता है कि यह किस आधार पर करना है। आप समूहों में एकजुट हैं, जिनमें से प्रत्येक को एक कार्य और उससे जुड़ा एक फ़्लोचार्ट दिया गया है।

आपको दिए गए साहित्य द्वारा निर्देशित, पाठ में उस वर्गीकरण के संकेत को खोजें जो आपके अध्ययन के लिए प्रस्तावित है, इसका अध्ययन करें।

एक क्लस्टर (ब्लॉक आरेख) बनाएं, जो फैलाव प्रणालियों के संकेतों और गुणों को दर्शाता है, इसके उदाहरण दें। इसमें आपकी मदद करने के लिए, आपको पूरा करने के लिए आपको पहले से ही एक खाली फ़्लोचार्ट प्रदान किया जा चुका है।

4. सैद्धांतिक कार्य पर निष्कर्ष।

आइए संक्षेप करते हैं।

प्रत्येक टीम से, मैं एक व्यक्ति को बाहर आने और बोर्ड पर पोस्ट किए गए आरेखों को भरने के लिए कहता हूं।

(छात्र आते हैं और प्रत्येक योजना को एक मार्कर से भरते हैं, जिसके बाद वे किए गए कार्य पर रिपोर्ट करते हैं)

अच्छा किया, अब ठीक करते हैं:

फैलाव प्रणालियों के वर्गीकरण का आधार क्या है?

फैलाव तंत्र कितने प्रकार के होते हैं?

आप कोलॉइडी विलयनों की कौन-सी विशेषताएँ जानते हैं?

जैल का दूसरा नाम क्या है? उनके पास क्या मूल्य है? उनकी विशेषता क्या है?

5. व्यावहारिक भाग।

अब जब आप फैलाव प्रणालियों की विशेषताओं और उनके वर्गीकरण से परिचित हैं, और यह भी निर्धारित किया गया है कि किस सिद्धांत से फैलाव प्रणालियों को वर्गीकृत किया जाता है, तो मेरा सुझाव है कि आप एक अलग रूप में आपको दिए गए उपयुक्त प्रयोगशाला कार्य को पूरा करके इस ज्ञान को व्यवहार में समेकित करें।

आप 2 लोगों के समूह में हैं। प्रत्येक समूह के लिए, आपके पास प्रयोगशाला के काम के साथ-साथ अभिकर्मकों के एक विशिष्ट सेट के साथ एक उपयुक्त रूप है जिसका आपको अध्ययन करने की आवश्यकता है।

आपको फैलाव प्रणाली का एक नमूना दिया गया है।

आपका कार्य: निर्देशों का उपयोग करके, निर्धारित करें कि आपको कौन सी फैलाव प्रणाली दी गई थी, तालिका भरें और फैलाव प्रणाली की विशेषताओं के बारे में निष्कर्ष निकालें।

6. सामान्यीकरण और निष्कर्ष।

इसलिए, इस पाठ में, हमने परिक्षिप्त प्रणालियों के वर्गीकरण, प्रकृति और मानव जीवन में उनके महत्व का अधिक गहराई से अध्ययन किया।

हालांकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि फैलाव प्रणालियों के प्रकारों के बीच कोई तेज सीमा नहीं है। वर्गीकरण को सापेक्ष माना जाना चाहिए।

और अब वापस आज के पाठ के लिए निर्धारित कार्यों पर:

छितरी हुई प्रणालियाँ क्या हैं?

छितरी हुई प्रणालियों के गुण क्या हैं?

बिखरी हुई प्रणालियों का महत्व।

उन प्रश्नों पर ध्यान दें जो आपने अपने लिए लिखे हैं। प्रतिबिंब बॉक्स में, इस पाठ की उपयोगिता को चिह्नित करें।

7. गृहकार्य।

प्रकृति और रोजमर्रा की जिंदगी में हमें लगातार बिखरी हुई प्रणालियों का सामना करना पड़ता है, यहां तक कि हमारे शरीर में भी फैली हुई प्रणालियां हैं। फैलाव प्रणालियों के महत्व के बारे में ज्ञान को समेकित करने के लिए, आपको निबंध के रूप में अपना होमवर्क करने के लिए आमंत्रित किया जाता है।

एक फैलाव प्रणाली चुनें जिसका आप अपने जीवन में लगातार सामना करते हैं। 1-2 पृष्ठों पर एक निबंध लिखें: “इस बिखरी हुई व्यवस्था का मानव जीवन में क्या महत्व है? समान कार्यों वाले समान फैलाव प्रणाली अभी भी ज्ञात हैं?

सबक के लिए धन्यवाद।

छितरी हुई प्रणालियों का वर्गीकरण विभिन्न गुणों के आधार पर किया जा सकता है: फैलाव द्वारा, चरणों के एकत्रीकरण की स्थिति द्वारा, छितरी हुई अवस्था और छितरी हुई माध्यम की परस्पर क्रिया द्वारा, इंटरपार्टिकल इंटरैक्शन द्वारा।

फैलाव द्वारा वर्गीकरण

फैलाव Ssp = f(d) पर विशिष्ट सतह क्षेत्र की निर्भरता को एक समबाहु अतिपरवलय (चित्र।) द्वारा रेखांकन द्वारा व्यक्त किया जाता है।

ग्राफ से यह देखा जा सकता है कि कणों के अनुप्रस्थ आयामों में कमी के साथ, विशिष्ट सतह क्षेत्र में काफी वृद्धि होती है। यदि 1 सेमी के किनारे के आकार वाले घन को डी = 10 -6 सेमी आयाम वाले घन कणों में कुचल दिया जाता है, तो कुल इंटरफेसियल सतह का मान 6 सेमी 2 से 600 मीटर 2 तक बढ़ जाएगा।

डी 10 -7 सेमी पर, हाइपरबोला टूट जाता है, क्योंकि कण अलग-अलग अणुओं के आकार में कम हो जाते हैं, और विषम प्रणाली सजातीय हो जाती है, जिसमें कोई इंटरफेसियल सतह नहीं होती है। फैलाव की डिग्री के अनुसार, फैलाव प्रणालियों में विभाजित हैं:

मोटे सिस्टम, डी 10 -3 सेमी;
माइक्रोहेटेरोजेनस सिस्टम, 10 -5 डी ≤ 10 -3 सेमी;
कोलाइडल-फैलाने वाले सिस्टम या कोलाइडल समाधान, 10 -7 ≤ डी ≤ 10 -5 सेमी;
सही समाधान, डी 10 -7 सेमी।

इस बात पर बल दिया जाना चाहिए कि कोलॉइडी विलयनों में परिक्षिप्त प्रावस्था के कणों का विशिष्ट पृष्ठीय क्षेत्रफल सबसे बड़ा होता है।

चरणों के एकत्रीकरण की स्थिति के अनुसार वर्गीकरण

चरणों के एकत्रीकरण की स्थिति के अनुसार वर्गीकरण वोल्फगैंग ओस्टवाल्ड द्वारा प्रस्तावित किया गया था। सिद्धांत रूप में, 9 संयोजन संभव हैं। आइए उन्हें एक तालिका के रूप में रखें।

छितरी हुई अवस्था की कुल अवस्था	एक छितरी हुई माध्यम की कुल अवस्था	दंतकथा	सिस्टम का नाम	उदाहरण
जी	जी	Y y	एयरोसौल्ज़	पृथ्वी का वातावरण
तथा	जी	डब्ल्यू/जी		कोहरा, परतदार बादल
टीवी	जी	टीवी/जी		धुआं, धूल, सिरस के बादल
जी	तथा	जी/एफ	गैस इमल्शन, फोम	कार्बोनेटेड पानी, साबुन का झाग, चिकित्सीय ऑक्सीजन कॉकटेल, बीयर फोम;
तथा	तथा	डब्ल्यू/डब्ल्यू	इमल्शन	दूध, मक्खन, मार्जरीन, क्रीम, आदि।
टीवी	तथा	टीवी/डब्ल्यू	लियोसोल, निलंबन	लियोफोबिक कोलाइडल समाधान, निलंबन, पेस्ट, पेंट, आदि। डी।
जी	टीवी	जी/टीवी	कठोर फोम	झांवा, कठोर फोम, पॉलीस्टाइनिन, फोम कंक्रीट, ब्रेड, गैस में झरझरा शरीर, आदि। डी।
तथा	टीवी	जी टीवी	ठोस पायस	पैराफिन में पानी, तरल समावेशन के साथ प्राकृतिक खनिज, तरल में झरझरा शरीर
टीवी	टीवी	टीवी/टीवी	ठोस सोल	स्टील, कच्चा लोहा, रंगीन चश्मा, कीमती पत्थर: कांच में एयू सोल - माणिक कांच (0.0001%) (ग्लास का 1 टी - एयू का 1 ग्राम)

छितरी हुई अवस्था और परिक्षिप्त माध्यम की परस्पर क्रिया के अनुसार वर्गीकरण (इंटरफेसियल इंटरेक्शन के अनुसार)।

यह वर्गीकरण केवल तरल फैलाव माध्यम वाले सिस्टम के लिए उपयुक्त है। जी. फ्रीइंडलिच ने बिखरी हुई प्रणालियों को दो प्रकारों में विभाजित करने का प्रस्ताव रखा:

लियोफोबिक, जिसमें परिक्षिप्त चरण फैलाव माध्यम के साथ बातचीत करने में सक्षम नहीं है और, परिणामस्वरूप, इसमें घुल जाता है; इनमें कोलाइडल समाधान, माइक्रोहेटेरोजेनस सिस्टम शामिल हैं;
लियोफिलिक, जिसमें परिक्षिप्त चरण फैलाव माध्यम के साथ संपर्क करता है और कुछ शर्तों के तहत इसमें घुलने में सक्षम होता है, इनमें कोलाइडल सर्फेक्टेंट के समाधान और आईयूडी के समाधान शामिल हैं।

इंटरपार्टिकल इंटरैक्शन द्वारा वर्गीकरण

इस वर्गीकरण के अनुसार, फैलाव प्रणालियों में विभाजित हैं:

स्वतंत्र रूप से फैला हुआ (संरचना रहित);
जुड़ा फैला हुआ (संरचित)।

स्वतंत्र रूप से परिक्षिप्त प्रणालियों में, परिक्षिप्त प्रावस्था के कण एक दूसरे से बंधे नहीं होते हैं और परिक्षेपण माध्यम में स्वतंत्र रूप से गति करने में सक्षम होते हैं।

सुसंगत रूप से छितरी हुई प्रणालियों में, छितरी हुई अवस्था के कण अंतर-आणविक बलों के कारण एक-दूसरे से जुड़े होते हैं, जो फैलाव माध्यम में अजीबोगरीब स्थानिक नेटवर्क या ढांचे (संरचना) बनाते हैं। संरचना बनाने वाले कण परस्पर विस्थापन में सक्षम नहीं हैं और केवल दोलन गति कर सकते हैं।

प्रयुक्त साहित्य की सूची

गेल्फमैन एम. आई., कोवालेविच ओ.वी., युस्त्रतोव वी.पी.कोलाइडल रसायन। दूसरा संस्करण।, स्टर। - सेंट पीटर्सबर्ग: पब्लिशिंग हाउस "लैन", 2004. - 336 पी .: बीमार। आईएसबीएन 5-8114-0478-6 [पी. 8-10]

वे प्रणालियाँ जिनमें एक पदार्थ, जो बिखरी हुई (कुचल या कुचली हुई) अवस्था में होता है, दूसरे पदार्थ के आयतन में समान रूप से वितरित होता है, परिक्षिप्त कहलाता है।("छितरी हुई" की अवधारणा लैटिन फैलाव से आती है - बिखरी हुई, बिखरी हुई)।

छितरी हुई प्रणालियाँ, एक नियम के रूप में, विषमांगी होती हैं और इनमें दो या अधिक चरण होते हैं। उनमें निरंतर निरंतर चरण को अलग-अलग कहा जाता है फैलाव माध्यम, और इस माध्यम में स्थित किसी अन्य पदार्थ के असतत या असतत कण - परिक्षेपित प्रावस्था.

छितरी हुई प्रणालियों के विखंडन का माप या तो छितरी हुई अवस्था का अनुप्रस्थ कण आकार होता है एक, या इसके पारस्परिक, फैलाव की डिग्रीडी, जिसका आयाम 1/m या m -1 है:

फैलाव की डिग्री एक मान है जो दर्शाता है कि 1 मीटर लंबे खंड पर कितने कणों को बारीकी से पैक किया जा सकता है।

अनुप्रस्थ आकार की अवधारणा का गोलाकार कणों के लिए स्पष्ट रूप से परिभाषित अर्थ है ( एकइन कणों के व्यास d के बराबर) और घन के आकार वाले कणों के लिए ( एककिनारे की लंबाई के बराबर मैंक्यूबा)। एक अलग आकार (फिलामेंटस, लैमेलर, आदि) के कणों के लिए, मान एकउस दिशा पर निर्भर करता है जिसमें माप लिया जाता है। ऐसे मामलों में, बहुत बार कणों के एक अलग आकार को एक निश्चित मान d के साथ एक गोलाकार के साथ बराबर किया जाता है, यह देखते हुए कि ये सशर्त कण सिस्टम में ठीक उसी तरह से व्यवहार करते हैं जैसे वास्तविक।

कभी-कभी फैलाव की डिग्री की एक और विशेषता का उपयोग किया जाता है - तथाकथित विशिष्ट सतह क्षेत्रएस धड़कता है ,जो कुल सतह से मेल खाती है (m 2 ) परिक्षिप्त प्रावस्था के सभी कण जिनका कुल द्रव्यमान 1 किग्रा या कुल आयतन 1 m . है 3 . पहले मामले में एस धड़कता है आयाम m . है 2 / किग्रा, सेकंड में - 1/मी या मी –1 .

इस प्रकार, विशिष्ट सतह क्षेत्र को निम्नानुसार परिभाषित किया जा सकता है:

या

कहाँ पेएस- कुल क्षेत्रफल (एम 2 ) छितरी हुई अवस्था के कणों की सतह;

एमइन कणों का कुल द्रव्यमान (किलो) है;

वी- कुल मात्रा (एम 3 ) इन कणों के

S बीट्स के बीच सीधा आनुपातिक संबंध है। और डी:

कहाँ पेक- आनुपातिकता का गुणांक।

परिक्षिप्त प्रणालियों में, परिक्षिप्त प्रावस्था के कण समान आकार के विरले ही होते हैं। उन्हें केवल विशेष तकनीकों का उपयोग करके कृत्रिम रूप से प्राप्त किया जा सकता है। इस मामले में, परिणामी प्रणालियों को कहा जाता है मोनोडिस्पर्स. वास्तविक सिस्टम अक्सर होते हैं बहुविक्षेपणऔर उनमें परिक्षिप्त प्रावस्था के कण आकार एक निश्चित सीमा में होते हैं।

छितरी हुई अवस्था के कणों के आकार के अनुसार सभी फैलाव प्रणालियों को सशर्त रूप से 3 समूहों (तालिका 14) में विभाजित किया जा सकता है।

तालिका 14. छितरी हुई अवस्था के कण आकार के अनुसार छितरी हुई प्रणालियों का वर्गीकरण

इस प्रकार की प्रणालियों के बीच की सीमा को ठीक से स्थापित नहीं किया जा सकता है। अलग-अलग प्रणालियों के लिए, इसे एक दिशा या किसी अन्य में स्थानांतरित किया जा सकता है, जो छितरी हुई अवस्था के पदार्थ की रासायनिक प्रकृति और फैलाव माध्यम और सिस्टम के भौतिक रासायनिक गुणों पर निर्भर करता है।

सच्चे विलयनों की एक विशिष्ट विशेषता यह है कि उनमें परिक्षिप्त प्रावस्था के कण पृथक अणु या आयन होते हैं। नतीजतन, इन प्रणालियों में कोई इंटरफेशियल सतह नहीं होती है और इसलिए, अन्य छितरी हुई प्रणालियों के विपरीत, वे सजातीय हैं।

कोलाइड-फैलाने वाले सिस्टम (या सोल) में, छितरी हुई अवस्था के कण कई दसियों या सैकड़ों अणुओं, आयनों या परमाणुओं द्वारा एक दूसरे से विभिन्न बंधों से जुड़े होते हैं।

ऐसे कणों के अनुप्रस्थ आयाम 1 एनएम से 300-400 एनएम (1 10–9 4 10–7 मीटर) तक होते हैं। उनके छोटे आकार के कारण, उन्हें प्रकाश सूक्ष्मदर्शी से दृष्टिगत रूप से नहीं पहचाना जा सकता है। कोलाइडल प्रणालियों की एक विशिष्ट विशेषता उनकी महत्वपूर्ण विशिष्ट सतह (तालिका 15) है, जिसके परिणामस्वरूप उन्हें अक्सर अल्ट्रामाइक्रोहेटेरोजेनस कहा जाता है।

तालिका 15 किसी पदार्थ के 1 सेमी 3 के पेराई के दौरान पृष्ठीय क्षेत्रफल में परिवर्तन

यह इस तथ्य की ओर जाता है कि छितरी हुई अवस्था के पदार्थ के अधिकांश अणु या परमाणु उसके कणों की सतह पर होते हैं, अर्थात। चरण सीमा पर। नतीजतन, कोलाइडल सिस्टम विशेष गुण प्राप्त करते हैं जो उन्हें अन्य प्रकार के छितरी हुई प्रणालियों से अलग करते हैं।

कोलॉइडी प्रणालियों के भौतिक-रासायनिक गुणों, उनके कणों की सतह पर होने वाली प्रक्रियाओं का अध्ययन भौतिक रसायन विज्ञान के उस भाग में किया जाता है, जो विज्ञान का एक स्वतंत्र क्षेत्र बन गया है -कोलाइड रसायन.

नाम " कोलाइड रसायन"ग्रीक शब्द से आया है कोला- गोंद और एडोस- दृश्य। यह अंग्रेजी वैज्ञानिक थॉमस ग्राहम द्वारा प्रस्तावित किया गया था, जिन्होंने 19 वीं शताब्दी के उत्तरार्ध में पौधों और जानवरों की झिल्लियों के माध्यम से विभिन्न पदार्थों के समाधान से प्रसार का अध्ययन किया था।

थॉमस ग्राहम (1805 - 1869)स्कॉटिश रसायनज्ञ। ग्राहम के काम गैसों और तरल पदार्थों में प्रसार, कोलाइड रसायन विज्ञान और पॉलीबेसिक एसिड के रसायन विज्ञान के लिए समर्पित हैं। ग्राहम सभी पदार्थों को क्रिस्टलॉयड और कोलाइड में अलग करने का विचार लेकर आए। पूर्व रूप स्थिर समाधान और क्रिस्टलीकृत, बाद वाले अस्थिर समाधान देते हैं और आसानी से जमा हो जाते हैं, एक जिलेटिनस अवक्षेप बनाते हैं। इन कार्यों ने कोलाइड रसायन विज्ञान की नींव रखी। गैसों के अध्ययन को जारी रखते हुए, ग्राहम ने 1860 के दशक के अंत में धातुओं में सूक्ष्म गुहाओं द्वारा गैसों के अवशोषण - अवरोधन की घटना की खोज की।

उसी समय, पदार्थ जो जल्दी से घोल में फैलते हैं और झिल्ली से अच्छी तरह से गुजरते हैं, उनके नाम थे। क्रिस्टलोइड्स, इसलिये जब लगाया जाता है, तो वे क्रिस्टलीय संरचना वाले घने अवक्षेप बनाते हैं।

वे पदार्थ जिनमें विलयन में विसरण की क्षमता कम होती है और अपोहन झिल्ली से नहीं गुजरते हैं, कहलाते हैं कोलाइड, अर्थात। गोंद जैसा। इस नाम का उद्भव इस तथ्य के कारण है कि वैज्ञानिक टी। ग्राहम द्वारा अध्ययन किए गए इस प्रकार की पहली वस्तुएं, विभिन्न उच्च-आणविक यौगिकों के समाधान थे: पॉलीसेकेराइड, प्रोटीन, जो अवक्षेपित होने पर, आमतौर पर एक के साथ चिपचिपा अवक्षेप बनाते हैं। अनाकार संरचना।

अन्य वैज्ञानिकों द्वारा इस क्षेत्र में आगे कार्य: आई.जी. बोर्शोवा, पी.पी. वीमरन, डी.आई. मेंडेलीव - ने दिखाया कि एक ही पदार्थ, फैलाव माध्यम के प्रकार के आधार पर, कोलाइड के गुणों और क्रिस्टलोइड्स के गुणों को समाधान में प्रदर्शित कर सकता है। इसलिए, उदाहरण के लिए, साबुन H . में घुला हुआ है 2 हे, एक कोलाइड के गुण हैं, और शराब में साबुन का एक समाधान - एक क्रिस्टलोइड; टेबल नमक एच . में भंग 2 O, एक वास्तविक विलयन बनाता है, और बेंजीन में - कोलाइडल।

इस प्रकार, रासायनिक यौगिकों को दो अलग-अलग वर्गों में विभाजित करने का कोई कारण नहीं है, लेकिन हम केवल समाधान में किसी पदार्थ की क्रिस्टलॉयड और कोलाइडल अवस्था के बारे में बात कर सकते हैं।

क्रिस्टलीय अवस्था में, पदार्थ अलग-अलग अणुओं या आयनों के रूप में समाधान में मौजूद होता है, और कोलाइडल अवस्था में, कुचल (छितरी हुई) छोटे कणों के रूप में अणुओं, आयनों या परमाणुओं की एक निश्चित संख्या में समान रूप से वितरित किया जाता है। पूरे सिस्टम की मात्रा में।

मैक्रोमोलेक्यूलर यौगिकों के समाधान, इस तथ्य के बावजूद कि ज्यादातर मामलों में वे सच हैं, भी कोलाइडल रसायन विज्ञान में शोध के विषय से संबंधित हैं, क्योंकि कई मायनों में कोलाइडल सिस्टम के गुणों के समान।

कोलाइडल रसायन विज्ञान भी सोल की तुलना में छितरी हुई अवस्था के बड़े कणों के साथ छितरी हुई प्रणालियों का अध्ययन करता है। उनके अनुप्रस्थ आयाम, एक नियम के रूप में, 10–7 मीटर 10–5 मीटर की सीमा में होते हैं। ज्यादातर मामलों में, ऐसे कण एक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप में दिखाई देते हैं, उनकी विशिष्ट सतह सोल की तुलना में सैकड़ों गुना छोटी होती है (तालिका 15) ) इन प्रणालियों को माइक्रोहेटेरोजेनस या मोटे तौर पर फैला हुआ कहा जाता है।

फैलाव प्रणाली प्रकृति में व्यापक हैं और एक महत्वपूर्ण व्यावहारिक भूमिका निभाती हैं, जो न केवल वैज्ञानिक बल्कि कोलाइडल रसायन विज्ञान के राष्ट्रीय आर्थिक महत्व को भी निर्धारित करती है।

कई कीमती पत्थर, पृथ्वी की आंतों में विभिन्न खनिज, खाद्य उत्पाद, धुआं, बादल, धूल, प्राकृतिक जलाशयों में गंदा पानी, मिट्टी, मिट्टी, तेल, आदि। कोलाइडल या मोटे तौर पर बिखरे हुए सिस्टम हैं।

कोलाइडल प्रणालियाँ जैव रसायन और चिकित्सा में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। सबसे महत्वपूर्ण जैविक तरल पदार्थ: रक्त, प्लाज्मा, लसीका, कोशिका कोशिका द्रव्य, मस्तिष्कमेरु द्रव - छितरी हुई प्रणालियाँ हैं जिनमें कई पदार्थ (प्रोटीन, कोलेस्ट्रॉल और कई अन्य (तालिका 16)) एक कोलाइडल अवस्था में होते हैं। रासायनिक दृष्टिकोण से, मानव शरीर समग्र रूप से विभिन्न प्रकार की छितरी हुई प्रणालियों का एक जटिल समूह है। इस सम्बन्ध में जीव में घटित होने वाली परिघटनाओं के विभिन्न पहलुओं, उनके कारण-प्रभाव सम्बन्धों, उन्हें प्रभावित करने की संभावना और उन्हें बाहर से समायोजित करने को ही समझा जा सकता है क्योंकि पदार्थ की कोलॉइडी अवस्था की प्रकृति को जाना जाता है। .

तालिका 16 कुछ बिखरे हुए कणों के आकार

बिखरे हुए कणों के रूप में किसी पदार्थ के कई भौतिक और रासायनिक गुण उसके बड़े गठन के समान गुणों से काफी भिन्न होते हैं। इन अंतरों को आकार या पैमाने प्रभाव कहा जाता है। वे अधिक स्पष्ट हैं, छितरे हुए कणों का आकार छोटा है, और इसलिए नैनोमीटर रेंज में कणों की विशेष रूप से विशेषता है (1 10) –9 एम 9 10 –9 एम), तथाकथित नैनोकणों.

नैनोकणों के विशेष गुण (उनके क्वांटम गुणों सहित) रसायन विज्ञान, भौतिकी, जीव विज्ञान और चिकित्सा में मौलिक रूप से नए व्यावहारिक अनुप्रयोग खोलते हैं। हाल ही में, बिखरे हुए कणों और छितरी हुई प्रणालियों (तथाकथित नैनोटेक्नोलॉजी का विकास) के प्राप्त करने, संरचना, भौतिक और रासायनिक गुणों को प्राप्त करने के तरीकों का अध्ययन न केवल कोलाइड रसायन विज्ञान की, बल्कि कई अन्य वैज्ञानिक समस्याओं में से एक है। अनुशासन।