Մեզ շրջապատող աշխարհում մաքուր նյութերը չափազանց հազվադեպ են, հիմնականում երկրի և մթնոլորտի վրա գտնվող նյութերի մեծ մասը տարբեր խառնուրդներ են, որոնք պարունակում են ավելի քան երկու բաղադրիչ: Մոտ 1 նմ (մի քանի մոլեկուլային չափսեր) մինչև 10 մկմ չափերով մասնիկները կոչվում են. ցրված(լատ. dispergo - ցրվել, ցողել): Տարբեր համակարգեր (անօրգանական, օրգանական, պոլիմերային, սպիտակուցային), որոնցում նյութերից գոնե մեկը նման մասնիկների տեսքով է, կոչվում են ցրված։ ցրված - սրանք տարասեռ համակարգեր են, որոնք բաղկացած են երկու կամ ավելի փուլերից՝ դրանց միջև բարձր զարգացած միջերեսով կամ առնվազն երկու նյութից բաղկացած խառնուրդ, որոնք ընդհանրապես կամ գործնականում չեն խառնվում միմյանց հետ և քիմիական ռեակցիա չեն ունենում միմյանց հետ: Փուլերից մեկը՝ ցրված փուլը, բաղկացած է շատ նուրբ մասնիկներից, որոնք բաշխված են մյուս փուլում՝ դիսպերսիոն միջավայրում։

Ցրված համակարգ

Ըստ ագրեգացման վիճակի՝ ցրված մասնիկները կարող են լինել պինդ, հեղուկ, գազային և շատ դեպքերում ունենալ բարդ կառուցվածք։ Դիսպերսիոն միջավայրը կարող է լինել նաև գազային, հեղուկ և պինդ: Մեզ շրջապատող աշխարհի իրական մարմինների մեծ մասը գոյություն ունի ցրված համակարգերի տեսքով. ծովի ջուրհողեր և հողեր, կենդանի օրգանիզմների հյուսվածքներ, բազմաթիվ տեխնիկական նյութեր, սննդամթերքև այլն։

Ցրված համակարգերի դասակարգում

Չնայած այս համակարգերի միասնական դասակարգումն առաջարկելու բազմաթիվ փորձերին, այն դեռևս բացակայում է: Պատճառը կայանում է նրանում, որ ցանկացած դասակարգման մեջ չափանիշ են ընդունվում ցրված համակարգերի ոչ բոլոր հատկությունները, այլ դրանցից միայն մեկը։ Դիտարկենք կոլոիդային և միկրոհետերոգեն համակարգերի ամենատարածված դասակարգումները:

Գիտելիքների ցանկացած ոլորտում, երբ պետք է գործ ունենալ բարդ առարկաների և երևույթների հետ, որոշակի օրինաչափություններ հեշտացնելու և հաստատելու համար, նպատակահարմար է դրանք դասակարգել ըստ այս կամ այն ​​հատկանիշի: Սա վերաբերում է նաև ցրված համակարգերի ոլորտին. տարբեր ժամանակներում նրանց համար առաջարկվել են դասակարգման տարբեր սկզբունքներ։ Ըստ դիսպերսիոն միջավայրի և ցրված փուլի նյութերի փոխազդեցության ինտենսիվության՝ առանձնանում են լիոֆիլ և լիոֆոբ կոլոիդները։ Դիսպերս համակարգերի դասակարգման այլ մեթոդներ հակիրճ ներկայացված են ստորև:

Դասակարգում ըստ փոխազդեցության առկայության կամ բացակայությանցրված փուլի մասնիկների միջև։Համաձայն այս դասակարգման, ցրված համակարգերը բաժանվում են ազատ ցրված և համահունչ ցրված. Դասակարգումը կիրառելի է կոլոիդային լուծույթների և մակրոմոլեկուլային միացությունների լուծույթների համար:

Svobodnodispersnye համակարգերը ներառում են բնորոշ կոլոիդային լուծույթներ, կասեցումներ, կասեցումներ, մակրոմոլեկուլային միացությունների տարբեր լուծույթներ, որոնք ունեն հեղուկություն, ինչպես սովորական հեղուկները և լուծույթները:

Այսպես կոչված կառուցվածքային համակարգերը դասակարգվում են որպես միացված-ցրված համակարգեր, որոնցում մասնիկների փոխազդեցության արդյունքում առաջանում է տարածական բաց ցանց-շրջանակ, և համակարգը որպես ամբողջություն ձեռք է բերում կիսապինդ մարմնի հատկություն։ Օրինակ, որոշ նյութերի լուծույթները և մակրոմոլեկուլային միացությունների լուծույթները ջերմաստիճանի նվազմամբ կամ հայտնի սահմանից բարձր կոնցենտրացիայի բարձրացմամբ, առանց որևէ արտաքին փոփոխությունների ենթարկվելու, կորցնում են իրենց հեղուկությունը. պետություն. Սա ներառում է նաև խտացված մածուկներ, ամորֆ նստվածքներ:

Դասակարգումն ըստ ցրման.Նյութի ֆիզիկական հատկությունները կախված չեն մարմնի մեծությունից, սակայն մանրացման բարձր աստիճանի դեպքում դրանք դառնում են ցրման ֆունկցիա։ Օրինակ, մետաղական սալերը տարբեր գույներ ունեն՝ կախված հղկման աստիճանից։ Այսպիսով, չափազանց բարձր դիսպերսիայի ոսկու կոլոիդային լուծույթները մանուշակագույն են, ավելի քիչ ցրված՝ կապույտ, նույնիսկ ավելի քիչ՝ կանաչ։ Հիմքեր կան ենթադրելու, որ նույն նյութի լուծույթների այլ հատկությունները փոփոխվում են հղկման հետ մեկտեղ. կոլոիդային համակարգերի դասակարգման բնական չափանիշն ըստ ցրման ինքն իրեն հուշում է, այսինքն. սմ) մի շարք ավելի նեղ ընդմիջումներով: Նման դասակարգումը ժամանակին առաջարկվել է, բայց պարզվել է, որ այն անօգուտ է, քանի որ կոլոիդային համակարգերը գրեթե միշտ պոլիդիսպերս են. monodisperse շատ հազվադեպ են: Բացի այդ, ցրվածության աստիճանը կարող է փոխվել ժամանակի ընթացքում, այսինքն, դա կախված է համակարգի տարիքից:

Ընդհանուր գաղափարներ դիսպերս համակարգերի մասին

Քիմիական փոխազդեցություն միատարր ռեակցիաներտեղի է ունենում ակտիվ մասնիկների արդյունավետ բախումների ժամանակ, իսկ տարասեռներում՝ այն փուլերի միջերեսում, երբ ռեակտիվները շփվում են, ընդ որում, ռեակցիայի արագությունն ու մեխանիզմը կախված են մակերեսի մակերեսից, որը որքան մեծ է, այնքան զարգացած է։ մակերեւույթ. Այս տեսանկյունից առանձնահատուկ հետաքրքրություն են ներկայացնում ցրված համակարգերը, որոնք ունեն բարձր հատուկ մակերես:

Ցրված համակարգը խառնուրդ է, որը բաղկացած է առնվազն երկու նյութերից, որոնք քիմիապես չեն փոխազդում միմյանց հետ և ունեն գրեթե ամբողջական փոխադարձ անլուծելիություն։ Դիսպերսիոն համակարգ - Սա համակարգ է, որտեղ մի նյութի շատ նուրբ մասնիկները հավասարաչափ բաշխված են մյուսի ծավալով:

Դիսպերս համակարգերը դիտարկելով՝ առանձնանում են երկու հասկացություններ՝ ցրված փուլ և դիսպերսիոն միջավայր (նկ. 10.1):

Ցրված փուլ - Սա փոքր չափերի ցրված նյութի մասնիկների հավաքածու է՝ հավասարաչափ բաշխված մեկ այլ նյութի ծավալով: Ցրված փուլի նշաններն են մասնատումը և դադարը:

Դիսպերսիոն միջավայրնյութ է, որի մեջ ցրված փուլի մասնիկները հավասարաչափ բաշխված են։ Դիսպերսիոն միջավայրի նշանը նրա շարունակականությունն է:

Ցրված փուլը կարելի է առանձնացնել դիսպերսիոն միջավայրից ֆիզիկական մեթոդով (ցենտրիֆուգացիա, տարանջատում, նստվածք և այլն)։

Նկար 10.1 - Ցրված համակարգ. ցրված s փուլի մասնիկները (փոքր պինդ մասնիկների, բյուրեղների, հեղուկ կաթիլների, գազի պղպջակների, մոլեկուլների կամ իոնների ասոցիացիաների տեսքով), որոնք ունեն կլանման շերտ d, բաշխված են միատարր շարունակական ցրման միջավայրում: զ.

Դիսպերս համակարգերը դասակարգվում են ըստ տարբեր տարբերակիչ հատկանիշների՝ դիսպերսիա, ցրված փուլի և դիսպերսիոն միջավայրի ագրեգացման վիճակ, նրանց միջև փոխազդեցության ինտենսիվություն, դիսպերս համակարգերում կառուցվածքների բացակայություն կամ ձևավորում։

Դասակարգումն ըստ ցրվածության աստիճանի

Կախված ցրված փուլի մասնիկների չափից, բոլոր ցրված համակարգերը պայմանականորեն բաժանվում են երեք խմբի (նկ. 10.2):

Նկար 10.2 - Ցրված համակարգերի դասակարգում ըստ մասնիկների չափի (համեմատության համար տրված են ճշմարիտ լուծույթներում մասնիկների չափերը)

1. Կոպիտ ցրված համակարգեր , որի մասնիկի չափը 1 մկմ-ից ավելի է (10 –5 մ). Ցրված համակարգերի այս խմբին բնորոշ են հետևյալ հատկանիշները. ցրված փուլի մասնիկները նստում են (կամ լողում) գրավիտացիոն ուժերի դաշտում, չեն անցնում թղթե ֆիլտրերի միջով. դրանք կարելի է դիտել սովորական մանրադիտակով: Կոպիտ համակարգերը ներառում են կախոցներ, էմուլսիաներ, փոշի, փրփուր, աերոզոլներ և այլն:

Կասեցում - ցրված համակարգ է, որում ցրվածփուլն է ամուր, իսկ ցրման միջավայրը հեղուկ է։

Կախոցի օրինակ կարող է լինել համակարգը, որը ձևավորվում է ջրի, ներկի, մածուկի մեջ կավը կամ կավիճը թափահարելով:

Էմուլսիա - սա ցրված համակարգ է, որտեղ հեղուկ ցրված փուլը հավասարաչափ բաշխված է հեղուկ ցրման միջավայրի ծավալով, այսինքն. Էմուլսիան բաղկացած է երկու փոխադարձաբար չլուծվող հեղուկներից։

Էմուլսիաների օրինակներ են կաթը (հեղուկ ճարպի կաթիլները գործում են որպես ցրված փուլ, իսկ ջուրը ցրման միջավայր է), սերուցք, մայոնեզ, մարգարին, պաղպաղակ:

Նստելիս կախույթները և էմուլսիաները բաժանվում են (առանձնացվում) իրենց բաղկացուցիչ մասերի` ցրված փուլի և ցրման միջավայրի: Այսպիսով, եթե բենզոլը ուժեղ թափահարում է ջրով, առաջանում է էմուլսիա, որը որոշ ժամանակ անց բաժանվում է երկու շերտի՝ վերին բենզոլի և ստորին ջրի։ Էմուլսիաների տարանջատումը կանխելու համար դրանք ավելացվում են էմուլգատորներ- նյութեր, որոնք ագրեգատի կայունություն են հաղորդում էմուլսիաներին.

Փրփուր - բջջային կոպիտ ցրված համակարգ, որտեղ ցրված փուլը գազի (կամ գոլորշիների) փուչիկների ամբողջություն է, իսկ ցրման միջավայրը հեղուկ է:

Փրփուրների մեջ պղպջակների մեջ գազի ընդհանուր ծավալը կարող է հարյուրավոր անգամ ավելի մեծ լինել, քան գազի պղպջակների միջև միջշերտերում պարունակվող հեղուկ ցրման միջավայրի ծավալը։

2. Միկրետերոգեն (կամնուրբ ցրված ) միջանկյալ համակարգեր, որոնցում մասնիկների չափը տատանվում է 10-ից – 5 –10 –7 մ Դրանք ներառում են նուրբ կախույթներ, գոլորշիներ, ծակոտկեն պինդ նյութեր:

3. Ultramicroheterogeneous (կամկոլոիդ-ցրված ) համակարգեր, որոնցում 1–100 նմ չափով մասնիկներ (10–9 –10 –7 մ) բաղկացած է 10 3_ 10 9-ից ատոմները և բաժանվում են լուծիչից միջերեսով: Կոլոիդային լուծույթները բնութագրվում են սահմանափակող բարձր ցրված վիճակով, դրանք սովորաբար կոչվում ենմոխիր, կամ հաճախ լյոսոլներընդգծել, որ դիսպերսիոն միջավայրը հեղուկ է։ Եթե ​​ջուրն ընդունվում է որպես ցրման միջավայր, ապա այդպիսի լուծույթները կոչվում ենհիդրոզոլներև եթե օրգանական հեղուկը.օրգանիզոլներ.

Նուրբ ցրված համակարգերի մեծամասնության համար որոշակի առանձնահատկություններ բնորոշ են.

ցածր դիֆուզիոն արագություն;

ցրված փուլի մասնիկները (այսինքն՝ կոլոիդային մասնիկները) կարող են հետազոտվել միայն ուլտրամանրադիտակի կամ էլեկտրոնային մանրադիտակի միջոցով.

լույսի ցրում կոլոիդային մասնիկներով, ինչի արդյունքում դրանք ուլտրամիկրոսկոպում ստանում են լուսային բծերի ձև՝ Թինդալի էֆեկտ (նկ. 10.3);

Նկար 10.3 - Ուլտրամիկրոէերոգեն (նուրբ ցրված) համակարգ. ա) կոլոիդային լուծույթ; բ) կոլոիդային լուծույթով անցնելիս լույսի նեղ ճառագայթի շեղման սխեման. գ) լույսի ցրումը կոլոիդային լուծույթով (Թինդալի էֆեկտ)

• Ֆազային միջերեսի վրա կայունացուցիչների (էլեկտրոլիտի իոնների) առկայության դեպքում ձևավորվում է իոնային շերտ կամ սոլվատի պատյան, ինչը նպաստում է կասեցված ձևով մասնիկների գոյությանը.
• ցրված փուլը կամ ամբողջովին անլուծելի է կամ թեթևակի լուծվող դիսպերսիոն միջավայրում:

Կոլոիդային մասնիկների օրինակները ներառում են օսլա, սպիտակուցներ, պոլիմերներ, կաուչուկ, օճառ, ալյումինի և ֆերումի (III) հիդրօքսիդներ:

Ցրված համակարգերի դասակարգումն ըստ ցրված փուլի և ցրման միջավայրի ագրեգատային վիճակների հարաբերակցության

Այս դասակարգումն առաջարկվել է Օստավլդի կողմից (Աղյուսակ 10.1): Ցրված համակարգերի ագրեգացման վիճակը սխեմատիկորեն գրանցելիս առաջինը նշվում է G (գազ), F (հեղուկ) կամ T (պինդ) տառերով: ագրեգացման վիճակցրված փուլ, այնուհետև դնել գծիկ (կամ կոտորակային նշան) և արձանագրել դիսպերսիոն միջավայրի ագրեգացման վիճակը:

Աղյուսակ 10.1 - Ցրված համակարգերի դասակարգում

Ցրված համակարգերի դասակարգումն ըստ մոլեկուլային փոխազդեցության ինտենսիվության

Այս դասակարգումն առաջարկվել է Գ. Ֆրեյնդլիխի կողմից և օգտագործվում է բացառապես հեղուկ ցրման միջավայր ունեցող համակարգերի համար։

1. Լյոֆիլային համակարգեր , որի դեպքում ցրված փուլը փոխազդում է դիսպերսիոն միջավայրի հետ և որոշակի պայմաններում կարողանում է լուծարվել դրանում՝ սրանք կոլոիդային մակերևութաակտիվ նյութերի (մակերևութային ակտիվ նյութերի), մակրոմոլեկուլային միացությունների (ՀՄԿ) լուծույթներ են։ Տարբեր լիոֆիլ համակարգերի մեջ գործնական առումով առավել կարևոր են մակերևութային ակտիվ նյութերը, որոնք կարող են լինել ինչպես մոլեկուլային լուծարված վիճակում, այնպես էլ տասնյակ, հարյուրավոր կամ ավելի մոլեկուլներից բաղկացած ագրեգատների (միկելների) տեսքով:
2. Լիոֆոբ համակարգեր , որի դեպքում ցրված փուլը չի ​​կարողանում փոխազդել դիսպերսիոն միջավայրի հետ և լուծարվել դրա մեջ։ Լյոֆոբ համակարգերում տարբեր փուլերի մոլեկուլների փոխազդեցությունը շատ ավելի թույլ է, քան լիոֆիլ համակարգերի դեպքում; միջերեսային մակերեսային լարվածությունը բարձր է, ինչի հետևանքով համակարգը հակված է ցրված փուլի մասնիկների ինքնաբուխ կոշտացմանը:

Ցրված համակարգերի դասակարգումն ըստ ֆիզիկական վիճակի

Դասակարգման հեղինակը Պ.Ռեբինդերն է։ Համաձայն այս դասակարգման՝ ցրված համակարգը նշանակվում է կոտորակով, որի դեպքում ցրված փուլը տեղադրվում է համարիչում, իսկ ցրված միջավայրը՝ հայտարարի մեջ։ Օրինակ՝ T 1 /W 2 նշանակում է ցրված համակարգ՝ պինդ փուլով (ինդեքս 1) և հեղուկ ցրման միջավայր (ինդեքս 2): Rehbinder դասակարգումը դիսպերս համակարգերը բաժանում է երկու դասի.

1. Ազատ ցրված համակարգեր - լուծույթներ, որոնցում ցրված փուլը չի ​​ստեղծում շարունակական կոշտ կառուցվածքներ (ցանցեր, ֆերմերներ կամ շրջանակներ), ունի հոսունություն, իսկ ցրված փուլի մասնիկները չեն շփվում միմյանց հետ՝ մասնակցելով պատահական ջերմային շարժմանը և ազատորեն շարժվելով ծանրության ազդեցության տակ։ . Դրանք ներառում են աերոզոլներ, լյոզոլներ, նոսրացված կախոցներ և էմուլսիաներ:

Ազատ ցրված համակարգերի օրինակներ.

• ցրված համակարգեր կոլոիդային ցրվածությամբ գազերում (T 1 /G 2 - փոշի մթնոլորտի վերին շերտերում, աերոզոլներ), կոպիտ ցրվածությամբ (T 1 /G 2 - ծուխ և Zh 1 /G 2 - մառախուղներ);
• Ցրված համակարգեր կոլոիդային դիսպերսիայով հեղուկներում (T 1 / W 2 - լյոզոլներ, ցրված ներկանյութեր ջրի մեջ, սինթետիկ պոլիմերների լատեքսներ), կոպիտ ցրվածությամբ (T 1 / W 2 - կասեցումներ; W 1 / W 2 - հեղուկ էմուլսիաներ; G 1 / Zh 2 - գազի էմուլսիաներ);
• Ցրված համակարգերը պինդ նյութերկացին` T 1 /T 2 - պինդ լուծույթներ, օրինակ, դեղին մետաղական լուծույթ ապակու մեջ, պիգմենտային մանրաթելեր, լցված պոլիմերներ:

2. Համախմբված-ցրված (կամ շարունակական) համակարգեր . Շարունակական (կոհերենտորեն ցրված) համակարգերում ցրված փուլի մասնիկները կազմում են կոշտ տարածական կառուցվածքներ։ Նման համակարգերը դիմակայում են կտրվածքային դեֆորմացիային: Համախմբված-ցրված համակարգերը ամուր են. դրանք առաջանում են, երբ ցրված փուլի մասնիկները շփվում են, ինչը հանգեցնում է կմախքի կամ ցանցի տեսքով կառուցվածքի ձևավորմանը, որը սահմանափակում է ցրված համակարգի հեղուկությունը և հնարավորություն է տալիս պահպանել իր ձևը: Նման կառուցվածքային կոլոիդ համակարգերը կոչվում են գել:

Միացված դիսպերս համակարգերի օրինակներ.

• Հեղուկ միջերեսով ցրված համակարգեր (G 1 / Zh 2 - փրփուր; Zh1 / Zh 2 - փրփուր էմուլսիաներ);
• Ցրված համակարգեր պինդ փուլային միջերեսով (G 1 /T 2 - ծակոտկեն մարմիններ, բնական մանրաթելեր, պեմզա, սպունգ, փայտածուխ; W 1 /T 2 - խոնավություն գրանիտի մեջ; T 1 /T 2 - պոլիմերների փոխներթափանցող ցանցեր):

Կոլոիդային լուծույթների պատրաստում և մաքրում

Կոլոիդային լուծույթների ստացում

Կարելի է ստանալ կոլոիդային լուծույթներցրողկամ դեպի խտացումմեթոդները։

1. Ցրման մեթոդներ- սրանք լիոֆոբ լուծույթների ստացման մեթոդներ են՝ խոշոր կտորները կոլոիդային չափերի ագրեգատներին տրորելով:

Մեխանիկականկոպիտ ցրված համակարգերի ջախջախումն իրականացվում է. Մի քանի տասնյակ միկրոն չափերի մասնիկների մանրացումն իրականացվում է օգտագործելով գնդային ջրաղացներ.Շատ նուրբ մանրացում (մինչև 0,1-1 մկմ) ձեռք է բերվում հատուկ վրակոլոիդ գործարաններարագ պտտվող ռոտորի (10-20 հզ. պտտ/րոպե) և անշարժ մարմնի միջև նեղ բացվածքով, և մասնիկները պատռվում կամ քերվում են բացվածքում։P. A. Rebinder-ի աշխատանքները հաստատեցին պինդ մարմինների դիմադրության նվազման ֆենոմենը առաձգական և պլաստիկ դեֆորմացիաների, ինչպես նաև մակերևութային ակտիվ նյութերի կլանման ազդեցության տակ մեխանիկական ոչնչացման: Մակերեւութային ակտիվ նյութերը հեշտացնում են ցրումը և նպաստում դիսպերսիայի աստիճանի զգալի աճին:

2. Կոնդենսացիայի մեթոդներ- սրանք կոլոիդային լուծույթներ ստանալու մեթոդներ են՝ մոլեկուլները և իոնները համակցելով (խտացնելով) կոլոիդային չափերի ագրեգատներում: Համակարգը միատարրից վերածվում է տարասեռի, այսինքն՝ հայտնվում է նոր փուլ (ցրված փուլ): Նախապայմանն է գերհագեցվածությունօրիգինալ համակարգ.

Կոնդենսացիայի մեթոդները դասակարգվում են ըստ խտացում առաջացնող ուժերի բնույթի՝ ֆիզիկական և քիմիական կոնդենսացիայի:

ֆիզիկական խտացումկարող է իրականացվել գոլորշիներից կամ լուծիչը փոխելով։

գոլորշիների խտացում.Մեկնարկային նյութը զույգերով է: Ջերմաստիճանի նվազմամբ գոլորշին դառնում է գերհագեցած և մասամբ խտանում՝ ձևավորելով ցրված փուլ։ Այս կերպ ստացվում են սնդիկի և որոշ այլ մետաղների հիդրոզոլներ։

Լուծիչների փոխարինման մեթոդ.Մեթոդը հիմնված է դիսպերսիոն միջավայրի կազմի և հատկությունների փոփոխության վրա: Օրինակ, ծծմբի, ֆոսֆորի կամ ռոզինի ալկոհոլային լուծույթը լցվում է ջրի մեջ, նոր լուծիչում նյութի լուծելիության նվազման պատճառով լուծույթը դառնում է գերհագեցած և նյութի մի մասը խտանում է՝ ձևավորելով ցրված փուլի մասնիկներ։

Քիմիական խտացումբաղկացած է նրանից, որ ցրված փուլը կազմող նյութը ստացվում է արդյունքում քիմիական ռեակցիա. Որպեսզի ռեակցիան ձևավորի կոլոիդային լուծույթ, և ոչ թե իրական լուծույթ կամ նստվածք, պետք է բավարարվեն առնվազն երեք պայման.

1. ցրված փուլի նյութը անլուծելի է դիսպերսիոն միջավայրում.
2. ցրված փուլի բյուրեղների միջուկների ձևավորման արագությունը շատ ավելի մեծ է, քան բյուրեղների աճի արագությունը. Այս պայմանը սովորաբար բավարարվում է, երբ մի բաղադրիչի խտացված լուծույթը ուժեղ խառնելով լցվում է մեկ այլ բաղադրիչի խիստ նոսր լուծույթի մեջ.
3. մեկնարկային նյութերից մեկը վերցվում է ավելցուկով, դա կայունացուցիչն է:

Կոլոիդային լուծույթների մաքրման մեթոդներ.

Այս կամ այն ​​կերպ ստացված կոլոիդային լուծույթները սովորաբար մաքրվում են ցածր մոլեկուլային կեղտերից (մոլեկուլներ և իոններ)։ Այդ կեղտերի հեռացումն իրականացվում է դիալիզի, (էլեկտրոդիալիզ), ուլտրաֆիլտրացիայի մեթոդներով։

Դիալիզ– մաքրման մեթոդ՝ օգտագործելով կիսաթափանցիկ թաղանթ, որը բաժանում է կոլոիդային լուծույթը մաքուր ցրման միջավայրից: Որպես կիսաթափանցելի (այսինքն՝ թափանցելի մոլեկուլների և իոնների համար, բայց անթափանց ցրված փուլի մասնիկների համար) օգտագործվում են թաղանթներ, մագաղաթ, ցելոֆան, կոլոդիոն, կերամիկական ֆիլտրեր և այլ նուրբ ծակոտկեն նյութեր։ Դիֆուզիայի արդյունքում ցածր մոլեկուլային կեղտերը անցնում են արտաքին լուծույթ։

Ուլտրաֆիլտրացիակոչվում է դիալիզ, որն իրականացվում է ներքին խցիկում ճնշման տակ: Ըստ էության, ուլտրաֆիլտրացիան լուծույթների մաքրման մեթոդ չէ, այլ միայն դրանք խտացնելու մեթոդ:

Կոլոիդային լուծույթների օպտիկական հատկությունները

Երբ լույսն ընկնում է ցրված համակարգի վրա, կարող են դիտվել հետևյալ երևույթները.

• լույսի անցում համակարգով;
• լույսի բեկում ցրված փուլի մասնիկներով (եթե այդ մասնիկները թափանցիկ են);
• լույսի արտացոլումը ցրված փուլի մասնիկներով (եթե մասնիկները անթափանց են);
• լույսի ցրում;
• կլանում (լույսի կլանումը ցրված փուլով:

լույսի ցրում դիտարկվում է այնպիսի համակարգերի համար, որոնցում ցրված փուլի մասնիկները ավելի փոքր են կամ համարժեք են ընկնող լույսի ալիքի երկարությանը: Հիշեցնենք, որ ցրված փուլի մասնիկների չափը կոլոիդային լուծույթներում 10 է -7 -10 -9 մ Հետևաբար լույսի ցրումը բնորոշ երևույթ է մեր ուսումնասիրած կոլոիդ համակարգերի համար։

Ռեյլին ստեղծել է լույսի ցրման տեսությունը։ Նա ստացավ հավասարում, որը կապում է ցրված լույսի I ինտենսիվությունը I 0 լույսի ինտենսիվության հետ: արդար, պայմանով, որ.

• մասնիկները գնդաձեւ են;
• մասնիկները չեն վարում էլեկտրաէներգիա(այսինքն՝ ոչ մետաղական են);
• մասնիկները լույս չեն կլանում, այսինքն՝ անգույն են.
• կոլոիդային լուծույթը նոսրացվում է այնպես, որ մասնիկների միջև հեռավորությունը ավելի մեծ է, քան ընկնող լույսի ալիքի երկարությունը:

Ռեյլի հավասարումը.

• որտեղ Վ մեկ մասնիկի ծավալն է,
• λ - ալիքի երկարություն;
• n 1 մասնիկի բեկման ինդեքսն է.
• n o-ն միջավայրի բեկման ինդեքսն է:

Ռեյլի հավասարումից բխում են հետևյալ եզրակացությունները.

1. Ցրված լույսի ինտենսիվությունը որքան մեծ է, այնքան ավելի են տարբերվում մասնիկի և միջավայրի բեկման ինդեքսները (n 1 - Պ 0 ).
2. Եթե ​​բեկման ինդեքսները Պ 1 և n 0 նույնն են, ապա լույսի ցրումը կբացակայի անհամասեռ միջավայրում:
3. Ցրված լույսի ինտենսիվությունը որքան մեծ է, այնքան մեծ է մասնակի կոնցենտրացիան v. Զանգվածային համակենտրոնացում գ, գ/դմ 3, որը սովորաբար օգտագործվում է լուծույթների պատրաստման մեջ, կապված է մասնակի կոնցենտրացիայի հետ՝ արտահայտությամբ.

որտեղ ρ-ն մասնիկների խտությունն է:

Հարկ է նշել, որ այդ կախվածությունը պահպանվում է միայն փոքր մասնիկների չափերի շրջանում։ Սպեկտրի տեսանելի մասի համար այս պայմանը համապատասխանում է 2 10 -6 սմ արժեքներին< r < 4 10 -6 см. С увеличением r рост Ի դանդաղում է, և r > λ-ի համար, ցրումը փոխարինվում է արտացոլմամբ: Ցրված լույսի ինտենսիվությունը ուղիղ համեմատական ​​է համակենտրոնացմանը։

4. Ցրված լույսի ինտենսիվությունը հակադարձ համեմատական ​​է չորրորդ ուժի ալիքի երկարությանը:

Սա նշանակում է, որ երբ սպիտակ լույսի ճառագայթը անցնում է կոլոիդային լուծույթով, կարճ ալիքները՝ սպեկտրի կապույտ և մանուշակագույն մասերը, հիմնականում ցրվում են: Հետևաբար, անգույն սոլը ցրված լույսի դեպքում ունի կապտավուն գույն, իսկ փոխանցվող լույսի դեպքում՝ կարմրավուն։ Երկնքի կապույտ գույնը պայմանավորված է նաև մթնոլորտում ջրի մանր կաթիլներով լույսի ցրմամբ: Արեւածագին կամ մայրամուտին երկնքի նարնջագույն կամ կարմիր գույնը պայմանավորված է նրանով, որ առավոտյան կամ երեկոյան հիմնականում լույս է նկատվում, որն անցել է մթնոլորտով։

լույսի կլանումը. Ռեյլի հավասարումը ստացվել է չգունավոր լուծույթների համար, այսինքն՝ լույս չներծծող: Այնուամենայնիվ, շատ կոլոիդային լուծույթներ ունեն որոշակի գույն, այսինքն. կլանում է լույսը սպեկտրի համապատասխան հատվածում. սոլը միշտ գունավորվում է ներծծվողին լրացնող գույնով: Այսպիսով, կլանելով սպեկտրի կապույտ մասը (435-480 նմ), լուծույթը դառնում է դեղին; կապտականաչ մասի ներծծվելիս (490-500 նմ) ​​այն ստանում է կարմիր գույն։Եթե ​​ամբողջ տեսանելի սպեկտրի ճառագայթներն անցնում են թափանցիկ մարմնի միջով կամ արտացոլվում են անթափանց մարմնից, ապա թափանցիկ մարմինը հայտնվում է անգույն, իսկ անթափանց մարմինը՝ սպիտակ։ Եթե ​​մարմինը կլանում է ամբողջ տեսանելի սպեկտրի ճառագայթումը, այն սև է թվում:Լույսը կլանելու ընդունակ կոլոիդային լուծույթների օպտիկական հատկությունները կարող են բնութագրվել համակարգով անցնելիս լույսի ինտենսիվության փոփոխությամբ։ Դա անելու համար օգտագործեք Bouguer-Lambert-Beer օրենքը.

որտեղ ես 0 անկման լույսի ինտենսիվությունն է ; Ի և այլնսոլի միջոցով փոխանցվող լույսի ինտենսիվությունն է. կ - կլանման գործակից; լ- լուծույթի շերտի հաստությունը; Հետ- լուծույթի կոնցենտրացիան.

Եթե ​​վերցնենք արտահայտության լոգարիթմը, ապա կստանանք.

Արժեքը կոչվում է օպտիկական խտությունլուծում . Միագույն լույսի հետ աշխատելիս նրանք միշտ նշում են, թե ինչ ալիքի երկարությամբ է որոշվել օպտիկական խտությունը՝ նշելով այն. Դ λ .

Կոլոիդային համակարգերի կառուցվածքի միցելյար տեսություն

Դիտարկենք հիդրոֆոբ կոլոիդային մասնիկի կառուցվածքը՝ օգտագործելով փոխանակման ռեակցիայի միջոցով AgI sol-ի ձևավորման օրինակը.

AgNO 3 + KI → AgI + KNO 3.

Եթե ​​նյութերը վերցված են համարժեք քանակությամբ, ապա նստում է AgI-ի բյուրեղային նստվածք։ Բայց, եթե նախնական նյութերից մեկը գերազանցում է, օրինակ՝ KI-ն, AgI բյուրեղացման գործընթացը հանգեցնում է կոլոիդային լուծույթի՝ AgI միցելների առաջացմանը։

AgI հիդրոզոլի միցելների կառուցվածքային դիագրամը ներկայացված է Նկար 10.4-ում:

Նկար 10.4 - AgI հիդրոզոլային միցելի սխեման, որը ձևավորվել է KI-ի ավելցուկով

100-1000 մոլեկուլների [mAgI] ագրեգատը (միկրոբյուրեղներ)՝ միջուկը, նոր փուլի սաղմն է, որի մակերեսին տեղի է ունենում էլեկտրոլիտային իոնների կլանումը դիսպերսիոն միջավայրում։ Համաձայն Պանետ-Ֆաջանս կանոնի՝ իոններն ավելի լավ են ներծծվում, նույնը, ինչ այն իոնները, որոնք մտնում են միջուկի բյուրեղային ցանցը և լրացնում այս վանդակը։ Իոնները, որոնք ուղղակիորեն կլանվում են միջուկին, կոչվում են ներուժը որոշող, քանի որ նրանք որոշում են ներուժի մեծությունը և մակերեսային լիցքի նշանը, ինչպես նաև ամբողջ մասնիկի լիցքի նշանը։ Այս համակարգում պոտենցիալ որոշող իոնները I - իոններն են, որոնք ավելցուկ են, մաս են կազմում. բյուրեղյա վանդակ AgI միջուկները գործում են որպես կայունացուցիչ և կազմում են ներքին թաղանթը միցելի էլեկտրական կրկնակի շերտի (EDL) կոշտ մասում: Կլանված I իոններով ագրեգատը կազմում է միցելի միջուկը:

AgI-ի մասնիկների բացասական լիցքավորված մակերեսին՝ հիդրացված իոնի շառավղին մոտ հեռավորության վրա, իոններ. հակառակ նշան(հաշվիչներ) - դրական լիցքավորված իոններ K +: Կոնտրիոնների շերտը - կրկնակի էլեկտրական շերտի արտաքին թաղանթը (EDL), պահվում է ինչպես էլեկտրաստատիկ ուժերով, այնպես էլ կլանման ձգողական ուժերով: Մոլեկուլների ագրեգատը պինդ կրկնակի շերտի հետ միասին կոչվում է կոլոիդային մասնիկ՝ հատիկ։

Հակադարձումների մի մասը պայմանավորված է ջերմային շարժումգտնվում է ցրված հատիկի շուրջ և կապված է դրա հետ միայն էլեկտրաստատիկ ուժերի շնորհիվ: Կոլոիդային մասնիկները շրջապատող ցրված շերտի հետ միասին կոչվում են միցելներ։ Միցելը էլեկտրականորեն չեզոք է, քանի որ միջուկի լիցքը հավասար է բոլոր հակաիոնների լիցքին, իսկ հատիկը սովորաբար ունի լիցք, որը կոչվում է էլեկտրակինետիկ կամ ξ-զետա-պոտենցիալ: Համառոտ ձևով այս օրինակի համար միցելի կառուցվածքի սխեման կարելի է գրել հետևյալ կերպ.

Կոլոիդային մասնիկների կառուցվածքի տեսության հիմնական դրույթներից է կրկնակի էլեկտրական շերտի կառուցվածքի հայեցակարգը (EDL): Ըստ ժամանակակից պատկերացումների. կրկնակի էլեկտրական շերտ DELբաղկացած է ադսորբցիոն և դիֆուզիոն շերտերից։ Ադսորբցիոն շերտը բաղկացած է.

• միցելի միջուկի լիցքավորված մակերեսը դրա վրա պոտենցիալ որոշող իոնների կլանման արդյունքում, որոնք որոշում են մակերևութային ներուժի մեծությունը և դրա նշանը.
• հակառակ նշանի իոնների շերտ՝ հակաիոններ, որոնք լուծույթից ձգվում են դեպի լիցքավորված մակերես։ Կոնտրիոնների ադսորբցիոն շերտգտնվում է լիցքավորված մակերևույթից մոլեկուլային շառավղով հեռավորության վրա։ Ե՛վ էլեկտրաստատիկ, և՛ կլանման ուժերը գոյություն ունեն այս մակերևույթի և կլանման շերտի հակաիոնների միջև, և, հետևաբար, այդ հակաիոնները հատկապես ուժեղորեն կապված են միջուկին: Ադսորբցիոն շերտը շատ խիտ է, հաստությունը մշտական ​​է և կախված չէ փոփոխություններից արտաքին պայմաններ(էլեկտրոլիտի կոնցենտրացիան, ջերմաստիճանը):

Ջերմային շարժման շնորհիվ հակաիոնների մի մասը խորը թափանցում է դիսպերսիոն միջավայր, և դրանց ձգումը դեպի հատիկի լիցքավորված մակերեսն իրականացվում է միայն էլեկտրաստատիկ ուժերի շնորհիվ։ Այս հակաիոնները կազմում են ցրված շերտը, որն ավելի քիչ ուժեղ է կապված մակերեսի հետ: Ցրված շերտն ունի փոփոխական հաստություն, որը կախված է դիսպերսիոն միջավայրում էլեկտրոլիտների կոնցենտրացիայից։

Երբ պինդ և հեղուկ փուլերը շարժվում են միմյանց նկատմամբ, ցրված մասում տեղի է ունենում DEL ընդմիջում, իսկ փուլային միջերեսում տեղի է ունենում պոտենցիալ թռիչք, որը կոչվում է. էլեկտրակինետիկ ξ - պոտենցիալ(զետա - պոտենցիալ): Դրա արժեքը որոշվում է տարբերությամբ ընդհանուրպոտենցիալ որոշող իոնների լիցքերը (φ) և ադսորբցիոն շերտում պարունակվող հակաիոնային լիցքերի քանակը (ε), այսինքն. ξ = φ - ε. Միջերեսային ներուժի անկումը պինդ փուլից լուծույթի խորքում հեռավորության հետ ցույց է տրված Նկար 10.5-ում:

Նկար 10.5 DPP կառուցվածքը

Հիդրոֆոբ լուծույթի մասնիկների շուրջ պոտենցիալ տարբերության առկայությունը խանգարում է նրանց իրար կպչել բախման ժամանակ, այսինքն՝ դրանք լուծույթի ագրեգատային կայունության գործոն են։ Եթե ​​ցրված իոնների թիվը նվազում է կամ ձգտում է զրոյի, ապա հատիկը դառնում է էլեկտրականորեն չեզոք (իզոէլեկտրական վիճակ) և ունի նվազագույն կայունություն։

Այսպիսով, էլեկտրակինետիկ ներուժի մեծությունը որոշում է վանող ուժերը, հետևաբար՝ կոլոիդային լուծույթի ագրեգատային կայունությունը։ Կոլոիդային լուծույթի բավարար կայունությունն ապահովված է ξ = 0,07 Վ էլեկտրակինետիկ պոտենցիալի արժեքով, ξ = 0,03 Վ-ից պակաս արժեքներով, վանող ուժերը չափազանց թույլ են ագրեգացմանը դիմակայելու համար, և, հետևաբար, տեղի է ունենում կոագուլյացիա, որն անխուսափելիորեն ավարտվում է նստվածքավորում.

Էլեկտրոկինետիկ ներուժի մեծությունը կարող է որոշվել էլեկտրոֆորեզի սարքի միջոցով՝ օգտագործելով բանաձևը (10.5).

որտեղ η-ն մածուցիկությունն է; ϑ - մասնիկների շարժման արագություն; l-ը լուծույթի երկայնքով էլեկտրոդների միջև հեռավորությունն է. E - էլեկտրաշարժիչ ուժ, D - դիէլեկտրական հաստատուն:

ξ - ներուժի վրա ազդող գործոններ.

1. Անտարբեր էլեկտրոլիտի լուծույթում առկայություն՝ էլեկտրոլիտ, որը չի պարունակում պոտենցիալ որոշող իոն։

• Անտարբեր էլեկտրոլիտը պարունակում է հակաիոն: Այս դեպքում դիֆուզիոն շերտը սեղմվում է, և ξ-ը ընկնում է, և արդյունքում առաջանում է կոագուլյացիա։
• Անտարբեր էլեկտրոլիտը պարունակում է նույն նշանի իոն, ինչ հակաիոնը, բայց ոչ բուն հակաիոնը: Այս դեպքում տեղի է ունենում իոնների փոխանակում. հակաիոնը փոխարինվում է անտարբեր էլեկտրոլիտի իոններով: Նկատվում է ξ-ի անկում, սակայն անկման աստիճանը կախված կլինի փոխարինող իոնի բնույթից, նրա վալենտությունից և խոնավացման աստիճանից։ Կատիոնների և անիոնների լիոտրոպային շարք - շարքեր, որոնցում իոնները դասավորված են ցրված շերտը սեղմելու և ξ պոտենցիալի անկում առաջացնելու իրենց կարողության համաձայն։

Li + - Na + - NH 4 + - K + - Rb + - Cs + - Mg 2+ - Ca 2+ - Ba 2+ ...

CH 3 COO - - F - - NO 3 - - Cl - - I - - Br - - SCN - - OH - - SO 4 2 -

2. Լուծման ավելացում կայունացուցիչ էլեկտրոլիտ- պոտենցիալով որոշված ​​իոն պարունակող էլեկտրոլիտը առաջացնում է ξ - պոտենցիալի աճ և, հետևաբար, նպաստում է կոլոիդային համակարգի կայունությանը, բայց մինչև որոշակի սահման:

Կոլոիդային համակարգերի կայունություն և կոագուլյացիա

Կոլոիդային համակարգերի կայունության և կոագուլյացիայի ժամանակակից տեսությունը ստեղծվել է մի քանի հայտնի գիտնականների կողմից՝ Դերյագինա, Լանդաու, Վերվեյ, Օվերբեկ և, հետևաբար, այն կրճատվում է որպես. DLVO տեսություն . Համաձայն այս տեսության, ցրված համակարգի կայունությունը որոշվում է գրավիչ և վանող ուժերի հավասարակշռությամբ, որոնք առաջանում են մասնիկների միջև, երբ նրանք մոտենում են միմյանց Բրոունյան շարժման արդյունքում։ Տարբերում են կոլոիդային համակարգերի կինետիկ և ագրեգատային կայունություն։

1. Կինետիկ (նստվածքային) կայունություն- ցրված մասնիկների՝ կախված վիճակում և չնստելու (ոչ նստվածք) կարողությունը. Ցրված համակարգերում, ինչպես բնական լուծույթներում, կա Բրոունյան շարժում։ Բրաունի շարժումը կախված է մասնիկների չափից, ցրման միջավայրի մածուցիկությունից, ջերմաստիճանից և այլն։ Նուրբ ցրված համակարգերը (սոլերը), որոնց մասնիկները գործնականում չեն նստում գրավիտացիայի ազդեցության տակ, կինետիկորեն (նստվածքային) կայուն են։ Դրանք ներառում են նաև հիդրոֆիլ լուծույթներ՝ պոլիմերների, սպիտակուցների լուծույթներ և այլն։ Հիդրոֆոբ լուծույթները, կոպիտ համակարգերը (կասեցումներ, էմուլսիաներ) կինետիկորեն անկայուն են։ Դրանցում փուլի և միջավայրի բաժանումը տեղի է ունենում բավականին արագ։
2. Համախառն կայունություն- ցրված փուլի մասնիկների՝ ցրվածության որոշակի աստիճան անփոփոխ պահելու ունակությունը. Ագրեգատային կայուն համակարգերում ցրված փուլի մասնիկները բախումների ժամանակ իրար չեն կպչում և ագրեգատներ չեն առաջացնում։ Բայց եթե ագրեգատի կայունությունը խախտվում է, կոլոիդային մասնիկները ձևավորում են խոշոր ագրեգատներ, որոնց հաջորդում է ցրված փուլի տեղումները։ Նման գործընթացը կոչվում է կոագուլյացիա, և այն ընթանում է ինքնաբուխ, քանի որ նվազում է ազատ էներգիահամակարգեր (ΔG<0) .

Կոլոիդային համակարգերի կայունության վրա ազդող գործոնները ներառում են.

1. Ցրված մասնիկների էլեկտրական լիցքի առկայությունը: Լյոֆոբ լուծույթների ցրված մասնիկները ունեն նույն լիցքը, և, հետևաբար, բախվելիս նրանք միմյանց կվանեն, որքան ուժեղ է, այնքան մեծ կլինի զետա ներուժը: Այնուամենայնիվ, էլեկտրական գործոնը միշտ չէ, որ որոշիչ է:
2. Սոլվատի (հիդրատացման) կայունացնող իոնների ունակությունը: Որքան ավելի շատ հիդրացված (լուծված) հակաիոններ են ցրված շերտում, այնքան մեծ է ընդհանուր հիդրացված (լուծվող) թաղանթը հատիկների շուրջը և ավելի կայուն է ցրված համակարգը:

Ըստ տեսության՝ Բրոունյան շարժման ժամանակ կոլոիդային մասնիկները ազատորեն մոտենում են միմյանց մինչև 10 հեռավորության վրա։ -5 տե՛ս Կոլոիդային մասնիկների միջև վան դեր Վալսի ձգողական ուժերի (1) և էլեկտրաստատիկ վանող ուժերի (2) փոփոխության բնույթը ցույց է տրված նկ. 10.6. Ստացված կորը (3) ստացվել է համապատասխան օրդինատների երկրաչափական ավելացումով։ Նվազագույն և մեծ հեռավորությունների վրա մասնիկների միջև գերակշռում է ներգրավման էներգիան (I և II էներգիայի նվազագույնը): Երկրորդ էներգիայի նվազագույնի դեպքում մասնիկների համախմբման էներգիան անբավարար է դրանք ագրեգացված վիճակում պահելու համար: Էլեկտրական կրկնակի շերտի հաստությանը համապատասխանող միջին հեռավորությունների վրա վանող էներգիան գերակշռում է AB պոտենցիալ արգելքով, որը կանխում է մասնիկների կպչունությունը: Պրակտիկան ցույց է տալիս, որ ξ = 70 մՎ զետա պոտենցիալի դեպքում կոլոիդային համակարգերը բնութագրվում են բարձր պոտենցիալ արգելքով և բարձր ագրեգատիվ կայունությամբ: Կոլոիդային համակարգը ապակայունացնելու համար, այսինքն. կոագուլյացիայի գործընթացի իրականացումը, անհրաժեշտ է նվազեցնել - ներուժ մինչև 0-3 մՎ արժեքներ:

Նկար 10.6. Կոլոիդային մասնիկների փոխազդեցության պոտենցիալ կորեր

Դիսպերս համակարգերի կոագուլյացիա

Կոագուլյացիա - կոլոիդային մասնիկների կպչման գործընթաց: Այս գործընթացը համեմատաբար հեշտությամբ է ընթանում մի շարք գործոնների ազդեցության ներքո՝ էլեկտրոլիտների, ոչ էլեկտրոլիտների ներմուծում, սառեցում, եռում, խառնում, արևի լույսի ազդեցություն և այլն: Ընթացքում էլեկտրոլիտային կոագուլյացիա (էլեկտրոլիտների ազդեցության տակ)Հաճախ նկատվում է իոնափոխանակման ադսորբցիա. ավելի մեծ վալենտություն կամ ավելի բարձր կլանման պոտենցիալ ունեցող կոագուլանտ իոնները տեղաշարժում են նախ ցրված շերտի, այնուհետև ադսորբցիոն շերտի հակաիոնները: Փոխանակումը տեղի է ունենում համարժեք քանակությամբ, սակայն հակաիոնների փոխարինումը հանգեցնում է նրան, որ ցրված միջավայրում էլեկտրոլիտների բավարար կոնցենտրացիայի դեպքում մասնիկները կորցնում են իրենց կայունությունը և բախվելիս կպչում են իրար:

Էլեկտրոլիտային կոագուլյացիայի համար սահմանվել են մի շարք փորձարարական ընդհանուր կանոններ.

1. Լյոֆոբ լուծույթների կոագուլյացիան առաջանում է ցանկացած էլեկտրոլիտի կողմից, սակայն այն նկատվում է նկատելի արագությամբ, երբ հասնում է էլեկտրոլիտի որոշակի կոնցենտրացիան։ Կոագուլյացիայի շեմը(C-ից) էլեկտրոլիտի նվազագույն կոնցենտրացիան է, որն անհրաժեշտ է լուծույթի կոագուլյացիա սկսելու համար: Այս դեպքում նկատվում են արտաքին փոփոխություններ՝ լուծույթի պղտորվածություն, նրա գույնի փոփոխություն և այլն։

• որտեղ Sal-ը էլեկտրոլիտի մոլային կոնցենտրացիան է, մմոլ/լ;
• Vel - էլեկտրոլիտի լուծույթի ծավալը, լ;
• Vz-ը սոլի ծավալն է, լ.

Կոագուլյացիայի շեմի փոխադարձությունը կոչվում է էլեկտրոլիտի կոագուլյացիոն կարողություն ().

որտեղ Ck-ը կոագուլյացիայի շեմն է:

2. Շուլց-Հուրդի կանոն:

• կոագուլացնող էֆեկտը դրսևորվում է այդ իոնի կողմից, որի լիցքը հակադիր է կոլոիդային մասնիկների մակերևույթի լիցքին (հատիկի լիցքը), և այդ ազդեցությունը մեծանում է իոնի վալենտության բարձրացման հետ.
• իոնների մակարդման ազդեցությունը բազմիցս մեծանում է իոնների վալենտության բարձրացմամբ: Մեկ-երկու և եռավալենտ իոնների դեպքում կոագուլյացիայի էֆեկտը մոտավորապես կապված է 1:50:500:

Սա բացատրվում է նրանով, որ կոագուլանտների բազմավալենտ բարձր լիցքավորված իոնները շատ ավելի ուժեղ են ձգվում կոլոիդային մասնիկի լիցքավորված մակերևույթով, քան միավալենտները, և շատ ավելի հեշտ է հակադիրները տեղահանել ցրված և նույնիսկ կլանման շերտից:

3. Օրգանական իոնների կոագուլյացիոն ազդեցությունը շատ ավելի բարձր է, քան անօրգանականներինը։ Դա պայմանավորված է նրանց կլանման բարձր հզորությամբ, գերհամարժեք քանակությամբ կլանվելու ունակությամբ, ինչպես նաև կոլոիդային մասնիկների մակերեսի վերալիցքավորում առաջացնելու ունակությամբ:

4. Նույն լիցքերով մի շարք անօրգանական իոններում մակարդման ունակությունը կախված է իոն-մակարդիչի շառավղից. որքան մեծ է շառավիղը, այնքան մեծ է կոագուլյացիայի կարողությունը (տես. lyotropic շարք) Սա բացատրվում է նրանով, որ իոնների խոնավացման աստիճանը նվազում է, օրինակ, L +-ից մինչև Cs+, և դա հեշտացնում է դրա ընդգրկումը կրկնակի իոնային շերտի մեջ։

5. Լյոֆոբ կոլոիդային լուծույթների էլեկտրականորեն չեզոք մասնիկները կոագուլվում են ամենաբարձր արագությամբ։

6. Սոլ կախվածության երեւույթը. Եթե ​​լուծույթին արագ ավելացնում են կոագուլանտ, ապա մակարդում է տեղի ունենում, եթե դանդաղ՝ կոագուլյացիա չի լինում։ Դա կարելի է բացատրել նրանով, որ էլեկտրոլիտի և լուծույթի միջև տեղի է ունենում ռեակցիա, որի արդյունքում ձևավորվում են պեպտիզերներ, որոնք կայունացնում են ցրված համակարգը.

Fe (OH) 3 + HCl → FeOCl + 2H 2 O,

FeOCl → FeO + + Cl -,

որտեղ FeO+-ը Peptizer է Fe (OH) 3 sol-ի համար:

Էլեկտրոլիտների խառնուրդի մակարդման ազդեցությունը տարբեր կերպ է դրսևորվում՝ կախված իոնային կոագուլյատորի բնույթից: Էլեկտրոլիտների խառնուրդում գործողությունը կարող է ավելացվել յուրաքանչյուր էլեկտրոլիտի մակարդման գործողությանը: Այս երեւույթը կոչվում էհավելում իոններ (NaCl, KCl): Եթե ​​էլեկտրոլիտի իոնների մակարդման ազդեցությունը նվազում է մեկ այլ էլեկտրոլիտի իոնների ներմուծմամբ,իոնների անտագոնիզմ (LiCl, MgCl 2 ) Այն դեպքում, երբ էլեկտրոլիտի իոնների մակարդման ազդեցությունը մեծանում է մեկ այլ էլեկտրոլիտի իոնների ներմուծմամբ, այս երեւույթը կոչվում է.սիներգիա իոններ.

Օրինակ, 10 մլ 10% NaCl լուծույթի ներմուծումը 10 մլ Fe (OH) 3 լուծույթում հանգեցնում է այս լուծույթի կոագուլյացիայի: Բայց դրանից կարելի է խուսափել, եթե լուծույթի լուծույթին ավելացնեն պաշտպանիչ նյութերից մեկը՝ 5 մլ ժելատին, 15 մլ ձվի ալբումին, 20 մլ դեքստրին։

Կոլոիդային մասնիկների պաշտպանություն

Կոլոիդային պաշտպանություն- բարձրացնելով լուծույթի ագրեգատի կայունությունը՝ դրանում մակրոմոլեկուլային միացություն (HMC) ներմուծելով։ Հիդրոֆոբ լուծույթների համար սպիտակուցները, ածխաջրերը, պեկտինները սովորաբար օգտագործվում են որպես IUD; ոչ ջրային լուծույթների համար՝ ռետիններ.

Ներարգանդային պարույրի պաշտպանիչ ազդեցությունը կապված է կոլոիդային մասնիկների մակերեսի վրա որոշակի կլանման շերտի առաջացման հետ (Նկար 10.7): Կոագուլյացիայի հակառակ կողմը կոչվում է պեպտիզացիա:

Նկար 10.7 Պեպտիզացիայի մեխանիզմը

Տարբեր ռազմածովային ուժերի պաշտպանիչ ազդեցությունը բնութագրելու համար Զիգմոնդին առաջարկեց օգտագործել ոսկե թիվը։ոսկե թիվ10 սմ-ին ավելացվող ներարգանդային պարույրի միլիգրամն է 3 0,0006% կարմիր ոսկու սալաքար՝ 1 սմ ավելացնելիս այն կապույտ չդառնա (կոագուլյացիա) կանխելու համար 3 10% NaCl լուծույթ: Երբեմն ոսկու sol-ի փոխարեն պարույրի պաշտպանիչ ազդեցությունը բնութագրելու համար օգտագործվում են արծաթի կոլոիդային լուծույթներ (արծաթի համար), երկաթի հիդրօքսիդ (երկաթի համար) և այլն։Աղյուսակ 10.2-ում ներկայացված են այս թվերի նշանակությունը որոշ ՆԱՄ-ների համար:

Աղյուսակ 10.2 ՆԱՄ-ի պաշտպանիչ գործողություն

Քիմիայի դաս 11-րդ դասարանում՝ «Ցրված համակարգեր և լուծումներ»

Նպատակն է տալ ցրված համակարգերի հասկացությունը, դրանց դասակարգումը։ Բացահայտել կոլոիդային համակարգերի նշանակությունը բնության և հասարակության կյանքում: Ցույց տվեք լուծույթները ճշմարիտ և կոլոիդայինի բաժանելու հարաբերականությունը:

Սարքավորումներ և նյութեր.

Տեխնոլոգիական քարտեզներ՝ դիագրամ-աղյուսակ, լաբորատոր աշխատանք, հրահանգներ։

Սարքավորումներ լաբորատոր աշխատանքի համար.

Ռեակտիվներ՝ շաքարի լուծույթ, երկաթի (III) քլորիդի լուծույթ, ջրի և գետի ավազի խառնուրդ, ժելատին, մածուկ, յուղ, ալյումինի քլորիդի լուծույթ, նատրիումի քլորիդի լուծույթ, ջրի և բուսական յուղի խառնուրդ։

Քիմիական գավաթներ

Թղթե զտիչներ.

Սև թուղթ.

Լապտերներ

Քիմիայի դասի ընթացքը 11-րդ դասարանում.

Դասի փուլ	Բեմի առանձնահատկությունները	Ուսուցչի գործողությունները	Ուսանողների գործողություններ
Կազմակերպչական (2 րոպե)	Պատրաստվելով դասին	Ողջունում է ուսանողներին.	Պատրաստվում է դասին. Ողջույն ուսուցչին.
Ներածություն (5 րոպե)	Ներածություն նոր թեմայի.	Հղում է դեպի դասի թեմա, առաջադրանքներ և «հարցեր ինքներդ ձեզ համար» Ներկայացնում է դասի թեման. Ցուցադրում է այսօրվա դասի առաջադրանքները:	Մասնակցեք թեմայի քննարկմանը. Ծանոթացեք դասի թեմային և առաջադրանքներին (ՀԱՎԵԼՎԱԾ թիվ 1) Գրեք երեք հարց այն թեմայի վերաբերյալ, որոնց կուզենայիք պատասխանել։
Տեսական մաս (15 րոպե)	Նոր թեմայի պարզաբանում.	Առաջադրանքներ է տալիս խմբերով աշխատելու համար՝ նոր նյութ փնտրելու համար (ՀԱՎԵԼՎԱԾ No 3,4)	Համախմբվելով խմբերով՝ կատարում են առաջադրանքներ՝ համաձայն սխեմայով նախատեսված տեխնոլոգիական քարտեզի (ՀԱՎԵԼՎԱԾ N 4) և ուսուցչի պահանջներին։
Ամփոփելով տեսական մասը (8 րոպե)	Ստացված տեսական գիտելիքների հիման վրա եզրակացություններ.	Նա նախօրոք գրատախտակին կախում է դատարկ գծապատկերներ (A3 ձևաչափ)՝ ուսանողների կողմից տեսողական լրացման համար։ (ՀԱՎԵԼՎԱԾ №4) Ուսանողների հետ միասին ձևակերպում է հիմնական տեսական եզրակացությունները:	Մարկերները լրացնում են իրենց աշխատածին համապատասխան սխեմաները, խմբերով զեկուցում կատարված աշխատանքի մասին Հիմնական եզրակացությունները գրե՛ք տեխնոլոգիական քարտեզներում:
Գործնական մաս (10 րոպե)	Լաբորատոր աշխատանքների կատարում, ձեռք բերված փորձի համախմբում.	Առաջարկում է կատարել լաբորատոր աշխատանք «Ցրված համակարգեր» թեմայով (ՀԱՎԵԼՎԱԾ N 2)	Կատարել լաբորատոր աշխատանք (ՀԱՎԵԼՎԱԾ N 2), լրացնել ձևաթղթերը՝ համաձայն լաբորատոր աշխատանքների ցուցումների և ուսուցչի պահանջների։
Ամփոփում և եզրակացություններ (5 րոպե)	Ամփոփելով դասը. Տնային աշխատանք.	Սովորողների հետ միասին եզրակացություն է անում թեմայի վերաբերյալ. Առաջարկում է դասի սկզբում գրված հարցերը կապել դասի վերջում ստացված հարցերի հետ:	Ամփոփել, գրել տնային առաջադրանքները.

Վերահսկողության ձևերն ու մեթոդները.

Լրացման տեխնոլոգիական սխեմաներ (ՀԱՎԵԼՎԱԾ N 4).

Լաբորատոր աշխատանք (ՀԱՎԵԼՎԱԾ N 2)

Վերահսկողությունն իրականացվում է ճակատային՝ բանավոր և գրավոր ձևով: Լաբորատոր աշխատանքի արդյունքներով լաբորատոր աշխատանքով քարտերը ստուգման համար հանձնվում են ուսուցչին։

1. Ներածություն:

Ո՞րն է տարբերությունը մարմարի և գրանիտի միջև: Ի՞նչ կասեք հանքային և թորած ջրի մասին:

(պատասխան. մարմարը մաքուր նյութ է, գրանիտը նյութերի խառնուրդ է, թորած ջուրը մաքուր նյութ է, հանքային ջուրը նյութերի խառնուրդ է):

Լավ. Ինչ վերաբերում է կաթին: Արդյոք դա մաքուր նյութ է, թե խառնուրդ: Իսկ օդը.

Ցանկացած մաքուր նյութի վիճակը նկարագրվում է շատ պարզ՝ պինդ, հեղուկ, գազային։

Բայց բացարձակապես մաքուր նյութեր բնության մեջ գոյություն չունեն։ Նույնիսկ փոքր քանակությամբ կեղտը կարող է էապես ազդել նյութերի հատկությունների վրա՝ եռման կետ, էլեկտրական և ջերմային հաղորդունակություն, ռեակտիվություն և այլն։

Բացարձակապես մաքուր նյութերի ձեռքբերումը ժամանակակից քիմիայի կարևորագույն խնդիրներից է, քանի որ նյութի մաքրությունն է որոշում նրա անհատական ​​միջոցների դրսևորման հնարավորությունը (պիտակավորված ռեակտիվների ցուցադրում):

Հետևաբար, բնության և մարդու գործնական կյանքում գոյություն ունեն ոչ թե առանձին նյութեր, այլ դրանց համակարգեր։

Տարբեր նյութերի խառնուրդները ագրեգացման տարբեր վիճակներում կարող են ձևավորել տարասեռ և միատարր համակարգեր։ Միատարր համակարգերն այն լուծումներն են, որոնց մենք ծանոթացանք վերջին դասին։

Այսօր մենք կծանոթանանք տարասեռ համակարգերին։

2. Այսօրվա դասի թեման է ԴԻՍՊԵՐՍԻՎ ՀԱՄԱԿԱՐԳԵՐԸ:

Դասի թեման ուսումնասիրելուց հետո դուք կսովորեք.

ցրված համակարգերի կարևորությունը:

Սա, ինչպես հասկանում եք, մեր հիմնական խնդիրն է։ Դրանք գրված են ձեր տեխնոլոգիական քարտեզներում։ Բայց մեր աշխատանքն ավելի արդյունավետ և մոտիվացված դարձնելու համար ես առաջարկում եմ ձեզ գրել առնվազն երեք հարց այն հիմնական առաջադրանքների կողքին, որոնց պատասխանը կցանկանայիք գտնել այս դասի ընթացքում:

3. Տեսական մաս.

Ցրված համակարգեր - ինչ է դա:

Եկեք միասին փորձենք բառերի կառուցման վրա հիմնված սահմանում ստանալ:

1) Համակարգ (մյուս հունական «համակարգից» - մասերից կազմված ամբողջություն. կապ) - միմյանց հետ հարաբերությունների և կապերի մեջ գտնվող տարրերի մի շարք, որը ձևավորում է որոշակի ամբողջականություն, միասնություն:

2) Ցրվածություն – (լատ. dispersio – ցրում) ինչ-որ բանի ցրում, ջախջախում։

Դիսպերս համակարգերը տարասեռ (տարասեռ) համակարգեր են, որոնցում մի նյութը շատ փոքր մասնիկների տեսքով հավասարաչափ բաշխված է մյուսի ծավալով։

Եթե ​​վերադառնանք վերանայմանը և նախորդ դասին, կարող ենք հիշել, որ. Լուծումները կազմված են երկու բաղադրիչից՝ լուծվող նյութից և լուծիչից:

Ցրված համակարգերը, որպես նյութերի խառնուրդներ, ունեն նմանատիպ կառուցվածք՝ բաղկացած են փոքր մասնիկներից, որոնք հավասարաչափ բաշխված են մեկ այլ նյութի ծավալով։

Նայեք ձեր տեխնոլոգիական քարտեզներին և փորձեք ստեղծել երկու նմանատիպ սխեմաներ տարբեր մասերից՝ լուծման և ցրված համակարգի համար:

Ստուգեք արդյունքները՝ համեմատելով դրանք էկրանի պատկերի հետ:

Այսպիսով, դիսպերսիոն միջավայրը ցրված համակարգում խաղում է լուծիչի դեր, և հանդիսանում է այսպես կոչված. շարունակական փուլ, իսկ ցրված փուլը՝ լուծվող նյութի դերը։

Քանի որ դիսպերսիոն համակարգը տարասեռ խառնուրդ է, դիսպերսիոն միջավայրի և ցրման փուլի միջև կա միջերես:

Ցրված համակարգերի դասակարգում.

Դուք կարող եք ուսումնասիրել յուրաքանչյուր ցրված համակարգ առանձին, բայց ավելի լավ է դրանք դասակարգել, ընդգծել ընդհանուրը, բնորոշը և հիշել այն: Դա անելու համար դուք պետք է որոշեք, թե ինչ հիմքով է դա անել: Դուք միավորված եք խմբերով, որոնցից յուրաքանչյուրին տրվում է առաջադրանք և դրան կցված աղյուսակ:

Առաջնորդվելով ձեզ առաջարկվող գրականությամբ՝ տեքստում գտե՛ք ձեզ ուսումնասիրելու համար առաջարկվող դասակարգման նշանը, ուսումնասիրե՛ք այն։

Ստեղծեք կլաստեր (բլոկ-սխեմա)՝ նշելով դիսպերս համակարգերի նշաններն ու հատկությունները, բերեք դրա օրինակներ։ Ձեզ այս հարցում օգնելու համար ձեզ արդեն տրամադրվել է դատարկ գծապատկեր, որը դուք պետք է լրացնեք:

4. Եզրակացություն տեսական առաջադրանքի վերաբերյալ.

Եկեք ամփոփենք.

Յուրաքանչյուր թիմից խնդրում եմ մեկ հոգու դուրս գալ և լրացնել գրատախտակին փակցված գծապատկերները:

(Աշակերտները գալիս են և նշումով լրացնում սխեմաներից յուրաքանչյուրը, որից հետո զեկուցում են կատարված աշխատանքի մասին)

Լավ արեցիք, հիմա եկեք ուղղենք.

Ո՞րն է դիսպերս համակարգերի դասակարգման հիմքը:

Որո՞նք են դիսպերս համակարգերի տեսակները:

Կոլոիդային լուծույթների ի՞նչ առանձնահատկություններ գիտեք:

Ո՞րն է գելերի այլ անվանումը: Ի՞նչ արժեք ունեն դրանք։ Ո՞րն է նրանց առանձնահատկությունը:

5. Գործնական մաս.

Այժմ, երբ դուք ծանոթ եք դիսպերս համակարգերի առանձնահատկություններին և դրանց դասակարգմանը, ինչպես նաև որոշել եք, թե ինչ սկզբունքով են դասակարգվում ցրված համակարգերը, առաջարկում եմ համախմբել այս գիտելիքները գործնականում՝ լրացնելով ձեզ առաջարկվող համապատասխան լաբորատոր աշխատանքը առանձին ձևաթղթում:

Դուք 2 հոգանոց խմբերում եք։ Յուրաքանչյուր խմբի համար դուք ունեք համապատասխան ձև լաբորատոր աշխատանքով, ինչպես նաև ռեակտիվների հատուկ հավաքածու, որոնք դուք պետք է ուսումնասիրեք:

Ձեզ տրվել է դիսպերս համակարգի նմուշ:

Ձեր խնդիրն է՝ օգտագործելով հրահանգները, որոշեք, թե որ ցրման համակարգն է ձեզ տրվել, լրացրեք աղյուսակը և եզրակացություն արեք դիսպերսիոն համակարգի առանձնահատկությունների մասին:

6. Ընդհանրացում և եզրակացություններ.

Այսպիսով, այս դասում մենք ավելի խորությամբ ուսումնասիրեցինք ցրված համակարգերի դասակարգումը, դրանց նշանակությունը բնության և մարդու կյանքում:

Այնուամենայնիվ, պետք է նշել, որ ցրված համակարգերի տեսակների միջև չկա կտրուկ սահման: Դասակարգումը պետք է հարաբերական համարել:

Եվ հիմա վերադառնանք այսօրվա դասի առաջադրանքներին.

ինչ են դիսպերս համակարգերը:

ինչ են ցրված համակարգերը:

Որո՞նք են դիսպերս համակարգերի հատկությունները:

ցրված համակարգերի կարևորությունը:

Ուշադրություն դարձրեք այն հարցերին, որոնք գրել եք ինքներդ ձեզ համար։ Մտածողության վանդակում նշեք այս դասի օգտակարությունը:

7. Տնային աշխատանք.

Մենք մշտապես բախվում ենք բնության և առօրյա կյանքում ցրված համակարգերի հետ, նույնիսկ մեր մարմնում կան ցրված համակարգեր։ Դիսպերս համակարգերի նշանակության մասին գիտելիքները համախմբելու համար հրավիրվում եք կատարել ձեր տնային առաջադրանքը էսսեի տեսքով /

Ընտրեք ցրված համակարգ, որը դուք անընդհատ հանդիպում եք ձեր կյանքում: Գրե՛ք շարադրություն 1-2 էջերի վրա. «Ի՞նչ նշանակություն ունի այս ցրված համակարգը մարդու կյանքում. Նմանատիպ գործառույթներով ինչպիսի՞ ցրված համակարգեր են հայտնի դեռ:

Շնորհակալություն դասի համար։

Ցրված համակարգերի դասակարգումը կարող է իրականացվել տարբեր հատկությունների հիման վրա՝ ցրվածությամբ, փուլերի ագրեգացման վիճակով, ցրված փուլի և ցրված միջավայրի փոխազդեցությամբ, միջմասնիկների փոխազդեցությամբ։

Դասակարգումն ըստ ցրման

Հատուկ մակերեսի կախվածությունը դիսպերսիայից Ssp = f(d) գրաֆիկորեն արտահայտվում է հավասարակողմ հիպերբոլայով (նկ.):

Գրաֆիկից երևում է, որ մասնիկների լայնակի չափերի նվազման դեպքում հատուկ մակերեսի մակերեսը զգալիորեն մեծանում է։ Եթե ​​1 սմ եզրի չափով խորանարդը տրորվում է d = 10 -6 սմ չափսերով խորանարդ մասնիկների, ապա ընդհանուր միջերեսային մակերեսի արժեքը 6 սմ 2-ից կբարձրանա մինչև 600 մ 2:

d ≤ 10 -7 սմ-ի դեպքում հիպերբոլան անջատվում է, քանի որ մասնիկները կրճատվում են առանձին մոլեկուլների չափով, և տարասեռ համակարգը դառնում է միատարր, որի մեջ միջերեսային մակերես չկա: Ըստ դիսպերսիայի աստիճանի՝ դիսպերս համակարգերը բաժանվում են.

• կոպիտ համակարգեր, d ≥ 10 -3 սմ;
• միկրոհետերոգեն համակարգեր, 10 -5 ≤ d ≤ 10 -3 սմ;
• կոլոիդային ցրված համակարգեր կամ կոլոիդային լուծույթներ, 10 -7 ≤ d ≤ 10 -5 սմ;
• ճշմարիտ լուծումներ, d ≤ 10 -7 սմ.

Պետք է ընդգծել, որ կոլոիդային լուծույթներում ցրված փուլի մասնիկները ունեն ամենամեծ տեսակարար մակերեսը։

Դասակարգումն ըստ փուլերի ագրեգացման վիճակի

Դասակարգումն ըստ փուլերի ագրեգացման վիճակի առաջարկել է Վոլֆգանգ Օստվալդը։ Սկզբունքորեն հնարավոր է 9 համակցություն։ Դնենք դրանք աղյուսակի տեսքով։

Ցրված փուլի ագրեգատային վիճակը	Ցրված միջավայրի ագրեգատային վիճակը	Լեգենդ	Համակարգի անվանումը	Օրինակներ
Գ	Գ	տ/տ	աերոզոլներ	Երկրի մթնոլորտը
և	Գ	w/g		մառախուղ, շերտավոր ամպեր
հեռուստացույց	Գ	tv/g		ծուխ, փոշի, ցիռուսային ամպեր
Գ	և	g/f	գազային էմուլսիաներ, փրփուրներ	գազավորված ջուր, օճառի փրփուր, բուժական թթվածնային կոկտեյլ, գարեջրի փրփուր
և	և	w/w	էմուլսիաներ	կաթ, կարագ, մարգարին, քսուքներ և այլն։
հեռուստացույց	և	tv/w	լյոսոլներ, կասեցումներ	լիոֆոբ կոլոիդային լուծույթներ, կախոցներ, մածուկներ, ներկեր և այլն: դ.
Գ	հեռուստացույց	g/tv	կոշտ փրփուր	պեմզա, կոշտ փրփուրներ, պոլիստիրոլ, փրփուր բետոն, հաց, գազով ծակոտկեն մարմիններ և այլն։ դ.
և	հեռուստացույց	g հեռուստացույց	պինդ էմուլսիաներ	ջուր պարաֆինում, բնական հանքանյութեր՝ հեղուկ ներդիրներով, ծակոտկեն մարմիններ հեղուկում
հեռուստացույց	հեռուստացույց	tv/tv	պինդ sols	պողպատ, չուգուն, գունավոր ակնոցներ, թանկարժեք քարեր՝ Au sol in the glass - ruby ​​ապակի (0,0001%) (1 t ապակի - 1g Au)

Դասակարգումն ըստ ցրված փուլի և ցրված միջավայրի փոխազդեցության (ըստ միջերեսային փոխազդեցության).

Այս դասակարգումը հարմար է միայն հեղուկ ցրման միջավայր ունեցող համակարգերի համար: Գ. Ֆրեյնդլիխն առաջարկել է դիսպերս համակարգերը բաժանել երկու տեսակի.

1. լյոֆոբ, որի դեպքում ցրված փուլը ի վիճակի չէ փոխազդել ցրման միջավայրի հետ և, հետևաբար, լուծվել դրա մեջ, դրանք ներառում են կոլոիդային լուծույթներ, միկրոտարերգեն համակարգեր.
2. լիոֆիլ, որի դեպքում ցրված փուլը փոխազդում է դիսպերսիոն միջավայրի հետ և որոշակի պայմաններում կարող է լուծվել դրանում, դրանք ներառում են կոլոիդային մակերևութային ակտիվ նյութերի լուծույթներ և ներարգանդային պարույրների լուծույթներ:

Դասակարգումն ըստ միջմասնիկների փոխազդեցության

Ըստ այս դասակարգման, ցրված համակարգերը բաժանվում են.

• ազատորեն ցրված (առանց կառուցվածքի);
• միացված ցրված (կառուցվածքային):

Ազատ ցրված համակարգերում ցրված փուլի մասնիկները կապված չեն միմյանց հետ և կարողանում են ինքնուրույն շարժվել դիսպերսիոն միջավայրում։

Համահունչ ցրված համակարգերում ցրված փուլի մասնիկները միացված են միմյանց միջմոլեկուլային ուժերի պատճառով՝ դիսպերսիոն միջավայրում ձևավորելով առանձնահատուկ տարածական ցանցեր կամ շրջանակներ (կառուցվածքներ): Կառուցվածքը կազմող մասնիկները փոխադարձ տեղաշարժվելու ընդունակ չեն և կարող են կատարել միայն տատանողական շարժումներ։

Օգտագործված գրականության ցանկ

1. Գելֆման Մ.Ի., Կովալևիչ Օ.Վ., Յուստրատով Վ.Պ.կոլոիդային քիմիա. 2-րդ հրատ., ster. - Սանկտ Պետերբուրգ: Հրատարակչություն «Lan», 2004. - 336 p.: ill. ISBN 5-8114-0478-6 [էջ. 8-10]

Այն համակարգերը, որոնցում մի նյութ, որը գտնվում է ցրված (փշրված կամ տրորված) վիճակում, հավասարաչափ բաշխված է երկրորդ նյութի ծավալով, կոչվում են ցրված։(«Ցրված» հասկացությունը գալիս է լատիներեն dispersus - ցրված, ցրված):

Ցրված համակարգերը, որպես կանոն, տարասեռ են և բաղկացած են երկու կամ ավելի փուլերից։ Դրանցում շարունակական շարունակական փուլը կոչվում է այլ կերպ ցրման միջավայրև այս միջավայրում գտնվող մեկ այլ նյութի դիսկրետ կամ անդադար մասնիկներ. ցրված փուլ.

Ցրված համակարգերի մասնատման չափումը կամ ցրված փուլի լայնակի մասնիկների չափն է ակամ դրա փոխադարձ, ցրվածության աստիճանըԴ, որն ունի 1/մ չափս կամ մ –1:

Ցրվածության աստիճանը մի արժեք է, որը ցույց է տալիս, թե քանի մասնիկ կարող է սերտորեն փաթեթավորվել 1 մ երկարությամբ հատվածի վրա:

Լայնակի չափի հասկացությունը գնդաձև մասնիկների համար հստակորեն սահմանված նշանակություն ունի ( ահավասար է այս մասնիկների d տրամագծին) և խորանարդի ձև ունեցող մասնիկների համար ( ահավասար է եզրագծի երկարությանը լԿուբա): Տարբեր ձևի մասնիկների համար (թելավոր, շերտավոր և այլն) արժեքը ակախված է այն ուղղությունից, որով կատարվում են չափումները: Նման դեպքերում շատ հաճախ մասնիկների տարբեր ձևը նույնացվում է գնդաձևի հետ որոշակի d արժեքով, հաշվի առնելով, որ այս պայմանական մասնիկները համակարգերում իրենց պահում են ճիշտ այնպես, ինչպես իրականները:

Երբեմն օգտագործվում է դիսպերսիայի աստիճանի մեկ այլ բնութագիր՝ այսպես կոչված հատուկ մակերեսի տարածքՍ ծեծում է ,որը համապատասխանում է ընդհանուր մակերեսին (մ 2 ) ցրված փուլի բոլոր մասնիկները, որոնք ունեն 1 կգ ընդհանուր զանգված կամ 1 մ ընդհանուր ծավալ. 3 . Առաջին դեպքում Ս ծեծում է ունի չափս մ 2 /կգ, երկրորդում՝ 1/մ կամ մ –1 .

Այսպիսով, հատուկ մակերեսի տարածքը կարող է սահմանվել հետևյալ կերպ.

կամ

որտեղՍ- ընդհանուր մակերեսը (մ 2 ) ցրված փուլի մասնիկների մակերեսները.

մայս մասնիկների ընդհանուր զանգվածն է (կգ).

Վ- ընդհանուր ծավալը (մ 3 ) այս մասնիկներից։

S-ի հարվածների միջև կա ուղիղ համեմատական ​​հարաբերություն։ և D:

որտեղկ- համաչափության գործակիցը.

Ցրված համակարգերում ցրված փուլի մասնիկները հազվադեպ են նույն չափի: Դրանք կարելի է ձեռք բերել միայն արհեստականորեն՝ օգտագործելով հատուկ տեխնիկա։ Այս դեպքում ստացված համակարգերը կոչվում են միաձուլել. Իրական համակարգերը հաճախ են polydisperseև դրանցում ցրված փուլի մասնիկների չափերը գտնվում են որոշակի տիրույթում:

Բոլոր ցրված համակարգերը, ըստ ցրված փուլի մասնիկների չափի, պայմանականորեն կարելի է բաժանել 3 խմբի (Աղյուսակ 14):

Աղյուսակ 14. Ցրված համակարգերի դասակարգումն ըստ ցրված փուլի մասնիկների չափի

Այս տեսակի համակարգերի միջև սահմանը չի կարող ճշգրիտ սահմանվել: Առանձին համակարգերի համար այն կարող է տեղաշարժվել այս կամ այն ​​ուղղությամբ՝ կախված ցրված փուլի նյութի և ցրման միջավայրի քիմիական բնույթից և բուն համակարգի ֆիզիկաքիմիական հատկություններից:

Իսկական լուծույթների տարբերակիչ առանձնահատկությունն այն է, որ դրանցում ցրված փուլի մասնիկները առանձին մոլեկուլներ կամ իոններ են։ Արդյունքում, այս համակարգերում միջերեսային մակերես չկա, ուստի, ի տարբերություն այլ ցրված համակարգերի, դրանք միատարր են։

Կոլոիդներով ցրված համակարգերում (կամ sols) ցրված փուլի մասնիկները ձևավորվում են մի քանի տասնյակ կամ հարյուրավոր մոլեկուլների, իոնների կամ ատոմների կողմից, որոնք միմյանց հետ կապված են տարբեր կապերով։

Նման մասնիկների լայնակի չափերը տատանվում են 1 նմ-ից մինչև 300–400 նմ (1 10–9 ÷ 4 10–7 մ): Փոքր չափերի պատճառով դրանք տեսողականորեն հնարավոր չէ հայտնաբերել լուսային մանրադիտակով։ Կոլոիդային համակարգերի բնորոշ առանձնահատկությունը նրանց նշանակալի սպեցիֆիկ մակերեսն է (Աղյուսակ 15), որի արդյունքում դրանք հաճախ կոչվում են ուլտրամիկրոէերոգեն։

Աղյուսակ 15 Մակերեւույթի փոփոխություն 1 սմ 3 նյութի մանրացման ժամանակ

Սա հանգեցնում է նրան, որ ցրված փուլի նյութի բոլոր մոլեկուլները կամ ատոմները գտնվում են դրա մասնիկների մակերեսի վրա, այսինքն. փուլի սահմանին: Արդյունքում կոլոիդային համակարգերը ձեռք են բերում հատուկ հատկություններ, որոնք կտրուկ տարբերում են դրանք ցրված համակարգերի այլ տեսակներից։

Կոլոիդ համակարգերի ֆիզիկաքիմիական հատկությունները, դրանց մասնիկների մակերեսին տեղի ունեցող գործընթացները ուսումնասիրվում են ֆիզիկական քիմիայի բաժնում, որը դարձել է գիտության անկախ ոլորտ.կոլոիդ քիմիա.

Անուն " կոլոիդ քիմիա«Գալիս է հունարեն բառից կոլա- սոսինձ և էիդոս- դիտել. Այն առաջարկվել է անգլիացի գիտնական Թոմաս Գրեհեմի կողմից, ով 19-րդ դարի երկրորդ կեսին ուսումնասիրել է տարբեր նյութերի լուծույթներից տարածումը բույսերի և կենդանիների թաղանթների միջոցով։

Թոմաս Գրեհեմ (1805 - 1869)Շոտլանդացի քիմիկոս. Գրեհեմի աշխատությունները նվիրված են գազերի և հեղուկների մեջ դիֆուզիային, կոլոիդների քիմիայի և պոլիբազային թթուների քիմային։ Գրեհեմը հանդես եկավ բոլոր նյութերը բյուրեղային և կոլոիդների բաժանելու գաղափարով: Առաջինները կազմում են կայուն լուծույթներ և բյուրեղանում, երկրորդները տալիս են անկայուն լուծույթներ և հեշտությամբ մակարդվում՝ առաջացնելով դոնդողանման նստվածք։ Այս աշխատանքները դրեցին կոլոիդների քիմիայի հիմքերը։ Շարունակելով գազերի ուսումնասիրությունը՝ Գրեհեմը 1860-ականների վերջին հայտնաբերեց խցանման ֆենոմենը՝ մետաղների միկրոսկոպիկ խոռոչների միջոցով գազերի կլանումը։

Միևնույն ժամանակ, նրա կողմից անվանվել են նյութեր, որոնք արագորեն ցրվում են լուծույթով և լավ անցնում թաղանթով։ բյուրեղայիններ, որովհետեւ տնկելիս նրանք ձևավորում են բյուրեղային կառուցվածք ունեցող խիտ նստվածքներ:

Այն նյութերը, որոնք լուծույթում ցրվելու քիչ ունակություն ունեն և չեն անցնում դիալիզի թաղանթներով, կոչվում են. կոլոիդներ, այսինքն. սոսինձի նման: Այս անվան առաջացումը պայմանավորված է նրանով, որ այս տիպի առաջին առարկաները, որոնք ուսումնասիրել է գիտնական Թ. Գրեհեմը, եղել են տարբեր բարձր մոլեկուլային միացությունների լուծույթներ՝ պոլիսախարիդներ, սպիտակուցներ, որոնք նստվածքի ժամանակ սովորաբար ձևավորում են կպչուն նստվածքներ։ ամորֆ կառուցվածք։

Հետագա աշխատանքը այս ոլորտում այլ գիտնականների կողմից՝ Ի.Գ. Բորշովա, Պ.Պ. Վայմարն, Դ.Ի. Մենդելեև - ցույց տվեց, որ նույն նյութը, կախված դիսպերսիոն միջավայրի տեսակից, կարող է դրսևորել ինչպես կոլոիդների, այնպես էլ բյուրեղների հատկությունները լուծույթներում: Այսպես, օրինակ, Հ–ում լուծված օճառ 2 O, ունի կոլոիդի հատկություններ, իսկ օճառի լուծույթը սպիրտում՝ բյուրեղային; Հ–ում լուծված կերակրի աղ 2 O-ն կազմում է իսկական լուծույթ, իսկ բենզոլում՝ կոլոիդ։

Այսպիսով, քիմիական միացությունները երկու առանձին դասերի բաժանելու պատճառ չկա, բայց մենք կարող ենք խոսել միայն լուծույթում գտնվող նյութի բյուրեղային և կոլոիդային վիճակի մասին:

Բյուրեղային վիճակում նյութը առկա է լուծույթներում առանձին մոլեկուլների կամ իոնների տեսքով, իսկ կոլոիդային վիճակում՝ մանրացված (ցրված) փոքր մասնիկների՝ կազմված որոշակի թվով մոլեկուլներից, իոններից կամ ատոմներից՝ հավասարաչափ բաշխված։ համակարգի ամբողջ ծավալով:

Մակրոմոլեկուլային միացությունների լուծույթները, չնայած այն հանգամանքին, որ շատ դեպքերում դրանք ճիշտ են, նույնպես պատկանում են կոլոիդային քիմիայի հետազոտության առարկային, քանի որ. Շատ առումներով նման են կոլոիդ համակարգերին:

Կոլոիդային քիմիան նաև ուսումնասիրում է ցրված համակարգերը ցրված փուլի ավելի մեծ մասնիկներով՝ համեմատած լուծույթների հետ։ Դրանց լայնակի չափերը, որպես կանոն, գտնվում են 10–7 մ ÷ 10–5 մ միջակայքում: Շատ դեպքերում, նման մասնիկները տեսանելի են օպտիկական մանրադիտակով, դրանց հատուկ մակերեսը հարյուրավոր անգամ փոքր է, քան արևի մեջ (Աղյուսակ 15): ) Այս համակարգերը կոչվում են միկրոհետերոգեն կամ կոպիտ ցրված։

Դիսպերս համակարգերն իրենց բնույթով լայն տարածում ունեն և կարևոր գործնական դեր են խաղում, ինչը որոշում է կոլոիդային քիմիայի ոչ միայն գիտական, այլև ազգային տնտեսական նշանակությունը։

Շատ թանկարժեք քարեր, տարբեր հանքանյութեր Երկրի աղիքներում, սննդամթերք, ծուխ, ամպեր, փոշի, բնական ջրամբարների պղտոր ջուր, հող, կավ, նավթ և այլն։ կոլոիդային կամ կոպիտ ցրված համակարգեր են։

Կոլոիդային համակարգերը կարևոր դեր են խաղում կենսաքիմիայի և բժշկության մեջ։ Ամենակարևոր կենսաբանական հեղուկները՝ արյուն, պլազմա, ավիշ, բջջային ցիտոպլազմա, ողնուղեղային հեղուկ - ցրված համակարգեր են, որոնցում մի շարք նյութեր (սպիտակուցներ, խոլեստերին և շատ ուրիշներ (Աղյուսակ 16)) գտնվում են կոլոիդային վիճակում: Քիմիական տեսանկյունից մարդու մարմինը որպես ամբողջություն իրենից ներկայացնում է տարբեր տեսակների ցրված համակարգերի համալիր համալիր։ Այս առումով, կենդանի օրգանիզմում տեղի ունեցող երևույթների տարբեր ասպեկտները, դրանց պատճառահետևանքային կապերը, դրանց վրա ազդելու և դրսից կարգավորելու հնարավորությունը կարելի է հասկանալ միայն որպես նյութի կոլոիդային վիճակի բնույթ: .

Աղյուսակ 16 Որոշ ցրված մասնիկների չափերը

Նյութի ցրված մասնիկների տեսքով շատ ֆիզիկական և քիմիական հատկություններ էապես տարբերվում են նրա ավելի մեծ կազմավորումների նմանատիպ հատկություններից: Այս տարբերությունները կոչվում են չափի կամ մասշտաբի էֆեկտներ: Դրանք ավելի ցայտուն են, այնքան փոքր են ցրված մասնիկների չափերը, և, հետևաբար, հատկապես բնորոշ են նանոմետրային միջակայքում գտնվող մասնիկներին (1 10 –9 m ÷ 9 10 –9 մ), այսպես կոչված նանոմասնիկներ.

Նանոմասնիկների հատուկ որակները (ներառյալ նրանց քվանտային հատկությունները) բացում են սկզբունքորեն նոր գործնական կիրառություններ քիմիայի, ֆիզիկայի, կենսաբանության և բժշկության մեջ: Վերջերս ցրված մասնիկների և ցրված համակարգերի ստացման, կառուցվածքի, ֆիզիկական և քիմիական հատկությունների (այսպես կոչված նանոտեխնոլոգիաների մշակումը) մեթոդների ուսումնասիրությունը ոչ միայն կոլոիդ քիմիայի, այլ նաև մի շարք այլ գիտական ​​հրատապ խնդիրներից է։ առարկաներ.