Näited kolloididest. Kolloidosakesed: määratlus, omadused, tüübid ja omadused. Kolloidne hajutatud süsteem: omadused

Maapinnale settiv külm hommikune udu, suitsusammas lõkke kohal, hõljuvad osakesed jõgede ja järvede vees – seda kõike oleme korduvalt näinud.
Meid ümbritsevad pidevalt hajutatud süsteemid

Kolloidsüsteemide mõistmine on oluline raudhüdroksiidi moodustumise üldiseks mõistmiseks veepuhastus- ja filtreerimispõhimõtetes. See vana nõukogude õppefilm selgitab suurepäraselt, mis on kolloidid, kuidas need moodustuvad ja kuidas nad keskkonnaga suhtlevad. VAATAME! Kui te ei saa seda vaadata, lugege seda.

Need koosnevad peenestatud olekus olevast ainest – dispergeeritud faasist ja keskkonnast, milles see faas jaotub ja mida nimetatakse dispersioonikeskkonnaks.

Osakeste suurus ja dispersiooniaste võivad varieeruda. Jämedalt hajutatud süsteemid - suspensioonid ja emulsioonid - on suhteliselt suurte osakeste suurusega.

Tõelistes lahustes on aine molekulide või ühendite kujul, mis on lahusti molekulide vahel ühtlaselt jaotunud.

Jämedate süsteemide osakesed on mikroskoobi all selgelt nähtavad. Näiteks piim on vadakus sisalduvate rasvatilkade emulsioon, mis on õhus hõljuvate tahkete osakeste hulk.

Jämedalt hajutatud süsteemid on ebastabiilsed ja aja jooksul dispergeeritud faas dispersioonikeskkonnast eraldub (sadeneb).

Osakeste suuruse osas on kolloidlahused – soolid – tegelike lahuste ja suspensioonide vahel vahepealsel positsioonil.

Kolloidsed osakesed on väga väikesed. Ja ometi võivad need koosneda sadadest või tuhandetest molekulidest.

Kolloidsete lahuste omadused

Kolloidosakesed on nii väikesed, et neid pole tavalise mikroskoobi all näha. Välimuselt ei saa kolloidset lahust tõelisest eristada. Kui aga vaadata valgustatud kolloidlahust kõrvalt, on valgusvihust tulev valgus nähtav osakeste valguse hajumisest tekkiva heleda teena. Seda nähtust kasutatakse kolloidsete lahuste äratundmiseks.

Tõelises lahuses ei ole kiire valgus nähtav, kuna tõelise lahuse molekulid ja ioonid on selle hajutamiseks liiga väikesed.

Kolloidis on valgus selgelt nähtav. See moodustab nn Tyndalli koonuse. Kolloidsete lahuste osakesed läbivad lahusti molekulide mõjul pidevaid kaootilisi liikumisi. Seda nähtust nimetatakse Browni liikumiseks.

Oma väga väikeste suuruste tõttu on kolloidosakestel tohutu kogupindala.

1 cm servapikkuse kuubi pind on vaid 6 ruutsentimeetrit, kuid kui 1 kuupsentimeetrit ainet purustada osadeks, mille maht on 1 kuupmikron, suureneb nende kogupind 10 tuhat korda. Seetõttu on kolloidosakeste neeldumisomadused palju tugevamad kui purustamata ainel.

Hajutatud süsteemid looduses ja tehnoloogias

Kolloidses olekus ained on maapealse orgaanilise elu alus. Iga elusraku protoplasma on keeruline kolloidne süsteem. Lihaskude, kõhre, taimerakukude, punaste vereliblede membraanid on samuti tarretise tüübid.

Mullakolloidid mängivad olulist rolli taimede juurte toitumises. Mullaosakeste pinnale ioonivahetuse tulemusena adsorbeerunud kaaliumi, kaltsiumi ja muude elementide ioonid satuvad mullalahusesse ja imenduvad juurestikusse.

Kolloidses olekus ained osalevad paljude mineraalide moodustumisel:

• Agatha
• malahhiit
• marmorist

Mõned vääriskivid, näiteks pärlid, on kolloidne süsteem, kus dispersioonikeskkonnaks on tahke aine - kaltsiumkarbonaat ja dispergeeritud faas - veepiisad. Vääriskivide: rubiinid, smaragdid, safiirid värvus sõltub väikeses koguses raskmetallisoolide olemasolust.

Isegi iidsetel aegadel kasutasid inimesed kolloidprotsesse. Egiptlased lõid kivipragudesse puidust kiilud. Nad kastsid neid veega. Puit paisus, tekitades tohutu surve, mis hävitas kõige kõvemad kivid.

Loodusliku vee puhastamiseks kasutatakse kolloidset koagulatsiooniprotsesse. Settimisbasseini lisatakse elektrolüüti ja kolloidid ladestuvad helveste kujul, mida hoiab kinni liivafilter.

Merevee mõjul tekivad jõesuudmetes madalikud ja setted, mis põhjustavad jões leiduvate kolloidosakeste koagulatsiooni.

Tänapäeval on keemiatööstuse kõige olulisemad harud seotud kolloidprotsessidega:

• tehiskiu tootmine
• mitmesugused liimid
• sünteetiline kumm
• ja paljud teised keemiatooted

Elektrifiltrite - suitsueemaldajate - töös kasutatakse juba tuttavaid elektrofareesi nähtusi.

Kolloidosakeste adsorptsiooniomadused on maakide flotatsioonirikastamise protsessi aluseks. Jäätmekivimiosakesed on hüdrofiilsed, st säilitavad oma pinnal veemolekule ja maagiosakesed omandavad teatud kemikaalide lisamisel hüdrofoobsed – vetthülgavad omadused. Kui õhku puhutakse läbi selle segu, tõusevad maagi mittemärguvad osakesed pinnale ja aheraine vajub põhja.

Olulised toidud:

• kalgendatud piim
• keefir
• kodujuust
• moosid
• ja teised

Saada oma head tööd teadmistebaasi on lihtne. Kasutage allolevat vormi

Üliõpilased, magistrandid, noored teadlased, kes kasutavad teadmistebaasi oma õpingutes ja töös, on teile väga tänulikud.

Postitatud aadressil http://www.allbest.ru/

Linna riigieelarveline õppeasutus

Gümnaasium nr 1518

Kolloidsüsteemide omadused ja rakendused

Lõpetanud: Nazarova D.V.

9.-1.klassi õpilane

Teadusnõustaja:

õpetaja Belousova M.N.

Moskva - 2014

Sissejuhatus

1. Kolloidlahuste tüübid

1.1 Hankimisviisid

1.2 Kolloidide põhiomadused

1.3 Puhastusmeetodid: a) dialüüs b) ultrafiltreerimine

1.4 Rakendus

2. Praktiline osa

Järeldus

Kirjandus

Rakendused

Sissejuhatus

Puhtad ained on looduses väga haruldased. Kolloidsüsteemid asuvad jämedate süsteemide ja tõeliste lahenduste vahel. Nad on looduses laialt levinud.

Kolloidide globaalne roll loodusteaduses seisneb selles, et nad on selliste bioloogiliste moodustiste nagu elusorganismid põhikomponendid. Kogu meie keha koosneb kolloidsetest süsteemidest. On olemas terve teadus – kolloidkeemia. Minu ees tekkis kohe küsimus: miks eelistab loodus kolloidset olekut?

Sellega seoses tekivad järgmised eesmärgid ja eesmärgid:

Töö eesmärk: välja selgitada, mis on kolloidsüsteemid ja millised omadused neil on.

Eesmärgid: 1. Viia läbi eksperimentaalsed katsed kolloidlahuste omaduste uurimiseks.

2. Vasta küsimusele: miks eelistab loodus kolloidset olekut.

1. Tüübidkolloidsed lahused

Mõiste "kolloid" võttis 1861. aastal kasutusele inglise keemik Thomas Graham. Oma katsetes märkas ta, et želatiini, tärklise ja muude liimitaoliste ainete lahused erinesid mitmete omaduste poolest anorgaaniliste soolade ja hapete lahustest. Nimi pärineb kreeka eesliitest "kolo" - liim. Õige on rääkida mitte kolloidsetest ainetest, vaid kolloidsüsteemidest. Selle termini võttis kasutusele vene teadlane P.P. Weimarnis 1908. aastal. Piltidel on näha mitmesuguseid kolloidsüsteeme.

Kolloidse suurusega osakestel võib olla erinev sisemine struktuur. Kolloidsüsteeme on mitut tüüpi:

1) suits on stabiilne hajutatud süsteem, mis koosneb gaasides hõljuvatest väikestest tahketest osakestest. Suits on aerosool, mille tahkete osakeste suurus on vahemikus 10-7 kuni 10-5 m. Erinevalt tolmust, mis on jämedamalt hajutatud süsteem, suitsuosakesed gravitatsiooni mõjul praktiliselt ei setti.

2) aerosool - hajutatud süsteem, mis koosneb gaasilises keskkonnas, tavaliselt õhus, hõljuvatest väikestest osakestest. Aerosoole, mille hajutatud faas koosneb vedelatest tilkadest, nimetatakse ududeks ja tahkete osakeste puhul, kui need ei sadestu, räägitakse aurudest (vabalt hajuvad aerosoolid) või tolmust (jämedalt hajutatud aerosoolid).

3) emulsioon - dispergeeritud süsteem, mis koosneb vedeliku mikroskoopilistest tilkadest (dispergeeritud faas), mis on jaotunud teises vedelikus. Seda tüüpi kolloidsüsteemi kõige levinum esindaja on piim.

4) vaht – gaasdispersse faasi ja vedela või tahke dispersioonikeskkonnaga dispergeeritud süsteemid.

5) geel - kõrg- ja madalmolekulaarsetest ainetest koosnevad süsteemid. Kolmemõõtmelise polümeeri karkassi (võrk) tõttu on geelidel mõned tahkete ainete mehaanilised omadused (voolavus, kuju säilitamise võime, tugevus ja deformeerumisvõime (plastsus ja elastsus)).

6) suspensioon on jämedalt hajutatud süsteem tahke dispergeeritud faasi ja vedela dispersioonikeskkonnaga.

Siin on mõned näited kolloidsüsteemidest (joon. 1-8).

1. 1 Kviitungkolloidid

Dispersiooniastme osas on kolloidsüsteemid molekulaarsete ja jämedalt hajutatud süsteemide vahel. See määrab nende saamiseks kaks võimalikku viisi:

1) Dispersioonimeetodid

2) Kondensatsioonimeetodid.

Dispersioonimeetodid:

Dispersioonimeetodid põhinevad tahkete ainete purustamisel kolloidse suurusega osakesteks ja seeläbi kolloidsete lahuste moodustumisel. Dispersiooniprotsess viiakse läbi erinevate meetoditega: aine mehaaniline jahvatamine nn. kolloidveskid, metallide elektrikaarega pihustamine, ainete purustamine ultraheli abil.

Kondensatsiooni meetodid:

Aine, mis on molekulaarselt dispergeeritud olekus, saab muuta kolloidseks, asendades ühe lahusti teisega – nn. lahusti asendamise meetod. Näitena võib tuua kampolsooli valmistamist, mis ei lahustu vees, kuid lahustub hästi etanoolis. Kui veele lisada järk-järgult kampoli alkoholilahust, väheneb kampoli lahustuvus järsult, mille tulemusena moodustub vees kolloidne kampoli lahus. Väävelhüdrosooli saab valmistada sarnasel viisil.

1. 2 PõhiomadusedToalloidid

Kolloidosakeste peamine omadus on nende väike suurus vahemikus 1 kuni 100 nm.

Kolloidosakesed ei sega valguse läbipääsu.

Kolloidsüsteemide osakesed ei sadestu Browni liikumise tõttu.

Läbipaistvates kolloidides täheldatakse valguskiire hajumist (Tyndalli efekt).

Dispergeeritud osakesed ei sadestu

1. 3 meetodidkolloidi puhastamine

Kolloidide puhastamiseks on kolm peamist meetodit.

1) dialüüs. Lihtsaim dialüüsiseade – dialüüsiseade – on poolläbilaskva membraaniga (kolloodium) kott, millesse dialüüsitav vedelik asetatakse. Kott lastakse lahustiga (veega) anumasse. Lahusti vahetamisega saate saavutada peaaegu täieliku puhastamise soovimatutest lisanditest. Dialüüsi määr on tavaliselt äärmiselt madal. Nad kiirendavad dialüüsi protsessi, suurendades membraani pindala ja temperatuuri, muutes pidevalt lahustit. Materjali, mis läbib membraani, nimetatakse dialüsaadiks.

2) Ultrafiltreerimine – kolloidsete lahuste filtreerimine läbi poolläbilaskva membraani, mis laseb läbi lisanditega dispersioonikeskkonna ja säilitab dispergeeritud faasi osakesed või makromolekulid. Ultrafiltreerimisprotsessi kiirendamiseks viiakse see läbi rõhuerinevustega mõlemal pool membraani: vaakumis või kõrge rõhu all.

Ultrafiltratsioon pole midagi muud kui dialüüs, mida tehakse rõhu all.

1. 4 Rakendus

Looduses on laialt levinud kolloidsüsteemid: muld, savi, looduslikud veed, paljud mineraalid, vääriskivid. Bioloogilised vedelikud: veri, plasma, lümf, tserebrospinaalvedelik, tuumamahl, tsütoplasma. Keemilisest vaatenurgast on keha tervikuna paljude kolloidsete süsteemide kogum. Iga elusorganismi koostis sisaldab tahkeid, vedelaid ja gaasilisi aineid, mis on keskkonnaga keerulises seoses. Rakkude tsütoplasmal on nii vedelatele kui ka želatiinsetele ainetele iseloomulikud omadused.

Kolloidsüsteemid ei oma suurt tähtsust mitte ainult bioloogias, vaid ka meditsiinis, kosmetoloogias ja toiduainetööstuses.

Nende kasutamisel tuleb arvestada kolloidide omadustega, näiteks sünereesi nähtus (geeli mahu spontaanne vähenemine, millega kaasneb vedeliku eraldumine) määrab toiduainete, meditsiiniliste ja kosmeetiliste ainete: geelide säilivusaja. , salvid, marmelaad, tarretatud liha, tarretis. Soojaverelistele loomadele on vere hüübimisega kaasnev bioloogiline sünerees väga oluline. Lahustuv verevalk fibrinogeen muutub tegurite mõjul lahustumatuks fibriiniks, mille tromb ummistab haava. Kui see protsess on raske, siis räägitakse võimalusest, et inimene haigestub hemofiiliaga.

Kolloidide puhastamise meetodeid kasutavad ka inimesed, näiteks kompenseeriva dialüüsi põhimõte (meetodi põhimõte on see, et dialüsaatoris kasutatakse puhta lahusti asemel erineva kontsentratsiooniga määratud madalmolekulaarsete ainete lahuseid). kasutati tehisneeru nimelise seadme loomiseks. Selle abiga saate puhastada patsiendi verd erinevatest ainevahetusproduktidest, asendades ajutiselt haige neeru funktsiooni selliste näidustuste korral nagu äge neerupuudulikkus, näiteks mürgistuse tagajärjel.

Kolloidkeemia mängib olulist rolli tõhusate keskkonnakaitsemeetodite väljatöötamisel. Üks peamisi probleeme selles valdkonnas on vee puhastamine erinevatest saasteainetest. Tüüpiliseks näiteks on veehoidlate ja jõgede reostumine toiduainetööstuse ettevõtete reovees sisalduvate valguainetega.

Eriti tõhus puhastamine saavutatakse vahtudega, millel on teatud kolloidsed keemilised omadused. Teine näide on veepinna saastumine naftaga tankeriõnnetuste ajal. Õlilaik võib õnnetuskohast levida väga pikkadele vahemaadele. Kolloidkeemia ja pinnanähtuste seadused võimaldavad soovitada võimalikke meetodeid õli leviku ja selle kogumise tõkestamiseks.

kolloidne bioloogiline meditsiin kosmetoloogia

2. Praktiline osa

Töö käigus viisin läbi järgmised katsed:

1. Kolloidsüsteemide valmistamine.

A) KMnO2+Na2S2O3=

B) AgNO3 + KI = AgI + KNO3

2. Töö kirjeldus

3. Tyndalli efekt

Katsetes kasutasime läbipaistvaid anumaid – klaassilindreid, keeduklaase ja lampi, mis toodab suunatud valgusvihku (taskulamp).

Järeldus

Kirjanduse uurimise ja praktiliste katsete tulemusena võin eeldada, et loodus eelistab kolloidset olekut, sest:

Kolloidses olekus ainel on suur faasidevaheline liides. Ja see aitab kaasa paremale ainevahetusele.

Vere hüübimise protsessis mängib olulist rolli bioloogiline sünerees (geeli mahu spontaanne vähenemine, millega kaasneb vedeliku eraldumine).

Koagulatsiooni (kolloidosakeste kokkukleepumise) nähtus happe-aluse keskkonna muutumisel on seedimise aluseks.

Kogu loodus – looma- ja taimeorganismid, hüdrosfäär ja atmosfäär, maakoor ja aluspinnas – on paljude erinevate ja erinevat tüüpi jämedate ja kolloidsete hajutatud süsteemide kompleksne kogum. Hajus olek on üsna universaalne ja sobivatel tingimustel võib iga keha sellesse minna.

Praktilises osas viisime läbi katseid Tyndalli efektiga tutvumiseks

Sidekoevalkude (aminohapped proliin ja glütsiin) rikkad kolloidid moodustavad naha, lihased, küüned, juuksed, veresooned, kopsud, kogu seedetrakti ja palju muud, ilma milleta pole elu ise mõeldav.

Kolloidide kasutamist kasutatakse meditsiinipraktikas üha enam.

Alates lihtsate kolloidsoolade kasutamisest lokaalses raviteraapias ning alumiiniumi- ja magneesiumisoolade kasutamisest maohappesuse vähendamiseks kuni alumiiniumhüdroksiidi kasutamiseni stabilisaatori ja ravimainete kandjana.

Kolloidkeemia tundmine on meie ajal vajalik ja nõutud, mida minu sõnad kinnitavad.

Kirjandus

1. Sade G., Füüsikaline keemia sisehaigustes, L., 1930

2. Pasynsky A.G., Kolloidkeemia, 3. väljaanne, M., 1968

3. G.E. Rudzitis. Keemia 11. klass. M., Haridus, 2009

4. L.M. Pustovalova, I.E. Nikanorova. Keemia, Knorus.

5. Kolloidide füüsikaline keemia. Õpik kõrgkoolile. M., Haridus, 1988

6. Kolloidvalemitega veebisait

Rakendus

Näitedkolloidnesüsteemid

Riis. 1. Toit

Riis. 2. Õli

Riis. 3. Kolloidhõbe

Riis. 4. Raseerimisgeelid

Riis. 5. Udu

Riis. 6. Lõika teemant

Riis. 7. Veri

Veri on tüüpiline näide kehakoest, kus mõned kolloidid asuvad teiste sees. V.A. Isaev defineerib verd kui hajutatud süsteemi, milles moodustunud elemendid - erütrotsüüdid, trombotsüüdid, leukotsüüdid on faas ja plasma on hajutatud keskkond.

Postitatud saidile Allbest.ru

...

Sarnased dokumendid

Kolloidkeemia kui teadus, mis uurib heterogeensete, väga hajutatud süsteemide ja kõrgmolekulaarsete ühendite füüsikalis-keemilisi omadusi. Kolloidlahuste valmistamine ja puhastamise meetodid. Geelide kasutamine toiduainetööstuses, kosmeetikas ja meditsiinis.

esitlus, lisatud 26.01.2015


Hajussüsteemide klassifikatsioon. Kolloidsete lahuste stabiilsuse peamised tegurid. Meetodid nende valmistamiseks (dispersioon, kondensatsioon) ja puhastamine (dialüüs, ultrafiltreerimine). Kolloidosakeste struktuuri mitselliteooria. Koaguleerimine elektrolüütide segudega.

esitlus, lisatud 28.11.2013


Kolloidsüsteemide olemus ja tunnused. Seda tüüpi lahenduste põhiomadused ja struktuur. Tyndalli efekti omadused. Erinevused hüdrosoolide ja organosoolide vahel. Kolloidsüsteemide moodustamise meetodid, spetsiifilised omadused, kasutusala.

esitlus, lisatud 22.05.2014


Kolloidsüsteemide valmistamise meetodid; protsessi üksikute etappide kiirust mõjutavad tegurid, koagulatsioonireeglid. Madala molekulmassiga lisandite astabiliseeriv toime kolloidlahustes, nende eemaldamise meetodid: dialüüs, elektrodialüüs ja ultrafiltratsioon.

esitlus, lisatud 17.09.2013


Kolloidsüsteemi mõiste. Kolloidne keemia. Kolloidsüsteemide, nende tüüpide ja omaduste ideede arendamine. Lüofoobsed soolid. Lüofiilsed kolloidid ja kolloidide kasutusvaldkonnad. Inimese, keharakkude ja kudede kolloid-keemiline füsioloogia.

abstraktne, lisatud 28.06.2008


Kitosaan: struktuur, füüsikalis-keemilised omadused, jahvatamine, ladustamine ja tootmine. Kasutamine meditsiinis, analüütilises keemias, paberi- ja toiduainetööstuses, kosmetoloogias. Karbi keemilise koostise omadused, organoleptilised omadused.

praktiline töö, lisatud 17.02.2009


Esimene praktiline teave kolloidide kohta. Heterogeensete segude omadused. Kolloidosakese pinna ja kolloidosakese ruumala vaheline seos. Hajusüsteemide eripära. Kolloidlahuste omadused. Hajusüsteemide klassifikatsioon.

esitlus, lisatud 17.08.2015


Kolloidsüsteemide saamise omadused. Kvartsklaaside moodustumise protsesside teoreetiline analüüs sool-geel meetodil. Soolkolloidsete süsteemide valmistamine hübriidmeetodil. Euroopiumiioonide poolt aktiveeritud kvantklaaside omaduste karakteristikud.

kursusetöö, lisatud 14.02.2010


Agar-agari mõiste ja keemiline koostis, selle valmistamise meetodid ja meetodid, nende võrdlevad omadused, põhietapid, eeliste ja puuduste hindamine. Agar-agari ja agaroosi omadused ja kasutusjuhised tööstuses ja meditsiinis.

abstraktne, lisatud 06.10.2014


Bensoehape C6H5COOH on aromaatse seeria lihtsaim ühealuseline karboksüülhape: ajalugu; füüsikalised omadused ja tootmismeetodid; laboratoorne süntees; rakendus kalorimeetrias, toiduainetööstuses, meditsiinis; mõju tervisele.

Kolloidsüsteemid kuuluvad hajutatud süsteemid– süsteemid, kus üks aine erineva suurusega osakeste kujul jaotub teises (vt punkt 4.1). Hajutatud süsteemid on äärmiselt mitmekesised; Peaaegu iga reaalne süsteem on hajutatud. Dispergeeritud süsteeme klassifitseeritakse peamiselt hajutatud faasi osakeste suuruse (või dispersiooniastme) järgi; lisaks on nad jagatud rühmadesse, mis erinevad hajutatud faasi ja dispersioonikeskkonna olemuse ja agregatsiooni oleku poolest.

Kui dispersioonikeskkond on vedel ja dispergeeritud faas tahked osakesed, nimetatakse süsteemi suspensiooniks või peatamine; kui hajutatud faas koosneb vedelikupiiskadest, siis süsteemi nn emulsioon. Emulsioonid jagunevad omakorda kahte tüüpi: sirge, või "õli vees"(kui dispergeeritud faas on mittepolaarne vedelik ja dispersioonikeskkond on polaarne vedelik) ja tagurpidi, või "vesi õlis"(kui polaarne vedelik on hajutatud mittepolaarses). Hajussüsteemide hulgas on ka vaht(vedelikus dispergeeritud gaas) ja poorsed kehad(tahke faas, milles gaas või vedelik on dispergeeritud). Hajusüsteemide peamised tüübid on toodud tabelis 1.

Dispersiooniastme järgi eristatakse tavaliselt järgmisi hajutatud süsteemide klasse:

Jämedad süsteemid– süsteemid, milles hajutatud faasi osakeste suurus ületab 10–7 m.

Kolloidsed süsteemid– süsteemid, milles hajutatud faasi osakeste suurus on 10 -7 – 10 -9 m Kolloidsüsteeme iseloomustab heterogeensus, s.t. faasiliideste olemasolu ja hajutatud faasi väga suur eripind. See põhjustab pinnafaasi olulise panuse süsteemi olekusse ja toob kaasa ainult neile omaste eriliste omadustega kolloidsüsteemide ilmumise.

Mõnikord eraldatakse molekulaarsed (ioonsed) hajutatud süsteemid, mis rangelt võttes on tõelised lahendused, s.t. homogeensed süsteemid, kuna neil puuduvad faasiliidesed.

Kolloidsüsteemid jagunevad omakorda kahte rühma, mis on dispergeeritud faasi osakeste ja dispersioonikeskkonna vaheliste interaktsioonide olemuse poolest järsult erinevad - lüofoobsed kolloidsed lahused (soolid) ja kõrgmolekulaarsete ühendite (HMC) lahused, mida varem nimetati lüofiilsed kolloidid. Lüofoobsed kolloidid hõlmavad süsteeme, milles dispergeeritud faasi osakesed interakteeruvad nõrgalt dispersioonikeskkonnaga; neid süsteeme saab hankida ainult energiakuluga ja need on stabiilsed ainult stabilisaatorite juuresolekul.

BMC lahused tekivad spontaanselt dispergeeritud faasi osakeste tugeva interaktsiooni tõttu dispersioonikeskkonnaga ja on võimelised püsima stabiilsena ilma stabilisaatoriteta. Lüofoobsed kolloidid ja IUD lahused erinevad ka hajutatud faasi moodustavate osakeste struktuuri poolest. Lüofoobsete kolloidide jaoks struktuuriüksus on mitmekomponentne muutuva koostisega agregaat - mitsell, IUD lahenduste puhul – makromolekul.

Tabel 1. Hajussüsteemide peamised tüübid

Hajutatud faas	Dispergeeriv keskkond	Sümbol	Hajutatud süsteemide näited
Vedelik			Udu, pilved, vedelad aerosoolid
Tahke			Suits, tolm, tahked aerosoolid
	Vedelik		Vahud, gaasiemulsioonid
Vedelik	Vedelik		Emulsioonid (piim, lateks)
Tahke	Vedelik		Suspensioonid, kolloidlahused, geelid, pastad
	Tahke		Tahked vahud, poorsed kehad (vahud, silikageel, pimsskivi)
Vedelik	Tahke		Pärl, opaal
Tahke	Tahke		Värvilised klaasid, sulamid

Kolloidsüsteemid on süsteemid, milles üks aine sisaldub teises väikeste osakeste kujul. Neid nimetatakse sageli ka kolloid-dispersseteks, kuna nende süsteemide moodustumine on ühe aine kondenseerumise ja lahustumise keemiline protsess, milles lahustunud aine osakesed on konstantses olekus süsteemideks on emulsioonid, suspensioonid, vahud ja mitmesugused puistematerjalid.

Kolloidsüsteemid mängivad inimeste jaoks olulist rolli. Sisuliselt on inimkeha üks levinud kolloidne dispersioonisüsteem. Sest kehas on peaaegu kõik ained üksteises lahustunud ja pidevas liikumises. Keha peamised bioloogilised kolloidsüsteemid on veri ja rakud. Rakk koosneb tuumast, ribosoomidest, lüsosoomidest, Golgi kompleksist, ER-st – ainest, mis ühendab raku üheks tervikuks, hüaloplasmast ja membraanist.

Tuum on kolloidne keskkond, mis vastutab DNA stabiilsuse eest. Membraanis vastutavad kolloidsed ained membraani elastsuse eest ja täidavad kaitsefunktsiooni. Hüaloplasma on kolloidide kompleksne ühend rakus, mis osalevad biokeemilistes protsessides, kuna nad võivad iseseisvalt liikuda ühest ainest teise.

Veri on ka näide kehakoest, mille aluseks on kolloid-dispersioonsüsteem. Vere elemendid, mille hulka kuuluvad punased verelibled, trombotsüüdid ja leukotsüüdid, on kolloidid ja on dispersioonikeskkond. Plasmas võib kõike nimetada kolloidseks. Plasma aluseks on vesi, see loob hajutatud keskkonna, milles paiknevad plasma orgaanilised komponendid: suured valgumolekulid, aminohappe molekulid, mono- ja polüsahhariidid ning paljud teised.

Kolloidsüsteemid mängivad olulist rolli mitte ainult inimkeha elus. Neil on ka tohutu praktiline tähtsus. Kolloid-dispergeeritud protsesside uurimise põhjal on loodud uusi materjale, leiutatud palju keemilisi protsesse, mida kasutatakse aktiivselt tootmises, aga ka vee (sh reovee) puhastamiseks.

Bioloogilise veepuhastussüsteemi kasutamine muutub järjest olulisemaks, kuna mage- ja joogiveevarud vähenevad. Vee puhastamine toob kaasa veelgi suurema keskkonnareostuse.

Bioloogiline vee puhastamine hõlmab spetsiaalsete mikroorganismide kasutamist, mis töötlevad orgaanilisi komponente. Spetsiaalsete bakterite kolooniad moodustavad õhukeste suspensioonide kujul ainulaadseid kolloidsüsteeme. Sellise koloonia eluea jooksul puhastavad sellesse kuuluvad bakterid vett saasteainetest.

Bioloogiline veepuhastus on kahte tüüpi: puhastus looduslikes tingimustes, kus mikroorganismid on keskkonnast, ja kunstlik, mille käigus mikroorganismid toimivad suletud süsteemides ja hapnikku varustatakse mehaanilise aeratsiooniga.

Süsteemid on vahepealsed tõeliste lahenduste ja jäme süsteemid - suspensioonid, milles dispergeeritud faasi diskreetsed osakesed, tilgad või mullid, mille suurus on vähemalt üks mõõtmetest vahemikus 1 kuni 1000 nm, on jaotatud dispersioonikeskkonnas, tavaliselt pidevas, mis erineb esimesest koostiselt või agregatsiooni olek. IN vabalt hajutatud Kolloidsüsteemides (aurud, soolid) osakesed ei sadene.

Põhiomadused

• Kolloidosakesed ei sega valguse läbipääsu.
• Läbipaistvates kolloidides täheldatakse valguskiire hajumist (Tyndalli efekt).
• Dispergeeritud osakesed ei sadestu – Browni liikumine hoiab neid hõljuvas olekus, kuid erinevalt osakeste Browni liikumisest ei saa kolloidsetes lahustes dispergeeritud osakesed kohtuda, mis on tingitud osakeste samast laengust.

Peamised tüübid

• suits on tahkete osakeste suspensioon gaasis.
• udu on vedelate osakeste suspensioon gaasis.
• aerosool - koosneb väikestest tahketest või vedelatest osakestest, mis on suspendeeritud gaasilises keskkonnas
• vaht on gaasi suspensioon vedelas või tahkes olekus.
• emulsioon - vedelate osakeste suspensioon vedelikus.
• sool on ultramikroheterogeenne dispergeeritud süsteem, lüosool on sool, mille dispersioonikeskkond on vedelik.
• geel - kahe komponendi suspensioon, millest üks moodustab kolmemõõtmelise raami, mille tühimikud on täidetud madala molekulmassiga lahustiga (omab teatud tahke aine omadusi).
• suspensioon - tahkete osakeste suspensioon vedelikus.

Keemilises analüüsis kasutatavad kolloidsüsteemid

Kolloidsüsteemidest on keemilise analüüsi jaoks kõige olulisemad hüdrosoolid- kahefaasilised mikroheterogeensed dispergeeritud süsteemid, mida iseloomustab ülikõrge dispersioon, milles dispersioonikeskkonnaks on vesi, analüütilises praktikas kõige sagedamini kasutatav lahusti. Samuti on olemas organosoolid, milles dispersioonikeskkonnaks on mittevesipõhised (orgaanilised) lahustid. Dispergeeritud faasi osakeste molekulaarse adhesiooni tulemusena tekivad soolidest nende koagulatsiooni käigus geelid. Sel juhul faaside eraldumist ei toimu; teisisõnu, soolide üleminek geeliks ei ole faasimuutus.

Geeli moodustumisel on kogu dispersioonikeskkond (näiteks vesi hüdrosoolis) kindlalt seotud dispergeeritud faasi osakeste pinnaga ja geeli ruumilise struktuuri rakkudes. Geelid on võimelised aja jooksul oma ruumilist struktuuri pöörduvalt taastama, kuid pärast kuivamist nende struktuur hävib ja nad kaotavad selle võime.

Hõbehalogeniidide kolloidsed omadused

Hõbedasoolade lahustega halogeniidioonide tiitrimisel saadakse hõbehalogeniidid, mis on väga altid kolloidsete lahuste moodustumisele. Halioonide liia juuresolekul, st enne ekvivalentsuspunkti halogeniidide tiitrimisel hõbeioonidega või pärast ekvivalentpunkti hõbeioonide tiitrimisel halogeniididega, omandavad AgHal suspendeeritud osakesed Halioonide adsorptsiooni tõttu negatiivse laengu :

m AgHal+ nНl − → m  ·  nНal −

Ag ± ioonide liia juuresolekul (st enne ekvivalentsuspunkti hõbeioonide tiitrimisel halogeniididega või pärast ekvivalentpunkti halogeniidide tiitrimisel hõbeioonidega) omandavad hõljuvad osakesed positiivse laengu:

m AgHal+ n Ag+ → m  ·  n Ag+

Seega hõljuva osakese laeng m  n Hal − või m  n Ag+ määrab mitselli tuuma pinnale adsorbeerunud ioonide laeng m, ja sõltub Hal − või Ag + liia olemasolust süsteemis, mis määrab hõljuva sooliosakese negatiivse või positiivse laengu.

Lisaks mitselli südamiku pinnal paiknevale ja teatud elektrilaengu andvale adsorptsioonikihile sisaldab mitsell ka mõningaid vastupidise märgiga ioone, moodustades teise (välimise) ioonikihi.

Näiteks kaaliumjodiidi tiitrimisel hõbenitraadi lahusega

Ag + + NO 3 − + K + + I − → AgI + K + + NO 3 −

moodustuvad järgmise struktuuriga mitsellid:

• mitsellid, mis on moodustatud Ag-st koos liigse hõbenitraadiga:

{ m  ·  n Ag+·( n − x)NO 3 − ) x+  ·  x NR 3 −

• mitsellid, mis on moodustunud AgI-st koos liigse kaaliumjodiidiga:

{ m  ·  n mina − ·( n − x)K + ) x−  ·  x K+

Samanimelisi elektrilaenguid kandvad kolloidosakesed tõrjuvad üksteist. Vastastikused tõukejõud takistavad osakestel jõudmast piisavalt lähedale, et tekiks vastastikune külgetõmme. Samal ajal on laetud osakestel suur adsorptsioonivõime, nad tõmbavad ligi vastupidise märgiga elektrilaenguid kandvaid osakesi ja moodustavad nendega halvasti lahustuvaid ühendeid. Esiteks adsorbeeritakse laetud kolloidosakeste pinnale need ioonid, mis moodustavad kõige vähem lahustuvaid sademeid koos nende osakeste osaks olevate ioonidega. Lisaks adsorbeeritakse need ioonid, mille kontsentratsioon on kõrgeim. Näiteks AgI sadestamisel võivad sellega koos sadestuda Br − , Cl − , SCN − ja teised ioonid. Võõrlisanditeta halogeniidide tiitrimisel adsorbeeritakse lahuses olevad Hl − ioonid sademe poolt, andes AgHal osakestele negatiivse laengu. Mõlemal juhul on tiitrimistulemused moonutatud. Seetõttu on vaja rangelt järgida teatud ainete määramise meetodites soovitatud sademete tingimusi.