Бұл мақаланың негізгі тақырыбы коллоидтық бөлшек болады. Бұл жерде коллоидтық ерітінді және мицеллалар түсінігін қарастырамыз. Сондай-ақ коллоидты бөлшектердің негізгі түрлік алуандығымен танысады. Зерттелетін терминнің әртүрлі ерекшеліктеріне, кейбір жеке ұғымдарға және тағы басқаларына жеке тоқталайық.
Кіріспе
Колоидтық бөлшек ұғымы әртүрлі ерітінділермен тығыз байланысты. Олар бірге әртүрлі микрогетерогенді және дисперсті жүйелерді құра алады. Мұндай жүйелерді құрайтын бөлшектердің өлшемдері әдетте бір микроннан жүз микронға дейін болады. Дисперсті орта мен фаза арасында анық бөлінген шекаралары бар беттің болуымен қатар, коллоидты бөлшектер төмен тұрақтылық қасиетімен сипатталады, ал ерітінділердің өзі өздігінен түзіле алмайды. Ішкі құрылым мен өлшемдердің құрылымында алуан түрліліктің болуы бөлшектерді алудың көптеген әдістерін құруды тудырады.
Колоидтық жүйе түсінігі
Коллоидтық ерітінділерде бөлшектердің барлығы олардыңагрегаттар дисперсті типті жүйелерді құрайды, олар ерітінділер арасында аралық болып табылады, олар ақиқат және өрескел деп анықталады. Бұл ерітінділерде дисперсті фазаны құрайтын тамшылардың, бөлшектердің және тіпті көпіршіктердің өлшемдері бір мыңнан мың нм-ге дейін болады. Олар дисперсті ортаның қалыңдығы бойынша, әдетте, үздіксіз таралады және құрамы және/немесе агрегаттық күйі бойынша бастапқы жүйеден ерекшеленеді. Мұндай терминологиялық бірліктің мағынасын жақсырақ түсіну үшін оны ол құрайтын жүйелердің фонында қарастырған дұрыс.
Сипаттарды анықтау
Колоидтық ерітінділердің қасиеттерінің ішінде негізгілерін анықтауға болады:
- Түзетін бөлшектер жарықтың өтуіне кедергі жасамайды.
- Мөлдір коллоидтар жарық сәулелерін шашырату қабілетіне ие. Бұл құбылыс Тиндалл эффектісі деп аталады.
- Коллоидты бөлшектің заряды дисперсті жүйелер үшін бірдей, нәтижесінде олар ерітіндіде бола алмайды. Броундық қозғалыста дисперсті бөлшектер тұнбаға түсе алмайды, бұл олардың ұшу күйінде сақталуына байланысты.
Негізгі түрлері
Колоидтық ерітінділердің негізгі классификация бірліктері:
- Газдардағы қатты бөлшектердің суспензиясы түтін деп аталады.
- Газдардағы сұйық бөлшектердің суспензиясы тұман деп аталады.
- Газ ортасында суспензияланған қатты немесе сұйық түрдегі ұсақ бөлшектерден аэрозоль түзіледі.
- Сұйықтардағы немесе қатты заттардағы газ суспензиясы көбік деп аталады.
- Эмульсия – сұйықтықтағы сұйық суспензия.
- Sol – дисперсті жүйеультрамикрогетерогенді түрі.
- Гель – 2 компоненттен тұратын суспензия. Біріншісі үш өлшемді құрылымды жасайды, оның бос жерлері әртүрлі төмен молекулалық еріткіштермен толтырылады.
- Сұйықтардағы қатты бөлшектердің суспензиясы суспензия деп аталады.
Барлық осы коллоидтық жүйелерде бөлшектердің өлшемдері олардың шығу табиғаты мен агрегаттық күйіне байланысты айтарлықтай өзгеруі мүмкін. Бірақ құрылымы әртүрлі жүйелердің соншалықты сан алуандығына қарамастан, олардың барлығы коллоидты.
Бөлшектердің әртүрлілігі
Коллоидтық өлшемдері бар бастапқы бөлшектер ішкі құрылым түріне қарай келесі түрлерге бөлінеді:
- Супенсоидтар. Оларды қайтымсыз коллоидтар деп те атайды, олар ұзақ уақыт бойы өздігінен өмір сүре алмайды.
- Мицеллярлы типті коллоидтар немесе оларды жартылай коллоидтар деп те атайды.
- Қайтымды түрдегі коллоидтар (молекулалық).
Бұл құрылымдардың қалыптасу процестері өте әртүрлі, бұл оларды егжей-тегжейлі деңгейде, химия және физика деңгейінде түсіну процесін қиындатады. Ерітінділердің осы түрлері түзілетін коллоидты бөлшектердің пішіні мен интегралдық жүйенің қалыптасу процесі үшін шарттары өте әртүрлі.
Суспенсоидтарды анықтау
Суспенсоидтар – металл элементтері және олардың оксид, гидроксид, сульфид және басқа тұздар түріндегі өзгерістері бар ерітінділер.
Барлығыжоғарыда аталған заттардың құрамдас бөлшектерінде молекулалық немесе иондық кристалдық тор болады. Олар заттың дисперсті түрінің фазасын құрайды – суспенсоид.
Оларды суспензиялардан ажыратуға мүмкіндік беретін ерекше қасиет - жоғары дисперсиялық индекстің болуы. Бірақ олар дисперсия үшін тұрақтандыру механизмінің жоқтығынан өзара байланысты.
Суспенсоидтардың қайтымсыздығы олардың булау процесінің тұнбасының тұнбаның өзі мен дисперсті орта арасында байланыс жасап, адамға қайтадан золь алуға мүмкіндік бермеуімен түсіндіріледі. Барлық суспенсоидтар лиофобты. Мұндай ерітінділерде ұсақталған немесе конденсацияланған металдар мен тұз туындыларына қатысты коллоидты бөлшектер деп аталады.
Өндіріс әдісі дисперстік жүйелерді жасаудың екі әдісінен еш айырмашылығы жоқ:
- Дисперсия арқылы алу (үлкен денелерді ұсақтау).
- Иондық және молекулалық еріген заттарды конденсациялау әдісі.
Мицеллярлық коллоидтарды анықтау
Мицеллярлы коллоидтар жартылай коллоидтар деп те аталады. Амфифильді типті молекулалардың концентрациясының жеткілікті деңгейі болған жағдайда олар жасалған бөлшектер пайда болуы мүмкін. Мұндай молекулалар молекуланың агрегаты – мицеллаға біріктіру арқылы тек төмен молекулалы заттарды құра алады.
Амфифильді табиғат молекулалары – полярлы емес еріткіш пен гидрофильді топқа ұқсас параметрлері мен қасиеттері бар көмірсутек радикалынан тұратын құрылымдар.полярлық деп те аталады.
Мицеллалар – негізінен дисперсиялық күштерді қолдану арқылы бірге ұсталатын, біркелкі орналасатын молекулалардың ерекше агломерациялары. Мицеллалар, мысалы, жуғыш заттардың сулы ерітінділерінде түзіледі.
Молекулярлық коллоидтарды анықтау
Молекулалық коллоидтар – табиғи және синтетикалық шыққан жоғары молекулалы қосылыстар. Молекулярлық массасы 10 000-нан бірнеше миллионға дейін болуы мүмкін. Мұндай заттардың молекулалық фрагменттері коллоидты бөлшектің өлшеміне ие. Молекулалардың өздері макромолекулалар деп аталады.
Сұйылтуға ұшырайтын макромолекулярлық типті қосылыстар шынайы, біртекті деп аталады. Олар экстремалды сұйылту жағдайында сұйылтылған препараттарға арналған заңдардың жалпы сериясына бағынады.
Молекулалық түрдегі коллоидты ерітінділерді алу өте қарапайым тапсырма. Құрғақ зат пен сәйкес еріткіштің жанасуы жеткілікті.
Макромолекулалардың полярлы емес түрі көмірсутектерде ери алады, ал полярлы түрі полярлы еріткіштерде ери алады. Соңғысына мысал ретінде әртүрлі белоктардың су мен тұз ерітіндісінде еруі жатады.
Бұл заттарды қайтымды деп атайды, себебі оларды құрғақ қалдықтардың жаңа бөліктерін қосу арқылы булануға ұшырату молекулалық коллоидты бөлшектердің ерітінді түрінде пайда болуына әкеледі. Олардың еріту процесі ол ісінетін кезеңнен өтуі керек. Ол молекулалық коллоидтарды ерекшелендіретін тән белгі, бойыншажоғарыда талқыланған басқа жүйелердің фонында.
Ісу процесінде еріткіш түзетін молекулалар полимердің қатты қалыңдығына еніп, сол арқылы макромолекулаларды итереді. Соңғысы үлкен өлшемдерге байланысты ерітінділерге баяу тарай бастайды. Сырттай бұл полимерлердің көлемдік мәнінің жоғарылауымен байқалады.
Мицелл құрылғысы
Коллоидтық жүйенің мицеллалары мен олардың құрылымын түзу процесін қарастырсақ, зерттеу оңайырақ болады. Мысал ретінде AgI бөлшекті алайық. Бұл жағдайда келесі реакция кезінде коллоидтық типті бөлшектер түзіледі:
AgNO3+KI à AgI↓+KNO3
Күміс йодидінің (AgI) молекулалары іс жүзінде ерімейтін бөлшектерді құрайды, олардың ішінде кристалдық тор күміс катиондары мен йод аниондары арқылы түзілетін болады.
Алынған бөлшектер бастапқыда аморфты құрылымға ие болады, бірақ кейін бірте-бірте кристалданған кезде олар тұрақты сыртқы құрылымға ие болады.
Егер AgNO3 және KI-ді сәйкес эквиваленттерінде алсаңыз, кристалдық бөлшектер өсіп, коллоидтық бөлшектің өзінен де асып түсетін елеулі өлшемдерге жетеді, содан кейін тез арада жауын.
Заттардың біреуін артық алсаңыз, одан жасанды тұрақтандырғыш жасауға болады, ол күміс йодидінің коллоидты бөлшектерінің тұрақтылығы туралы есеп береді. Шамадан тыс AgNO3ерітіндіде көбірек күміс иондары және NO3- болады. AgI кристалдық торларының түзілу процесі Панет-Фажанс ережесіне бағынатынын білу маңызды. Сондықтан ол осы ерітіндіде күміс катиондарымен берілген (Ag+) осы затты құрайтын иондардың қатысуымен ғана жүре алады.
Оң Argentum иондары мицелла құрылымына мықтап кіретін және электрлік потенциалды байланыстыратын ядроның кристалдық торының қалыптасу деңгейінде аяқталады. Осы себепті ядролық тордың құрылысын аяқтау үшін қолданылатын иондарды потенциалды анықтаушы иондар деп атайды. Коллоидты бөлшектің – мицелланың түзілуі кезінде процестің сол немесе басқа барысын анықтайтын басқа да белгілер болады. Дегенмен, мұнда бәрі ең маңызды элементтері көрсетілген мысал арқылы қарастырылды.
Кейбір ұғымдар
Коллоидтық бөлшек термині қарсы иондардың жалпы санының адсорбциясы кезінде потенциалды анықтаушы типті иондармен бір мезгілде түзілетін адсорбциялық қабатпен тығыз байланысты.
Түйіршік – өзегі мен адсорбциялық қабатынан түзілген құрылым. Оның электрлік потенциалы E-потенциалмен бірдей белгіге ие, бірақ оның мәні кішірек болады және адсорбциялық қабаттағы қарсы иондардың бастапқы мәніне байланысты болады.
Коллоидты бөлшектердің коагуляциясы коагуляция деп аталатын процесс. Дисперстік жүйелерде ол ұсақ бөлшектердің пайда болуына әкеледіүлкенірек. Процесс коагуляциялық құрылымдарды қалыптастыру үшін шағын құрылымдық компоненттер арасындағы біріктірумен сипатталады.
