Коллоидный
-
Определение коллоидов
- Коллоид — это смесь, в которой одно вещество состоит из микроскопически диспергированных нерастворимых частиц, суспендированных в другом веществе.
- Частицы дисперсной фазы имеют диаметр от 1 нанометра до 1 микрометра.
- Коллоиды могут быть полупрозрачными или непрозрачными.
-
История изучения коллоидов
- Изучение коллоидов началось в 1845 году Франческо Сельми.
- Майкл Фарадей и Томас Грэм ввели термин «коллоид» в 1861 году.
-
Классификация коллоидов
- Гомогенные смеси с дисперсной фазой в диапазоне размеров от 1 нм до 1 мкм называются коллоидными аэрозолями, эмульсиями, суспензиями, пенами, дисперсиями или гидрозолями.
- Гидроколлоиды — это химические вещества, коллоидно диспергированные в воде, изменяющие реологические свойства воды.
-
Компоненты и свойства коллоидов
- Гидроколлоиды содержат гелеобразующие вещества, такие как NaCMC и желатин, и герметики, такие как полиуретан.
- Коллоиды состоят из дисперсной фазы и сплошной фазы, в отличие от растворов, где растворенное вещество и растворитель составляют одну фазу.
-
Взаимодействие между частицами
- Исключенное объемное отталкивание, электростатическое взаимодействие, ван-дер-Ваальсовы силы, пространственные силы и силы истощения влияют на взаимодействие коллоидных частиц.
-
Скорость осаждения и подготовка коллоидов
- Гравитационное поле Земли влияет на скорость осаждения коллоидных частиц.
- Существует верхний предел размера коллоидных частиц, после которого вещество больше не считается коллоидной суспензией.
- Коллоиды можно получить двумя основными способами: диспергированием и адсорбцией.
-
Диспергирование и конденсация
- Диспергирование крупных частиц до коллоидных размеров путем измельчения, распыления или сдвига.
- Конденсация мелких растворенных молекул в коллоидные частицы путем осаждения, конденсации или окислительно-восстановительных реакций.
-
Стабилизация коллоидных систем
- Стабильность коллоидной системы определяется силами взаимодействия между частицами.
- Электростатическая стабилизация основана на взаимном отталкивании зарядов.
- Пространственная стабилизация заключается в поглощении полимера на частицах.
- Электростерическая стабилизация сочетает оба механизма.
-
Дестабилизация коллоидных систем
- Удаление электростатического барьера путем добавления соли или изменения рН.
- Добавление полимерных флокулянтов для связывания частиц.
- Добавление неадсорбированных полимеров для агрегации.
-
Контроль стабильности
- Турбидиметрия для измерения среднего размера частиц и объемной доли дисперсной фазы.
- Динамическое рассеяние света для определения размера частиц.
-
Ускоренные методы прогнозирования срока годности
- Термические методы для ускорения дестабилизации.
- Механические методы, такие как вибрация и центрифугирование.
-
Коллоиды как модельная система
- Коллоидные частицы могут быть использованы для моделирования атомов.
- Фазовые переходы в коллоидных суспензиях аналогичны фазовым переходам в жидкостях.
-
Коллоидные кристаллы
- Высокоупорядоченные наборы частиц, образующиеся на большом расстоянии.
- Пример: драгоценный опал, состоящий из аморфных коллоидных сфер диоксида кремния.
-
Периодические решетки из субмикрометровых частиц
- Образуют решетки из промежуточных пустот
- Действуют как дифракционная решетка для видимого света
- Расстояние между частицами должно быть порядка длины волны света
-
Коллоидные кристаллы
- Макромолекулы в воде образуют кристаллоподобные корреляции
- Дифракция и интерференция света аналогичны рассеянию рентгеновских лучей
- Развитие методов получения синтетических коллоидов
-
Коллоидная фаза в биологии
- Разделение коллоидной фазы важно для компартментализации клеток
- Биомолекулярные конденсаты образуются в результате разделения фаз
-
Коллоиды в окружающей среде
- Служат транспортным средством для загрязняющих веществ
- Радионуклиды и тяжелые металлы сорбируются коллоидами
- Неорганические и органические коллоиды
-
Коллоиды в почвоведении
- Состоят из мельчайших частиц глины и гумуса
- Заряды частиц зависят от рН почвы
-
Коллоидные растворы в медицине
- Используются для увеличения объема жидкости
- Поддерживают высокое коллоидно-осмотическое давление
- Существуют разногласия по эффективности и стоимости