Chủ đề chính của bài viết này sẽ là hạt keo. Ở đây chúng ta sẽ xem xét khái niệm dung dịch keo và mixen. Và cũng làm quen với sự đa dạng loài chính của các hạt liên quan đến chất keo. Hãy phân tích riêng về các đặc điểm khác nhau của thuật ngữ đang nghiên cứu, một số khái niệm riêng lẻ và hơn thế nữa.
Giới thiệu
Khái niệm về hạt keo có liên quan mật thiết đến các giải pháp khác nhau. Cùng với nhau, chúng có thể tạo thành nhiều hệ thống phân tán và vi mô khác nhau. Các hạt tạo thành hệ thống như vậy thường có kích thước từ một đến một trăm micrômét. Ngoài sự hiện diện của bề mặt có ranh giới phân tách rõ ràng giữa môi trường phân tán và pha, các hạt keo được đặc trưng bởi đặc tính là độ ổn định thấp, và bản thân các dung dịch không thể hình thành một cách tự phát. Sự hiện diện của nhiều loại trong cấu trúc của cấu trúc và kích thước bên trong làm cho việc tạo ra một số lượng lớn các phương pháp thu nhận các hạt.
Khái niệm về hệ keo
Trong dung dịch keo, các hạt trong tất cảtập hợp tạo thành các hệ thuộc loại phân tán, là hệ trung gian giữa các dung dịch, được xác định là đúng và thô. Trong các dung dịch này, các giọt, các hạt và thậm chí bong bóng tạo thành pha phân tán có kích thước từ một đến một nghìn nm. Chúng được phân bố theo chiều dày của môi trường phân tán, như một quy luật, liên tục và khác với hệ ban đầu về thành phần và / hoặc trạng thái tập hợp. Để hiểu rõ hơn ý nghĩa của một đơn vị thuật ngữ như vậy, tốt hơn nên xem xét nó dựa trên nền tảng của các hệ thống mà nó hình thành.
Xác định thuộc tính
Trong số các tính chất của dung dịch keo, những đặc tính chính có thể được xác định:
- Các hạt hình thành không cản trở ánh sáng đi qua.
- Chất keo trong suốt có khả năng tán xạ các tia sáng. Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng Tyndall.
- Điện tích của một hạt keo giống nhau đối với các hệ phân tán, do đó chúng không thể xảy ra trong dung dịch. Trong chuyển động Brown, các hạt phân tán không thể kết tủa, đó là do chúng được duy trì ở trạng thái bay.
Các loại chính
Các đơn vị phân loại cơ bản của dung dịch keo:
- Huyền phù của các hạt rắn trong chất khí được gọi là khói.
- Sự lơ lửng của các hạt chất lỏng trong chất khí được gọi là sương mù.
- Từ các hạt nhỏ ở dạng rắn hoặc lỏng, lơ lửng trong môi trường khí, một sol khí được hình thành.
- Hỗn dịch khí trong chất lỏng hoặc chất rắn được gọi là bọt.
- Emulsion là chất lỏng huyền phù ở dạng lỏng.
- Sol là một hệ thống phân tánloại siêu nhỏ không đồng nhất.
- Gel là hỗn dịch gồm 2 thành phần. Đầu tiên tạo ra một khuôn khổ ba chiều, các khoảng trống trong đó sẽ được lấp đầy bằng các dung môi trọng lượng phân tử thấp khác nhau.
- Huyền phù của các hạt rắn trong chất lỏng được gọi là huyền phù.
Trong tất cả các hệ keo này, kích thước hạt có thể thay đổi rất nhiều tùy thuộc vào bản chất nguồn gốc và trạng thái tập hợp của chúng. Nhưng ngay cả khi có một số lượng cực kỳ đa dạng các hệ thống với các cấu trúc khác nhau, chúng đều ở dạng keo.
Sự đa dạng về loài của các hạt
Các hạt sơ cấp có kích thước dạng keo được chia thành các loại sau theo kiểu cấu tạo bên trong:
- Chất treo. Chúng còn được gọi là chất keo không thể đảo ngược, không thể tự tồn tại trong thời gian dài.
- Chất keo dạng micellar, hay còn được gọi là chất bán keo.
- Chất keo loại thuận nghịch (phân tử).
Quá trình hình thành các cấu trúc này rất khác nhau, điều này làm phức tạp quá trình hiểu chúng ở cấp độ chi tiết, ở cấp độ hóa học và vật lý. Các hạt keo, từ đó các loại dung dịch này được hình thành, có hình dạng và điều kiện cực kỳ khác nhau cho quá trình hình thành hệ tích phân.
Xác định huyền phù
Suspensoids là dung dịch có các nguyên tố kim loại và các biến thể của chúng ở dạng oxit, hydroxit, sunfua và các muối khác.
Tất cảcác hạt hợp thành của các chất nói trên có mạng tinh thể phân tử hoặc ion. Chúng tạo thành một pha của một loại chất phân tán - chất huyền phù.
Một đặc điểm khác biệt giúp bạn có thể phân biệt chúng với các chất huyền phù là sự hiện diện của chỉ số phân tán cao hơn. Nhưng chúng liên kết với nhau do thiếu cơ chế ổn định để phân tán.
Tính không thể đảo ngược của chất huyền phù được giải thích bởi thực tế là chất lắng đọng trong quá trình hấp của chúng không cho phép một người nhận lại sols bằng cách tạo ra sự tiếp xúc giữa chất cặn bã và môi trường phân tán. Tất cả các huyền phù đều là chất lyophobic. Trong các dung dịch như vậy được gọi là các hạt keo liên quan đến kim loại và các dẫn xuất muối đã bị nghiền nát hoặc ngưng tụ.
Phương thức sản xuất không khác gì hai cách tạo ra hệ thống phân tán luôn:
- Thu nhận bằng cách phân tán (mài các phần lớn).
- Phương pháp ngưng tụ các chất hòa tan dạng ion và phân tử.
Xác định chất keo micellar
Micellar colloids còn được gọi là bán keo. Các hạt mà chúng được tạo ra có thể phát sinh nếu có đủ mức độ tập trung của các phân tử loại amphiphilic. Những phân tử như vậy chỉ có thể tạo thành những chất có trọng lượng phân tử thấp bằng cách liên kết chúng thành một tập hợp của một phân tử - một micelle.
Phân tử có bản chất lưỡng tính là cấu trúc bao gồm một gốc hydrocacbon có các thông số và tính chất tương tự như một dung môi không phân cực và một nhóm ưa nước,còn được gọi là cực.
Micelles là sự kết tụ cụ thể của các phân tử có khoảng cách đều đặn được tổ chức với nhau chủ yếu thông qua việc sử dụng các lực phân tán. Micelles được hình thành, ví dụ, trong dung dịch nước của chất tẩy rửa.
Xác định phân tử chất keo
Keophân tử là những hợp chất cao phân tử có nguồn gốc tự nhiên và tổng hợp. Trọng lượng phân tử có thể từ 10.000 đến vài triệu. Các mảnh phân tử của những chất này có kích thước như một hạt keo. Bản thân các phân tử được gọi là đại phân tử.
Các hợp chất thuộc loại đại phân tử có thể pha loãng được gọi là thực, đồng nhất. Trong trường hợp pha loãng quá mức, chúng bắt đầu tuân theo chuỗi quy luật chung về công thức pha loãng.
Lấy dung dịch keo thuộc loại phân tử là một công việc khá đơn giản. Nó đủ để làm cho chất khô và dung môi tương ứng tiếp xúc với nhau.
Dạng đại phân tử không phân cực có thể tan trong hydrocacbon, còn dạng phân cực có thể tan trong dung môi phân cực. Một ví dụ về trường hợp thứ hai là sự hòa tan của nhiều loại protein khác nhau trong dung dịch nước và muối.
Có thể đảo ngược Các chất này được gọi là do việc cho chúng bay hơi cùng với việc bổ sung các phần cặn khô mới làm cho các hạt keo phân tử có dạng dung dịch. Quá trình hòa tan của chúng phải trải qua một giai đoạn mà nó trương nở. Đó là một đặc điểm đặc trưng để phân biệt các chất keo phân tử, trêndựa trên nền tảng của các hệ thống khác được thảo luận ở trên.
Trong quá trình trương nở, các phân tử tạo thành dung môi thâm nhập vào độ dày rắn của polyme và do đó đẩy các đại phân tử ra xa nhau. Chất sau, do kích thước lớn, bắt đầu khuếch tán chậm vào các dung dịch. Bên ngoài, có thể quan sát thấy điều này khi giá trị thể tích của polyme tăng lên.
thiết bị Micelle
Micelles của hệ keo và cấu trúc của chúng sẽ dễ nghiên cứu hơn nếu chúng ta xem xét quá trình hình thành. Hãy lấy một hạt AgI làm ví dụ. Trong trường hợp này, các hạt thuộc loại keo sẽ được hình thành trong phản ứng sau:
AgNO3+ KI à AgI ↓ + KNO3
Các phân tử của bạc iotua (AgI) thực tế tạo thành các hạt không hòa tan, bên trong mạng tinh thể sẽ được hình thành bởi các cation bạc và anion iot.
Các hạt tạo thành ban đầu có cấu trúc vô định hình, nhưng sau đó, khi dần dần kết tinh, chúng có cấu trúc xuất hiện vĩnh viễn.
Nếu bạn dùng AgNO3và KI trong các chất tương đương của chúng, thì các hạt tinh thể sẽ phát triển và đạt đến kích thước đáng kể, thậm chí vượt quá kích thước của chính hạt keo, và sau đó nhanh chóng kết tủa.
Nếu bạn dùng một trong những chất vượt quá, bạn có thể tạo ra một chất ổn định nhân tạo từ nó, chất này sẽ báo cáo về độ ổn định của các hạt keo của bạc iotua. Trong trường hợp quá nhiều AgNO3 dung dịch sẽ chứa nhiều ion bạc dương hơn và NO3-. Cần biết rằng quá trình hình thành mạng tinh thể AgI tuân theo quy luật Panet-Fajans. Do đó, nó chỉ có thể tiến hành khi có mặt các ion tạo nên chất này, mà trong dung dịch này được biểu thị bằng các cation bạc (Ag+).
Các ion Argentum dương sẽ tiếp tục được hoàn thiện ở mức độ hình thành mạng tinh thể của lõi, được bao gồm chắc chắn trong cấu trúc micelle và truyền đạt điện thế. Đó là lý do mà các ion được sử dụng để hoàn thành việc xây dựng mạng tinh thể hạt nhân được gọi là các ion xác định thế năng. Trong quá trình hình thành một hạt keo - các mixen - có những đặc điểm khác xác định một hay một quá trình khác của quá trình. Tuy nhiên, mọi thứ đã được xem xét ở đây bằng cách sử dụng một ví dụ có đề cập đến các yếu tố quan trọng nhất.
Một số khái niệm
Thuật ngữ hạt keo có liên quan chặt chẽ đến lớp hấp phụ, lớp này được hình thành đồng thời với các ion thuộc loại xác định thế năng, trong quá trình hấp phụ tổng lượng hạt phản ứng.
Hạt là một cấu trúc được hình thành bởi một lõi và một lớp hấp phụ. Nó có điện thế cùng dấu với điện thế E, nhưng giá trị của nó sẽ nhỏ hơn và phụ thuộc vào giá trị ban đầu của các phản điện thế trong lớp hấp phụ.
Sự đông tụ của các hạt keo là một quá trình được gọi là quá trình đông tụ. Trong các hệ phân tán, nó dẫn đến sự hình thành các hạt nhỏnhững cái lớn hơn. Quá trình này được đặc trưng bởi sự gắn kết giữa các thành phần cấu trúc nhỏ để tạo thành cấu trúc đông tụ.
