Không có nguyên tố nào trong tự nhiên là tinh khiết. Về cơ bản, chúng đều là hỗn hợp. Đến lượt chúng, chúng có thể không đồng nhất hoặc đồng nhất. Chúng được hình thành từ các chất ở trạng thái tập hợp, do đó tạo ra một hệ phân tán nhất định trong đó có nhiều pha khác nhau. Ngoài ra, hỗn hợp thường chứa môi trường phân tán. Bản chất của nó nằm ở chỗ nó được coi là một nguyên tố có khối lượng lớn, trong đó một số chất được phân phối. Trong một hệ phân tán, pha và môi trường được định vị theo cách sao cho có các phần tử của mặt phân cách giữa chúng. Do đó, nó được gọi là không đồng nhất hoặc không đồng nhất. Theo quan điểm này, hoạt động của bề mặt, chứ không phải của toàn bộ các hạt, có tầm quan trọng rất lớn.
Phân loại hệ thống phân tán
Pha, như bạn đã biết, được biểu thị bằng các chất có trạng thái khác. Và những yếu tố này được chia thành nhiều loại. Trạng thái tập hợp của pha phân tán phụ thuộc vào sự kết hợp củamôi trường, dẫn đến 9 loại hệ thống:
- Khí. Chất lỏng, chất rắn và thành phần được đề cập. Hỗn hợp đồng nhất, sương mù, bụi, sol khí.
- Phalỏng. Chất khí, chất rắn, nước. Bọt, nhũ tương, sols.
- Pha rắn phân tán. Chất lỏng, chất khí và chất được xét trong trường hợp này. Đất, có nghĩa là trong y học hoặc mỹ phẩm, đá.
Theo quy luật, kích thước của một hệ phân tán được xác định bởi kích thước của các hạt pha. Có sự phân loại sau:
- thô (đình chỉ);
- mỏng (dung dịch dạng keo và thật).
Các hạt của hệ thống phân tán
Khi kiểm tra các hỗn hợp thô, người ta có thể quan sát bằng mắt thường các hạt của các hợp chất này trong cấu trúc, do kích thước của chúng lớn hơn 100 nm. Theo quy luật, huyền phù dùng để chỉ một hệ thống trong đó pha phân tán có thể tách ra khỏi môi trường. Điều này là do chúng được coi là không trong suốt. Huyền phù được chia thành nhũ tương (chất lỏng không hòa tan), sol khí (hạt mịn và chất rắn), huyền phù (rắn trong nước).
Chất keo là bất cứ thứ gì có chất lượng khi có một nguyên tố khác phân tán đều trên nó. Có nghĩa là, nó hiện diện, hay nói đúng hơn, nó là một phần của pha phân tán. Đây là trạng thái khi một vật liệu này được phân phối hoàn toàn trong một vật liệu khác, hay đúng hơn là trong thể tích của nó. Trong ví dụ sữa, chất béo lỏng được phân tán trong dung dịch nước. Trong trường hợp này, phân tử nhỏ hơn nằm trong khoảng 1nanomet và 1 micromet, giúp nó không thể nhìn thấy được trước kính hiển vi quang học khi hỗn hợp trở nên đồng nhất.
Tức là không có phần nào của dung dịch có nồng độ của pha phân tán lớn hơn hoặc nhỏ hơn bất kỳ phần nào khác. Chúng ta có thể nói rằng nó có bản chất keo. Cái lớn hơn được gọi là pha liên tục hoặc môi trường phân tán. Vì kích thước và sự phân bố của nó không thay đổi, và phần tử được đề cập sẽ được phân phối trên nó. Các loại chất keo bao gồm bình xịt, nhũ tương, bọt, chất phân tán và hỗn hợp được gọi là hydrosol. Mỗi hệ thống như vậy có hai pha: một pha phân tán và một pha liên tục.
Chất keo theo lịch sử
Mối quan tâm sâu sắc đến những chất như vậy đã có mặt trong tất cả các ngành khoa học vào đầu thế kỷ 20. Einstein và các nhà khoa học khác đã nghiên cứu kỹ lưỡng các đặc điểm và ứng dụng của chúng. Vào thời điểm đó, lĩnh vực khoa học mới này là lĩnh vực nghiên cứu hàng đầu của các nhà lý thuyết, nhà nghiên cứu và nhà sản xuất. Sau thời kỳ đỉnh cao của sự quan tâm cho đến năm 1950, nghiên cứu về chất keo giảm đáng kể. Điều thú vị là kể từ khi xuất hiện gần đây kính hiển vi công suất cao hơn và "công nghệ nano" (nghiên cứu các vật thể ở một quy mô nhỏ nhất định), đã có một mối quan tâm khoa học mới đối với việc nghiên cứu các vật liệu mới.
Thêm về những chất này
Có những nguyên tố quan sát được cả trong tự nhiên và trong các dung dịch nhân tạo có đặc tính keo. Ví dụ: mayonnaise, kem dưỡng da mỹ phẩm và chất bôi trơn là các loại nhũ tương nhân tạo, và sữa là một loại tương tựmột hỗn hợp được tìm thấy trong tự nhiên. Bọt keo bao gồm kem đánh và bọt cạo râu, trong khi các món ăn được bao gồm bơ, kẹo dẻo và thạch. Ngoài thực phẩm, những chất này còn tồn tại dưới dạng một số hợp kim, sơn, mực, chất tẩy rửa, thuốc diệt côn trùng, bình xịt, xốp và cao su. Ngay cả những vật thể tự nhiên đẹp đẽ như mây, ngọc trai và opal cũng có đặc tính keo vì chúng có một chất khác được phân bố đều qua chúng.
Thu được hỗn hợp keo
Bằng cách tăng các phân tử nhỏ đến phạm vi từ 1 đến 1 micromet, hoặc bằng cách giảm các hạt lớn xuống cùng kích thước. Có thể thu được các chất dạng keo. Việc sản xuất thêm phụ thuộc vào loại nguyên tố được sử dụng trong các pha phân tán và liên tục. Chất keo hoạt động khác với chất lỏng thông thường. Và điều này được quan sát thấy trong quá trình vận chuyển và các đặc tính lý hóa. Ví dụ, một màng có thể cho phép một dung dịch thực sự với các phân tử rắn gắn với các phân tử chất lỏng đi qua nó. Trong khi chất keo có chất rắn phân tán qua chất lỏng sẽ bị kéo căng bởi màng. Tính chẵn lẻ của phân phối là đồng nhất cho đến mức bình đẳng về vi mô trong khoảng trống trên toàn bộ phần tử thứ hai.
Giải pháp đích thực
Sự phân tán keo được biểu thị như một hỗn hợp đồng nhất. Phần tử bao gồm hai hệ thống: pha liên tục và pha phân tán. Điều này cho thấy rằng trường hợp này liên quan đếndung dịch đúng, vì chúng liên quan trực tiếp đến hỗn hợp trên, gồm một số chất. Trong chất keo, chất thứ hai có cấu trúc là các hạt nhỏ hoặc giọt, được phân bố đều trong chất đầu tiên. Từ 1 nm đến 100 nm là kích thước cấu thành pha phân tán, hay đúng hơn là các hạt, theo ít nhất một chiều. Trong phạm vi này, pha phân tán là các hỗn hợp đồng nhất với các kích thước đã chỉ ra, chúng ta có thể đặt tên gần đúng cho các phần tử phù hợp với mô tả: sol khí dạng keo, nhũ tương, bọt, hydrosol. Bị ảnh hưởng đáng kể bởi thành phần hóa học của bề mặt là các hạt hoặc giọt có trong các công thức được đề cập.
Giải pháp và hệ thống keo
Người ta nên lưu ý rằng kích thước của pha phân tán là một biến số khó đo lường trong hệ thống. Các giải pháp đôi khi được đặc trưng bởi các thuộc tính riêng của chúng. Để dễ dàng nhận biết các chỉ số của các chế phẩm, chất keo giống với chúng và trông gần như giống nhau. Ví dụ, nếu nó có dạng rắn, phân tán lỏng. Kết quả là, các hạt sẽ không đi qua màng. Trong khi các thành phần khác như ion hoặc phân tử hòa tan có thể đi qua nó. Nếu phân tích đơn giản hơn, thì hóa ra các thành phần hòa tan đi qua màng, và với pha được xem xét, các hạt keo không thể.
Sự xuất hiện và biến mất của các đặc tính màu
Do hiệu ứng Tyndall, một số chất này bị mờ. Trong cấu trúc của phần tử, đó là sự tán xạ ánh sáng. Các hệ thống và công thức khác đi kèmmột số bóng râm hoặc thậm chí mờ đục, với một màu nhất định, ngay cả khi một số không sáng. Nhiều chất quen thuộc, bao gồm bơ, sữa, kem, sol khí (sương mù, khói bụi), nhựa đường, sơn, chất sơn, keo và bọt biển, là chất keo. Lĩnh vực nghiên cứu này được giới thiệu vào năm 1861 bởi nhà khoa học người Scotland Thomas Graham. Trong một số trường hợp, chất keo có thể được coi là một hỗn hợp đồng nhất (không đồng nhất). Điều này là do sự phân biệt giữa vật chất "hòa tan" và "dạng hạt" đôi khi có thể là vấn đề của cách tiếp cận.
Hydrocolloid các loại chất
Thành phần này được định nghĩa là một hệ thống keo, trong đó các hạt được phân tán trong nước. Các nguyên tố hydrocolloid, tùy thuộc vào lượng chất lỏng, có thể có nhiều trạng thái khác nhau, ví dụ, gel hoặc sol. Chúng không thể đảo ngược (một thành phần) hoặc có thể đảo ngược. Ví dụ, thạch, loại hydrocolloid thứ hai. Có thể tồn tại ở trạng thái gel và sol, và xen kẽ giữa các trạng thái có thêm hoặc bớt nhiệt.
Nhiều hydrocolloids có nguồn gốc từ thiên nhiên. Ví dụ, carrageenan được chiết xuất từ tảo, gelatin là từ mỡ bò, và pectin là từ vỏ cam quýt và bã táo. Hydrocolloids được sử dụng trong thực phẩm chủ yếu để ảnh hưởng đến kết cấu hoặc độ nhớt (nước sốt). Cũng được sử dụng để chăm sóc da hoặc làm chất chữa lành vết thương.
Đặc điểm cơ bản của hệ keo
Từ thông tin này có thể thấy rằng hệ keo là một phần con của hình cầu phân tán. Đến lượt chúng, chúng có thể là giải pháp (sols)hoặc gel (thạch). Những thứ trước đây trong hầu hết các trường hợp được tạo ra trên cơ sở hóa học sống. Sau đó được hình thành dưới lớp trầm tích xảy ra trong quá trình đông tụ sols. Dung dịch có thể là nước với các chất hữu cơ, với chất điện ly yếu hoặc mạnh. Kích thước hạt của pha phân tán của chất keo là từ 100 đến 1 nm. Chúng không thể được nhìn thấy bằng mắt thường. Do kết quả của quá trình lắng, pha và môi trường rất khó tách biệt.
Phân loại theo loại hạt của pha phân tán
Chất keo đa phân tử. Khi hòa tan, các nguyên tử hoặc phân tử nhỏ hơn của chất (có đường kính nhỏ hơn 1 nm) kết hợp với nhau để tạo thành các hạt có kích thước tương tự. Trong các sol này, pha phân tán là một cấu trúc bao gồm các tập hợp các nguyên tử hoặc phân tử có kích thước phân tử nhỏ hơn 1 nm. Ví dụ, vàng và lưu huỳnh. Trong các chất keo này, các hạt được giữ với nhau bằng lực van der Waals. Chúng thường có đặc tính ưa khô. Điều này có nghĩa là tương tác hạt đáng kể.
Chất keo cao phân tử. Đây là những chất có phân tử lớn (gọi là đại phân tử), khi hòa tan sẽ tạo thành một đường kính nhất định. Những chất như vậy được gọi là chất keo cao phân tử. Các phần tử tạo pha phân tán này thường là các polyme có trọng lượng phân tử rất cao. Các đại phân tử tự nhiên là tinh bột, xenlulo, protein, enzym, gelatin, v.v … Các đại phân tử nhân tạo bao gồm các polyme tổng hợp như nylon, polyetylen, nhựa, polystyren, v.v.e. Chúng thường kỵ khí, có nghĩa là trong trường hợp này tương tác yếu của các hạt.
Chất keo liên kết. Đây là những chất khi hòa tan trong môi trường sẽ hoạt động như chất điện phân bình thường ở nồng độ thấp. Nhưng chúng là những hạt keo có thành phần enzim lớn hơn trong các thành phần do các nguyên tố tập hợp tạo thành. Các hạt tổng hợp được hình thành do đó được gọi là mixen. Phân tử của chúng chứa cả nhóm đông khô và đông lạnh.
Micelles. Chúng là các hạt tập hợp hoặc tập hợp được tạo thành do sự liên kết của một chất keo trong dung dịch. Ví dụ phổ biến là xà phòng và chất tẩy rửa. Sự hình thành xảy ra trên một nhiệt độ Kraft nhất định và trên một nồng độ micellization quan trọng nhất định. Chúng có khả năng tạo thành các ion. Micelles có thể chứa tới 100 phân tử hoặc hơn, ví dụ như natri stearat là một ví dụ điển hình. Khi hòa tan trong nước, nó sẽ giải phóng các ion.
