Koloidai — apibrėžimas, savybės, dispersinės fazės ir pavyzdžiai
Sužinokite, kas yra koloidai: apibrėžimas, savybės, dispersinės fazės, dalelių dydžiai (5–200 nm) ir praktiniai pavyzdžiai – aiškiai, trumpai ir suprantamai.
Koloidas gali būti vienos medžiagos mišinys, kuris mikroskopiškai tolygiai pasiskirsto kitoje medžiagoje. Jie gali būti sudaryti iš dviejų skirtingų fazių arba skirtingų medžiagų būsenų, kai viena fazė (mažos dalelės arba lašeliai) yra paskirstyta kitoje (kontinuumoje).
Viena medžiaga dažnai yra dispersijos terpė, pavyzdžiui, vanduo arba dujos. Kita medžiaga — dispersinė fazė (kartais vadinama „vidine faze“) — sudaryta iš smulkių dalelių arba lašelių. Dispersinė fazė niekada nebūna ryškiai didelių, matomų kietųjų dalelių; jei jos dydis būtų didesnis, sistema būtų tikrų suspensijų pavyzdys. Priešingu atveju, kai dispersinė terpė yra dujos, vidinė fazė gali būti smulkūs kietos medžiagos dalelės arba skysčio lašeliai.
Apibrėžimas: Koloidas — tai medžiaga, mikroskopiškai tolygiai išsisklaidžiusi kitoje medžiagoje. Dispersinės fazės dalelių skersmuo paprastai svyruoja maždaug nuo 5 iki 200 nanometrų, nors kartais ribos nurodomos šiek tiek kitaip priklausomai nuo šaltinio.
Dispersinės fazės ir dispersijos terpės
- Dispersinė (vidinė) fazė: smulkios dalelės arba lašeliai (kietosios medžiagos, skysčiai arba dujos).
- Dispersijos terpė (kontinuumas): medžiaga, kurioje yra paskirstyta vidinė fazė — pavyzdžiui, vanduo, organiniai tirpikliai arba dujos.
Koloidų klasifikacija (pagal fazes)
- Sols (kietų dalelių dispersija skystyje) — pavyzdžiai: dažai, kreidos suspensijos, kraujas.
- Geleės (geliai) — tinklinė struktūra skystyje: želė, geliniai polimerai.
- Emulsijos (skysčių lašeliai viename skystyje) — pavyzdžiai: pienas, majonezas.
- Putėsiai (foams) — dujų burbuliukai skystyje arba kietoje medžiagoje: plaukų putos, šampūnai, putos.
- Aerosoliai — skysčio lašeliai arba kietosios dalelės dujose: rūkas, dūmai (smulkios kietos dalelės dujose).
Fizinės ir cheminių savybių ypatybės
- Tyndall efektas: koloidai sklaido matomą šviesą, todėl jų spindulį galima pastebėti kaip skaidrų švytėjimą.
- Brauno judesys: smulkios dispersinės dalelės nuolat juda dėl molekulinių smūgių, kas mažina gravitacinį nusėdimą ir padeda stabilumui.
- Paviršiaus įtampa ir adsorbcija: dalelių paviršiuje kaupiasi molekulės arba jonai, kas lemia sąveikas tarp dalelių ir terpės.
- Elektrostatinė stabilizacija: dalelių paviršinis krūvis (zeta potencialas) gali atstumti daleles viena nuo kitos ir taip stabilizuoti koloidą.
- Lyofiliniai ir lyofobiniai koloidai: lyofiliniai (hidrofiliniai) dalelės turi didelį afinitetą prie terpės ir paprastai stabilūs, lyofobiniai — neturi afiniteto ir dažnai reikalauja adsorbuotų stabilizatorių.
- Koaguliacija ir flokuacija: dėl jonų įvedimo, pH pasikeitimo ar temperatūros koloidai gali greitai sugriūti — dalelės susijungia ir nusėda.
Paruošimo būdai
- Dispersion (mechaninis) metodas: didesnės medžiagos suskaidymas į smulkius fragmentus (pvz., smeigimas, malimas, ultragarso).
- Kondensacijos (cheminis) metodas: mažų dalelių susidarymas cheminėmis reakcijomis iš tirpale esančių jonų arba molekulių (pvz., presipitinimas, polimerizacija).
- Stabilizavimas: naudojami stabilizatoriai (surfactantai, polimerai, elektrolitai) arba paviršinio krūvio valdymas, kad būtų užkirstas kelias koaguliacijai.
Analizės ir charakterizavimas
- Dinaminis šviesos sklaidos (DLS) matavimas dalelių dydžiui.
- Elektroninė mikroskopija (TEM, SEM) — dalelių formos ir dydžio nustatymui.
- Zeta potencialo matavimas — paviršinio krūvio ir stabilumo įvertinimui.
- Tyndall efektas ir optiniai metodai — greitam koloidų aptikimui.
Pavyzdžiai ir praktinis pritaikymas
Pavyzdžiai:
- Pienas (emulsija: riebalų lašeliai vandeniniame fazėje).
- Dūmai ir smogas (kietos dalelės dujose).
- Rūkas (smulkūs vandens lašeliai ore).
- Lateksas ir dažai (sol’ai).
- Geliai — želė, medicininiai hidrogeliai.
- Kraujas — kompleksinis koloidinis skystis su dalelėmis ir baltymais.
Pritaikymas: koloidai plačiai naudojami farmacijoje (vaistų tiekimui ir suspensijoms), maisto pramonėje (emulsijos ir stabilizatoriai), kosmetikoje, dažų ir laku gamyboje, medžiagų sintezėje (nanodalelių gamyba), katalizėje bei biotechnologijose.
Skirtumas nuo tirpalo ir suspensijos
- Tirpaloje komponentai ištirpę molekuliniu lygiu ir neparodo Tyndall efekto; dalelės ne turi koloidinei sistemai būdingų matomų sklaidos požymių.
- Suspensija turi didesnes, greičiau nusėdančias daleles (>~1 μm), todėl jos nėra koloidinės (mažiau stabilios ir greičiau nusėda).
Apibendrinant, koloidai yra tarpinių savybių sistemos tarp tirpalų ir suspensijų: jų dalelės yra pakankamai mažos, kad sistema būtų stabili ir skleistų šviesą, tačiau pakankamai didelės, kad būtų išsaugotos specifinės fizikinės ir cheminės savybės, kurių pasitelkiama daugelyje pramonės šakų ir kasdieninių produktų.
Derliaus spanguolių stiklo dubuo
Ne pienas, o vandenyje suspenduoti miltai
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra koloidas?
A: Koloidas - tai vienos medžiagos mišinys, tolygiai pasklidęs kitos medžiagos viduje.
K: Kiek fazių arba medžiagų būsenų gali turėti koloidai?
A: Koloidai gali būti dviejų skirtingų fazių arba būsenų.
K: Kas yra dispersinė terpė koloide?
A: Koloidų dispersinė terpė yra viena medžiaga, pavyzdžiui, vanduo arba dujos.
K: Kas yra dispersinė terpė koloide?
A: Koloidų dispersinė terpė paprastai yra smulkios kietosios dalelės. Priešingu atveju, jei dispersinė terpė yra dujos, tuomet vidinė fazė gali būti smulkios dalelės arba smulkūs skysčio lašeliai.
K: Koks yra koloido apibrėžimas?
A: Koloido apibrėžimas - tai medžiaga, mikroskopiškai tolygiai dispersiškai pasklidusi kitoje medžiagoje.
K: Koks yra koloido dispersinės fazės dalelių skersmuo?
A: Koloido dispersinės fazės dalelių skersmuo yra nuo 5 iki 200 nanometrų.
K: Ar galite pateikti koloido pavyzdį?
A: Koloidų pavyzdžiai yra pienas, rūkas ir dažai.
Ieškoti