Байгальд цэвэр ямар ч элемент байдаггүй. Үндсэндээ эдгээр нь бүгд холимог юм. Тэд эргээд нэг төрлийн эсвэл нэгэн төрлийн байж болно. Эдгээр нь нэгтгэх төлөвт байгаа бодисуудаас үүсдэг бөгөөд ингэснээр янз бүрийн үе шатууд байдаг тодорхой тархалтын системийг бий болгодог. Үүнээс гадна хольц нь ихэвчлэн тархалтын орчинг агуулдаг. Үүний мөн чанар нь зарим бодис тархсан их хэмжээний элемент гэж тооцогддогт оршино. Тархсан системд фаз ба орчин нь тэдгээрийн хооронд интерфейсийн хэсгүүд байхаар байрладаг. Тиймээс үүнийг гетероген эсвэл гетероген гэж нэрлэдэг. Үүнийг харгалзан үзэхэд бүхэл бүтэн бөөмс биш харин гадаргуугийн үйл ажиллагаа маш чухал юм.
Дисперсийн системийн ангилал
Үе шат нь өөр төлөвтэй бодисоор илэрхийлэгддэг. Мөн эдгээр элементүүдийг хэд хэдэн төрөлд хуваадаг. Тархсан фазын нэгтгэх төлөв нь хослолоос хамаарнаорчин, үр дүнд нь 9 төрлийн систем бий болно:
- Хий. Шингэн, хатуу ба тухайн элемент. Нэг төрлийн холимог, манан, тоос, аэрозол.
- Шингэн тархсан фаз. Хий, хатуу, ус. Хөөс, эмульс, уусмал.
- Хатуу тархсан фаз. Энэ тохиолдолд авч үзэх шингэн, хий, бодис. Хөрс, анагаах ухаан, гоо сайхны бүтээгдэхүүн, чулуулаг.
Дүрмээр бол тархсан системийн хэмжээг фазын хэсгүүдийн хэмжээгээр тодорхойлдог. Дараах ангилал байна:
- бүдүүн (суспенз);
- нимгэн (коллоид ба жинхэнэ уусмал).
Дисперсийн системийн хэсгүүд
Бүдүүн хольцыг шалгаж үзэхэд бүтэц дэх эдгээр нэгдлүүдийн тоосонцор нь 100 нм-ээс их хэмжээтэй байдаг тул энгийн нүдээр харж болно. Түдгэлзүүлэлт нь дүрмээр бол тархсан фазыг орчиноос салгах боломжтой системийг хэлнэ. Учир нь тэдгээр нь тунгалаг бус гэж тооцогддог. Суспензийг эмульс (уусдаггүй шингэн), аэрозол (нарийн тоосонцор ба хатуу бодис), суспенз (усанд хатуу) гэж хуваана.
Коллоид бодис гэдэг нь өөр элементийг жигд тараах чанартай аливаа зүйлийг хэлнэ. Энэ нь одоо байгаа, эс тэгвээс энэ нь тархсан фазын нэг хэсэг юм. Энэ нь нэг материал нөгөөд, эс тэгвээс эзлэхүүнээрээ бүрэн тархсан төлөв юм. Сүүний жишээнд шингэн өөх тосыг усан уусмалд тарааж өгдөг. Энэ тохиолдолд жижиг молекул нь 1 дотор байнананометр ба 1 микрометр, холимог нэгэн төрлийн болоход оптик микроскопод харагдахгүй болно.
Өөрөөр хэлбэл, уусмалын аль ч хэсэг нь бусад бүхнээс илүү тархсан фазын концентрацитай байдаггүй. Энэ нь коллоид шинж чанартай гэж бид хэлж чадна. Томыг нь тасралтгүй фаз буюу дисперсийн орчин гэж нэрлэдэг. Учир нь түүний хэмжээ, тархалт өөрчлөгддөггүй бөгөөд тухайн элемент нь түүн дээр тархсан байдаг. Коллоидуудын төрлүүд нь аэрозол, эмульс, хөөс, дисперс, гидрозол гэж нэрлэгддэг холимог юм. Ийм систем бүр нь тархсан ба тасралтгүй фаз гэсэн хоёр үе шаттай.
Түүхээр коллоид
Ийм бодисыг маш их сонирхож байсан нь 20-р зууны эхэн үед бүх шинжлэх ухаанд байсан. Эйнштейн болон бусад эрдэмтэд тэдгээрийн шинж чанар, хэрэглээг сайтар судалжээ. Тухайн үед шинжлэх ухааны энэхүү шинэ салбар нь онолчид, судлаачид, үйлдвэрлэгчдийн судалгааны тэргүүлэх чиглэл байв. 1950 он хүртэл сонирхол оргилдоо хүрсний дараа коллоид судлалын судалгаа мэдэгдэхүйц буурчээ. Сүүлийн үед өндөр хүчин чадалтай микроскопууд болон "нанотехнологи" (тодорхой жижиг хэмжээний объектуудыг судлах) бий болсноос хойш шинэ материалыг судлах шинжлэх ухааны сонирхол сэргэж байгаа нь сонирхолтой юм.
Эдгээр бодисын талаар дэлгэрэнгүй
Байгалиас болон хиймэл уусмалд ажиглагдсан коллоид шинж чанартай элементүүд байдаг. Жишээлбэл, майонез, гоо сайхны тос, тосолгооны материал нь хиймэл эмульсийн төрөл бөгөөд сүү нь ижил төстэй эмульс юм.байгальд байдаг холимог. Коллоид хөөс нь цөцгий, сахлын хөөс, харин хүнсний зүйлд цөцгийн тос, зефир, вазелин орно. Хүнсний бүтээгдэхүүнээс гадна эдгээр бодисууд нь тодорхой хайлш, будаг, бэх, угаалгын нунтаг, шавьж устгах бодис, аэрозоль, полистирол, резин зэрэг хэлбэрээр байдаг. Үүл, сувд, опал зэрэг байгалийн үзэсгэлэнт объектууд хүртэл коллоид шинж чанартай байдаг, учир нь тэдгээрт жигд тархсан өөр бодис байдаг.
Коллоид хольц олж авах
Жижиг молекулуудыг 1-1 микрометр хүртэл нэмэгдүүлэх, эсвэл том бөөмсийг ижил хэмжээтэй болгох замаар. Коллоид бодисыг авч болно. Цаашдын үйлдвэрлэл нь тархсан болон тасралтгүй үе шатанд ашигласан элементүүдийн төрлөөс хамаарна. Коллоидууд нь ердийн шингэнээс өөрөөр ажилладаг. Энэ нь тээврийн болон физик-химийн шинж чанарт ажиглагддаг. Жишээлбэл, мембран нь шингэний молекулд наалдсан хатуу молекул бүхий жинхэнэ уусмалыг түүгээр дамжуулж болно. Харин шингэнээр тархсан хатуу бодис бүхий коллоид бодис нь мембранаар сунадаг. Тархалтын паритет нь бүхэл хоёр дахь элементийн цоорхойд бичил харуурын тэгш байдлын цэг хүртэл жигд байна.
Үнэн шийдэл
Коллоид дисперсийг нэгэн төрлийн холимог хэлбэрээр илэрхийлнэ. Элемент нь тасралтгүй ба тархсан фаз гэсэн хоёр системээс бүрдэнэ. Энэ нь энэ хэрэг холбоотой болохыг харуулж байнаүнэн шийдэл, учир нь тэдгээр нь хэд хэдэн бодисоос бүрдэх дээрх хольцтой шууд холбоотой. Коллоид дахь хоёр дахь нь жижиг хэсгүүд эсвэл дуслын бүтэцтэй бөгөөд эхнийх нь жигд тархсан байдаг. 1 нм-ээс 100 нм хүртэлх зай нь дор хаяж нэг хэмжээст тархсан фаз, эс тэгвээс бөөмсийг бүрдүүлдэг хэмжээ юм. Энэ мужид тархсан фаз нь заасан хэмжээтэй нэгэн төрлийн холимог бөгөөд бид тайлбарт тохирсон ойролцоо элементүүдийг нэрлэж болно: коллоид аэрозоль, эмульс, хөөс, гидрозол. Гадаргуугийн химийн найрлагад голлон нөлөөлсөн зүйл нь тухайн найрлагад агуулагдах тоосонцор эсвэл дусал юм.
Коллоид уусмал ба систем
Систем дэх тархсан фазын хэмжээ нь хэмжихэд хэцүү хувьсагч гэдгийг анхаарч үзэх хэрэгтэй. Шийдэл нь заримдаа өөрийн шинж чанараараа тодорхойлогддог. Найрлагын үзүүлэлтүүдийг ойлгоход хялбар болгохын тулд коллоидууд нь тэдгээртэй төстэй бөгөөд бараг адилхан харагддаг. Жишээлбэл, хэрэв энэ нь шингэнээр тархсан, хатуу хэлбэртэй байвал. Үүний үр дүнд тоосонцор нь мембранаар дамжихгүй. Харин ууссан ион, молекул зэрэг бусад бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь дамжин өнгөрөх чадвартай байдаг. Шинжилгээ хийхэд хялбар бол ууссан бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь мембранаар дамждаг бөгөөд авч үзсэн фазын үед коллоид хэсгүүд үл нэвтрэх болно.
Өнгөний шинж чанар харагдах ба алга болох
Тиндаллын нөлөөгөөр эдгээр бодисуудын зарим нь тунгалаг байдаг. Элементийн бүтцэд энэ нь гэрлийн тархалт юм. Бусад систем, найрлагатай хамт ирдэгзарим нь сүүдэртэй эсвэл бүр тунгалаг, тодорхой өнгөтэй, зарим нь тод биш байсан ч гэсэн. Цөцгийн тос, сүү, цөцгий, аэрозоль (манан, утаа, утаа), асфальт, будаг, будаг, цавуу, далайн хөөс зэрэг олон танил бодисууд нь коллоид юм. Энэхүү судалгааны салбарыг 1861 онд Шотландын эрдэмтэн Томас Грахам нэвтрүүлсэн. Зарим тохиолдолд коллоидыг нэгэн төрлийн (гетероген биш) хольц гэж үзэж болно. Учир нь "ууссан" болон "мөхлөгт" бодисын хоорондох ялгаа нь заримдаа арга барилын асуудал байж болно.
Гидроколлоид төрлийн бодис
Энэ бүрэлдэхүүн хэсэг нь усанд бөөмс тархсан коллоид систем гэж тодорхойлогддог. Гидроколлоид элементүүд нь шингэний хэмжээнээс хамааран янз бүрийн төлөвийг авч болно, жишээлбэл, гель эсвэл уусмал. Эдгээр нь эргэлт буцалтгүй (нэг бүрэлдэхүүн хэсэг) эсвэл буцах боломжтой. Жишээлбэл, агар, хоёр дахь төрлийн гидроколлоид. Гель болон уусмалын төлөвт байж болох ба дулааныг нэмсэн эсвэл арилгасан төлөв хооронд ээлжлэн байж болно.
Олон гидроколлоидуудыг байгалийн эх үүсвэрээс гаргаж авдаг. Жишээлбэл, карагеныг замагнаас, желатиныг үхрийн өөхнөөс, пектинийг цитрусын хальс, алимны помоцоос гаргаж авдаг. Гидроколлоидуудыг хүнсний бүтээгдэхүүнд ихэвчлэн бүтэц, зуурамтгай чанарт (соус) нөлөөлөх зорилгоор ашигладаг. Мөн арьс арчилгааны зориулалтаар эсвэл гэмтлийн дараа эдгээх бодис болгон ашигладаг.
Коллоид системийн үндсэн шинж чанарууд
Энэ мэдээллээс харахад коллоид систем нь тархсан бөмбөрцгийн дэд хэсэг юм. Тэд эргээд шийдэл байж болно (sols)эсвэл гель (вазелин). Эхнийх нь ихэнх тохиолдолд амьд химийн үндсэн дээр бүтээгдсэн байдаг. Сүүлийнх нь золийн коагуляцийн үед үүссэн хурдас дор үүсдэг. Уусмал нь органик бодис, сул эсвэл хүчтэй электролит бүхий усан хэлбэртэй байж болно. Коллоидуудын тархсан фазын ширхэгийн хэмжээ 100-1 нм байна. Тэднийг энгийн нүдээр харах боломжгүй. Туналтын үр дүнд фаз болон орчинг салгахад хэцүү.
Тарассан фазын бөөмсийн төрлөөр ангилах
Олон молекул коллоид. Уусах үед атомууд эсвэл жижиг молекулууд (1 нм-ээс бага диаметртэй) хоорондоо нийлж ижил хэмжээтэй хэсгүүдийг үүсгэдэг. Эдгээр уусмалуудад тархсан фаз нь 1 нм-ээс бага молекулын хэмжээ бүхий атом эсвэл молекулуудын агрегатуудаас тогтсон бүтэц юм. Жишээлбэл, алт, хүхэр. Эдгээр коллоидуудад тоосонцор нь ван дер Ваалсын хүчээр бэхлэгддэг. Тэд ихэвчлэн лиофилийн шинж чанартай байдаг. Энэ нь бөөмийн чухал харилцан үйлчлэл гэсэн үг.
Өндөр молекул жинтэй коллоидууд. Эдгээр нь том молекул (макромолекул гэж нэрлэгддэг) агуулсан бодисууд бөгөөд ууссан үед тодорхой диаметр үүсгэдэг. Ийм бодисыг макромолекул коллоид гэж нэрлэдэг. Эдгээр тархсан фаз үүсгэгч элементүүд нь ихэвчлэн маш өндөр молекул жинтэй полимерууд юм. Байгалийн макромолекулууд нь цардуул, целлюлоз, уураг, фермент, желатин гэх мэт. Хиймэл бодисууд нь нейлон, полиэтилен, хуванцар, полистирол гэх мэт синтетик полимерүүд юм.д. Тэдгээр нь ихэвчлэн лиофобик байдаг бөгөөд энэ тохиолдолд бөөмсийн харилцан үйлчлэл сул байна.
Холбоотой коллоидууд. Эдгээр нь орчинд ууссан үед бага концентрацитай ердийн электролит шиг ажилладаг бодис юм. Гэхдээ тэдгээр нь нэгтгэсэн элементүүд үүссэний улмаас бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн илүү том ферментийн бүрэлдэхүүн хэсэгтэй коллоид хэсгүүд юм. Ийнхүү үүссэн бөөмсийг мицел гэж нэрлэдэг. Тэдний молекулууд нь лиофиль болон лиофобик бүлгүүдийг агуулдаг.
Мицелл. Эдгээр нь уусмал дахь коллоид нэгдлээс үүссэн бөөгнөрөл буюу нэгтгэсэн тоосонцор юм. Нийтлэг жишээ бол саван, угаалгын нунтаг юм. Энэ формаци нь Крафтын тодорхой температураас дээш, мөн мицеллизацийн тодорхой чухал концентрациас дээш байдаг. Тэд ион үүсгэх чадвартай. Мицеллууд нь 100 ба түүнээс дээш молекул агуулсан байж болно, жишээ нь натрийн стеарат нь ердийн жишээ юм. Усанд уусахдаа ион ялгаруулдаг.
