สำนักพิมพ์กำลังมองหาผู้แต่งวรรณกรรมเพื่อการศึกษา ผู้จัดพิมพ์วรรณกรรมเพื่อการศึกษา. "เทคโนโลยีที่เน้นวิทยาศาสตร์แบบบาง"

ความงาม

ระบบกระจาย

ศึกษาระบบการกระจายโดย F. Selmi, M. Faraday, T. Graham, I.G. Borshchev, Vo Ostwald, G. Freindlikh, A.V. Dumansky, N.P. Peskov และอื่น ๆ

1. ประเภทของระบบกระจาย:สารละลาย T/L, สารแขวนลอย T/L, ละออง T/G หรือ L/G (T หรือ L/G), อิมัลชัน L/L, โฟม G/L, ผง T/G ความแตกต่างระหว่างสารแขวนลอยและโซลคือขนาดของเฟสที่กระจายตัว ผงแป้งแตกต่างจากละอองลอยตรงที่อนุภาคของแข็งมีความเข้มข้นสูงกว่ามาก

2. การจำแนกประเภทของระบบกระจาย:

ฉัน) โดย สถานะของการรวมตัว เฟสกระจายและตัวกลางกระจาย 8 ระบบเป็นที่รู้จัก

ตารางที่ 1

เฟสกระจาย	สื่อกระจายตัว	เครื่องหมาย	ประเภทของระบบกระจาย	ตัวอย่าง
แข็ง	ของเหลวที่เป็นของแข็ง	ที/ที ที/เอฟ ที/วาย	แร่ธาตุ, โลหะผสม สารแขวนลอย, โซล, สเปรย์, ผง	ทับทิม, เพชร, เหล็ก สารแขวนลอย, ดินเหนียว, สีที่มีเม็ดสีทึบ, เพสต์, โซลโลหะในน้ำ, ยารักษาโรค ฝุ่น ควัน แป้ง รวมทั้งเป็นยา
ของเหลว	ของเหลวที่เป็นของแข็ง	W/T W/W W/G	ร่างกายที่มีรูพรุน Emulsions Aerosol	ไข่มุก, โอปอล, ของเหลวในวัตถุที่มีรูพรุน, สารดูดซับ (ในของเหลว), ดิน, ครีม, นม, มายองเนส, น้ำมันธรรมชาติหมอกเมฆยาเสพติด
ก๊าซ	ของเหลวที่เป็นของแข็ง	จี/ที จี/ดับบลิว	โฟมร่างกายที่มีรูพรุน	โฟมแข็ง หินภูเขาไฟ ขนมปัง สารดูดซับ (ในก๊าซ) วิปครีม; โฟม: สบู่, ดับเพลิง, ฟลูออไรด์; ยา.

ตามที่ Zsigmondy: โซลิโดโซลิ– ระบบที่มีตัวกลางกระจายของแข็ง ไลโอซอล(sols) - ด้วยสื่อการกระจายตัวของของเหลว ละอองลอย– ด้วยตัวกลางในการกระจายตัวของก๊าซ

II) ตามระดับของการกระจาย(ตามขนาดอนุภาคของเฟสที่กระจายตัว) สิ่งเหล่านี้เป็นระบบที่ต่างกันไม่เสถียร

ก) หยาบที่มีขนาดอนุภาคมากกว่า 10 -7 ม. - สารแขวนลอย, อิมัลชัน, ผง, โฟม; สิ่งเหล่านี้เป็นระบบที่ต่างกันไม่เสถียร

b) ระบบคอลลอยด์ที่มีขนาดอนุภาค 10 -7 - 10 -9 m - sols; สิ่งเหล่านี้เป็นระบบ ultramicroheterogeneous (ตรวจพบความแตกต่างด้วยความช่วยเหลือของ ultramicroscope) และค่อนข้างเสถียร

ในส่วนนี้ ตามธรรมเนียมแล้ว สำหรับการเปรียบเทียบ จะพิจารณาวิธีแก้ปัญหาที่แท้จริง:

ü ระบบกระจายโมเลกุลที่มีอนุภาคขนาด 10 -10 ม. ตามกฎแล้วคือสารละลายที่ไม่ใช่อิเล็กโทรไลต์ (แอลกอฮอล์ กลูโคส ยูเรีย) และอิเล็กโทรไลต์อ่อน (กรดอะซิติก)

ü ระบบกระจายไอออนที่มีอนุภาคเล็กกว่า 10 -10 ม. ได้แก่ สารละลายอิเล็กโทรไลต์ (สารละลายโซเดียมคลอไรด์

โซลูชันเป็นระบบที่เป็นเนื้อเดียวกัน มีความเสถียร

สาม) ในการโต้ตอบระหว่างกันขึ้นอยู่กับความเข้มของอันตรกิริยาระหว่างเฟสที่กระจายตัวและตัวกลางที่กระจายตัว ระบบมีความแตกต่าง:

- ไลโอฟิลิก– อันตรกิริยาที่รุนแรงระหว่างเฟสที่กระจายตัวและตัวกลางที่กระจายตัว (เฟสที่กระจายตัวจะเปียกน้ำ พองตัว หรือละลาย) ตัวอย่างของระบบไลโอฟิลิกคือสารละลายของสบู่ (โซเดียมและเกลือโพแทสเซียมของกรดคาร์บอกซิลิกที่สูงขึ้น), อัลคาลอยด์ (ฐานอินทรีย์ที่มีไนโตรเจนจากแหล่งกำเนิดตามธรรมชาติ), แทนนิน (หรือแทนนิน - สารประกอบฟีนอลจากพืชที่มี จำนวนมากกลุ่ม –OH) สีย้อมบางชนิด พวกมันก่อตัวขึ้นเองและผันกลับได้ มีเสถียรภาพทางอุณหพลศาสตร์

- ไลโอโฟบิก- ปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอของเฟสที่กระจายตัวและตัวกลางที่กระจายตัว (อนุภาคที่กระจายตัวจะเปียกน้ำได้ไม่ดี ไม่บวมและไม่ละลาย) Lyophobic - คอลลอยด์ของสารที่ละลายได้ไม่ดี: โลหะ, เหล็ก (III) ไฮดรอกไซด์, ในระบบชีวภาพ - เกลือแคลเซียม, แมกนีเซียม, คอเลสเตอรอลที่ไม่ละลายน้ำ อาจมีไลโอโฟบิกโซลอยู่ เวลานานเฉพาะในกรณีที่มีความคงตัวและไม่สามารถย้อนกลับได้ ไม่เสถียรทางอุณหพลศาสตร์

ถ้าระบบกระจายตัวเป็นน้ำ ระบบที่เกี่ยวข้องจะเรียกว่าชอบน้ำหรือไม่ชอบน้ำ

IV) ตามโครงสร้าง:รูปที่ 1 กระจายตัวตามขอบเขต, กระจายอย่างอิสระ

กระจัดกระจายอย่างอิสระ- อนุภาคของเฟสที่กระจัดกระจายไม่ได้เชื่อมต่อกัน - สารแขวนลอย, อิมัลชัน, โซล, ละอองลอย, ยาวาง (วางสังกะสี)

แยกย้ายกันไป– อนุภาคของเฟสที่กระจัดกระจายก่อตัวเป็นเครือข่ายเชิงพื้นที่และเฟสไม่สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ – สถานะเจล (“คล้ายวุ้น” ที่ได้จากโซล) และเยลลี่ (IUDs) โฟม เยื่อชีวภาพ สารละลายของแข็ง (โลหะผสม) เนื้อที่มีรูพรุน

การหารมีเงื่อนไข กระบวนการของการก่อตัวของโครงสร้างที่เกิดขึ้นในระบบที่มีการกระจายตัวแบบอิสระสามารถจบลงด้วยการก่อตัวของระบบที่มีการกระจายตัวแบบ bound-dispersed โซลกลายเป็นเจล และในทางกลับกัน. สังเกต ไทโซโทรปี– การเปลี่ยนแปลงย้อนกลับได้ในคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลของระบบ

คอลลอยด์ที่เป็นของแข็ง

↔ เจล

↔ โซล

ระบบการกระจายที่ถูกผูกไว้

ระบบกระจายตัวอิสระ

3. วิธีการรับระบบคอลลอยด์(คู่มือวิธีการสำหรับการประชุมเชิงปฏิบัติการเกี่ยวกับเคมีทั่วไป, หน้า 161-163)

ก. การเตรียมสารแขวนลอย.

สามารถรับสารแขวนลอยเช่นเดียวกับระบบกระจายอื่น ๆ โดยวิธีสองกลุ่ม: จากด้านข้างของระบบหยาบโดยวิธีการกระจายตัวจากด้านข้างของสารละลายจริง - โดยวิธีการควบแน่น

เนื่องจากสารแขวนลอยเป็นสารแขวนลอยของผงในของเหลว วิธีการที่ง่ายและแพร่หลายที่สุดเพื่อให้ได้สารแขวนลอยเจือจางทั้งในอุตสาหกรรมและในชีวิตประจำวันคือการกวนผงที่เกี่ยวข้องในของเหลวที่เหมาะสมโดยใช้อุปกรณ์ผสมต่างๆ (คน เครื่องผสม ฯลฯ) เพื่อให้ได้สารแขวนลอยเข้มข้น (เพสต์) ผงที่เกี่ยวข้องจะถูกบดด้วยของเหลวเล็กน้อย

สารแขวนลอยยังเกิดจากการแข็งตัวของไลโอซอล ดังนั้นวิธีการในการแข็งตัวของเลือดจึงเป็นวิธีการเดียวกันในการรับสารแขวนลอย

ข. การได้รับอิมัลชัน.

ระบบของของเหลวสองชนิดที่ผสมกันไม่ได้จะอยู่ในสถานะเสถียรทางอุณหพลศาสตร์หากประกอบด้วยสองส่วน ชั้นที่เป็นของแข็ง: บน (ของเหลวที่เบากว่า) และล่าง (ของเหลวที่หนักกว่า) ทันทีที่เราเริ่มบดชั้นต่อเนื่องชั้นใดชั้นหนึ่งให้เป็นหยดเพื่อให้ได้อิมัลชัน พื้นผิวส่วนต่อประสานจะเพิ่มขึ้น และด้วยเหตุนี้ พลังงานพื้นผิวอิสระและระบบจะไม่เสถียรทางอุณหพลศาสตร์ ยิ่งใช้พลังงานในการสร้างอิมัลชันมากเท่าไหร่ก็จะยิ่งไม่เสถียรมากขึ้นเท่านั้น เพื่อทรยศอิมัลชัน ญาติต้านทาน, ใช้สารพิเศษ - สารทำให้คงตัว, เรียกว่า อิมัลซิไฟเออร์. สิ่งเหล่านี้คือสารลดแรงตึงผิวหรือ IUD ที่ถูกดูดซับที่ส่วนต่อประสานและลดพลังงาน Gibbs ที่พื้นผิว (แรงตึงของส่วนต่อประสาน); เป็นผลให้เกิดฟิล์มดูดซับที่แข็งแกร่งทางกลไก อิมัลชันเกือบทั้งหมด (ยกเว้นอิมัลชันบางส่วนที่เกิดขึ้นเอง) จะได้มาเฉพาะเมื่อมีอิมัลซิไฟเออร์เท่านั้น

อิมัลชันเป็นระบบที่มีองค์ประกอบอย่างน้อย 3 องค์ประกอบซึ่งประกอบด้วยของเหลวที่มีขั้ว ของเหลวที่ไม่มีขั้ว และอิมัลซิไฟเออร์ ในกรณีนี้ ของเหลวอย่างใดอย่างหนึ่งจะอยู่ในรูปของหยด หยดขนาดที่ต้องการสามารถรับได้สองวิธี: วิธีควบแน่น ขยายจากจุดศูนย์กลางเล็ก ๆ ของการก่อตัวของหยด และวิธีการกระจาย บดขยี้หยดขนาดใหญ่

วิธีการกระจายเป็นวิธีที่ใช้กันทั่วไปทั้งในห้องปฏิบัติการและในโรงงานอุตสาหกรรม

วิธีการทำให้บริสุทธิ์ของระบบคอลลอยด์

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม โปรดดูที่ คู่มือระเบียบวิธี (หน้า 163)

ก) การกรอง (lat. filtrum - รู้สึก),

b) การล้างไต (การล้างไตแบบกรีก - การแยก) การล้างไตชดเชย การฟอกไตด้วยไฟฟ้า

c) การกรองแบบอัลตราฟิลเตรชัน (lat. ultra - over)

ง) รีเวิร์สออสโมซิส

5. การก่อตัว โครงสร้าง และประจุของอนุภาคคอลลอยด์ สูตรไมเซลล์ โครงสร้างไฟฟ้าสองชั้น ศักย์ไฟฟ้า

ดูคู่มือวิธีการ (pp. 164-165.)

บ่อยครั้ง นอกเหนือไปจากไมเซลล์ สารทำให้คงตัว และตัวทำละลาย ระบบที่กระจายตัวซึ่งเป็นผลลัพธ์ประกอบด้วยสารที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ (สิ่งเจือปน) พวกมันลดความเสถียรของ DS (พวกมันสามารถทำให้ประจุของอนุภาคคอลลอยด์เป็นกลาง ซึ่งนำไปสู่การจับตัวเป็นก้อนและการทำลายระบบคอลลอยด์) ในการทำให้ระบบคอลลอยด์บริสุทธิ์จากสิ่งเจือปนที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ จะใช้การไดอะไลซิส การไดอะไลซิสด้วยไฟฟ้า และการกรองแบบอัลตราฟิลเตรชัน

การล้างไต(เสนอและตั้งชื่อโดย ที. เกรแฮม) ขึ้นอยู่กับการผ่านสารละลายคอลลอยด์ผ่านเยื่อกึ่งผ่านได้ Dialyzer ที่ง่ายที่สุด (รูปที่ 5) คือถุงที่ทำจากวัสดุกึ่งซึมผ่านได้ซึ่งมีการเทสารละลายคอลลอยด์และถุงจะถูกหย่อนลงในภาชนะที่มีน้ำ (ตัวทำละลาย) เนื่องจากขนาดของรูที่เล็ก เยื่อกึ่งซึมผ่านได้จึงเก็บอนุภาคคอลลอยด์ไว้ ในขณะที่โมเลกุลต่ำจะผ่านเมมเบรนเข้าไปในตัวทำละลาย เป็นผลให้สารที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำถูกกำจัดออกจากสารละลายคอลลอยด์ ก่อนหน้านี้ ผนังของทางเดินปัสสาวะหรือถุงน้ำดี ลำไส้ และแผ่นหนังใช้เป็นเยื่อกึ่งผ่านได้ ในปัจจุบัน เยื่อที่ทำจาก collodion (สารละลายของเซลลูโลสไนเตรต) เป็นกระดาษแก้ว สะดวกมากเพราะ เมมเบรนสามารถทำกับรูขนาดใดก็ได้

ข้าว. 5. ไดอะไลเซอร์ ที. เกรแฮม

ควรสังเกตว่าการล้างไตในระยะยาวนอกเหนือจากการกำจัดสิ่งเจือปนออกจากสารละลายแล้ว ยังอาจนำไปสู่การจับตัวเป็นก้อนของระบบอันเป็นผลมาจากการขจัดสารทำให้คงตัว

การฟอกไตด้วยไฟฟ้าเนื่องจากสิ่งเจือปนที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำในโซลเป็นอิเล็กโทรไลต์ จึงเร่งการฟอกไตได้โดยใช้กระแสไฟฟ้า ในการทำเช่นนี้ สารละลายคอลลอยด์จะถูกวางไว้ระหว่างเยื่อสองแผ่น ซึ่งอยู่ข้างนอก

การล้างไตใช้ในเทคโนโลยีชีวภาพและเวชภัณฑ์เพื่อชำระโปรตีน, ห่วงอนามัยจากสิ่งสกปรกในเกลือ, เพื่อให้ได้ยาที่มีคุณค่า - โกลบูลิน, ตกตะกอน ฯลฯ การล้างไตใช้ในคลินิกเป็นวิธีการรักษา ("การฟอกเลือด") สำหรับผู้ป่วยโรคตับ, ไต, โรคความดันระยะยาว, พิษเฉียบพลัน ในกรณีนี้ เลือดของผู้ป่วยจะถูกส่งผ่านอุปกรณ์ "ไตเทียม" เป็นระบบที่มีเมมเบรนซึ่งด้านหนึ่งถูกล้างด้วยน้ำเกลือ (ทางสรีรวิทยา) ที่มีองค์ประกอบเหมือนกับพลาสมาของเลือด และอีกด้านล้างด้วยเลือดของผู้ป่วย ในระหว่างการฟอกเลือด ผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำจะปล่อยเลือดผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ ในขณะที่โปรตีนยังคงอยู่ในเลือด (เนื่องจากมีขนาดใหญ่) เกลือที่จำเป็นต่อร่างกายยังได้รับการเก็บรักษาไว้เพราะ ไม่มีการไล่ระดับความเข้มข้นระหว่างเลือดและน้ำเกลือ

อัลตราฟิลเตรชันเป็นการล้างไตภายใต้ความดันหรือสุญญากาศ โดยพื้นฐานแล้ว ไม่ใช่วิธีการทำให้บริสุทธิ์ แต่เป็นวิธีการทำให้ DF เข้มข้น กล่าวคือ แยก DF ออกจากตัวกลางกระจาย ในการทำเช่นนี้ สารละลายคอลลอยด์จะถูกส่งผ่านตัวกรองอัลตราฟิลเตอร์ ซึ่งเป็นตัวกรองที่มีกลไกแข็งแรงและหนาพร้อมช่องเปิดขนาดเล็กมาก ในฐานะที่เป็นตัวกรองพิเศษ จะใช้แผ่นที่มีรูที่ทำจากแร่ใยหิน พอร์ซเลน และวัสดุเซรามิกอื่นๆ ราดด้วยกระดาษแก้ว กระดาษกรองที่ชุบด้วยคอลลอยด์ เพื่อให้การกรองเร็วขึ้น อากาศจะถูกสูบออกจากภาชนะใต้ตัวกรองหรือเป่าอากาศเหนือตัวกรอง

ในระหว่างการกรองแบบอัลตราฟิลเตรชันร่วมกับสิ่งเจือปนที่มีโมเลกุลต่ำ โมเลกุลของตัวทำละลาย (ตัวกลางกระจาย) จะผ่านตัวกรองด้วย ดังนั้น หากจำเป็น หลังจากการกรองแบบอัลตราฟิลเตรชัน จำเป็นต้องเจือจางสารละลายคอลลอยด์ให้ได้ความเข้มข้น (เริ่มต้น) ที่ต้องการ

ข้าว. 7. โครงการ

ตัวกรองพิเศษ:

เอ - สารละลายคอลลอยด์

M - เมมเบรน P - จานที่มีรู

U - อัลตราฟิลเตอร์

การกรองแบบอัลตราฟิลเตรชันใช้ในลักษณะเดียวกับการฟอกไตและการไดอะไลซิสด้วยไฟฟ้า โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เพื่อทำให้ของเหลวเพาะเลี้ยงบริสุทธิ์จากร่างกายของแบคทีเรียที่ผลิตยาปฏิชีวนะ แยกโปรตีน และฆ่าเชื้อสารละลายของพวกมัน ในกรณีนี้ แบคทีเรีย ไวรัสยังคงอยู่ในตัวกรอง และสารยาที่จำเป็น (เซรั่ม วัคซีน) จะถูกแยกออกจากตัวกรอง

การบรรยายหมายเลข 5 ทฤษฎีไฟฟ้าสองชั้น

การทำให้บริสุทธิ์ของระบบคอลลอยด์

นอกจากไมเซลล์ อิเล็กโทรไลต์ที่ทำให้เสถียร และตัวทำละลายแล้ว โซลที่ได้จากวิธีใดวิธีหนึ่งมีสิ่งเจือปนที่มีโมเลกุลต่ำ ตัวอย่างเช่น โซล AgNO 3 ที่ได้รับจากการทำงานร่วมกันของ AgNO 3 และ KJ จะมีอิเล็กโทรไลต์ KNO 3 ในปริมาณที่มีนัยสำคัญเสมอ สิ่งเจือปนสามารถเข้าไปในระบบคอลลอยด์ได้เนื่องจากการปนเปื้อนของวัสดุตั้งต้นหรือด้วยเหตุผลอื่นๆ

อิเล็กโทรไลต์แปลกปลอมจะลดความเสถียรของโซลที่เป็นผลลัพธ์ และต้องทำให้บริสุทธิ์ สิ่งเจือปนที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำสามารถกำจัดออกจากไลโอซอลได้โดยใช้การไดอะไลซิส การไดอะไลซิสด้วยไฟฟ้า และการกรองแบบอัลตราฟิลเตรชัน

การล้างไตขึ้นอยู่กับความสามารถของโมเลกุลหรือไอออนขนาดเล็กที่จะผ่านฟิล์มกึ่งซึมผ่านได้ (เมมเบรน) อนุภาคโซลขนาดใหญ่ไม่สามารถผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ได้ ไดอะไลเซอร์ที่ง่ายที่สุดคือถุงที่ทำจากวัสดุกึ่งซึมผ่านได้ซึ่งเทโซลที่ต้องการทำให้บริสุทธิ์ ถุงถูกหย่อนลงในภาชนะที่มีน้ำ

ทุกวันนี้ มีการออกแบบเครื่องฟอกไตที่ปรับปรุงใหม่หลายรุ่นซึ่งช่วยให้กระบวนการฟอกไตเร็วขึ้น การเพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการสามารถทำได้โดยการเพิ่มพื้นผิวซึ่งผ่านการฟอกไต การลดชั้นของของเหลวที่ล้างไตได้ การเปลี่ยนของเหลวภายนอก (เช่น น้ำ) บ่อยครั้งหรือต่อเนื่อง และการให้ความร้อน

ลักษณะของเมมเบรนขึ้นอยู่กับระบบที่ทำการไดอัลจะต้องแตกต่างกัน ก่อนหน้านี้มีการใช้กระเพาะปัสสาวะวัวหรือแผ่นหนังเป็นเยื่อ ทุกวันนี้มักใช้เยื่อที่เตรียมจากสารละลายเซลลูโลสไนเตรต Οʜᴎ สะดวกเพราะสามารถสร้างรูพรุนขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางใดก็ได้

การล้างไตเป็นเวลานานไม่เพียงทำให้สิ่งสกปรกออกจากสารละลาย แต่ยังทำให้สารทำให้คงตัวหลุดออกด้วย ซึ่งอาจนำไปสู่การแข็งตัว

การฟอกไตด้วยไฟฟ้า. ในกรณีที่สิ่งเจือปนเป็นอิเล็กโทรไลต์ สามารถเร่งการฟอกไตได้โดยใช้สนามไฟฟ้า โครงร่างของเครื่องฟอกไตด้วยไฟฟ้าอย่างง่ายประกอบด้วยห้องสามห้องที่แยกจากกันด้วยพาร์ติชันแบบกึ่งซึมผ่านได้ อิเล็กโทรดถูกติดตั้งไว้ในห้องด้านข้าง และน้ำกลั่นจะถูกส่งเข้าและระบายออกอย่างต่อเนื่อง ซึ่งเป็นของเหลวภายนอกของห้องกลางซึ่งจ่ายโซลเพื่อทำให้บริสุทธิ์เข้าไป การฟอกไตด้วยไฟฟ้ามีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังจากการปรับสภาพด้วยการฟอกไตแบบธรรมดา เมื่ออัตราการแพร่เนื่องจากการลดลงของความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลต์ระหว่างโซลกับน้ำมีค่าน้อย และสามารถใช้สนามไฟฟ้าแรงสูงได้โดยไม่ต้องกลัวว่าโซลจะร้อนจัด

อัลตราฟิลเตรชัน. นี่คือการล้างไตด้วยความดัน โดยพื้นฐานแล้วการกรองแบบอัลตราฟิลเตรชันไม่ใช่วิธีการทำความสะอาดโซล แต่เป็นวิธีการทำสมาธิ และความเข้มข้นของเฟสที่กระจายตัวเท่านั้นจะเพิ่มขึ้น ในขณะที่องค์ประกอบของตัวกลางที่กระจายตัวยังคงที่

ถ้าหลังจากการอัลตราฟิลเตรชันบางส่วนแล้ว โซลถูกเจือจางด้วยตัวทำละลายบริสุทธิ์กับเนื้อหาก่อนหน้าของตัวกลางกระจายตัว โซลนั้นจะมีสารที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำน้อยกว่า แต่อิเล็กโทรไลต์ที่มีความคงตัวจะน้อยกว่าด้วย

การใช้ ultrafilters ที่มีความพรุนต่างกัน ทำให้สามารถแยกระบบคอลลอยด์ออกเป็นเศษส่วนที่มีการกระจายตัวเดี่ยวได้มากขึ้น และกำหนดการกระจายตัวของเศษส่วนเหล่านี้

มีอุปกรณ์มากมายสำหรับการกรองแบบอัลตราฟิลเตรชัน เนื่องจากการกรองแบบอัลตราฟิลเตรชันดำเนินการภายใต้ความกดดัน เมมเบรนจึงถูกซ้อนทับบนจานที่มีรูเล็กๆ ที่ทำหน้าที่เป็นตัวรองรับ หรือรับโดยตรงจากผนังของภาชนะที่ไม่เคลือบ

การทำให้บริสุทธิ์ของระบบคอลลอยด์ - แนวคิดและประเภท การจำแนกประเภทและคุณสมบัติของหมวดหมู่ "การทำให้บริสุทธิ์ของระบบคอลลอยด์" 2017, 2018

เนื่องจากระบบคอลลอยด์ครอบครองตำแหน่งกึ่งกลางระหว่างระบบที่มีการกระจายตัวอย่างหยาบและสารละลายที่แท้จริงในแง่ของขนาดอนุภาค วิธีการเตรียมจึงสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: แบบกระจายตัวและการควบแน่น

วิธีการกระจายตัวขึ้นอยู่กับการบดของเฟสที่กระจายตัว การกระจายตัวด้วยการก่อตัวของระบบคอลลอยด์แบบไลโอฟิลิกเกิดขึ้นเองเนื่องจากการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน การก่อตัวของระบบคอลลอยด์ lyophobic ต้องการพลังงาน เพื่อให้ได้ระดับการกระจายตัวที่ต้องการ ให้ใช้:

การบดเชิงกลด้วยลูกกลิ้งหรือโรงงานคอลลอยด์

บดด้วยอัลตราซาวนด์

การกระจายตัวของไฟฟ้า (เพื่อให้ได้โซลโลหะ);

การกระจายตัวของสารเคมี (เปปไทเซชัน)

การกระจายโดยทั่วไปจะดำเนินการในที่ที่มีสารทำให้คงตัว นี่อาจเป็นรีเอเจนต์, สารลดแรงตึงผิว, โปรตีน, โพลีแซคคาไรด์ที่มากเกินไป

วิธีการควบแน่นประกอบด้วยปฏิสัมพันธ์ของโมเลกุลของสารละลายที่แท้จริงกับการก่อตัวของอนุภาคขนาดคอลลอยด์ซึ่งสามารถทำได้ทั้งด้วยวิธีทางกายภาพและทางเคมี

วิธีการทางกายภาพคือวิธีการแทนที่ตัวทำละลาย (เช่น เติมน้ำลงในสารละลายที่แท้จริงของโรซินในแอลกอฮอล์ จากนั้นจึงนำแอลกอฮอล์ออก)

การควบแน่นทางเคมีประกอบด้วยการได้รับสารละลายคอลลอยด์จากปฏิกิริยาเคมีด้วยการก่อตัวของสารประกอบที่ละลายได้น้อย:

AgNO 3 + KI \u003d AgI (t) + KNO 3

2HAuCl 4 + 3H 2 O \u003d 2Au (t) + 8HCl + 3O 2

สารละลายสต็อคควรเจือจางและมีรีเอเจนต์เกินตัวใดตัวหนึ่ง

3. วิธีการทำให้บริสุทธิ์ของสารละลายคอลลอยด์

หากสารละลายคอลลอยด์มีสิ่งเจือปนของสารที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำและอนุภาคหยาบที่ละลายอยู่ การมีอยู่ของคอลลอยด์อาจส่งผลเสียต่อคุณสมบัติของโซล ทำให้ความเสถียรของคอลลอยด์ลดลง

ในการทำให้สารละลายคอลลอยด์บริสุทธิ์จากสิ่งเจือปน การกรอง, การล้างไต, การฟอกเลือดด้วยไฟฟ้า, อัลตราฟิลเตรชัน

การกรองขึ้นอยู่กับความสามารถของอนุภาคคอลลอยด์ในการผ่านรูพรุนของตัวกรองทั่วไป ในกรณีนี้ อนุภาคขนาดใหญ่จะยังคงอยู่ การกรองใช้เพื่อชำระสารละลายคอลลอยด์ให้บริสุทธิ์จากสิ่งเจือปนของอนุภาคหยาบ

การล้างไต- การกำจัดโดยเยื่อของสารประกอบโมเลกุลต่ำจากสารละลายคอลลอยด์และสารละลายอนามัย ในกรณีนี้ คุณสมบัติของเยื่อจะถูกใช้เพื่อส่งผ่านโมเลกุลและไอออนขนาดเล็ก และกักเก็บอนุภาคคอลลอยด์และโมเลกุลขนาดใหญ่ ของเหลวที่จะไดอะไลซ์ถูกแยกออกจากตัวทำละลายบริสุทธิ์ด้วยเมมเบรนที่เหมาะสม โมเลกุลและไอออนขนาดเล็กจะแพร่ผ่านเมมเบรนเข้าสู่ตัวทำละลาย และด้วยการแทนที่บ่อยครั้งเพียงพอ จะถูกกำจัดออกจากของเหลวที่ฟอกไตได้เกือบหมด ความสามารถในการซึมผ่านของเมมเบรนสำหรับสารที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำนั้นพิจารณาจากความจริงที่ว่าโมเลกุลขนาดเล็กและไอออนสามารถผ่านเส้นเลือดฝอยที่เจาะเมมเบรนหรือละลายในสารเมมเบรนได้อย่างอิสระ ในฐานะที่เป็นเยื่อสำหรับการฟอกไตฟิล์มต่าง ๆ ถูกนำมาใช้ตามธรรมชาติ - วัวหรือหมู กระเพาะปัสสาวะ, กระเพาะปัสสาวะว่ายน้ำปลาและเทียม - จากไนโตรเซลลูโลส, เซลลูโลสอะซิเตต, กระดาษแก้ว, เจลาตินและวัสดุอื่น ๆ

เยื่อเทียมมีข้อได้เปรียบเหนือเยื่อธรรมชาติตรงที่สามารถเตรียมด้วยการซึมผ่านที่หลากหลายและทำซ้ำได้สูง เมื่อเลือกวัสดุสำหรับเมมเบรน มักจะจำเป็นต้องคำนึงถึงประจุของเมมเบรนในตัวทำละลายเฉพาะ ซึ่งเกิดขึ้นจากการแตกตัวของสารเมมเบรนเอง หรือการดูดซับแบบเลือกของไอออน หรือการกระจายตัวของไอออนที่ไม่สม่ำเสมอบนทั้งสองด้านของเมมเบรน การมีประจุไฟฟ้าบนเมมเบรนบางครั้งอาจทำให้เกิด การแข็งตัวในการไดอะไลซิสของสารละลายคอลลอยด์ อนุภาคของสารดังกล่าวมีประจุตรงข้ามกับประจุของเมมเบรน พื้นผิวของเยื่อกระดาษแก้วและคอลโลเดียนในน้ำและสารละลายในน้ำมักจะมีประจุลบ เยื่อหุ้มโปรตีนในสภาพแวดล้อมที่มีค่า pH ต่ำกว่าจุดไอโซอิเล็กตริกของโปรตีนจะมีประจุเป็นบวก และในสภาพแวดล้อมที่มีค่า pH สูงจะมีประจุเป็นลบ

มีเครื่องฟอกไต - อุปกรณ์สำหรับการฟอกเลือดที่หลากหลาย ไดอะไลเซอร์ทั้งหมดถูกสร้างขึ้นตาม หลักการทั่วไป: ของไหลที่จะไดอะไลซ์ ("ของไหลภายใน") อยู่ในภาชนะที่แยกออกจากน้ำหรือตัวทำละลายอื่นๆ ("ของไหลภายนอก") โดยเมมเบรน อัตราการฟอกไตเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของพื้นผิวเมมเบรน ความพรุนและขนาดรูพรุน เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความเข้มของการผสมของของเหลวไดอะไลซิส อัตราการเปลี่ยนแปลงของของเหลวภายนอก และลดลงเมื่อความหนาของเมมเบรนเพิ่มขึ้น

รูปที่ 31.1 . ไดอะไลเซอร์: 1 -น้ำยาล้างไต; 2 - ตัวทำละลาย 3 - เยื่อกรองไต 4 - เครื่องกวน

การฟอกไตด้วยไฟฟ้าใช้เพื่อเพิ่มอัตราการฟอกไตของอิเล็กโทรไลต์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ เพื่อจุดประสงค์นี้ ไดอะไลเซอร์จะสร้างสนามไฟฟ้าคงที่ การล้างไตในสนามไฟฟ้าทำให้สามารถเร่งการทำให้บริสุทธิ์ของสารละลายคอลลอยด์ได้หลายสิบเท่า

การล้างไตชดเชยจะใช้เมื่อจำเป็นต้องทำให้สารละลายคอลลอยด์หลุดออกจากสิ่งเจือปนที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำเพียงบางส่วนเท่านั้น ในไดอัลไลเซอร์ ตัวทำละลายจะถูกแทนที่ด้วยสารละลายภายนอกของสารที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ ซึ่งจะต้องทิ้งไว้ในสารละลายคอลลอยด์

การล้างไตชดเชยประเภทหนึ่งคือ การฟอกเลือด- ฟอกเลือดด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์ ไตเทียม. เลือดดำสัมผัสผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ด้วยสารละลายภายนอกที่มีสารที่มีความเข้มข้นเดียวกันกับเลือดที่ต้องเก็บไว้ในเลือด (น้ำตาล โซเดียมไอออน) ในกรณีนี้ เลือดจะถูกทำให้บริสุทธิ์จากสารพิษ (ยูเรีย กรดยูริก บิลิรูบิน เอมีน เปปไทด์ โพแทสเซียมไอออนส่วนเกิน) ซึ่งผ่านเมมเบรนเข้าสู่สารละลายภายนอก น้ำตาลที่ปราศจากซีรั่มถูกกำหนดโดยการล้างไตซีรั่มชดเชยกับน้ำเกลือไอโซโทนิกที่เติมน้ำตาลในปริมาณต่างๆ ความเข้มข้นของน้ำตาลในน้ำเกลือจะไม่เปลี่ยนแปลงในระหว่างการล้างไตก็ต่อเมื่อมีค่าเท่ากับความเข้มข้นของน้ำตาลอิสระในเลือดเท่านั้น

อัลตราฟิลเตรชันใช้ทำความสะอาดระบบที่มีอนุภาคคอลลอยด์ (สารละลาย สารละลายอนามัย สารแขวนลอยของแบคทีเรียและไวรัส) วิธีการนี้ขึ้นอยู่กับการบังคับให้ส่วนผสมแยกออกจากกันผ่านตัวกรองที่มีรูพรุนซึ่งผ่านเฉพาะโมเลกุลและไอออนของสารที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำเท่านั้น ในระดับหนึ่ง การกรองแบบอัลตราฟิลเตรชันอาจถูกมองว่าเป็นการล้างไตด้วยแรงดัน การกรองแบบอัลตราฟิลเตรชันใช้กันอย่างแพร่หลายในการทำให้น้ำ โปรตีน กรดนิวคลีอิก เอ็นไซม์ วิตามิน และจุลชีววิทยาบริสุทธิ์ ตลอดจนใช้ในการกำหนดขนาดของไวรัสและแบคทีเรีย

1. การจำแนกประเภทของระบบกระจาย

2. วิธีการรับระบบคอลลอยด์

3. วิธีการทำให้บริสุทธิ์ของสารละลายคอลลอยด์

8. ความเสถียรและการแข็งตัวของระบบคอลลอยด์

การจำแนกประเภทของระบบกระจาย

แยกย้ายกันไปเรียกว่าระบบที่ประกอบด้วยเฟสกระจาย - ชุดของอนุภาคที่แยกส่วนและตัวกลางกระจายอย่างต่อเนื่องซึ่งอนุภาคเหล่านี้แขวนลอยอยู่

เพื่อระบุลักษณะของการกระจายตัวของเฟสที่กระจัดกระจาย แนวคิดของระดับการกระจาย d ถูกนำมาใช้ ซึ่งวัดโดยส่วนกลับของเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ย หรือสำหรับอนุภาคที่ไม่ใช่ทรงกลมโดยส่วนกลับของเส้นผ่านศูนย์กลางสมมูลเฉลี่ย ง(ม.-1):

ต่อมา ได้มีการเสนอให้ใช้พื้นที่ผิวเฉพาะ (m -1) เพื่อวัดการกระจายตัว:

โดยที่ S df - พื้นที่ผิวเฟสกระจาย, วีดีเอฟ- ปริมาตรของเฟสที่กระจัดกระจาย

ตามระดับของการกระจาย การกระจายตัวแบบหยาบและการกระจายตัวของคอลลอยด์นั้นแตกต่างกัน

การจำแนกประเภทของระบบกระจายตามระดับของการกระจาย

กระจัดกระจายอย่างอิสระ:

1) อัลตร้าไมโครเฮเทอโรจีเนียส ( คอลลอยด์ที่แท้จริง) 10 -7 - 10 -5 ซม. (ตั้งแต่ 1 ถึง 100 ไมครอน) - - (t / t);

2) ไมโครเฮเทอโรจีเนียส 10 -5 - 10 -3ซม. (ตั้งแต่ 0.1 ถึง 10 ไมครอน) t/w, w/w, g/l, t/g.

3) หยาบ > 10 -3 ซม.; เสื้อ/ปี

ระบบการกระจายที่เชื่อมต่อ:

1) microporous: รูพรุนสูงถึง 2 มม.

2) รูพรุนชั่วคราว: ตั้งแต่ 2 ถึง 200 มม.

3) พรุนขนาดใหญ่: สูงกว่า 200 มม.

ตามสถานะของการรวมตัวของเฟสการกระจาย ขอเสนอให้แยกแยะแปดประเภท คอลลอยด์ระบบ

การจำแนกประเภทของการกระจายตามสถานะของการรวมตัว

สื่อกระจายตัว	เฟสกระจาย	เครื่องหมาย	ชื่อระบบและตัวอย่าง
			ระบบเฮเทอโรจีเนียสที่เป็นของแข็ง: โลหะผสม, วัสดุผสม (คอนกรีต, เซอร์เมต)
		ระบบเส้นเลือดฝอย อิมัลชันที่เป็นของแข็ง: ของเหลวในวัตถุที่มีรูพรุน ดิน สารรองพื้น ไข่มุก
ก๊าซ		วัตถุที่มีรูพรุน โฟมแข็ง: ตัวดูดซับและตัวเร่งปฏิกิริยาในก๊าซ ภูเขาไฟ ขนมปัง
			สารแขวนลอยและสารละลาย: ปูนขาว เพสต์ ตะกอน
		อิมัลชัน: น้ำมัน ครีม นม
ก๊าซ		อิมัลชันของแก๊สและโฟม: การลอยตัว การดับเพลิง โฟมสบู่
ก๊าซ	ก๊าซ		ละอองลอย: ควัน ผง ฝุ่น ละอองลอย: หมอก, เมฆ ไม่เป็นรูปเป็นร่าง

G. Freindlich เสนอให้เรียกระบบที่มีการโต้ตอบที่อ่อนแอระหว่างเฟสที่กระจายตัวและตัวกลางที่กระจายตัว คอลลอยด์ lyophobic (โซล)ด้วยปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแกร่ง ไลโอฟิลิก

ถ้าตัวกลางในการกระจายคือน้ำ ระบบจะถูกเรียกตามนั้น ไม่ชอบน้ำและ ชอบน้ำ

เร็วเท่าต้นศตวรรษที่ 20 พบว่ามีไลโอโฟบิกคอลลอยด์ กลับไม่ได้(หลังจากกำจัดตัวกลางในการกระจายตัวแล้ว พวกมันจะไม่สามารถกระจายตัวและให้โซลได้โดยธรรมชาติ) และไลโอฟิลิก - พลิกกลับได้ระบบ (สามารถละลายได้เอง)

หากในระบบคอลลอยด์มีพันธะที่เสถียรระหว่างอนุภาคของเฟสที่กระจายตัว ระบบดังกล่าวจะถูกเรียกว่า เชื่อมต่อกระจาย(เจล) ในกรณีที่ไม่มีพันธะ - กระจายตัวได้อย่างอิสระ(สารละลายคอลลอยด์).

2. วิธีการรับระบบคอลลอยด์

การบดเชิงกลด้วยลูกกลิ้งหรือโรงงานคอลลอยด์

บดด้วยอัลตราซาวนด์

การกระจายตัวทางไฟฟ้า (เพื่อให้ได้โซลโลหะ);

การกระจายตัวของสารเคมี (เปปไทเซชัน)

การควบแน่นทางเคมีประกอบด้วยการได้รับสารละลายคอลลอยด์โดย ปฏิกริยาเคมีด้วยการก่อตัวของสารประกอบที่ละลายได้น้อย:

AgNO 3 + KI \u003d AgI (t) + KNO 3

2HAuCl 4 + 3H 2 O \u003d 2Au (t) + 8HCl + 3O 2

สารละลายสต็อคควรเจือจางและมีรีเอเจนต์เกินตัวใดตัวหนึ่ง

3. วิธีการทำให้บริสุทธิ์ของสารละลายคอลลอยด์

การล้างไต- การกำจัดโดยเยื่อของสารประกอบโมเลกุลต่ำจากสารละลายคอลลอยด์และสารละลายอนามัย ในกรณีนี้ คุณสมบัติของเยื่อจะถูกใช้เพื่อส่งผ่านโมเลกุลและไอออนขนาดเล็ก และกักเก็บอนุภาคคอลลอยด์และโมเลกุลขนาดใหญ่ ของเหลวที่จะไดอะไลซ์ถูกแยกออกจากตัวทำละลายบริสุทธิ์ด้วยเมมเบรนที่เหมาะสม โมเลกุลและไอออนขนาดเล็กจะแพร่ผ่านเมมเบรนเข้าสู่ตัวทำละลาย และด้วยการแทนที่บ่อยครั้งเพียงพอ จะถูกกำจัดออกจากของเหลวที่ฟอกไตได้เกือบหมด ความสามารถในการซึมผ่านของเมมเบรนสำหรับสารที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำนั้นพิจารณาจากความจริงที่ว่าโมเลกุลขนาดเล็กและไอออนสามารถผ่านเส้นเลือดฝอยที่เจาะเมมเบรนหรือละลายในสารเมมเบรนได้อย่างอิสระ ในฐานะที่เป็นเยื่อสำหรับการฟอกเลือด มีการใช้ฟิล์มหลายชนิด ทั้งจากธรรมชาติ - กระเพาะปัสสาวะวัวหรือหมู กระเพาะปัสสาวะว่ายน้ำของปลา และเทียม - จากไนโตรเซลลูโลส เซลลูโลสอะซิเตต กระดาษแก้ว เจลาตินและวัสดุอื่น ๆ

มีเครื่องฟอกไต - อุปกรณ์สำหรับการฟอกเลือดที่หลากหลาย Dialyzers ทั้งหมดถูกสร้างขึ้นตามหลักการทั่วไป: ของเหลวที่ล้างไตได้ (“ของเหลวภายใน”) อยู่ในภาชนะที่แยกออกจากน้ำหรือตัวทำละลายอื่นๆ (“ของเหลวภายนอก”) ด้วยเมมเบรน อัตราการฟอกไตเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของพื้นผิวเมมเบรน ความพรุนและขนาดรูพรุน เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความเข้มของการผสมของของเหลวไดอะไลซิส อัตราการเปลี่ยนแปลงของของเหลวภายนอก และลดลงเมื่อความหนาของเมมเบรนเพิ่มขึ้น

4. คุณสมบัติทางจลนพลศาสตร์ของโมเลกุลของระบบคอลลอยด์

จลนพลศาสตร์ของโมเลกุลเรียกว่าคุณสมบัติที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนที่วุ่นวายของอนุภาค เหล่านี้รวมถึง - การเคลื่อนที่แบบบราวเนียน การแพร่ แรงดันออสโมติก การตกตะกอน. คุณสมบัติเหล่านี้ถูกกำหนดโดยขนาดของอนุภาคและองค์ประกอบที่เป็นเศษส่วน

การเคลื่อนที่แบบบราวเนียน – การเคลื่อนที่แบบวุ่นวายของอนุภาคของเฟสที่กระจายตัวภายใต้การกระทำของผลกระทบของอนุภาคของตัวกลางที่กระจายตัว การเคลื่อนที่ประเภทนี้เป็นเรื่องปกติสำหรับอนุภาคที่มีขนาด< 10 -6 м. Если размеры частиц дисперсной среды больше, то частицы лишь колеблются. Интенсивность броуновского движения зависит от размера частиц, температуры, вязкости дисперсионной среды.

การแพร่กระจาย - กระบวนการถ่ายโอนสสารที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติเนื่องจากการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน ซึ่งนำไปสู่การทำให้ความเข้มข้นเท่ากันหรือการสร้างความเข้มข้นที่สมดุล การแพร่กระจายมีอัตราที่แน่นอนซึ่งกำหนดโดยกฎของ Fick:

อัตราการแพร่เป็นสัดส่วนโดยตรงกับความแตกต่างของความเข้มข้นและพื้นที่ผิวที่เกิดการแพร่.

, ที่ไหน

– อัตราการแพร่กระจาย กก./วินาที

S คือพื้นที่ผิว

- การไล่ระดับความเข้มข้น, กก. / ม. 4

D - ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่กระจาย m 2 / s

D เป็นค่าที่กำหนดโดยการทดลอง

โดยที่ k b คือค่าคงที่ Boltzmann;

r คือรัศมีของอนุภาค

h คือความหนืดของตัวกลาง

แรงดันออสโมซิส ปฏิบัติตามกฎหมาย van't Hoff:

, ที่ไหน

C n - ความเข้มข้นบางส่วน m -3 - จำนวนของอนุภาคต่อหน่วยปริมาตรถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของมวลของเฟสที่กระจายตัวต่อมวลของอนุภาคคอลลอยด์

แรงดันออสโมติกของสารละลายคอลลอยด์น้อยกว่าแรงดันออสโมติกของสารละลายจริง 1,000 เท่า

การตกตะกอน - กระบวนการตกตะกอนของอนุภาคของเฟสที่กระจายตัวภายใต้การกระทำของแรงโน้มถ่วงหรือแรงเหวี่ยง

อัตราการตกตะกอนของอนุภาคภายใต้การกระทำของแรงโน้มถ่วงสามารถประมาณได้โดยสูตร:

, ที่ไหน

คุณ - อัตราการชำระบัญชี

r คือรัศมีของอนุภาคของเฟสที่กระจัดกระจาย

h คือความหนืดของตัวกลาง

r, r 0 คือความหนาแน่นของเฟสที่กระจายตัวและตัวกลางที่กระจายตัวตามลำดับ

ดังนั้น อัตราการตกตะกอนจึงเป็นสัดส่วนโดยตรงกับ r 2 อนุภาคของระบบที่มีการกระจายตัวอย่างหยาบจะจับตัวกันในอัตราที่เห็นได้ชัดเจน ดังนั้นระบบที่มีการกระจายตัวแบบหยาบจึงไม่เสถียรในแง่ของการตกตะกอน อนุภาคขนาดคอลลอยด์แทบไม่ตกตะกอนภายใต้การกระทำของแรงโน้มถ่วงและมีความเสถียรในการตกตะกอน ตัวอย่างเช่น เวลาที่จำเป็นสำหรับอนุภาคควอตซ์ที่มีรัศมี 10 ~ 8 ม. ในการตกตะกอนในน้ำที่ระยะ 10 ~ 2 ม. คือ 359 วัน

สำหรับการตกตะกอนของอนุภาคคอลลอยด์จะใช้การหมุนเหวี่ยงแบบพิเศษ นี่คือวิธีการศึกษาการตกตะกอนของโปรตีนและไวรัส

การกำหนดอัตราการชำระเป็นพื้นฐาน การวิเคราะห์การตกตะกอนซึ่งคุณสามารถกำหนดขนาดของอนุภาคและองค์ประกอบที่เป็นเศษส่วนได้ - จำนวนของอนุภาคที่มีขนาดต่างกัน การวิเคราะห์การตกตะกอนใช้กันอย่างแพร่หลายในการประเมินสถานะการทำงานของเม็ดเลือดแดงในเชิงคุณภาพ อัตราการตกตะกอนของเม็ดเลือดแดง (ESR) เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในโรคต่าง ๆ และทำให้แพทย์สามารถสรุปเกี่ยวกับสถานะของร่างกายของผู้ป่วยได้

5. คุณสมบัติทางแสงของระบบกระจาย

ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนระหว่างเส้นผ่านศูนย์กลาง 2 รอนุภาคของเฟสที่กระจายตัวและความยาวคลื่น l ที่ผ่านระบบการกระจาย คุณสมบัติทางแสงของระบบจะเปลี่ยนไป

ถ้า 2r มากกว่ามาก ล, นี่คือการสะท้อน การหักเห และการดูดกลืนแสงเป็นหลัก เป็นผลให้ระบบหยาบแสดงความขุ่นทั้งในแสงส่องผ่านและเมื่อส่องจากด้านข้าง

สำหรับระบบกระจายคอลลอยด์ 2r » l ของแสงตกกระทบ ในกรณีนี้ การกระเจิงของแสงแบบเลี้ยวเบนจะครอบงำเมื่ออนุภาคคอลลอยด์แต่ละอนุภาคกลายเป็นแหล่งกำเนิดแสงทุติยภูมิ สังเกตด้วยสายตา สีเหลือบปรากฏการณ์นี้อยู่ในความจริงที่ว่าสีของสารละลายคอลลอยด์ในแสงกระเจิง (เมื่อมองจากด้านข้าง) และในแสงส่องผ่านนั้นไม่เหมือนกัน

Opalescence ถูกสังเกตแยกจากกันเป็นครั้งแรกในปี 1857 โดย M. Faraday และในปี 1868 โดย J. Tyndall (1820-1893) จึงเรียกปรากฏการณ์นี้ว่า Faraday-Tyndall effect เมื่อมองจากด้านข้าง (a) จะเห็นกรวยสีเหลือบหรือที่เรียกว่ากรวยฟาราเดย์-ทินดอลล์ (1 - แหล่งกำเนิดแสง, 2 - สารละลายคอลลอยด์ (สีดำในรูป), 3 - ทิศทางการสังเกต)

ความเข้มของการกระเจิงของแสงขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการและหาปริมาณได้จากสมการที่ Rayleigh ได้มา:

ที่ไหน ฉัน ฉัน 0 - ความเข้มของแสงที่กระจัดกระจายและตกกระทบ W/m 2 ;

k p ค่าคงที่เรย์ลีขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของดัชนีหักเหของเฟสที่กระจายตัวและตัวกลางที่กระจายตัว ม. 3 ;

c n - ความเข้มข้นบางส่วนของโซล m;

ล - ความยาวคลื่นแสงตกกระทบ m;

ร - รัศมีของอนุภาค ม

จากสมการเรย์ลีที่ว่า ความเข้มของแสงที่กระจัดกระจายเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเข้มของแสงที่ตกกระทบ ความเข้มข้นบางส่วนของโซล และกำลังสองของปริมาตรของอนุภาคคอลลอยด์ และเป็นสัดส่วนย้อนกลับได้กับกำลังสี่ของความยาวคลื่นของแสงที่ตกกระทบ

ปรากฏการณ์ของการกระเจิงของแสงเป็นรากฐานของการออกแบบของอุลตร้าไมโครสโคป อัลตร้าไมโครสโคป - เครื่องมือทางแสงซึ่งทำให้สามารถตรวจจับอนุภาคขนาดได้ถึง 10 -9 ม. ซึ่งมองไม่เห็นด้วยกล้องจุลทรรศน์ทั่วไป (สูงสุด 10 -7 ม.) การสังเกตจะดำเนินการในทิศทางที่ตั้งฉากกับทิศทางของลำแสง เช่น ในแสงที่กระจัดกระจาย ในกล้องจุลทรรศน์แบบอัลตราไมโครสโคป มันไม่ใช่อนุภาคที่มองเห็นได้เอง แต่เป็นจุดกระจายแสงขนาดใหญ่บนพวกมัน Ultramicroscopy ใช้เพื่อศึกษาพลาสมาและซีรั่มของเลือด น้ำเหลือง และวัคซีน

6. คุณสมบัติทางไฟฟ้าของระบบกระจาย

คุณสมบัติทางไฟฟ้าจลนศาสตร์ของระบบคอลลอยด์เป็นคุณสมบัติที่เกิดจากการมีประจุของตัวกลางกระจายตัวและอนุภาคของเฟสที่กระจายตัว และเกิดขึ้นเมื่อพวกมันเคลื่อนที่สัมพันธ์กัน

อิเล็กโตรโฟรีซิส– การเคลื่อนที่ของอนุภาคของเฟสที่กระจัดกระจายเทียบกับตัวกลางที่กระจายอยู่นิ่งภายใต้การกระทำของความต่างศักย์ภายนอก

อิเล็กโทรโฟรีซิสคล้ายกับอิเล็กโทรลิซิส ความแตกต่างเป็นเชิงปริมาณ: ระหว่างอิเล็กโตรโฟรีซิส การเคลื่อนที่ของสารในปริมาณที่มากขึ้น การประยุกต์ใช้อิเล็กโตรโฟรีซิส: การแยกโปรตีนและกรดนิวคลีอิก การหาประจุของอนุภาคของเฟสที่กระจายตัวและศักย์ไฟฟ้าจลนศาสตร์

ศักยภาพในการตกตะกอนคือความต่างศักย์ที่เกิดขึ้นเมื่ออนุภาคของเฟสที่กระจัดกระจายเคลื่อนที่ภายใต้การกระทำของแรงโน้มถ่วงหรือแรงหนีศูนย์กลาง

อิเล็กโทรโมซิส– การเคลื่อนที่ของอนุภาคของตัวกลางกระจายที่สัมพันธ์กับเฟสกระจายตัวที่อยู่นิ่งภายใต้การกระทำของความต่างศักย์ภายนอก

Electroosmosis สังเกตได้ในระบบที่มีการกระจายตัวแบบ bound-dispersed เมื่อเฟสที่มีการกระจายตัวเป็นเนื้อที่มีรูพรุน เส้นเลือดฝอยบาง ๆ เต็มไปด้วยตัวกลางในการกระจายตัวของของเหลว การประยุกต์ใช้อิเล็กโทรโมซิส: การคายน้ำของร่างกายที่มีรูพรุน

ศักยภาพการไหล- ความต่างศักย์ที่เกิดขึ้นเมื่อของเหลวไหลในเส้นเลือดฝอยหรือเนื้อที่มีรูพรุนเมื่อใช้ความแตกต่างของความดัน

7. โครงสร้างของอนุภาคคอลลอยด์ - ไมเซลล์

อนุภาคคอลลอยด์เป็นรูปแบบที่ซับซ้อน - มิลล่า . ให้เราพิจารณาโครงสร้างของอนุภาคในโซล AgI ที่ได้จากอันตรกิริยาของซิลเวอร์ไนเตรตกับโพแทสเซียมไอโอไดด์ส่วนเกิน

ไมเซลล์ประกอบด้วยสารที่เป็นกลางทางไฟฟ้า หน่วยและ ส่วนที่ก่อให้เกิดไอออน. ส่วนที่แตกตัวเป็นไอออนของไมเซลล์แบ่งออกเป็น การดูดซับและ การแพร่กระจายชั้น หน่วยได้รับประจุอันเป็นผลมาจากการเลือกดูดซับไอออนหรือไอออไนเซชันของพื้นผิว เรียกไอออนที่กำหนดประจุของมวลรวม การกำหนดศักยภาพ. ไอออนรวมและไอออนกำหนดศักยภาพก่อตัวเป็นนิวเคลียส ไอออนของเครื่องหมายตรงกันข้ามจำนวนหนึ่งมีความสัมพันธ์อย่างเสถียรกับพื้นผิวที่มีประจุของนิวเคลียส - เคาน์เตอร์. ไอออนที่เป็นตัวกำหนดศักย์ไฟฟ้าและไอออนบางตัวก่อตัวเป็นชั้นดูดซับ หน่วยพร้อมกับชั้นการดูดซับเรียกว่า เม็ด. ส่วนอื่น ๆ ของรูปแบบเคาน์เตอร์ การแพร่กระจายชั้นที่มีความหนาแน่นลดลงตามระยะห่างจากแกนกลาง ประจุของแกรนูลจะเท่ากับผลรวมของประจุของไอออนบวกและศักย์ไฟฟ้า

เป็นผลให้ชั้นไฟฟ้าสองชั้นและความต่างศักย์ระหว่างอนุภาคของเฟสที่กระจายตัวและตัวกลางที่กระจายตัวปรากฏขึ้นบนพื้นผิวไมเซลล์ ศักยภาพนี้เรียกว่าศักย์ไฟฟ้าเทอร์โมไดนามิกส์

เมื่อเคลื่อนย้ายเฟสที่กระจายออกไปโดยเทียบกับตัวกลางที่กระจายตัว พื้นผิวที่เลื่อนจะผ่านไปตามส่วนต่อประสานระหว่างชั้นการดูดซับและการแพร่กระจาย ความเร็วของการเคลื่อนที่ขึ้นอยู่กับเฟสที่สัมพันธ์กันซึ่งกำหนดโดยค่าของศักย์บนพื้นผิวเลื่อนซึ่งเรียกว่า ไฟฟ้าหรือ x (zetta)-ศักยภาพ ค่าของศักย์ x ขึ้นอยู่กับค่าของศักย์ไฟฟ้าเทอร์โมไดนามิกทั้งหมดและความหนาของชั้นการแพร่กระจาย ความหนาของชั้นการแพร่กระจายขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลต์ในสารละลายคอลลอยด์: เมื่อความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลต์เพิ่มขึ้น ประจุจะถูกแทนที่จากชั้นการแพร่กระจายไปยังชั้นดูดซับ ความหนาของชั้นการแพร่กระจายลดลงและศักย์ x ลดลง ที่ความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลต์ระดับหนึ่ง ประจุลบทั้งหมดจะถูกแทนที่ในชั้นการดูดซับ ในกรณีนี้ ค่าศักย์ x จะเท่ากับ 0 และประจุของอนุภาคคอลลอยด์เท่ากับ 0 สถานะของอนุภาคคอลลอยด์นี้เรียกว่า สถานะไอโซอิเล็กทริก.

8. ความเสถียรและการแข็งตัวของระบบคอลลอยด์

ระบบคอลลอยด์ไม่เสถียรทางอุณหพลศาสตร์เนื่องจาก มีพลังงานพื้นผิว Gibbs มากเกินไป อย่างไรก็ตาม ภายใต้เงื่อนไขบางประการ ระบบคอลลอยด์จะเสถียร เช่น ขนาดและความเข้มข้นของอนุภาคคอลลอยด์จะไม่เปลี่ยนแปลง ความเสถียรของระบบคอลลอยด์มีสองประเภท: การตกตะกอนและ รวม.

ความต้านทานการตกตะกอน (จลนศาสตร์) - ความต้านทานของอนุภาคคอลลอยด์ต่อการตกตะกอน ความเสถียรนี้ขึ้นอยู่กับขนาดอนุภาคและความหนืดของตัวกลาง

เสถียรภาพโดยรวม – ความสามารถของอนุภาคของเฟสที่กระจายตัวเพื่อต่อต้านการแข็งตัว (เกาะกันเป็นมวลรวมที่ใหญ่ขึ้น) การลดลงของความคงตัวโดยรวมหมายถึงการลดลงของความคงตัวในการตกตะกอน

ระบบคอลลอยด์ Lyophobic นั้นไม่เสถียรโดยรวมในขณะที่ระบบไลโอฟิลิกนั้นเสถียร Lyophobic สามารถดำรงอยู่ได้หากมีความเสถียร มีสองปัจจัยหลักในการทำให้ระบบคอลลอยด์ของ lyophobic เสถียร: ไฟฟ้าปัจจัยและ โครงสร้าง-เครื่องกลปัจจัย.

ปัจจัยไฟฟ้า การทำให้เสถียรนั้นสัมพันธ์กับการมีอยู่ของชั้นไฟฟ้าสองชั้นที่ส่วนต่อประสาน แม้ว่าไมเซลล์โดยรวมจะเป็นกลางทางไฟฟ้า แต่อนุภาคคอลลอยด์ก็มีประจุเท่ากัน และชั้นการแพร่กระจายก็มีประจุเหมือนกัน การมีอยู่ของชั้นที่มีประจุใกล้เคียงกันจะป้องกันไม่ให้อนุภาคเข้าใกล้ระยะที่แรงดึงดูดเริ่มกระทำ ดังนั้นการลดลงของความหนาของชั้นการแพร่กระจายจึงเป็นการละเมิดความเสถียรทางไฟฟ้า และอนุภาคจะเข้าหากันในระยะที่สามารถดึงดูดได้ ซึ่งนำไปสู่ เกาะติดกันและ การแข็งตัว. การละเมิดเสถียรภาพทางไฟฟ้าเกิดขึ้นเมื่อเติมอิเล็กโทรไลต์ลงในสารละลายคอลลอยด์

ความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลต์ต่ำสุดที่ทำให้เกิดการจับตัวเป็นก้อนของสารละลายคอลลอยด์เรียกว่า เกณฑ์การแข็งตัวเกณฑ์การแข็งตัวขึ้นอยู่กับประจุของไอออนที่จับตัวเป็นก้อน ซึ่งมีประจุตรงข้ามกับประจุของอนุภาคคอลลอยด์

กฎ ชูลท์ซ-ฮาร์ดี้: ความสามารถในการจับตัวเป็นก้อนของอิเล็กโทรไลต์เพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของประจุของไอออนที่จับตัวเป็นก้อน

โดยที่ C p คือเกณฑ์การแข็งตัว (ความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลต์ต่ำสุดที่เกิดการแข็งตัว);

z คือประจุของไอออนที่จับตัวเป็นก้อน

เมื่อผสมสารละลายคอลลอยด์สองชนิดกับอนุภาคที่มีประจุตรงข้ามกัน การแข็งตัวร่วมกันในกรณีที่ประจุรวมของพวกมันทำให้กันและกันเป็นกลาง

ปัจจัยเชิงโครงสร้าง-เชิงกล ความเสถียรของระบบคอลลอยด์เกิดขึ้นจากการดูดซับบนพื้นผิวของอนุภาคคอลลอยด์ของสารลดแรงตึงผิวหรือสารประกอบโมเลกุลสูง (โปรตีน โพลีแซคคาไรด์) อนุภาคที่ดูดซับ (สารลดแรงตึงผิวหรือโมเลกุลโพลิเมอร์) ก่อตัวเป็นชั้นที่แข็งแรงทางกลไกซึ่งป้องกันไม่ให้อนุภาคเกาะติดกัน สารเหล่านี้ยังทำให้พื้นผิวของอนุภาคแห้ง วิธีการทำให้ระบบคอลลอยด์เสถียรนี้เรียกว่า การป้องกันคอลลอยด์และสารที่ใช้ในการคงตัว คอลลอยด์ป้องกัน

ของเหลวชีวภาพมีคอลลอยด์ป้องกันที่ป้องกันการตกตะกอนของสารที่ละลายได้น้อย เช่น แคลเซียมฟอสเฟตและคาร์บอเนต และสารที่ไม่ละลายน้ำบางชนิด สิ่งนี้ช่วยป้องกันการสะสมของเกลือในหลอดเลือด โรคเกาต์ การก่อตัวของไตและนิ่วในถุงน้ำดี

การก่อตัวของสารละลายคอลลอยด์จากการตกตะกอนเรียกว่า การล้างบาป,และสารที่ก่อให้เกิดการหลั่ง- อาหารเรียกน้ำย่อยอิเล็กโทรไลต์หรือสารลดแรงตึงผิวใช้เป็นเปปไทเซอร์ ไอออนหรือโมเลกุลของเพปไทเซอร์ถูกดูดซับบนพื้นผิวของอนุภาคตะกอน ก่อตัวเป็นชั้นไฟฟ้าสองชั้นหรือเปลือกโซลเวต ซึ่งนำไปสู่การเอาชนะแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลระหว่างพวกมัน

9. ระบบคอลลอยด์ไลโอฟิลิก สารลดแรงตึงผิวคอลลอยด์

เมื่อโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวแอมฟิฟิลิกที่มีอนุมูลไฮโดรคาร์บอนยาว (C 10 - C 22) ละลายในน้ำ ความสมดุลจะถูกสร้างขึ้นระหว่างสารละลายจริงและสารละลายคอลลอยด์

สารลดแรงตึงผิวที่สามารถสร้างไมเซลล์ในสารละลายได้เรียกว่า สารลดแรงตึงผิวคอลลอยด์. ความสมดุลระหว่างสารละลายจริงและสารละลายคอลลอยด์ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิว

ความเข้มข้นต่ำสุดที่สามารถทำให้เกิดไมเซลล์ได้เรียกว่าความเข้มข้นของไมเซลล์วิกฤต (CMC)

CMC ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ความยาวของสายโซ่ไฮโดรคาร์บอน และความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลต์ในสารละลาย เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น CMC จะเพิ่มขึ้น เมื่อความยาวของสายไฮโดรคาร์บอนเพิ่มขึ้น ก็จะลดลง เมื่อความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลต์เพิ่มขึ้นในสารละลายก็จะลดลงเช่นกัน

ในระหว่างการสร้างไมเซลล์ คุณสมบัติของสารละลายจะเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วซึ่งขึ้นอยู่กับจำนวนของอนุภาค ได้แก่ แรงดันออสโมติก การนำไฟฟ้า การเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วในคุณสมบัติเหล่านี้ทำให้สามารถกำหนด CMC ได้

คำถามสำหรับการควบคุมตนเอง

วิธีการรับระบบที่กระจายตัวโดยการควบแน่นทางกายภาพ ได้แก่ .... (การก่อตัวของสารที่ละลายได้ไม่ดี การเปลี่ยนตัวทำละลาย,การบดละเอียดของวัสดุแข็ง , การควบแน่นของไอ)
การแพร่ทางเดียวของโมเลกุลตัวทำละลายผ่านเยื่อกึ่งซึมผ่านเข้าไปในสารละลายคอลลอยด์เรียกว่า ... (การละลาย, แรงดันออสโมติก, การล้างไต, ออสโมซิส)
ระบบดิสเพอร์สที่มีเฟสดิสเพอร์สสามมิติประกอบด้วย ... กาแฟสำเร็จรูป นม ฟิล์มน้ำมันบนผิวน้ำ ไม้
ลักษณะเฉพาะของวัตถุที่ศึกษาในวิชาเคมีคอลลอยด์คือ ... ความหลากหลาย
ตัวอย่างของระบบที่ตัวกลางกระจายตัวและเฟสกระจายตัวเป็นของเหลว ได้แก่ (หมอก ละอองลอย มายองเนส, เจลลี่)
สารละลายคอลลอยด์เกิดจาก... การกระจายและการควบแน่น
ในการทำให้สารละลายคอลลอยด์บริสุทธิ์จากสิ่งเจือปนไอออนิกจะใช้วิธีการนี้ ... .. การฟอกไตด้วยไฟฟ้า
ถ้า น้ำเสียมีสารลดแรงตึงผิวที่เป็นประจุลบ ดังนั้นสารละลาย (อะลูมิเนียมซัลเฟต โซเดียมฟอสเฟต แคลเซียมคลอไรด์ แอมโมเนียมซัลเฟต) จะมีความสามารถในการจับตัวเป็นก้อนได้ดีที่สุด
โดยธรรมชาติแล้ว การกระจายตัวของสารพร้อมกับการก่อตัวของระบบที่กระจายตัวเกิดขึ้น ... เมื่อน้ำกลายเป็นน้ำแข็ง, ระหว่างน้ำท่วม, ระหว่างภูเขาไฟระเบิด, ระหว่างฝนตก
ชั้นการดูดซับของเคาน์เตอร์ไอออนในสูตรของไมเซลล์ซิลเวอร์ไอโอไดด์ ……………( (น-x)K +, ม., nI - , xK +)
ถึง ลักษณะเชิงปริมาณระบบกระจายหมายถึง … การกระจายตัว(ไม่ใช่จำนวนอนุภาคต่อหน่วยปริมาตร)
อนุภาคคอลลอยด์ที่ได้จากการทำงานร่วมกันของโพแทสเซียมซัลเฟตกับแบเรียมคลอไรด์ส่วนเกินมีประจุ …(เชิงบวก)
อนุภาคคอลลอยด์ที่เกิดจากปฏิสัมพันธ์ของซิลเวอร์ไนเตรตและโพแทสเซียมไอโอไดด์ส่วนเกินในสนามไฟฟ้า ย้ายไปที่แคโทด, ไปที่ขั้วบวก, ไม่เคลื่อนที่, สั่น
ด้วยการเพิ่มประจุของไอออนที่จับตัวเป็นก้อนความสามารถในการจับตัวเป็นก้อน ... ( ลดลง เพิ่มขึ้น ไม่เปลี่ยนแปลง เปลี่ยนแปลง คลุมเครือ)
กระบวนการลอยตัวขึ้นอยู่กับ ______________________ สารต่างๆ ของเหลว ( การตกตะกอน การระเหย การละลาย การทำให้เปียก)
ตามทฤษฎีโครงสร้างของสารละลายคอลลอยด์ การรวมกันของอนุภาคคอลลอยด์และชั้นการแพร่กระจายของไอออนก่อให้เกิดอนุภาคที่เป็นกลางทางไฟฟ้า ซึ่งเรียกว่า ..... ไมเซลล์
ไอออนเมื่อเติมเข้าไปในระบบคอลลอยด์แล้วเกิดการถูกทำลาย เรียกว่า .... การแข็งตัว.
ปรากฏการณ์ของการถ่ายโอนอนุภาคของเฟสที่กระจัดกระจายในสนามไฟฟ้าคงที่เรียกว่า …. อิเล็กโทรโมซิส, อิเล็กโทรลิซิส, ศักยภาพการไหล, อิเล็กโทรโฟรีซิส.
ผลการจับตัวเป็นก้อนที่ยิ่งใหญ่ที่สุดระหว่างการก่อตัวของ AgI aeol จากปริมาตรเท่ากันของสารละลาย AgNO 3 0.02M และสารละลาย KI 0.01M นั้นกระทำโดยไอออน…. (K +, Ca 2+, SO 4 2-, Cl -)
สำหรับโซลที่ได้จากปฏิกิริยา 2Na 2 SiO 3 (เช่น) + 2HCl \u003d H 2 SiO 3 + 2NaCl ไอออน ... (Cu 2+, Fe 3+, K +, Zn 2+) จะมีผลการจับตัวเป็นก้อนดีที่สุด