Kolloide systemer

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 17. oktober 2021; checks kræver 7 redigeringer .

Kolloide systemer , kolloider ( andre græske κόλλα  - lim + εἶδος  - udsigt; "lim-lignende") - dispergerede systemer mellem ægte opløsninger og grove systemer - suspensioner , hvori diskrete partikler, dråber eller bobler af den dispergerede fase har en størrelse af mindst ville være i en af ​​målingerne fra 1 til 1000 nm , fordelt i et dispersionsmedium, sædvanligvis kontinuerligt, forskelligt fra det første i sammensætning eller aggregeringstilstand . Samtidig betragtes skalaer mindre end 100 nm som en særlig underklasse kaldet "kvantestørrelse" kolloide systemer [1] . I frit spredte kolloide systemer ( dampe , soler ) udfældes partikler ikke.

Kolloide suspensioner er genstand for undersøgelse i kolloid kemi . Dette forskningsområde blev introduceret i 1845 af den italienske kemiker Francesco Selmi [2] , og siden 1861 er det blevet udforsket af den skotske videnskabsmand Thomas Graham [3] .

Grundlæggende egenskaber

Klassifikation

I henhold til arten af ​​dispergerede partikler opdeles kolloider i organiske og uorganiske afhængigt af intensiteten af ​​interaktionen mellem den dispergerede fase og det dispergerede medium - i lyofile og lyofobe . I henhold til aggregeringstilstanden af ​​det dispergerede medium skelnes gasformige ( aerosoler ), flydende ( lyosoler ) og faste (kryo- og solidozoler) kolloide systemer [5] .

Hovedtyper

Kolloide systemer brugt i kemisk analyse

Af de kolloide systemer er hydrosoler af størst betydning for kemisk analyse  - tofasede mikroheterogene dispersionssystemer karakteriseret ved ekstrem høj dispersitet, hvori dispersionsmediet er vand  - det opløsningsmiddel, der oftest anvendes i analytisk praksis. Der er også organosoler , hvori dispersionsmediet er ikke-vandige ( organiske ) opløsningsmidler . Som et resultat af molekylær adhæsion af partikler i den dispergerede fase dannes geler fra soler under deres koagulering . I dette tilfælde forekommer der ingen faseadskillelse; med andre ord er overgangen af ​​soler til en gel ikke en fasetransformation.

Under dannelsen af ​​en gel er hele dispersionsmediet (f.eks. vand i en hydrosol) fast bundet af overfladen af ​​partiklerne i den dispergerede fase og i cellerne i gelens rumlige struktur. Geler er i stand til reversibelt at genoprette deres rumlige struktur i tide, men efter tørring ødelægges deres struktur, og de mister denne evne.

Sølvhalogeniders kolloide egenskaber

I processen med titrering af halogenidioner med opløsninger af sølvsalte opnås sølvhalogenider, som er meget tilbøjelige til dannelsen af ​​kolloide opløsninger. Ved tilstedeværelse af et overskud af Hal - ioner , det vil sige op til ækvivalenspunktet i titreringen af ​​halogenider med sølvioner eller efter ækvivalenspunktet i titreringen af ​​sølvioner med halogenider , på grund af adsorptionen af ​​Hal - ioner, de suspenderede partikler af AgHal får en negativ ladning:

m AgHal + n Нal − → [AgHal ] m n  Нal  −

I nærvær af et overskud af Ag ± ioner (det vil sige op til ækvivalenspunktet ved titrering af sølvioner med halogenider eller efter ækvivalenspunktet ved titrering af halogenider med sølvioner), får suspenderede partikler en positiv ladning:

m AgHal + n Ag + → [AgHal] m n Ag  + 

Ladningen af ​​en suspenderet partikel [AgHal] m n Hal − eller [AgHal] m n  Ag   +  er således bestemt af ladningen af ​​ioner adsorberet på overfladen af ​​micellekernen [AgHal] m , og afhænger af tilstedeværelsen af ​​en overskud af Hal − eller Ag + i systemet , hvilket forårsager en negativ eller positiv ladning af en suspenderet sol-partikel.

Udover adsorptionslaget, der er placeret på overfladen af ​​micellekernen og forårsager en vis elektrisk ladning, omfatter micellen også en del af ioner med modsat fortegn, som danner det andet (ydre) lag af ioner.

For eksempel i processen med titrering af kaliumiodid med en opløsning af sølvnitrat

Ag + + NO 3 - + K + + I - → AgI + K + + NO 3 -

Der dannes miceller med følgende struktur:

  • miceller dannet af AgI med et overskud af sølvnitrat:
{[AgI ] m n Ag  +  ( n  −   x ) NO 3 − } x + x  NO  3 −
  • miceller dannet af AgI med et overskud af kaliumiodid:
{[AgI ] m n I −  ( n  −   x  ) K + } x − x K  + 

Kolloide partikler, der bærer de samme elektriske ladninger, frastøder hinanden. Gensidige frastødningskræfter forhindrer partiklerne i at komme tæt nok på, til at gensidig tiltrækning kan opstå. Samtidig har ladede partikler en høj adsorptionskapacitet , de tiltrækker partikler, der bærer modsatte elektriske ladninger og danner tungtopløselige forbindelser med dem. Først og fremmest adsorberes disse ioner på overfladen af ​​ladede kolloide partikler, som giver de mindst opløselige bundfald med ioner , der er en del af disse partikler. Derudover adsorberes de ioner med den højeste koncentration. For eksempel kan Br - , Cl - , SCN - og andre ioner under aflejringen af ​​AgI udfældes sammen med det. Under titreringen af ​​halogenider, der ikke indeholder fremmede urenheder, adsorberer bundfaldet de Hal - ioner, der er til stede i opløsningen , og giver negative ladninger til AgHal-partiklerne. I begge tilfælde er titreringsresultaterne forvrænget. Derfor er det nødvendigt at nøje overholde de nedbørsbetingelser, der anbefales i procedurerne til bestemmelse af visse stoffer.

Analyse af kolloide systemer

Der er flere metoder til at analysere kolloide systemer, blandt dem er der kemiske og fysisk-kemiske metoder: analyse ved hjælp af adsorptionsindikatorer; metoder baseret på måling af spredning af transmitteret lys ( nefelometri og turbidimetri ); metoder baseret på måling af sedimentationshastigheden ( Sedimentationsanalyse ), samt hastigheden af ​​Brownsk bevægelse i kolloide systemer ( analyse af nanopartiklernes baner ), dynamisk og statisk lysspredning.

Se også

Noter

  1. Roldughin Vyacheslav I. Kolloidmetalsystemer i kvantestørrelse (  engelsk)  // Russian Chemical Reviews. - 2000. - 31. oktober ( bind 69 , nr. 10 ). - s. 821-843 . — ISSN 0036-021X . - doi : 10.1070/RC2000v069n10ABEH000605 .
  2. Francesco Selmi, Studi sulla dimulsione di cloruro d'argento , Nuovi Annali delle Scienze Naturali di Bologna, fasc. siden 1845.
  3. Graham, Thomas "Liquid diffusion applyed to analysis" Arkiveret 12. september 2017 på Wayback Machine , Philosophical Transactions of the Royal Society of London . 1861.
  4. Tyndall-effekt • James Trefil, Encyclopedia "To hundrede love i universet" . elementy.ru . Hentet 29. januar 2021. Arkiveret fra originalen 18. august 2021.
  5. Kolloider // Kasakhstan. National Encyclopedia . - Almaty: Kazakh encyclopedias , 2005. - T. III. — ISBN 9965-9746-4-0 .  (CC BY SA 3.0)

Litteratur

  • Morozova E. Ya. Kolloidkemi. Forelæsningsnoter. - Vitebsk: VSMU, 2003. - 86 s.

Links