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] .
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] .
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 egenskaberI 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:
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.
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.
| Materiens termodynamiske tilstande | |||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fasetilstande |
| ||||||||||||||||
| Faseovergange |
| ||||||||||||||||
| Spred systemer | |||||||||||||||||
| se også | |||||||||||||||||