Kolloidala system , kolloider ( andra grekiska κόλλα - lim + εἶδος - utsikt; "limliknande") - dispergerade system mellan verkliga lösningar och grova system - suspensioner , i vilka diskreta partiklar, droppar eller bubblor av den dispergerade fasen har en storlek av åtminstone skulle vara i en av mätningarna från 1 till 1000 nm , fördelat i ett dispersionsmedium, vanligtvis kontinuerligt, annorlunda än det första i sammansättning eller aggregationstillstånd . Samtidigt betraktas skalor mindre än 100 nm som en speciell underklass som kallas "kvantstora" kolloidala system [1] . I fritt dispergerade kolloidala system ( ångor , soler ) fälls inte partiklar ut.
Kolloidala suspensioner är föremål för studier i kolloidkemi . Detta forskningsområde introducerades 1845 av den italienske kemisten Francesco Selmi [2] , och sedan 1861 har det utforskats av den skotske vetenskapsmannen Thomas Graham [3] .
Beroende på arten av dispergerade partiklar delas kolloider in i organiska och oorganiska , enligt intensiteten av interaktionen mellan den dispergerade fasen och det dispergerade mediet - i lyofila och lyofoba . Beroende på tillståndet för aggregering av det dispergerade mediet särskiljs gasformiga ( aerosoler ), flytande ( lyosoler ) och fasta (kryo- och solidozoler) kolloidala system [5] .
Av de kolloidala systemen är hydrosoler av störst betydelse för kemisk analys — tvåfasmikroheterogena dispergeringssystem som kännetecknas av extremt hög dispersitet, i vilka dispersionsmediet är vatten — det lösningsmedel som oftast används i analytisk praxis. Det finns också organosoler där dispersionsmediet är vattenfria ( organiska ) lösningsmedel . Som ett resultat av molekylär vidhäftning av partiklar från den dispergerade fasen , bildas geler från soler under deras koagulering . I detta fall sker ingen fasseparation; med andra ord, övergången av soler till en gel är inte en fastransformation.
Under bildningen av en gel är hela dispersionsmediet (till exempel vatten i en hydrosol) fast bundet av ytan av partiklarna i den dispergerade fasen och i cellerna i gelens rumsliga struktur. Geler kan reversibelt återställa sin rumsliga struktur i tid, men efter torkning förstörs deras struktur och de förlorar denna förmåga.
Kolloidala egenskaper hos silverhaliderI processen för titrering av halogenidjoner med lösningar av silversalter erhålls silverhalogenider, som är mycket benägna att bilda kolloidala lösningar. I närvaro av ett överskott av Hal - joner , det vill säga upp till ekvivalenspunkten vid titreringen av halogenider med silverjoner eller efter ekvivalenspunkten vid titreringen av silverjoner med halogenider , på grund av adsorptionen av Hal - joner, de suspenderade partiklarna av AgHal får en negativ laddning:
m AgHal + n Нal − → [AgHal ] m n Нal −I närvaro av ett överskott av Ag ± -joner (det vill säga upp till ekvivalenspunkten vid titrering av silverjoner med halogenider eller efter ekvivalenspunkten vid titrering av halogenider med silverjoner), får suspenderade partiklar en positiv laddning:
m AgHal + n Ag + → [AgHal] m n Ag +Således bestäms laddningen av en suspenderad partikel [AgHal] m n Hal − eller [AgHal] m n Ag + av laddningen av joner adsorberade på ytan av micellkärnan [AgHal] m , och beror på närvaron av en överskott av Hal − eller Ag + i systemet , vilket orsakar en negativ eller positiv laddning av en suspenderad solpartikel.
Förutom adsorptionsskiktet som ligger på ytan av micellkärnan och orsakar en viss elektrisk laddning, innehåller micellen även en del av joner med motsatt tecken, som bildar det andra (yttre) lagret av joner.
Till exempel i processen för titrering av kaliumjodid med en lösning av silvernitrat
Ag + + NO 3 - + K + + I - → AgI + K + + NO 3 -miceller med följande struktur bildas:
Kolloidala partiklar som bär samma elektriska laddningar stöter bort varandra. Krafter av ömsesidig avstötning hindrar partiklarna från att komma tillräckligt nära för att ömsesidig attraktion ska uppstå. Samtidigt har laddade partiklar en hög adsorptionskapacitet , de drar till sig partiklar som bär motsatta elektriska laddningar och bildar svårlösliga föreningar med dem. Först och främst adsorberas dessa joner på ytan av laddade kolloidala partiklar, som ger de minst lösliga fällningarna med joner som ingår i dessa partiklar. Dessutom adsorberas de joner med högst koncentration. Till exempel, under avsättningen av AgI, kan Br- , Cl- , SCN- och andra joner samfällas med den. Under titreringen av halogenider som inte innehåller främmande föroreningar, adsorberar fällningen de Hal - joner som finns i lösningen , vilket ger negativa laddningar till AgHal-partiklarna. I båda fallen är titreringsresultaten förvrängda. Därför är det nödvändigt att strikt följa de nederbördsförhållanden som rekommenderas i förfarandena för bestämning av vissa ämnen.
Det finns flera metoder för att analysera kolloidala system, bland dem finns det kemiska och fysikalisk-kemiska metoder: analys med hjälp av adsorptionsindikatorer; metoder baserade på mätning av spridningen av transmitterat ljus ( nefelometri och turbidimetri ); metoder baserade på mätning av sedimentationshastigheten ( Sedimentationsanalys ), samt hastigheten för Brownsk rörelse i kolloidala system ( analys av nanopartiklars banor ), dynamisk och statisk ljusspridning.
| Materias termodynamiska tillstånd | |||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fas tillstånd |
| ||||||||||||||||
| Fasövergångar |
| ||||||||||||||||
| Dispergera system | |||||||||||||||||
| se även | |||||||||||||||||