ตัวอย่างของระบบที่ไม่มีตัวกลางการกระจาย ระบบกระจายตัว (เกรด 11) การเคลื่อนที่ของระบบกระจัดกระจาย

แยกย้ายกันไปเรียกว่าระบบที่ต่างกันซึ่งมีการกระจายสารชนิดหนึ่งในรูปของอนุภาคขนาดเล็กมากอย่างเท่าเทียมกันในปริมาตรของอีกสารหนึ่ง

สารที่มีอยู่ในปริมาณน้อยและกระจายไปในปริมาตรอื่นเรียกว่า เฟสกระจัดกระจาย. อาจประกอบด้วยสารหลายชนิด

สารที่มีอยู่ในปริมาณที่มากขึ้นในปริมาตรที่มีการกระจายเฟสเรียกว่า สื่อกระจายตัว. มีส่วนต่อประสานระหว่างมันกับอนุภาคของเฟสที่กระจัดกระจาย ดังนั้น ระบบที่กระจัดกระจายจึงถูกเรียกว่าต่างกัน (ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน)

ทั้งตัวกลางการกระจายตัวและเฟสการกระจายสามารถแสดงได้ด้วยสารที่มีสถานะการรวมกลุ่มที่แตกต่างกัน - ของแข็ง ของเหลว และก๊าซ

ขึ้นอยู่กับการรวมกันของสถานะรวมของตัวกลางการกระจายตัวและเฟสการกระจายตัว ระบบดังกล่าว 8 ประเภทสามารถแยกแยะได้

ขึ้นอยู่กับขนาดของอนุภาคของสารที่ประกอบเป็นเฟสกระจาย ระบบกระจายตัวจะถูกแบ่งออกเป็น หยาบ(ระงับ) ที่มีขนาดอนุภาคมากกว่า 100 นาโนเมตร และ กระจายอย่างประณีต(สารละลายคอลลอยด์หรือระบบคอลลอยด์) ด้วยขนาดอนุภาคตั้งแต่ 100 ถึง 1 นาโนเมตร หากสารถูกแยกออกเป็นโมเลกุลหรือไอออนที่มีขนาดน้อยกว่า 1 นาโนเมตร จะเกิดระบบที่เป็นเนื้อเดียวกัน - สารละลาย. มีความสม่ำเสมอ (เป็นเนื้อเดียวกัน) ไม่มีส่วนต่อประสานระหว่างอนุภาคของเฟสที่กระจายตัวกับตัวกลาง

แม้แต่ความคุ้นเคยอย่างรวดเร็วกับระบบและโซลูชั่นที่กระจัดกระจายก็แสดงให้เห็นว่าสิ่งเหล่านี้มีความสำคัญในชีวิตประจำวันและในธรรมชาติเพียงใด (ดูตาราง)

โต๊ะ. ตัวอย่างของระบบกระจายตัว

ตัดสินด้วยตัวคุณเอง: หากไม่มีตะกอนแม่น้ำไนล์ อารยธรรมอันยิ่งใหญ่ของอียิปต์โบราณก็คงจะไม่เกิดขึ้น หากไม่มีน้ำ อากาศ หิน และแร่ธาตุ ดาวเคราะห์ที่มีชีวิต - บ้านทั่วไปของเรา - โลกก็คงไม่มีอยู่เลย หากไม่มีเซลล์ก็ไม่มีสิ่งมีชีวิตเป็นต้น

หากอนุภาคทั้งหมดของเฟสการกระจายตัวมีขนาดเท่ากัน ระบบดังกล่าวจะเรียกว่าการกระจายตัวแบบเดี่ยว (รูปที่ 1, a และ b) อนุภาคของเฟสการกระจายที่มีขนาดไม่เท่ากันทำให้เกิดระบบโพลีดิสเพอร์ส (รูปที่ 1, c)

ข้าว. 1. ระบบกระจายตัวอย่างอิสระ: corp Muscle - (a-c), fibrous - (d) และ film-dispersed - (e); a, b – แยกย้ายกันไป; c – ระบบโพลีดิสเพอร์ส

ระบบกระจายตัวสามารถ กระจัดกระจายอย่างอิสระ(รูปที่ 1) และ กระจัดกระจายกันไป(รูปที่ 2, a - c) ขึ้นอยู่กับการไม่มีหรือมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคของเฟสที่กระจายตัว ระบบที่กระจายตัวอย่างอิสระ ได้แก่ ละอองลอย สารแขวนลอยแบบเจือจาง และอิมัลชัน พวกมันเป็นของไหล ในระบบเหล่านี้ อนุภาคของเฟสกระจายตัวไม่มีการสัมผัสกัน มีส่วนร่วมในการเคลื่อนที่ของความร้อนแบบสุ่ม และเคลื่อนที่อย่างอิสระภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง ระบบที่กระจัดกระจายอย่างเหนียวแน่นนั้นแข็งแกร่ง เกิดขึ้นเมื่ออนุภาคของเฟสที่กระจัดกระจายสัมผัสกันซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของโครงสร้างในรูปแบบของกรอบหรือเครือข่าย โครงสร้างนี้จำกัดความลื่นไหลของระบบที่กระจัดกระจาย และช่วยให้สามารถรักษารูปร่างไว้ได้ ผง อิมัลชันเข้มข้น และสารแขวนลอย (เพสต์) โฟม เจล เป็นตัวอย่างของระบบการกระจายตัวแบบเหนียวแน่น สารที่มีมวลต่อเนื่องสามารถทะลุผ่านรูพรุนและเส้นเลือดฝอย ทำให้เกิดระบบการกระจายตัวของเส้นเลือดฝอย (หนัง กระดาษแข็ง ผ้า ไม้)

ข้าว. 3. ระบบกระจายตัวแบบเหนียวแน่น (a-c) และแบบกระจายตัวของเส้นเลือดฝอย (d, e): เจล (a), สารตกตะกอนที่มีโครงสร้างหนาแน่น (b) และโครงสร้างโค้งหลวม (c)

ระบบกระจายตัวตามตำแหน่งตรงกลางระหว่างโลกของโมเลกุลและวัตถุขนาดใหญ่สามารถรับได้สองวิธี: วิธีการกระจายตัว เช่น การบดวัตถุขนาดใหญ่ และวิธีการควบแน่นของสารที่ละลายในระดับโมเลกุลหรือไอออนิก

ปฏิกิริยาระหว่างเฟสของระบบที่กระจายตัวหมายถึงกระบวนการโซลเวชัน (ไฮเดรชั่นในกรณีของระบบน้ำ) กล่าวคือ การก่อตัวของเปลือกโซลเวชัน (ไฮเดรต) จากโมเลกุลของตัวกลางการกระจายตัวรอบๆ อนุภาคของเฟสที่กระจายตัว ดังนั้นตามความเข้มข้นของปฏิสัมพันธ์ระหว่างสารของเฟสการกระจายตัวและตัวกลางการกระจายตัว (สำหรับระบบที่มีตัวกลางการกระจายตัวของของเหลวเท่านั้น) ตามข้อเสนอของ G. Freundlich ระบบการกระจายตัวต่อไปนี้มีความโดดเด่น:

− ไลโอฟิลิก (ชอบน้ำ ถ้า DS คือน้ำ): สารละลายไมเซลลาร์ของสารลดแรงตึงผิว อิมัลชันวิกฤต สารละลายที่เป็นน้ำของ IUD ธรรมชาติบางชนิด เช่น โปรตีน (เจลาติน ไข่ขาว) โพลีแซ็กคาไรด์ (แป้ง) มีลักษณะพิเศษคือปฏิสัมพันธ์ที่รุนแรงของอนุภาค DF กับโมเลกุล DS ในกรณีที่จำกัด จะสังเกตการละลายโดยสมบูรณ์ ระบบการกระจายตัวแบบไลโอฟิลิกเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติเนื่องจากกระบวนการละลาย เสถียรทางอุณหพลศาสตร์โดยรวม

− แพ้ง่าย (ไม่ชอบน้ำ ถ้า DS เป็นน้ำ): อิมัลชัน, สารแขวนลอย, โซล มีลักษณะพิเศษคือปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอของอนุภาค DP กับโมเลกุล DS พวกมันไม่ได้ก่อตัวขึ้นเอง จำเป็นต้องทำงานเพื่อสร้างมันขึ้นมา อุณหพลศาสตร์โดยรวมไม่เสถียร (กล่าวคือ พวกมันมีแนวโน้มที่จะรวมตัวของอนุภาคในเฟสที่กระจัดกระจายตามธรรมชาติ) ความเสถียรสัมพัทธ์ของพวกมัน (สิ่งที่เรียกว่า การแพร่กระจาย) เกิดจากปัจจัยจลน์ (นั่นคือ อัตราการรวมกลุ่มต่ำ)

3. ชั่งน้ำหนัก.

ระงับ – เป็นระบบกระจายตัวซึ่งมีขนาดอนุภาคในเฟสมากกว่า 100 นาโนเมตร เหล่านี้เป็นระบบทึบแสงซึ่งแต่ละอนุภาคสามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า เฟสการกระจายตัวและตัวกลางที่กระจายตัวสามารถแยกออกจากกันได้อย่างง่ายดายโดยการตกตะกอนและการกรอง ระบบดังกล่าวแบ่งออกเป็น:

1. อิมัลชัน (ทั้งตัวกลางและเฟสเป็นของเหลวที่ไม่ละลายซึ่งกันและกัน) สามารถเตรียมอิมัลชันจากน้ำและน้ำมันได้โดยการเขย่าส่วนผสมเป็นเวลานาน เหล่านี้คือนม น้ำเหลือง สีน้ำ ฯลฯ ที่รู้จักกันดี

2. ระบบกันสะเทือน (ตัวกลางคือของเหลวเฟสเป็นของแข็งที่ไม่ละลายในนั้น) ในการเตรียมสารแขวนลอยคุณต้องบดสารให้เป็นผงละเอียดเทลงในของเหลวแล้วเขย่าให้เข้ากัน เมื่อเวลาผ่านไป อนุภาคจะตกลงไปที่ด้านล่างของภาชนะ แน่นอนว่ายิ่งอนุภาคมีขนาดเล็กลง ระบบกันสะเทือนก็จะคงอยู่นานขึ้นเท่านั้น สิ่งเหล่านี้คือวิธีแก้ปัญหาการก่อสร้าง แม่น้ำและตะกอนทะเลที่ลอยอยู่ในน้ำ สิ่งแขวนลอยที่มีชีวิตของสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กจิ๋วในน้ำทะเล - แพลงก์ตอนซึ่งเลี้ยงยักษ์ - ปลาวาฬ ฯลฯ

3. สเปรย์ สารแขวนลอยในก๊าซ (เช่น ในอากาศ) ของอนุภาคขนาดเล็กของของเหลวหรือของแข็ง มีทั้งฝุ่น ควัน และหมอก ละอองลอยสองประเภทแรกคือสารแขวนลอยของอนุภาคของแข็งในก๊าซ (อนุภาคขนาดใหญ่ในฝุ่น) ชนิดหลังคือสารแขวนลอยของหยดของเหลวในก๊าซ ตัวอย่างเช่น: หมอก, เมฆฝนฟ้าคะนอง - หยดน้ำที่แขวนลอยอยู่ในอากาศ, ควัน - อนุภาคของแข็งขนาดเล็ก และหมอกควันที่ปกคลุมเมืองที่ใหญ่ที่สุดในโลกก็เป็นละอองที่มีระยะกระจายตัวของของแข็งและของเหลว ผู้อยู่อาศัยในการตั้งถิ่นฐานใกล้กับโรงงานปูนซีเมนต์ต้องทนทุกข์ทรมานจากฝุ่นปูนซีเมนต์ที่ดีที่สุดที่ลอยอยู่ในอากาศซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการบดวัตถุดิบปูนซีเมนต์และผลิตภัณฑ์จากการเผา - ปูนเม็ด ควันจากปล่องไฟโรงงาน หมอกควัน น้ำลายหยดเล็กๆ ที่ลอยออกมาจากปากของผู้ป่วยไข้หวัดใหญ่ ถือเป็นละอองลอยที่เป็นอันตรายเช่นกัน ละอองลอยมีบทบาทสำคัญในธรรมชาติ ชีวิตประจำวัน และกิจกรรมการผลิตของมนุษย์ การสะสมของเมฆ การบำบัดพื้นที่ด้วยสารเคมี การใช้สีและสารเคลือบวานิชโดยใช้ปืนสเปรย์ การรักษาระบบทางเดินหายใจ (การสูดดม) เป็นตัวอย่างของปรากฏการณ์และกระบวนการเหล่านั้นที่เป็นประโยชน์ต่อละอองลอย ละอองลอยคือหมอกเหนือคลื่นทะเล ใกล้น้ำตกและน้ำพุ รุ้งที่ปรากฏในตัวทำให้บุคคลมีความสุขและสุนทรียภาพ

สำหรับเคมี ระบบการกระจายตัวซึ่งมีตัวกลางคือน้ำและสารละลายของเหลวมีความสำคัญมากที่สุด

น้ำธรรมชาติประกอบด้วยสารที่ละลายอยู่เสมอ สารละลายน้ำธรรมชาติมีส่วนร่วมในกระบวนการสร้างดินและให้สารอาหารแก่พืช กระบวนการชีวิตที่ซับซ้อนที่เกิดขึ้นในร่างกายมนุษย์และสัตว์ก็เกิดขึ้นในสารละลายเช่นกัน กระบวนการทางเทคโนโลยีหลายอย่างในอุตสาหกรรมเคมีและอุตสาหกรรมอื่นๆ เช่น การผลิตกรด โลหะ กระดาษ โซดา ปุ๋ย เกิดขึ้นในสารละลาย

4. ระบบคอลลอยด์

ระบบคอลลอยด์ (แปลจากภาษากรีก "kolla" - กาว "eidos" - ชนิดคล้ายกาว) – เหล่านี้เป็นระบบกระจายตัวซึ่งขนาดอนุภาคของเฟสอยู่ระหว่าง 100 ถึง 1 นาโนเมตร อนุภาคเหล่านี้ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า และระยะที่กระจายตัวและตัวกลางที่กระจายตัวในระบบดังกล่าวจะแยกได้ยากโดยการตกตะกอน

คุณรู้จากหลักสูตรชีววิทยาทั่วไปว่าอนุภาคขนาดนี้สามารถตรวจพบได้โดยใช้กล้องจุลทรรศน์อัลตราไมโครสโคป ซึ่งใช้หลักการกระเจิงของแสง ด้วยเหตุนี้ อนุภาคคอลลอยด์จึงปรากฏเป็นจุดสว่างตัดกับพื้นหลังสีเข้ม

แบ่งออกเป็นโซล (สารละลายคอลลอยด์) และเจล (เยลลี่)

1. สารละลายคอลลอยด์, หรือ โซล. นี่คือของเหลวส่วนใหญ่ของเซลล์ที่มีชีวิต (ไซโตพลาสซึม, น้ำนิวเคลียร์ - คาริโอพลาสซึม, เนื้อหาของออร์แกเนลล์และแวคิวโอล) และสิ่งมีชีวิตโดยรวม (เลือด น้ำเหลือง ของเหลวในเนื้อเยื่อ น้ำย่อย ฯลฯ) ระบบดังกล่าวก่อตัวเป็นกาว แป้ง โปรตีน และโพลีเมอร์บางชนิด

สารละลายคอลลอยด์สามารถได้รับจากปฏิกิริยาเคมี ตัวอย่างเช่น เมื่อสารละลายโพแทสเซียมหรือโซเดียมซิลิเกต (“แก้วที่ละลายน้ำได้”) ทำปฏิกิริยากับสารละลายกรด จะเกิดสารละลายคอลลอยด์ของกรดซิลิซิก โซลยังเกิดขึ้นในระหว่างการไฮโดรไลซิสของเหล็ก (III) คลอไรด์ในน้ำร้อน

คุณสมบัติเฉพาะของสารละลายคอลลอยด์คือความโปร่งใส สารละลายคอลลอยด์มีลักษณะคล้ายกับสารละลายที่แท้จริง พวกเขาแตกต่างจากอย่างหลังด้วย "เส้นทางส่องสว่าง" ที่ก่อตัวขึ้น - กรวยเมื่อมีลำแสงส่องผ่านพวกมัน ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าปรากฏการณ์ทินดัลล์ อนุภาคของเฟสการกระจายตัวของโซลซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าในสารละลายที่แท้จริง จะสะท้อนแสงจากพื้นผิว และผู้สังเกตการณ์มองเห็นกรวยเรืองแสงในภาชนะที่มีสารละลายคอลลอยด์ มันไม่ได้เกิดขึ้นจากการแก้ปัญหาที่แท้จริง คุณสามารถสังเกตเห็นเอฟเฟกต์ที่คล้ายกัน แต่สำหรับละอองลอยเท่านั้น ไม่ใช่คอลลอยด์เหลว ในป่าและในโรงภาพยนตร์ เมื่อลำแสงจากกล้องถ่ายภาพยนตร์ส่องผ่านอากาศในโรงภาพยนตร์

การส่งผ่านลำแสงผ่านโซลูชั่น:

ก – สารละลายโซเดียมคลอไรด์ที่แท้จริง

b – สารละลายคอลลอยด์ของเหล็ก (III) ไฮดรอกไซด์

อนุภาคของเฟสการกระจายตัวของสารละลายคอลลอยด์มักจะไม่เกาะตัวแม้ในระหว่างการเก็บรักษาระยะยาวเนื่องจากการชนกันอย่างต่อเนื่องกับโมเลกุลของตัวทำละลายเนื่องจากการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน พวกมันไม่ติดกันเมื่อเข้าใกล้กันเนื่องจากมีประจุไฟฟ้าชื่อเดียวกันอยู่บนพื้นผิว สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าสสารในคอลลอยด์ซึ่งมีการแบ่งละเอียดจะมีพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ ไอออนที่มีประจุบวกหรือประจุลบจะถูกดูดซับบนพื้นผิวนี้ ตัวอย่างเช่นกรดซิลิซิกดูดซับไอออนลบ SiO 3 2- ซึ่งมีสารละลายมากมายเนื่องจากการแยกตัวของโซเดียมซิลิเกต:

อนุภาคที่มีประจุเท่ากันจะผลักกันและไม่ติดกัน

แต่ภายใต้เงื่อนไขบางประการ กระบวนการแข็งตัวอาจเกิดขึ้นได้ เมื่อสารละลายคอลลอยด์บางชนิดถูกต้ม จะเกิดการสลายตัวของไอออนที่มีประจุ เช่น อนุภาคคอลลอยด์สูญเสียประจุ พวกเขาเริ่มขยายและตั้งถิ่นฐาน สิ่งเดียวกันนี้จะสังเกตได้เมื่อเติมอิเล็กโทรไลต์ ในกรณีนี้ อนุภาคคอลลอยด์จะดึงดูดไอออนที่มีประจุตรงข้ามและประจุของมันจะเป็นกลาง

การแข็งตัว - ปรากฏการณ์ของอนุภาคคอลลอยด์เกาะติดกันและตกตะกอน - สังเกตได้เมื่อประจุของอนุภาคเหล่านี้ถูกทำให้เป็นกลางเมื่อเติมอิเล็กโทรไลต์ลงในสารละลายคอลลอยด์ ในกรณีนี้สารละลายจะกลายเป็นสารแขวนลอยหรือเจล คอลลอยด์อินทรีย์บางชนิดจะจับตัวเป็นก้อนเมื่อถูกความร้อน (กาว ไข่ขาว) หรือเมื่อสภาพแวดล้อมของกรด-เบสของสารละลายเปลี่ยนไป

2. เจล หรือ เยลลี่ คือตะกอนเจลาตินัสที่เกิดขึ้นระหว่างการแข็งตัวของโซล ซึ่งรวมถึงเจลโพลีเมอร์จำนวนมากซึ่งเป็นที่รู้จักกันดีสำหรับคุณในการทำขนม, เครื่องสำอางและเจลทางการแพทย์ (เจลาติน, เนื้อเยลลี่, แยมผิวส้ม, ขนมปัง, เนื้อ, แยม, เยลลี่, แยมผิวส้ม, เยลลี่, ชีส, คอทเทจชีส, นมเปรี้ยว, นมนก เค้ก) และแน่นอน เจลธรรมชาติหลากหลายชนิดไม่รู้จบ: แร่ธาตุ (โอปอล) เนื้อแมงกะพรุน กระดูกอ่อน เส้นเอ็น ผม กล้ามเนื้อและเนื้อเยื่อประสาท ฯลฯ ประวัติความเป็นมาของการพัฒนาบนโลกถือได้ว่าเป็นประวัติความเป็นมาของวิวัฒนาการของสถานะคอลลอยด์ของสสาร เมื่อเวลาผ่านไปโครงสร้างของเจลจะหยุดชะงัก (สะเก็ดหลุดออก) - น้ำจะถูกปล่อยออกมา ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า การทำงานร่วมกัน .

เยลลี่ − เป็นระบบที่มีโครงสร้างซึ่งมีคุณสมบัติเป็นของแข็งยืดหยุ่น สถานะเจลาตินัสของสารถือได้ว่าเป็นตัวกลางระหว่างสถานะของเหลวและของแข็ง

เยลลี่ของสารโมเลกุลสูงสามารถรับได้สองวิธีหลักๆ คือ วิธีการขึ้นรูปเยลลี่จากสารละลายโพลีเมอร์ และวิธีการบวมของสารโมเลกุลสูงที่แห้งในของเหลวที่เหมาะสม

กระบวนการเปลี่ยนสารละลายโพลีเมอร์หรือโซลให้เป็นเยลลี่เรียกว่า การก่อตัวของเยลลี่ . การเกิดเจลมีความเกี่ยวข้องกับการเพิ่มความหนืดและการชะลอตัวของการเคลื่อนที่แบบบราวเนียน และประกอบด้วยการรวมตัวของอนุภาคของเฟสที่กระจายตัวในรูปแบบของเครือข่ายหรือเซลล์และการจับตัวของตัวทำละลายทั้งหมด

กระบวนการสร้างเยลลี่ได้รับอิทธิพลอย่างมีนัยสำคัญจากธรรมชาติของสารที่ละลาย รูปร่างของอนุภาค ความเข้มข้น อุณหภูมิ เวลาในกระบวนการ และสิ่งสกปรกของสารอื่นๆ โดยเฉพาะอิเล็กโทรไลต์ .

ตามคุณสมบัติของมัน เยลลี่แบ่งออกเป็นสองกลุ่มใหญ่:

ก) ยืดหยุ่นหรือพลิกกลับได้ที่ได้จากสารที่มีโมเลกุลสูง

b) เปราะหรือไม่สามารถย้อนกลับได้ที่ได้จากโซลที่ไม่ชอบน้ำอนินทรีย์

ดังที่ได้กล่าวไปแล้วเยลลี่ของสารโมเลกุลสูงสามารถรับได้ไม่เพียงโดยวิธีการเจลาติไนเซชันของสารละลายเท่านั้น แต่ยังได้รับจากวิธีการบวมของสารแห้งด้วย อาการบวมที่จำกัดจะจบลงด้วยการก่อตัวของเยลลี่และไม่ละลาย และด้วยการบวมที่ไม่จำกัด เจลลี่ถือเป็นขั้นตอนกลางในการละลาย

เยลลี่มีคุณสมบัติหลายประการของของแข็ง: คงรูปร่างมีคุณสมบัติยืดหยุ่นและยืดหยุ่น อย่างไรก็ตาม คุณสมบัติทางกลถูกกำหนดโดยความเข้มข้นและอุณหภูมิ

เมื่อถูกความร้อน เยลลี่จะเปลี่ยนเป็นสถานะการไหลแบบหนืด กระบวนการนี้เรียกว่าการหลอมละลาย สามารถย้อนกลับได้เนื่องจากเมื่อเย็นตัวลงสารละลายจะก่อตัวเป็นเยลลี่อีกครั้ง

เยลลี่จำนวนมากสามารถทำให้กลายเป็นของเหลวและกลายเป็นสารละลายได้ภายใต้อิทธิพลทางกล (การกวน การเขย่า) กระบวนการนี้สามารถย้อนกลับได้ เนื่องจากเมื่อพักสักพักสารละลายจะก่อตัวเป็นเยลลี่ คุณสมบัติของเยลลี่ในการทำให้ไอโซเทอร์มอลกลายเป็นของเหลวซ้ำๆ ภายใต้ความเครียดเชิงกลและก่อตัวเป็นเยลลี่ที่เหลือเรียกว่า ทิโซโทรปี . ตัวอย่างเช่น มวลช็อกโกแลต มาการีน และแป้งสามารถเปลี่ยนแปลงไทโซโทรปิกได้

การมีน้ำจำนวนมากในองค์ประกอบเยลลี่นอกเหนือจากคุณสมบัติของวัตถุที่เป็นของแข็งแล้วยังมีคุณสมบัติของวัตถุที่เป็นของเหลวอีกด้วย กระบวนการทางกายภาพและเคมีต่างๆ สามารถเกิดขึ้นได้: การแพร่กระจาย ปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างสาร

เยลลี่ที่เตรียมสดใหม่จะมีการเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา เนื่องจากกระบวนการจัดโครงสร้างในเยลลี่ยังคงดำเนินต่อไป ในเวลาเดียวกัน หยดของเหลวเริ่มปรากฏบนพื้นผิวของเยลลี่ ซึ่งเมื่อรวมกันแล้วจะกลายเป็นตัวกลางของเหลว ตัวกลางการกระจายตัวที่ได้คือสารละลายโพลีเมอร์เจือจาง และเฟสการกระจายตัวเป็นเศษส่วนที่เป็นวุ้น สตูดิโอเรียกกระบวนการที่เกิดขึ้นเองในการแบ่งเยลลี่ออกเป็นระยะๆ พร้อมกับการเปลี่ยนแปลงปริมาตร การทำงานร่วมกัน (แช่)

Syneresis ถือเป็นความต่อเนื่องของกระบวนการที่กำหนดการก่อตัวของเยลลี่ อัตราการทำงานร่วมกันของเยลลี่ต่างๆ จะแตกต่างกันและขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความเข้มข้นเป็นหลัก

การทำงานร่วมกันในเยลลี่ที่เกิดจากโพลีเมอร์สามารถย้อนกลับได้บางส่วน บางครั้งการให้ความร้อนก็เพียงพอแล้วที่จะทำให้เยลลี่ที่ผ่านกระบวนการเสริมฤทธิ์กลับคืนสู่สภาพดั้งเดิม ในทางปฏิบัติด้านอาหาร มีการใช้วิธีนี้ เช่น เพื่อทำให้โจ๊ก น้ำซุปข้น และขนมปังเก่าสดชื่น หากกระบวนการทางเคมีเกิดขึ้นระหว่างการเก็บรักษาเยลลี่ การทำงานร่วมกันจะซับซ้อนมากขึ้น และการกลับตัวของเยลลี่จะหายไป และเยลลี่ก็จะมีอายุมากขึ้น ในกรณีนี้ เจลลี่จะสูญเสียความสามารถในการกักเก็บน้ำไว้ (ขนมปังค้าง) ความสำคัญเชิงปฏิบัติของการทำงานร่วมกันนั้นค่อนข้างใหญ่ บ่อยครั้งที่การทำงานร่วมกันเป็นสิ่งที่ไม่พึงประสงค์ในชีวิตประจำวันและในอุตสาหกรรม นี่คือการหมักขนมปัง การแช่แยมผิวส้ม เยลลี่ คาราเมล และแยมผลไม้

5. สารละลายของสารที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง

โพลีเมอร์ เช่น สารโมเลกุลต่ำ ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขในการได้รับสารละลาย (ธรรมชาติของโพลีเมอร์และตัวทำละลาย อุณหภูมิ ฯลฯ) สามารถสร้างได้ทั้งสารละลายคอลลอยด์และสารละลายจริง ในเรื่องนี้เป็นเรื่องปกติที่จะพูดถึงสถานะคอลลอยด์หรือสถานะที่แท้จริงของสารในสารละลาย เราจะไม่แตะต้องระบบตัวทำละลายโพลีเมอร์คอลลอยด์ ให้เราพิจารณาเฉพาะคำตอบของโพลีเมอร์ประเภทโมเลกุลเท่านั้น ควรสังเกตว่าเนื่องจากโมเลกุลมีขนาดใหญ่และมีลักษณะเฉพาะของโครงสร้างโซลูชัน IUD จึงมีคุณสมบัติเฉพาะหลายประการ:

1. กระบวนการสมดุลในสารละลาย IUD เกิดขึ้นอย่างช้าๆ

2. กระบวนการละลาย IUD มักเกิดขึ้นก่อนด้วยกระบวนการบวม

3. สารละลายโพลีเมอร์ไม่เป็นไปตามกฎของสารละลายในอุดมคติ เช่น กฎของราอูลต์และแวนต์ ฮอฟฟ์

4. เมื่อสารละลายโพลีเมอร์ไหล คุณสมบัติแอนไอโซโทรปีจะเกิดขึ้น (คุณสมบัติทางกายภาพไม่เท่ากันของสารละลายในทิศทางที่ต่างกัน) เนื่องจากการวางแนวของโมเลกุลในทิศทางการไหล

5. สารละลาย IUD มีความหนืดสูง

6. เนื่องจากมีขนาดใหญ่ โมเลกุลโพลีเมอร์จึงมีแนวโน้มที่จะเชื่อมโยงกับสารละลาย อายุการใช้งานของพอลิเมอร์ที่เกี่ยวข้องนั้นยาวนานกว่าอายุของสารที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ

กระบวนการละลาย BMC เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ แต่ใช้เวลานาน และมักเกิดขึ้นก่อนด้วยการบวมของโพลีเมอร์ในตัวทำละลาย โพลีเมอร์ที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่มีรูปร่างสมมาตรสามารถเข้าไปในสารละลายได้โดยไม่ต้องบวมครั้งแรก ตัวอย่างเช่นฮีโมโกลบินแป้งตับ - ไกลโคเจนแทบจะไม่บวมเมื่อละลายและสารละลายของสารเหล่านี้ไม่มีความหนืดสูงแม้ที่ความเข้มข้นค่อนข้างสูง ในขณะที่สารที่มีโมเลกุลยาวไม่สมมาตรสูงจะพองตัวอย่างรุนแรงเมื่อละลาย (เจลาติน เซลลูโลส ยางธรรมชาติ และยางสังเคราะห์)

การบวมคือการเพิ่มขึ้นของมวลและปริมาตรของโพลีเมอร์เนื่องจากการแทรกซึมของโมเลกุลตัวทำละลายเข้าไปในโครงสร้างเชิงพื้นที่ของ IMC

อาการบวมมีสองประเภท: ไม่ จำกัด,ปิดท้ายด้วยการละลาย IUD อย่างสมบูรณ์ (เช่น การบวมของเจลาตินในน้ำ ยางในเบนซีน ไนโตรเซลลูโลสในอะซิโตน) และ ถูก จำกัดนำไปสู่การก่อตัวของโพลีเมอร์บวม - เยลลี่ (เช่นการบวมของเซลลูโลสในน้ำ, เจลาตินในน้ำเย็น, ยางวัลคาไนซ์ในเบนซีน)

ระบบกระจายตัว

สารบริสุทธิ์มีน้อยมากในธรรมชาติ ของผสมของสารต่างๆ ในสถานะการรวมกลุ่มที่แตกต่างกันสามารถก่อให้เกิดระบบที่ต่างกันและเป็นเนื้อเดียวกัน - ระบบและสารละลายที่กระจายตัว
แยกย้ายกันไป เรียกว่าระบบที่ต่างกันซึ่งมีการกระจายสารชนิดหนึ่งในรูปของอนุภาคขนาดเล็กมากอย่างเท่าเทียมกันในปริมาตรของอีกสารหนึ่ง
สารที่มีอยู่ในปริมาณน้อยและกระจายไปในปริมาตรอื่นเรียกว่า เฟสกระจัดกระจาย . อาจประกอบด้วยสารหลายชนิด
สารที่มีอยู่ในปริมาณที่มากขึ้นในปริมาตรที่มีการกระจายเฟสเรียกว่า สื่อกระจายตัว . มีส่วนต่อประสานระหว่างมันกับอนุภาคของเฟสที่กระจัดกระจาย ดังนั้น ระบบที่กระจัดกระจายจึงถูกเรียกว่าต่างกัน (ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน)
ทั้งตัวกลางการกระจายตัวและเฟสการกระจายสามารถแสดงได้ด้วยสารที่มีสถานะการรวมกลุ่มที่แตกต่างกัน - ของแข็ง ของเหลว และก๊าซ
ขึ้นอยู่กับการรวมกันของสถานะรวมของตัวกลางการกระจายตัวและเฟสการกระจายตัว ระบบดังกล่าวสามารถแยกแยะได้ 9 ประเภท

ขึ้นอยู่กับขนาดอนุภาคของสารที่ประกอบเป็นเฟสการกระจายตัว ระบบการกระจายตัวจะถูกแบ่งออกเป็นแบบกระจายหยาบ (สารแขวนลอย) ที่มีขนาดอนุภาคมากกว่า 100 นาโนเมตร และกระจายตัวละเอียด (สารละลายคอลลอยด์หรือระบบคอลลอยด์) ด้วยขนาดอนุภาคตั้งแต่ 100 ถึง 1 นาโนเมตร หากสารถูกแยกออกเป็นโมเลกุลหรือไอออนที่มีขนาดน้อยกว่า 1 นาโนเมตร ระบบที่เป็นเนื้อเดียวกันจะถูกสร้างขึ้น - สารละลาย มีความสม่ำเสมอ (เป็นเนื้อเดียวกัน) ไม่มีส่วนต่อประสานระหว่างอนุภาคกับตัวกลาง

ความคุ้นเคยอย่างรวดเร็วกับระบบและโซลูชั่นที่กระจัดกระจายแสดงให้เห็นว่าสิ่งเหล่านี้มีความสำคัญในชีวิตประจำวันและในธรรมชาติอย่างไร

ตัดสินด้วยตัวคุณเอง: หากไม่มีตะกอนแม่น้ำไนล์ อารยธรรมอันยิ่งใหญ่ของอียิปต์โบราณก็คงจะไม่เกิดขึ้น หากไม่มีน้ำ อากาศ หิน และแร่ธาตุ ดาวเคราะห์ที่มีชีวิตก็คงไม่มีอยู่จริง - บ้านทั่วไปของเรา - โลก; หากไม่มีเซลล์ก็ไม่มีสิ่งมีชีวิตเป็นต้น

การจำแนกประเภทของระบบและโซลูชันการกระจายตัว

ระงับ

ระงับ - เป็นระบบกระจายตัวซึ่งมีขนาดอนุภาคเฟสมากกว่า 100 นาโนเมตร เหล่านี้เป็นระบบทึบแสงซึ่งแต่ละอนุภาคสามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า เฟสการกระจายตัวและตัวกลางการกระจายตัวสามารถแยกออกจากกันได้อย่างง่ายดายด้วยการตกตะกอน ระบบดังกล่าวแบ่งออกเป็น:
1) อิมัลชัน (ทั้งตัวกลางและเฟสเป็นของเหลวที่ไม่ละลายซึ่งกันและกัน) เหล่านี้คือนมน้ำเหลืองสีน้ำ ฯลฯ ที่รู้จักกันดี
2) สารแขวนลอย (ตัวกลางนั้นเป็นของเหลว และเฟสเป็นของแข็งที่ไม่ละลายในนั้น) สิ่งเหล่านี้คือวิธีแก้ปัญหาการก่อสร้าง (เช่น "นมมะนาว" สำหรับการล้างบาป) แม่น้ำและตะกอนทะเลที่ลอยอยู่ในน้ำ สิ่งแขวนลอยที่มีชีวิตของสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กในน้ำทะเล - แพลงก์ตอนซึ่งปลาวาฬยักษ์กินเป็นอาหาร ฯลฯ ;
3) ละอองลอย - สารแขวนลอยในก๊าซ (เช่น ในอากาศ) ของอนุภาคขนาดเล็กของของเหลวหรือของแข็ง แยกแยะระหว่างฝุ่นควันและหมอก ละอองลอยสองประเภทแรกคือการแขวนลอยของอนุภาคของแข็งในก๊าซ (อนุภาคขนาดใหญ่ในฝุ่น) อย่างหลังคือการแขวนลอยของของเหลวหยดเล็ก ๆ ในก๊าซ ตัวอย่างเช่น ละอองลอยตามธรรมชาติ: หมอก เมฆฝนฟ้าคะนอง - หยดน้ำที่ลอยอยู่ในอากาศ ควัน - อนุภาคของแข็งขนาดเล็ก และหมอกควันที่ปกคลุมเมืองที่ใหญ่ที่สุดในโลกก็เป็นละอองที่มีระยะกระจายตัวของของแข็งและของเหลว ผู้อยู่อาศัยในการตั้งถิ่นฐานใกล้กับโรงงานปูนซีเมนต์ต้องทนทุกข์ทรมานจากฝุ่นปูนซีเมนต์ที่ดีที่สุดที่ลอยอยู่ในอากาศซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการบดวัตถุดิบปูนซีเมนต์และผลิตภัณฑ์จากการเผา - ปูนเม็ด ละอองลอยที่เป็นอันตรายที่คล้ายกัน - ฝุ่น - ก็มีอยู่ในเมืองที่มีการผลิตโลหะเช่นกัน ควันจากปล่องไฟโรงงาน หมอกควัน น้ำลายหยดเล็กๆ ที่ลอยออกมาจากปากของผู้ป่วยไข้หวัดใหญ่ และละอองลอยที่เป็นอันตรายด้วย
ละอองลอยมีบทบาทสำคัญในธรรมชาติ ชีวิตประจำวัน และกิจกรรมการผลิตของมนุษย์ การสะสมของเมฆ การบำบัดด้วยสารเคมีในทุ่งนา การใช้สีสเปรย์ การทำให้เป็นละอองเชื้อเพลิง การผลิตนมผง และการบำบัดระบบทางเดินหายใจ (การสูดดม) เป็นตัวอย่างของปรากฏการณ์และกระบวนการที่ละอองลอยให้ประโยชน์ ละอองลอยคือหมอกเหนือคลื่นทะเล ใกล้น้ำตกและน้ำพุ รุ้งที่ปรากฏในตัวทำให้บุคคลมีความสุขและสุนทรียภาพ
สำหรับเคมี ระบบการกระจายตัวซึ่งมีตัวกลางคือน้ำและสารละลายของเหลวมีความสำคัญมากที่สุด
น้ำธรรมชาติประกอบด้วยสารที่ละลายอยู่เสมอ สารละลายน้ำธรรมชาติมีส่วนร่วมในกระบวนการสร้างดินและให้สารอาหารแก่พืช กระบวนการชีวิตที่ซับซ้อนที่เกิดขึ้นในร่างกายมนุษย์และสัตว์ก็เกิดขึ้นในสารละลายเช่นกัน กระบวนการทางเทคโนโลยีหลายอย่างในอุตสาหกรรมเคมีและอุตสาหกรรมอื่นๆ เช่น การผลิตกรด โลหะ กระดาษ โซดา ปุ๋ย เกิดขึ้นในสารละลาย

ระบบคอลลอยด์

ระบบคอลลอยด์ - เป็นระบบกระจายตัวซึ่งมีขนาดอนุภาคเฟสอยู่ระหว่าง 100 ถึง 1 นาโนเมตร อนุภาคเหล่านี้ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า และเฟสการกระจายตัวและตัวกลางการกระจายตัวในระบบดังกล่าวแยกได้ยากโดยการตกตะกอน
แบ่งออกเป็นโซล (สารละลายคอลลอยด์) และเจล (เยลลี่)
1. สารละลายคอลลอยด์หรือโซล นี่คือของเหลวส่วนใหญ่ของเซลล์ที่มีชีวิต (ไซโตพลาสซึม, น้ำนิวเคลียร์ - คาริโอพลาสซึม, ปริมาณของออร์แกเนลล์และแวคิวโอล) และสิ่งมีชีวิตโดยรวม (เลือด, น้ำเหลือง, ของเหลวในเนื้อเยื่อ, น้ำย่อยย่อย, ของเหลวในร่างกาย ฯลฯ ) ระบบดังกล่าวก่อให้เกิดสารยึดติด แป้ง โปรตีน และโพลีเมอร์บางชนิด
สารละลายคอลลอยด์สามารถได้รับจากปฏิกิริยาเคมี ตัวอย่างเช่น เมื่อสารละลายโพแทสเซียมหรือโซเดียมซิลิเกต (“แก้วที่ละลายน้ำได้”) ทำปฏิกิริยากับสารละลายกรด จะเกิดสารละลายคอลลอยด์ของกรดซิลิซิก โซลยังเกิดขึ้นในระหว่างการไฮโดรไลซิสของเหล็กคลอไรด์ (III) ในน้ำร้อน สารละลายคอลลอยด์มีลักษณะคล้ายกับสารละลายที่แท้จริง พวกเขาแตกต่างจากอย่างหลังด้วย "เส้นทางส่องสว่าง" ที่ก่อตัวขึ้น - กรวยเมื่อมีลำแสงส่องผ่านพวกมัน

โซลูชั่น

วิธีแก้ปัญหาเรียกว่า ระบบที่เป็นเนื้อเดียวกันประกอบด้วยสารตั้งแต่สองชนิดขึ้นไป
สารละลายจะเป็นเฟสเดียวเสมอ นั่นคือเป็นก๊าซ ของเหลว หรือของแข็งที่เป็นเนื้อเดียวกัน นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าสารตัวหนึ่งกระจายอยู่ในมวลของอีกสารหนึ่งในรูปของโมเลกุล อะตอม หรือไอออน (ขนาดอนุภาคน้อยกว่า 1 นาโนเมตร)
วิธีแก้ปัญหาเรียกว่า จริง หากคุณต้องการเน้นความแตกต่างจากสารละลายคอลลอยด์
ตัวทำละลายถือเป็นสารที่สถานะการรวมตัวไม่เปลี่ยนแปลงระหว่างการก่อตัวของสารละลาย ตัวอย่างเช่น น้ำในสารละลายเกลือแกง น้ำตาล คาร์บอนไดออกไซด์ ถ้าสารละลายเกิดขึ้นจากการผสมแก๊สกับแก๊ส ของเหลวกับของเหลว และของแข็งกับของแข็ง ตัวทำละลายจะถือเป็นส่วนประกอบที่มีมากขึ้นในสารละลาย ดังนั้นอากาศจึงเป็นสารละลายของออกซิเจน ก๊าซมีตระกูล คาร์บอนไดออกไซด์ในไนโตรเจน (ตัวทำละลาย) น้ำส้มสายชูบนโต๊ะซึ่งมีกรดอะซิติก 5 ถึง 9% เป็นสารละลายของกรดนี้ในน้ำ (ตัวทำละลายคือน้ำ) แต่ในสาระสำคัญของอะซิติกกรดอะซิติกมีบทบาทเป็นตัวทำละลายเนื่องจากเศษส่วนของมวลคือ 70-80% ดังนั้นจึงเป็นสารละลายของน้ำในกรดอะซิติก

เมื่อตกผลึกโลหะผสมเหลวของเงินและทอง จะได้สารละลายของแข็งที่มีองค์ประกอบต่างกัน
โซลูชั่นแบ่งออกเป็น:
โมเลกุล - สิ่งเหล่านี้เป็นสารละลายในน้ำที่ไม่ใช่อิเล็กโทรไลต์ - สารอินทรีย์ (แอลกอฮอล์, กลูโคส, ซูโครส ฯลฯ );
ไอออนโมเลกุล- สิ่งเหล่านี้คือสารละลายของอิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอ (ไนตรัส, กรดไฮโดรซัลไฟด์ ฯลฯ )
อิออน - นี่คือสารละลายของอิเล็กโทรไลต์เข้มข้น (อัลคาไล, เกลือ, กรด - NaOH, K 2 S0 4, HN0 3, HC1O 4)
ก่อนหน้านี้ มีมุมมองสองประการเกี่ยวกับธรรมชาติของการละลายและการแก้ปัญหา: ทางกายภาพและทางเคมี ตามข้อแรกสารละลายถือเป็นส่วนผสมเชิงกลตามข้อที่สอง - เป็นสารประกอบทางเคมีที่ไม่เสถียรของอนุภาคของสารที่ละลายด้วยน้ำหรือตัวทำละลายอื่น ทฤษฎีสุดท้ายแสดงออกมาในปี พ.ศ. 2430 โดย D.I. Mendeleev ซึ่งอุทิศเวลามากกว่า 40 ปีในการศึกษาวิธีแก้ปัญหา เคมีสมัยใหม่ถือว่าการละลายเป็นกระบวนการเคมีกายภาพ และสารละลายเป็นระบบเคมีกายภาพ
คำจำกัดความที่ชัดเจนยิ่งขึ้นของวิธีแก้ปัญหาคือ:
สารละลาย - ระบบที่เป็นเนื้อเดียวกัน (เป็นเนื้อเดียวกัน) ประกอบด้วยอนุภาคของสารที่ละลายตัวทำละลายและผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากปฏิกิริยาของพวกมัน

พฤติกรรมและคุณสมบัติของสารละลายอิเล็กโทรไลต์ดังที่คุณทราบนั้นได้รับการอธิบายโดยทฤษฎีเคมีที่สำคัญอีกทฤษฎีหนึ่ง - ทฤษฎีการแยกตัวด้วยไฟฟ้าซึ่งพัฒนาโดย S. Arrhenius พัฒนาและเสริมโดยนักเรียนของ D. I. Mendeleev และโดยหลักโดย I. A. Kablukov

คำถามที่ต้องรวบรวม:
1. ระบบกระจายคืออะไร?
2. เมื่อผิวหนังได้รับความเสียหาย (บาดแผล) จะสังเกตการแข็งตัวของเลือด - การแข็งตัวของโซล สาระสำคัญของกระบวนการนี้คืออะไร? เหตุใดปรากฏการณ์นี้จึงทำหน้าที่ปกป้องร่างกาย? โรคที่การแข็งตัวของเลือดแข็งตัวยากหรือไม่สังเกตชื่ออะไร?
3. บอกเราเกี่ยวกับความสำคัญของระบบการกระจายตัวต่างๆ ในชีวิตประจำวัน
4. ติดตามวิวัฒนาการของระบบคอลลอยด์ระหว่างการพัฒนาสิ่งมีชีวิตบนโลก

ระบบการกระจายสามารถแบ่งตามขนาดอนุภาคของเฟสการกระจายตัว ถ้าขนาดอนุภาคน้อยกว่า 1 นาโนเมตร สิ่งเหล่านี้คือระบบไอออนิกระดับโมเลกุล ตั้งแต่ 1 ถึง 100 นาโนเมตรจะเป็นคอลลอยด์ และมากกว่า 100 นาโนเมตรจะเป็นแบบหยาบ กลุ่มของระบบที่กระจายตัวในระดับโมเลกุลจะแสดงด้วยสารละลาย เหล่านี้เป็นระบบที่เป็นเนื้อเดียวกันที่ประกอบด้วยสารตั้งแต่สองชนิดขึ้นไปและเป็นเฟสเดียว ซึ่งรวมถึงก๊าซ ของแข็ง หรือสารละลาย ในทางกลับกัน ระบบเหล่านี้สามารถแบ่งออกเป็นกลุ่มย่อยได้:
- โมเลกุล เมื่อสารอินทรีย์ เช่น กลูโคส รวมกับสารที่ไม่ใช่อิเล็กโทรไลต์ สารละลายดังกล่าวถูกเรียกว่าเป็นจริงเพื่อให้สามารถแยกความแตกต่างจากคอลลอยด์ได้ ซึ่งรวมถึงสารละลายกลูโคส ซูโครส แอลกอฮอล์ และอื่นๆ
- โมเลกุลไอออนิก ในกรณีที่เกิดปฏิกิริยาระหว่างอิเล็กโทรไลต์อ่อน กลุ่มนี้รวมถึงสารละลายที่เป็นกรด ไนโตรเจน ไฮโดรเจนซัลไฟด์ และอื่นๆ
- อิออน สารประกอบของอิเล็กโทรไลต์เข้มข้น ตัวแทนที่โดดเด่นคือสารละลายของด่าง เกลือ และกรดบางชนิด

ระบบคอลลอยด์

ระบบคอลลอยด์เป็นระบบจุลภาคซึ่งขนาดของอนุภาคคอลลอยด์แตกต่างกันไปตั้งแต่ 100 ถึง 1 นาโนเมตร พวกมันอาจไม่ตกตะกอนเป็นเวลานานเนื่องจากการละลายของเปลือกไอออนิกและประจุไฟฟ้า เมื่อกระจายในตัวกลาง สารละลายคอลลอยด์จะเติมปริมาตรทั้งหมดอย่างสม่ำเสมอ และแบ่งออกเป็นโซลและเจล ซึ่งจะตกตะกอนในรูปของเยลลี่ ซึ่งรวมถึงสารละลายอัลบูมิน เจลาติน สารละลายซิลเวอร์คอลลอยด์ เนื้อเยลลี่ ซูเฟล่ พุดดิ้งเป็นระบบคอลลอยด์สดใสที่พบได้ในชีวิตประจำวัน

ระบบหยาบ

ระบบทึบแสงหรือสารแขวนลอยซึ่งส่วนผสมของอนุภาคละเอียดสามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ในระหว่างกระบวนการตกตะกอน เฟสที่กระจายตัวจะถูกแยกออกจากตัวกลางที่กระจายตัวได้อย่างง่ายดาย แบ่งออกเป็นสารแขวนลอย อิมัลชัน และละอองลอย ระบบที่วางของแข็งที่มีอนุภาคใหญ่กว่าในตัวกลางการกระจายตัวของของเหลวเรียกว่าสารแขวนลอย ซึ่งรวมถึงสารละลายที่เป็นน้ำของแป้งและดินเหนียว ต่างจากสารแขวนลอย อิมัลชันจะได้มาจากการผสมของเหลวสองชนิด โดยที่ของเหลวหนึ่งจะกระจายเป็นหยดไปยังอีกของเหลวหนึ่ง ตัวอย่างของอิมัลชันคือส่วนผสมของน้ำมันและน้ำ หยดไขมันในนม หากอนุภาคของแข็งหรือของเหลวขนาดเล็กกระจายอยู่ในก๊าซ สิ่งเหล่านี้จะเรียกว่าละอองลอย โดยพื้นฐานแล้ว ละอองลอยคือสารแขวนลอยในก๊าซ หนึ่งในตัวแทนของละอองลอยที่เป็นของเหลวคือหมอกซึ่งเป็นหยดน้ำขนาดเล็กจำนวนมากที่ลอยอยู่ในอากาศ ละอองลอยที่เป็นของแข็ง - ควันหรือฝุ่น - การสะสมของอนุภาคของแข็งขนาดเล็กจำนวนมากก็ลอยอยู่ในอากาศเช่นกัน

ส่วน: เคมี

ระดับ: 11

หลังจากศึกษาหัวข้อบทเรียนแล้ว คุณจะได้เรียนรู้:

• ระบบกระจายคืออะไร?
• ระบบกระจายตัวคืออะไร?
• ระบบกระจายตัวมีคุณสมบัติอะไรบ้าง?
• ความสำคัญของระบบกระจายตัว

สารบริสุทธิ์มีน้อยมากในธรรมชาติ ผลึกของสารบริสุทธิ์ - น้ำตาลหรือเกลือแกงสามารถรับได้หลายขนาด - ใหญ่และเล็ก ไม่ว่าผลึกจะมีขนาดใดก็ตาม พวกมันล้วนมีโครงสร้างภายในที่เหมือนกันสำหรับสารที่กำหนด นั่นคือโครงผลึกโมเลกุลหรือไอออนิก

ในธรรมชาติมักพบส่วนผสมของสารต่าง ๆ มากที่สุด ของผสมของสารต่างๆ ในสถานะการรวมกลุ่มที่แตกต่างกันสามารถก่อให้เกิดระบบที่ต่างกันและเป็นเนื้อเดียวกันได้ เราจะเรียกระบบดังกล่าวว่ากระจัดกระจาย

ระบบกระจายตัวคือระบบที่ประกอบด้วยสารตั้งแต่สองชนิดขึ้นไป โดยหนึ่งในนั้นอยู่ในรูปของอนุภาคขนาดเล็กมากซึ่งกระจายอย่างเท่าเทียมกันในปริมาตรของอีกสารหนึ่ง

สสารแตกตัวออกเป็นไอออน โมเลกุล อะตอม ซึ่งหมายความว่ามัน “แยก” ออกเป็นอนุภาคเล็กๆ “บด” > กระจาย เช่น สารจะกระจายไปตามขนาดอนุภาคต่างๆ ทั้งที่มองเห็นและมองไม่เห็น

สารที่มีอยู่ในปริมาณน้อยกระจายและกระจายไปในปริมาตรอื่นเรียกว่า เฟสกระจัดกระจาย อาจประกอบด้วยสารหลายชนิด

สารที่มีอยู่ในปริมาณที่มากขึ้นในปริมาตรที่มีการกระจายเฟสเรียกว่า สื่อกระจายตัว มีส่วนต่อประสานระหว่างมันกับอนุภาคของเฟสที่กระจัดกระจาย ดังนั้น ระบบที่กระจัดกระจายจึงถูกเรียกว่าต่างกัน (ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน)

ทั้งตัวกลางที่กระจายตัวและเฟสที่กระจายตัวสามารถแสดงได้ด้วยสารในสถานะการรวมกลุ่มต่างๆ - ของแข็ง ของเหลว และก๊าซ

ขึ้นอยู่กับการรวมกันของสถานะรวมของตัวกลางที่กระจายตัวและเฟสที่กระจายตัว ระบบดังกล่าวสามารถแยกแยะได้ 9 ประเภท

โต๊ะ
ตัวอย่างของระบบกระจายตัว

ขึ้นอยู่กับขนาดของอนุภาคของสารที่ประกอบเป็นเฟสกระจาย ระบบกระจายตัวจะถูกแบ่งออกเป็น หยาบ (สารแขวนลอย) ที่มีขนาดอนุภาคมากกว่า 100 นาโนเมตรและ กระจายอย่างประณีต (สารละลายคอลลอยด์หรือระบบคอลลอยด์) ที่มีขนาดอนุภาคตั้งแต่ 100 ถึง 1 นาโนเมตร หากสารถูกแยกออกเป็นโมเลกุลหรือไอออนที่มีขนาดน้อยกว่า 1 นาโนเมตร จะเกิดระบบที่เป็นเนื้อเดียวกัน - สารละลาย. เป็นเนื้อเดียวกัน ไม่มีส่วนต่อประสานระหว่างอนุภาคกับตัวกลาง

ระบบและโซลูชั่นแบบกระจายมีความสำคัญมากในชีวิตประจำวันและในธรรมชาติ ตัดสินด้วยตัวคุณเอง: หากไม่มีตะกอนแม่น้ำไนล์ อารยธรรมอันยิ่งใหญ่ของอียิปต์โบราณก็คงจะไม่เกิดขึ้น หากไม่มีน้ำ อากาศ หิน และแร่ธาตุ ดาวเคราะห์ที่มีชีวิตก็คงไม่มีอยู่จริง - บ้านทั่วไปของเรา - โลก; หากไม่มีเซลล์ก็ไม่มีสิ่งมีชีวิตเป็นต้น

สารแขวนลอยเป็นระบบกระจายตัวซึ่งมีขนาดอนุภาคในเฟสมากกว่า 100 นาโนเมตร เหล่านี้เป็นระบบทึบแสงซึ่งแต่ละอนุภาคสามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า เฟสการกระจายตัวและตัวกลางที่กระจายตัวสามารถแยกออกจากกันได้อย่างง่ายดายโดยการตกตะกอนและการกรอง ระบบดังกล่าวแบ่งออกเป็น:

1. อิมัลชัน (ทั้งตัวกลางและเฟสเป็นของเหลวที่ไม่ละลายซึ่งกันและกัน) สามารถเตรียมอิมัลชันจากน้ำและน้ำมันได้โดยการเขย่าส่วนผสมเป็นเวลานาน เหล่านี้คือนม น้ำเหลือง สีน้ำ ฯลฯ ที่รู้จักกันดี
2. ระบบกันสะเทือน(ตัวกลางคือของเหลวเฟสเป็นของแข็งที่ไม่ละลายในนั้น) ในการเตรียมสารแขวนลอยคุณต้องบดสารให้เป็นผงละเอียดเทลงในของเหลวแล้วเขย่าให้เข้ากัน เมื่อเวลาผ่านไป อนุภาคจะตกลงไปที่ด้านล่างของภาชนะ แน่นอนว่ายิ่งอนุภาคมีขนาดเล็กลง ระบบกันสะเทือนก็จะคงอยู่นานขึ้นเท่านั้น สิ่งเหล่านี้คือวิธีแก้ปัญหาการก่อสร้าง แม่น้ำและตะกอนทะเลที่ลอยอยู่ในน้ำ สิ่งแขวนลอยที่มีชีวิตของสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กจิ๋วในน้ำทะเล - แพลงก์ตอนซึ่งเลี้ยงยักษ์ - ปลาวาฬ ฯลฯ
3. สเปรย์สารแขวนลอยในก๊าซ (เช่น ในอากาศ) ของอนุภาคขนาดเล็กของของเหลวหรือของแข็ง มีทั้งฝุ่น ควัน และหมอก ละอองลอยสองประเภทแรกคือสารแขวนลอยของอนุภาคของแข็งในก๊าซ (อนุภาคขนาดใหญ่ในฝุ่น) ชนิดหลังคือสารแขวนลอยของหยดของเหลวในก๊าซ ตัวอย่างเช่น: หมอก, เมฆฝนฟ้าคะนอง - หยดน้ำที่แขวนลอยอยู่ในอากาศ, ควัน - อนุภาคของแข็งขนาดเล็ก และหมอกควันที่ปกคลุมเมืองที่ใหญ่ที่สุดในโลกก็เป็นละอองที่มีระยะกระจายตัวของของแข็งและของเหลว ผู้อยู่อาศัยในการตั้งถิ่นฐานใกล้กับโรงงานปูนซีเมนต์ต้องทนทุกข์ทรมานจากฝุ่นปูนซีเมนต์ที่ดีที่สุดที่ลอยอยู่ในอากาศซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการบดวัตถุดิบปูนซีเมนต์และผลิตภัณฑ์จากการเผา - ปูนเม็ด ควันจากปล่องไฟโรงงาน หมอกควัน น้ำลายหยดเล็กๆ ที่ลอยออกมาจากปากของผู้ป่วยไข้หวัดใหญ่ ถือเป็นละอองลอยที่เป็นอันตรายเช่นกัน ละอองลอยมีบทบาทสำคัญในธรรมชาติ ชีวิตประจำวัน และกิจกรรมการผลิตของมนุษย์ การสะสมของเมฆ การบำบัดพื้นที่ด้วยสารเคมี การใช้สีและสารเคลือบวานิชโดยใช้ปืนสเปรย์ การรักษาระบบทางเดินหายใจ (การสูดดม) เป็นตัวอย่างของปรากฏการณ์และกระบวนการเหล่านั้นที่เป็นประโยชน์ต่อละอองลอย ละอองลอยคือหมอกเหนือคลื่นทะเล ใกล้น้ำตกและน้ำพุ รุ้งที่ปรากฏในตัวทำให้บุคคลมีความสุขและสุนทรียภาพ

สำหรับเคมี ระบบการกระจายตัวซึ่งมีตัวกลางคือน้ำและสารละลายของเหลวมีความสำคัญมากที่สุด

น้ำธรรมชาติประกอบด้วยสารที่ละลายอยู่เสมอ สารละลายน้ำธรรมชาติมีส่วนร่วมในกระบวนการสร้างดินและให้สารอาหารแก่พืช กระบวนการชีวิตที่ซับซ้อนที่เกิดขึ้นในร่างกายมนุษย์และสัตว์ก็เกิดขึ้นในสารละลายเช่นกัน กระบวนการทางเทคโนโลยีหลายอย่างในอุตสาหกรรมเคมีและอุตสาหกรรมอื่นๆ เช่น การผลิตกรด โลหะ กระดาษ โซดา ปุ๋ย เกิดขึ้นในสารละลาย

ระบบคอลลอยด์ (แปลจากภาษากรีก “colla” - กาว, “eidos” - ชนิดคล้ายกาว) – เหล่านี้เป็นระบบกระจายตัวซึ่งขนาดอนุภาคของเฟสอยู่ระหว่าง 100 ถึง 1 นาโนเมตร อนุภาคเหล่านี้ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า และระยะที่กระจายตัวและตัวกลางที่กระจายตัวในระบบดังกล่าวจะแยกได้ยากโดยการตกตะกอน

คุณรู้จากหลักสูตรชีววิทยาทั่วไปว่าอนุภาคขนาดนี้สามารถตรวจพบได้โดยใช้กล้องจุลทรรศน์อัลตราไมโครสโคป ซึ่งใช้หลักการกระเจิงของแสง ด้วยเหตุนี้ อนุภาคคอลลอยด์จึงปรากฏเป็นจุดสว่างตัดกับพื้นหลังสีเข้ม

แบ่งออกเป็นโซล (สารละลายคอลลอยด์) และเจล (เยลลี่)

1. สารละลายคอลลอยด์หรือโซล นี่คือของเหลวส่วนใหญ่ของเซลล์ที่มีชีวิต (ไซโตพลาสซึม, น้ำนิวเคลียร์ - คาริโอพลาสซึม, เนื้อหาของออร์แกเนลล์และแวคิวโอล) และสิ่งมีชีวิตโดยรวม (เลือด น้ำเหลือง ของเหลวในเนื้อเยื่อ น้ำย่อย ฯลฯ) ระบบดังกล่าวก่อตัวเป็นกาว แป้ง โปรตีน และโพลีเมอร์บางชนิด

สารละลายคอลลอยด์สามารถได้รับจากปฏิกิริยาเคมี ตัวอย่างเช่น เมื่อสารละลายโพแทสเซียมหรือโซเดียมซิลิเกต (“แก้วที่ละลายน้ำได้”) ทำปฏิกิริยากับสารละลายกรด จะเกิดสารละลายคอลลอยด์ของกรดซิลิซิก โซลยังเกิดขึ้นในระหว่างการไฮโดรไลซิสของเหล็ก (III) คลอไรด์ในน้ำร้อน

คุณสมบัติเฉพาะของสารละลายคอลลอยด์คือความโปร่งใส สารละลายคอลลอยด์มีลักษณะคล้ายกับสารละลายที่แท้จริง พวกเขาแตกต่างจากอย่างหลังด้วย "เส้นทางส่องสว่าง" ที่ก่อตัวขึ้น - กรวยเมื่อมีลำแสงส่องผ่านพวกมัน ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าปรากฏการณ์ทินดัลล์ อนุภาคของเฟสการกระจายตัวของโซลซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าในสารละลายที่แท้จริง จะสะท้อนแสงจากพื้นผิว และผู้สังเกตการณ์มองเห็นกรวยเรืองแสงในภาชนะที่มีสารละลายคอลลอยด์ มันไม่ได้เกิดขึ้นจากการแก้ปัญหาที่แท้จริง คุณสามารถสังเกตเห็นเอฟเฟกต์ที่คล้ายกัน แต่สำหรับละอองลอยเท่านั้น ไม่ใช่คอลลอยด์เหลว ในป่าและในโรงภาพยนตร์ เมื่อลำแสงจากกล้องถ่ายภาพยนตร์ส่องผ่านอากาศในโรงภาพยนตร์

การส่งผ่านลำแสงผ่านสารละลาย

ก – สารละลายโซเดียมคลอไรด์ที่แท้จริง
b – สารละลายคอลลอยด์ของเหล็ก (III) ไฮดรอกไซด์

อนุภาคของเฟสการกระจายตัวของสารละลายคอลลอยด์มักจะไม่เกาะตัวแม้ในระหว่างการเก็บรักษาระยะยาวเนื่องจากการชนกันอย่างต่อเนื่องกับโมเลกุลของตัวทำละลายเนื่องจากการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน พวกมันไม่ติดกันเมื่อเข้าใกล้กันเนื่องจากมีประจุไฟฟ้าชื่อเดียวกันอยู่บนพื้นผิว สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าสสารในคอลลอยด์ซึ่งมีการแบ่งละเอียดจะมีพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ ไอออนที่มีประจุบวกหรือประจุลบจะถูกดูดซับบนพื้นผิวนี้ ตัวอย่างเช่นกรดซิลิซิกดูดซับไอออนลบ SiO 3 2- ซึ่งมีสารละลายมากมายเนื่องจากการแยกตัวของโซเดียมซิลิเกต:

อนุภาคที่มีประจุเท่ากันจะผลักกันและไม่ติดกัน

แต่ภายใต้เงื่อนไขบางประการ กระบวนการแข็งตัวอาจเกิดขึ้นได้ เมื่อสารละลายคอลลอยด์บางชนิดถูกต้ม จะเกิดการสลายตัวของไอออนที่มีประจุ เช่น อนุภาคคอลลอยด์สูญเสียประจุ พวกเขาเริ่มขยายและตั้งถิ่นฐาน สิ่งเดียวกันนี้จะสังเกตได้เมื่อเติมอิเล็กโทรไลต์ ในกรณีนี้ อนุภาคคอลลอยด์จะดึงดูดไอออนที่มีประจุตรงข้ามและประจุของมันจะเป็นกลาง

การแข็งตัว - ปรากฏการณ์ของอนุภาคคอลลอยด์ที่เกาะติดกันและตกตะกอน - สังเกตได้เมื่อประจุของอนุภาคเหล่านี้ถูกทำให้เป็นกลางเมื่อเติมอิเล็กโทรไลต์ลงในสารละลายคอลลอยด์ ในกรณีนี้สารละลายจะกลายเป็นสารแขวนลอยหรือเจล คอลลอยด์อินทรีย์บางชนิดจะจับตัวเป็นก้อนเมื่อถูกความร้อน (กาว ไข่ขาว) หรือเมื่อสภาพแวดล้อมของกรด-เบสของสารละลายเปลี่ยนไป

2. เจลหรือเยลลี่เป็นตะกอนที่เป็นวุ้นซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการแข็งตัวของโซล ซึ่งรวมถึงเจลโพลีเมอร์จำนวนมาก ซึ่งเป็นที่รู้จักกันดีสำหรับคุณในการทำขนม เจลเครื่องสำอางและทางการแพทย์ (เจลาติน เนื้อเยลลี่ แยมผิวส้ม เค้กนมเบิร์ด) และแน่นอนว่าเจลธรรมชาติหลากหลายชนิดไม่มีที่สิ้นสุด: แร่ธาตุ (โอปอล) ตัวแมงกะพรุน กระดูกอ่อน เส้นเอ็น ผม เนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อและเส้นประสาท เป็นต้น ประวัติความเป็นมาของการพัฒนาบนโลกถือได้ว่าเป็นประวัติความเป็นมาของวิวัฒนาการของสถานะคอลลอยด์ของสสาร เมื่อเวลาผ่านไปโครงสร้างของเจลจะหยุดชะงัก (สะเก็ดหลุดออก) - น้ำจะถูกปล่อยออกมา ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า การทำงานร่วมกัน

ทำการทดลองในห้องปฏิบัติการในหัวข้อ (งานกลุ่ม ในกลุ่ม 4 คน)

คุณได้รับตัวอย่างระบบกระจายตัว งานของคุณ: เพื่อพิจารณาว่าระบบการกระจายตัวใดที่มอบให้แก่คุณ

มอบให้กับนักเรียน: สารละลายน้ำตาล, สารละลายเหล็ก (III) คลอไรด์, ส่วนผสมของน้ำและทรายแม่น้ำ, เจลาติน, สารละลายอะลูมิเนียมคลอไรด์, สารละลายเกลือแกง, ส่วนผสมของน้ำและน้ำมันพืช

คำแนะนำในการทำการทดลองในห้องปฏิบัติการ

1. ตรวจสอบตัวอย่างที่มอบให้กับคุณอย่างระมัดระวัง (คำอธิบายภายนอก)กรอกคอลัมน์หมายเลข 1 ของตาราง
2. ผัดระบบกระจายตัว สังเกตความสามารถในการชำระบัญชี

จะตกลงหรือแบ่งชั้นภายในไม่กี่นาที หรือยากลำบากเป็นเวลานาน หรือไม่สงบ กรอกคอลัมน์หมายเลข 2 ของตาราง

หากคุณไม่สังเกตเห็นการตกตะกอนของอนุภาค ให้ตรวจสอบกระบวนการจับตัวเป็นก้อน เทสารละลายเล็กน้อยลงในหลอดทดลองสองหลอดแล้วเติมเกลือเลือดสีเหลือง 2-3 หยดลงในหลอดหนึ่งและอัลคาไลอีก 3-5 หยดต่ออีกหลอด คุณสังเกตเห็นอะไร

1. ผ่านระบบกระจายตัวผ่านตัวกรองคุณกำลังสังเกตอะไรอยู่? กรอกคอลัมน์หมายเลข 3 ของตาราง (กรองบางส่วนลงในหลอดทดลอง)
2. ฉายแสงไฟฉายผ่านสารละลายกับพื้นหลังกระดาษสีเข้มคุณกำลังสังเกตอะไรอยู่? (สามารถสังเกตผลของทินดัลล์ได้)
3. สรุป: นี่คือระบบกระจายตัวแบบไหน? ตัวกลางที่กระจายตัวคืออะไร? ระยะกระจายคืออะไร? มีขนาดอนุภาคอะไรบ้าง? (คอลัมน์หมายเลข 5)

กฎการเขียน ซิงก์ไวน์:

1. บรรทัดแรกใช้คำเดียว (โดยปกติจะเป็นคำนาม) ในการตั้งชื่อหัวข้อ
2. บรรทัดที่สองคือคำอธิบายของหัวข้อนี้ซึ่งมีคำคุณศัพท์สองคำ
3. บรรทัดที่สามคือกริยาสามคำ (หรือรูปแบบกริยา) ที่ตั้งชื่อการกระทำที่มีลักษณะเฉพาะที่สุดของเรื่อง
4. บรรทัดที่สี่เป็นวลีสี่คำที่แสดงทัศนคติส่วนตัวต่อหัวข้อนั้น
5. บรรทัดสุดท้ายเป็นคำพ้องสำหรับหัวข้อโดยเน้นสาระสำคัญ

ฤดูร้อน 2008 เวียนนา เชินบรุนน์.

ฤดูร้อนปี 2551 ภูมิภาค Nizhny Novgorod

ป.ล.
ขอขอบคุณ O.G. Pershina ครูสอนเคมีที่ Dmitrov Gymnasium เป็นอย่างยิ่ง ในระหว่างบทเรียนที่เราพบในการนำเสนอ และเสริมด้วยตัวอย่างของเรา

ระบบกระจายตัวคือระบบที่ประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กจำนวนมากที่กระจายอยู่ในตัวกลางที่เป็นของเหลว ของแข็ง หรือก๊าซ

แนวคิด “กระจัดกระจาย” มาจากภาษาละติน กระจายตัว - กระจัดกระจาย, กระจัดกระจาย

ระบบที่กระจายตัวทั้งหมดมีลักษณะเฉพาะด้วยคุณสมบัติหลักสองประการ: การกระจายตัวสูง (การกระจายตัว) และความหลากหลาย

ความหลากหลายของระบบที่กระจายตัวแสดงให้เห็นความจริงที่ว่าระบบเหล่านี้ประกอบด้วยสองเฟส (หรือมากกว่า) เฟส: เฟสที่กระจายตัวและตัวกลางในการกระจายตัว ระยะกระจายตัวคือระยะบดขยี้ ประกอบด้วยอนุภาคของสารบดละเอียดที่ไม่ละลายน้ำซึ่งกระจายไปทั่วปริมาตรทั้งหมดของตัวกลางการกระจายตัว

การกระจายตัวสูงทำให้สารมีลักษณะเชิงคุณภาพใหม่ ได้แก่ ปฏิกิริยาและการละลายที่เพิ่มขึ้น ความเข้มของสี การกระเจิงของแสง ฯลฯ พื้นผิวส่วนต่อประสานขนาดใหญ่จะสร้างพลังงานพื้นผิวจำนวนมากในระบบเหล่านี้ ซึ่งทำให้พวกมันไม่เสถียรทางอุณหพลศาสตร์และมีปฏิกิริยาอย่างมาก กระบวนการที่เกิดขึ้นเองเกิดขึ้นได้ง่ายในพวกมันส่งผลให้พลังงานสำรองพื้นผิวลดลง: การดูดซับการแข็งตัว (เกาะติดกันของอนุภาคที่กระจัดกระจาย) การก่อตัวของโครงสร้างมหภาค ฯลฯ ดังนั้นคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดและสำคัญที่สุดของระบบการกระจายตัวใด ๆ - ความหลากหลายและสูง การกระจายตัว - กำหนดคุณสมบัติและพฤติกรรมของระบบเหล่านี้อย่างสมบูรณ์

การจำแนกประเภทของระบบการกระจายตัวดำเนินการบนพื้นฐานของคุณลักษณะต่าง ๆ กล่าวคือ: ตามขนาดอนุภาค, โดยสถานะรวมของเฟสการกระจายตัวและตัวกลางการกระจายตัว, โดยธรรมชาติของปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคของเฟสการกระจายตัวซึ่งกันและกันและ กับสิ่งแวดล้อม

2.2. การจำแนกประเภทของระบบกระจายตัว

จำแนกตามขนาดอนุภาค (การกระจายตัว)

การกระจายตัว ดี เป็นคุณลักษณะหลักของระบบการกระจายตัวและเป็นการวัดการกระจายตัวของสาร ในทางคณิตศาสตร์ การกระจายตัวถูกกำหนดให้เป็นส่วนกลับของขนาดอนุภาค:

ดี = 1/ก,

ที่ไหน ก- ขนาดอนุภาค (เส้นผ่านศูนย์กลางหรือความยาวขอบ), m -1

ในทางกลับกัน พื้นที่ผิวจำเพาะถูกใช้เพื่อกำหนดลักษณะระดับของการกระจายตัว ส ตี. พื้นที่ผิวจำเพาะจะพบเป็นอัตราส่วนพื้นผิว สอนุภาคจนถึงปริมาตร วี หรือมวล ที:ส ตี = ส/ วี หรือ ส ตี = ส/ ม. หากกำหนดพื้นผิวจำเพาะโดยสัมพันธ์กับมวลของอนุภาคของสารบด ขนาดของมันจะเป็น m 2 /kg แต่ถ้าสัมพันธ์กับปริมาตร มิตินั้นจะตรงกับมิติการกระจายตัว (m -1)

ความหมายทางกายภาพของแนวคิด "พื้นผิวจำเพาะ" คือ พื้นผิวรวมของอนุภาคทั้งหมดที่มีปริมาตรรวม 1 ลบ.ม. หรือมีมวลรวม 1 กก.

ขึ้นอยู่กับการกระจาย ระบบแบ่งออกเป็นประเภท:

1) กระจายหยาบ (สารแขวนลอยหยาบ, สารแขวนลอย, อิมัลชัน, ผง) โดยมีรัศมีอนุภาค 10 -4 - 10 -7 ม.

2) คอลลอยด์กระจายตัว (โซล) ที่มีขนาดอนุภาค 10 -7 - 10 -9 ม.

3) สารละลายโมเลกุลและไอออนิกที่มีขนาดอนุภาคน้อยกว่า 10 -9 เมตร

ในระบบคอลลอยด์ การกระจายตัวของสารในระดับสูงสุดสามารถทำได้ โดยที่แนวคิดเรื่อง "ระยะ" และ "ความแตกต่าง" ยังคงอยู่ การลดขนาดอนุภาคลงอีกขั้นหนึ่งจะเปลี่ยนระบบให้เป็นสารละลายโมเลกุลหรือไอออนิกที่เป็นเนื้อเดียวกัน

การกระจายตัวส่งผลต่อคุณสมบัติพื้นฐานทั้งหมดของระบบการกระจายตัว: จลน์ศาสตร์ ออปติคัล ตัวเร่งปฏิกิริยา ฯลฯ

เปรียบเทียบคุณสมบัติของระบบกระจายตัวในตารางที่ 1 1.2.

ตารางที่ 1.2 คุณสมบัติของระบบกระจายประเภทต่างๆ

นอกจากขนาดอนุภาคแล้ว รูปทรงเรขาคณิตของอนุภาคยังมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อคุณสมบัติของระบบการกระจายตัว รูปร่างของอนุภาคของเฟสการกระจายตัวอาจแตกต่างกันมากขึ้นอยู่กับเงื่อนไขของการบดอัดสาร โดยหลักการแล้วสารตั้งต้นหนึ่งลูกบาศก์เมตรสามารถบดเป็นลูกบาศก์ที่มีความยาวขอบได้ ล= 10 -8 ม. ขึงเป็นเกลียวที่มีหน้าตัดขนาด 10 -8 x 10 -8 ม. หรือแบนเป็นแผ่น (ฟิล์ม) หนา 10 -8 ม. ในแต่ละกรณีระบบจะกระจายไปทั้งหมด ลักษณะโดยธรรมชาติ

พื้นที่ผิวจำเพาะของอนุภาคลูกบาศก์เพิ่มขึ้นจากค่าเริ่มต้นที่ 6 m2 เป็นค่าที่กำหนดโดยสูตร

ส ตี = ส/ วี = 6ล 2 / ล 3 = 6 . 10 8 ม -1

สำหรับกระทู้ ส ตี= 4-10 8 ม. -1 ; สำหรับภาพยนตร์ ส ตี = 2 . 10 8 ม. -1 .

อนุภาคที่มีรูปทรงลูกบาศก์ ทรงกลม หรือรูปร่างผิดปกติที่คล้ายกันเป็นลักษณะเฉพาะของสารละลายคอลลอยด์หลายชนิด ได้แก่ โซล และระบบที่กระจายตัวหยาบกว่า - อิมัลชัน

จำแนกตามสถานะการรวมตัวของเฟส

การจำแนกประเภททั่วไปของระบบที่กระจายตัวนั้นขึ้นอยู่กับสถานะของการรวมตัวของเฟสที่กระจายตัวและตัวกลางในการกระจายตัว แต่ละขั้นตอนเหล่านี้สามารถอยู่ในสถานะการรวมกลุ่มได้สามสถานะ: ก๊าซ ของเหลว และของแข็ง ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะมีอยู่ของระบบคอลลอยด์แปดประเภท (ตารางที่ 1.3) ระบบ "ก๊าซในก๊าซ" ไม่รวมอยู่ในจำนวนนี้ เนื่องจากเป็นระบบโมเลกุลที่เป็นเนื้อเดียวกันและไม่มีส่วนต่อประสาน สารละลายคอลลอยด์ที่มีการกระจายตัวสูงซึ่งเป็นประเภทของระบบ t/l เรียกว่า โซล (จากภาษาละติน สารละลาย - สารละลาย) โซลที่มีตัวกลางในการกระจายตัวคือน้ำ เรียกว่า ไฮโดรซอล หากตัวกลางการกระจายตัวเป็นของเหลวอินทรีย์ สารละลายคอลลอยด์จะเรียกว่าออร์กาโนซอล ในทางกลับกันเหล่านี้จะแบ่งออกเป็น alcosols, benzosols, etherosols ฯลฯ ซึ่งตัวกลางในการกระจายตัวนั้นตามลำดับคือแอลกอฮอล์, เบนซิน, อีเทอร์ ฯลฯ ขึ้นอยู่กับสถานะรวมของตัวกลางการกระจายตัว lyosols มีความโดดเด่น - โซล ด้วยตัวกลางการกระจายของเหลว (จากภาษากรีก lios - ของเหลว), ละอองลอย - โซลที่มีตัวกลางการกระจายตัวของก๊าซ, โซลของแข็ง - ระบบประเภท t/t ระบบที่กระจายตัวหยาบประเภท t/l เรียกว่าสารแขวนลอย และประเภท l/l เรียกว่าอิมัลชัน

ตารางที่ 2..2. ระบบกระจายประเภทหลัก

การจำแนกประเภทตามการไม่มีหรือการมีอยู่ของอันตรกิริยาระหว่างอนุภาคของเฟสที่กระจายตัว

ตามคุณสมบัติจลน์ของเฟสกระจาย ระบบที่กระจายทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท: กระจายอย่างอิสระ ซึ่งอนุภาคของเฟสกระจายไม่ได้เชื่อมต่อกันและสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ (ไลโอซอล ละอองลอย สารแขวนลอย อิมัลชัน) และสอดคล้องกัน กระจายตัว โดยระยะใดระยะหนึ่งถูกยึดโครงสร้างไว้และไม่สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ ชั้นเรียนนี้รวมถึงเจลและเยลลี่ โฟม วัสดุที่มีรูพรุนในเส้นเลือดฝอย (ไดอะแฟรม) สารละลายที่เป็นของแข็ง ฯลฯ

การจำแนกประเภทตามระดับปฏิสัมพันธ์ของเฟสการกระจายตัวกับตัวกลางการกระจายตัว

เพื่อระบุลักษณะปฏิสัมพันธ์ระหว่างสารในเฟสการกระจายตัวและตัวกลางการกระจายตัวของของเหลว จะใช้แนวคิด "ความแห้งแบบไลโอฟิลิซิตี" และ "ความเป็นพิษแบบไลโอฟิบิซิตี้" ปฏิกิริยาระหว่างเฟสของระบบกระจายตัวหมายถึงกระบวนการโซลเวชัน (ไฮเดรชั่น) กล่าวคือ การก่อตัวของเปลือกโซลเวต (ไฮเดรต) จากโมเลกุลของตัวกลางการกระจายตัวรอบอนุภาคของเฟสกระจายตัว ระบบที่มีการเรียกปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคของเฟสการกระจายตัวกับตัวทำละลายอย่างชัดเจน ไลโอฟิลิก(เกี่ยวกับน้ำ - ชอบน้ำ)หากอนุภาคของเฟสการกระจายตัวประกอบด้วยสารที่มีปฏิกิริยากับตัวกลางเล็กน้อย ระบบก็จะเป็นเช่นนั้น แพ้ง่าย(เกี่ยวกับน้ำ - ไม่ชอบน้ำ). คำว่า "ไลโอฟิลิก" มาจากภาษากรีก 1уо - ละลายและ philia - ความรัก; “ lyophobic” จาก1уо - ละลายและความหวาดกลัว - ความเกลียดชังซึ่งหมายถึง "ไม่สลายด้วยความรัก" ระบบการกระจายตัวของไลโอฟิลิกที่ละลายได้ดีเกิดขึ้นจากการกระจายตัวที่เกิดขึ้นเอง ระบบดังกล่าวมีความเสถียรทางอุณหพลศาสตร์ ตัวอย่างของระบบดังกล่าว ได้แก่ การกระจายตัวของดินเหนียวและสารลดแรงตึงผิวบางชนิด สารละลายของสารที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง (HMW)

ในโซลที่ไม่ชอบน้ำ อนุภาคประกอบด้วยสารประกอบที่ละลายได้น้อย และความสัมพันธ์ของเฟสที่กระจายตัวสำหรับตัวทำละลายขาดหายไปหรือแสดงออกมาอย่างอ่อน อนุภาคดังกล่าวละลายได้ไม่ดี โซลที่ไม่ชอบน้ำเป็นสารละลายคอลลอยด์ประเภทหลัก ซึ่งมีความแตกต่างที่เด่นชัดและพื้นที่ผิวจำเพาะสูง