Systemy dyspersyjne: ogólna charakterystyka i klasyfikacja

Chemia koloidów to nauka, która bada metodyuzyskanie, skład, strukturę wewnętrzną, właściwości chemiczne i fizyczne układów dyspersyjnych. Układy dyspersyjne to układy, które składają się z rozdrobnionych cząstek (fazy rozproszonej) rozproszonych w otaczającym (rozproszonym) ośrodku: gazach, cieczach lub ciałach stałych. Wymiary cząstek fazy dyspersyjnej (kryształy, kropelki, bąbelki) różnią się stopniem dyspersji, której wielkość jest wprost proporcjonalna do wielkości cząstek. Ponadto, cząstki rozproszone są również rozróżniane zgodnie z innymi cechami, z reguły zgodnie ze stanem skupienia fazy rozproszonej i ośrodka.

Systemy dyspersyjne i ich klasyfikacja

Wszystkie elementy systemu dyspersję rozproszonej fazy wielkości cząstek mogą być zaklasyfikowane do jonu molekularnego (mniej niż nm), koloid (od jednego do kilkuset nanometrów), grubych (więcej niż sto nanometrów).

Układy rozproszone molekularnie. Układy te zawierają cząstki, których rozmiar nie przekracza jednej nm. Ta grupa obejmuje wiele prawdziwych roztworów nieelektrolitów: glukozy, mocznika, alkoholu, sacharozy.

Systemy z gruboziarnistymi rozproszeniami charakteryzują się największymi cząstkami. Należą do nich emulsje i zawiesiny. Układy dyspersyjne, w których ciało stałe jest zlokalizowane w ciekłym ośrodku dyspersyjnym (roztwór skrobi, glina) nazywane są zawiesinami. Emulsje to układy, które otrzymuje się przez zmieszanie dwóch cieczy, jednej w postaci kropelek rozproszonych w innej (olej, toluen, benzen w wodzie lub kropelki triacylogliceroli (tłuszczu) w mleku.

Układy rozproszone koloidalne. W nich sięgają rozmiary cząstek koloidalnych100 nm. Cząstki takie łatwo penetrują pory filtrów papierowych, ale nie przenikają przez pory błon biologicznych roślin i zwierząt. Ponieważ cząstki koloidalne (micele) mają ładunek elektryczny i solwatowe powłoki jonowe, dzięki czemu pozostają zawieszone, nie mogą się wytrącać przez długi czas. Żywym przykładem układu koloidalnego są roztwory żelatyny, albuminy, gumy arabskiej, koloidalne roztwory złota i srebra.

Stopień rozproszenia umożliwia rozróżnieniehomogeniczne i heterogeniczne systemy rozproszone. W jednorodnych układach dyspersyjnych cząstki fazowe są mielone na cząsteczki, atomy i jony. Przykłady takich systemów dyspersji może być roztwór glukozy w wodzie (Molecular rozproszony system) oraz soli kuchennej w wodzie (system rozproszony jonowej). Są prawdziwymi rozwiązaniami. Rozmiar cząsteczek fazy rozproszonej nie przekracza jednego nanometra.

Rozproszenie systemów i rozwiązań

Ze wszystkich systemów i rozwiązań w życiużywe organizmy są najważniejszymi koloidalnymi systemami rozproszonymi. Jak wiadomo, podstawą chemiczną istnienia żywego organizmu jest wymiana w nim białek. Średnio stężenie białka w organizmie wynosi od 18 do 21%. Większość białek rozpuszcza się w wodzie (której stężenie w ludzkim ciele i zwierzętach wynosi około 65%) i tworzy roztwory koloidalne.

Istnieją dwie grupy roztworów koloidalnych: Ciecz (zole) i żelopodobne (żele). Wszystkie procesy aktywności życiowej występujące w żywych organizmach są powiązane ze stanem koloidalnym materii. W każdej żywej komórce biopolimery (kwasy nukleinowe, białka, glikozoaminoglikany, glikogen) występują w formie układów rozproszonych.

Roztwory koloidalne są szeroko rozpowszechnione wprzyroda nieożywiona. Takie rozwiązania obejmują olej, tkaniny, tworzywa sztuczne, włókna syntetyczne. Wiele produktów spożywczych można przypisać roztworom koloidalnym: kefirowi, mleku itp. Większość leków (surowica, antygeny, szczepionki) to roztwory koloidalne. Do roztworów koloidalnych należy farba.