Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

12.13: Коллоиды
СОДЕРЖАНИЕ

JoVE Core
Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content.

Education
Colloids
 
ТРАНСКРИПТ

12.13: Коллоиды

Дети во время игры часто делают суспензии, такие как смеси грязи и воды, муки и воды, или суспензию твёрдых пигментов в воде, известной как краска темпера. Эти суспензии представляют собой разнородные смеси, состоящие из относительно крупных частиц, видимых невооруженным глазом или видимых с помощью увеличительного стекла. Они мутны, и взвешенные частицы оседают после смешивания. С другой стороны, раствор представляет собой однородную смесь, в которой не происходит осаживания и в которой растворенные виды являются молекулами или ионами. Решения демонстрируют совершенно иное поведение, чем суспензии. раствор может быть окрашен, но он прозрачен, молекулы или ионы невидимы, и они не оседают на стоя. Другой класс смесей, называемых коллоидными (или коллоидными дисперсиями), обладает промежуточными свойствами суспензий и растворов. Частицы в коллоидном виде крупнее большинства простых молекул; однако коллоидные частицы достаточно малы, чтобы они не оседли на стоячем.

Подготовка коллоидных систем

Коллоиды получают путем производства частиц коллоидных размеров и распределения этих частиц по дисперсионной среде. Частицы коллоидного размера образуются двумя способами:

• методы дисперсии: Дробление крупных частиц. Например, пигменты краски производятся путем рассеивания крупных частиц путем шлифования на специальных мельницах.
• методы конденсации: Рост от небольших единиц, таких как молекулы или ионы. Например, облака образуются, когда молекулы воды конденсируются и образуют очень маленькие капли.

Несколько твердых веществ, при контакте с водой, разгоняются спонтанно и образуют коллоидные системы. Таким образом ведут себя желатин, клей, крахмал и сухое молоко. Частицы уже коллоидные, вода просто рассеивает их. Порошковые молочные частицы коллоидного размера вырабатываются путем обезвоживания спрея для молока. Некоторые распылители производят коллоидные дисперсии жидкости в воздухе.

Эмульсию можно приготовить, перемешивая вместе или смешивая две несмешиваемые жидкости. Это разбивает одну жидкость на капли коллоидного размера, которые затем расходятся по всей другой жидкости. Разливы нефти в океане могут быть затруднены, отчасти потому, что волновое действие может привести к образованию эмульсии нефтью и водой. Однако во многих эмульсиях дисперсионная фаза обычно сливаются, образуя крупные капли и разделяются. Таким образом, эмульсии обычно стабилизируются эмульгирующим веществом, которое препятствует слипанию дисперсной жидкости. Например, небольшое мыло стабилизирует эмульсию керосина в воде. Молоко является эмульсией пахты в воде, а протеиновый казеин служит эмульгирующим веществом. Майонез — это эмульсия масла в уксусе с компонентами яичного желтка в качестве эмульгирующего средства.

Методы конденсации образуют коллоидные частицы путем агрегации молекул или ионов. Если частицы растут за пределами диапазона коллоидных размеров, они образуют капли или осадок, и коллоидная система не дает результатов. Облака образуют, когда молекулы воды собираются и образуют коллоидные частицы. Если эти частицы воды сливаются для образования достаточно крупных капель жидкой воды или кристаллов твердой воды, они оседают с неба, как дождь, снег или снег. Многие методы конденсации включают химические реакции. Смесь концентрированного раствор хлорида железа(III) с горячей водой может быть приготовленной красной коллоидной суспензии гидроксида железа(III):

 

коллоидный золотой соль является результатом сокращения очень разбавленного раствор хлорида золота(III) восстановителем, таким как формальдегид, хлорид олова(II) или сульфат железа(II):

 

Некоторые золотые соли, приготовленные в 1857 году, по-прежнему остаются нетронутыми (частицы не слились и не осели), что свидетельствует о долгосрочной стабильности многих коллоидов.

Мыло и сны

Первопроходцы изготовили мыло кипящими жирами с сильно базовым раствор, изготовляемым выщелачиванием карбоната калия, K2CO3, из древесного пепла с горячей водой. Животные жиры содержат полиэфиры жирных кислот (длинноцепочечные карбоновые кислоты). При обработке животных жиров образуется основание, например карбонат калия или гидроксид натрия, глицерин и соли жирных кислот, таких как палмитическая, олеиновая и стеариновая кислота. Соли жирных кислот называются мылом. Натриевая соль стеарной кислоты, стеарат натрия, содержит незаряженную неполярную углеводородную цепь, блок C17H35 и ионную карбоксилатную группу, блок COO.

Действия по очистке мыла и моющих средств можно объяснить структурой соответствующих молекул. Углеводородный (неполярный) конец молекулы мыла или моющего средства растворяется в неполярных веществах, таких как масло, смазка или частицы грязи. Ионная сторона притягивается водой (полярной). В результате молекулы мыла или моющих средств становятся ориентированными на взаимодействие частиц грязи с водой, поэтому они выступают в качестве своеобразного моста между двумя различными видами материи, неполярными и полярными. Такие молекулы называются амфифифильными, поскольку они имеют как гидрофобную («боязнную воду»), так и гидрофическую («водолюбящую») часть. Как следствие, частицы грязи приостанавливаются, как коллоидные частицы, и их легко смыть.

Этот текст адаптирован из Openstax, Химия 2е изд., раздел 11.5: Коллоиды.


Литература для дополнительного чтения

Tags

Colloids Salt Water Solution Sand Suspension Flour Cloudy Water Colloidal Dispersion Colloid Solute Solvent Opal Milk Whipped Cream Gases Properties Of Colloid Suspensions Solutions Nanometers Size Of Particles Laser Beam Tyndall Effect

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter