ธรรมชาติไม่มีธาตุใดบริสุทธิ์ โดยพื้นฐานแล้วพวกมันเป็นส่วนผสมทั้งหมด ในทางกลับกันพวกเขาสามารถต่างกันหรือเป็นเนื้อเดียวกัน เกิดขึ้นจากสสารที่อยู่ในสถานะของการรวมกลุ่ม ทำให้เกิดระบบการกระจายตัวซึ่งมีเฟสต่างๆ นอกจากนี้ ของผสมมักจะมีสารช่วยกระจายตัว สาระสำคัญของมันอยู่ในความจริงที่ว่าถือเป็นองค์ประกอบที่มีปริมาตรมากซึ่งมีการกระจายสารบางชนิด ในระบบที่กระจัดกระจาย เฟสและตัวกลางจะอยู่ในลักษณะที่มีอนุภาคของส่วนต่อประสานระหว่างกัน ดังนั้นจึงเรียกว่าต่างกันหรือต่างกัน ด้วยเหตุนี้ การกระทำของพื้นผิว ไม่ใช่ของอนุภาคโดยรวมจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง
การจำแนกระบบกระจาย
เฟส อย่างที่คุณรู้ แทนด้วยสารที่มีสถานะต่างกัน และองค์ประกอบเหล่านี้แบ่งออกเป็นหลายประเภท สถานะของการรวมตัวของเฟสที่กระจัดกระจายขึ้นอยู่กับการรวมกันของสิ่งแวดล้อม ส่งผลให้ 9 ระบบ:
- แก๊ส. ของเหลว ของแข็ง และองค์ประกอบที่เป็นปัญหา ส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกัน หมอก ฝุ่น ละออง
- ระยะกระจัดกระจายของของเหลว. แก๊ส ของแข็ง น้ำ โฟม อิมัลชั่น โซล
- ระยะกระจัดกระจาย. ของเหลว ก๊าซ และสารที่พิจารณาในกรณีนี้ ดิน หมายถึง ยาหรือเครื่องสำอาง หิน
ตามกฎแล้ว ขนาดของระบบที่กระจัดกระจายจะถูกกำหนดโดยขนาดของอนุภาคเฟส มีการจัดประเภทดังต่อไปนี้:
- หยาบ (ระงับ);
- บาง (สารละลายคอลลอยด์และทรู)
อนุภาคของระบบกระจายตัว
เมื่อตรวจสอบของผสมหยาบ จะสังเกตได้ว่าอนุภาคของสารประกอบเหล่านี้ในโครงสร้างสามารถเห็นได้ด้วยตาเปล่า เนื่องจากขนาดของมันมากกว่า 100 นาโนเมตร ตามกฎแล้วการแขวนลอยหมายถึงระบบที่เฟสแยกย้ายกันไปแยกออกจากตัวกลาง นี่เป็นเพราะพวกเขาถือว่าทึบแสง สารแขวนลอยแบ่งออกเป็นอิมัลชัน (ของเหลวที่ไม่ละลายน้ำ) ละอองลอย (อนุภาคละเอียดและของแข็ง) สารแขวนลอย (ของแข็งในน้ำ)
สารคอลลอยด์คือสิ่งที่มีคุณภาพเพื่อให้องค์ประกอบอื่นกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ นั่นคือมีอยู่หรือค่อนข้างเป็นส่วนหนึ่งของระยะกระจัดกระจาย นี่คือสถานะที่วัสดุหนึ่งถูกแจกจ่ายอย่างสมบูรณ์ในอีกสื่อหนึ่ง หรือมากกว่าในปริมาณของเนื้อหานั้น ในตัวอย่างนม ไขมันเหลวจะกระจายตัวในสารละลายที่เป็นน้ำ ในกรณีนี้ โมเลกุลที่เล็กกว่าจะอยู่ภายใน 1นาโนเมตรและ 1 ไมโครเมตร ทำให้มองไม่เห็นด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบออปติคัลเมื่อส่วนผสมกลายเป็นเนื้อเดียวกัน
นั่นคือไม่มีส่วนใดของสารละลายที่มีความเข้มข้นของเฟสที่กระจัดกระจายมากกว่าหรือน้อยกว่าส่วนอื่นๆ เราสามารถพูดได้ว่ามันเป็นคอลลอยด์ในธรรมชาติ อันที่ใหญ่กว่าเรียกว่าเฟสต่อเนื่องหรือตัวกลางกระจาย เนื่องจากขนาดและการกระจายไม่เปลี่ยนแปลง และมีการกระจายองค์ประกอบที่เป็นปัญหา ประเภทของคอลลอยด์ได้แก่ ละอองลอย อิมัลชัน โฟม การกระจายตัว และของผสมที่เรียกว่าไฮโดรซอล แต่ละระบบดังกล่าวมีสองเฟส: เฟสกระจายและเฟสต่อเนื่อง
คอลลอยด์ตามประวัติศาสตร์
ความสนใจอย่างมากในสารดังกล่าวมีอยู่ในวิทยาศาสตร์ทั้งหมดในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 Einstein และนักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ ได้ศึกษาลักษณะและการใช้งานของพวกเขาอย่างรอบคอบ ในขณะนั้น วิทยาศาสตร์สาขาใหม่นี้เป็นพื้นที่การวิจัยชั้นนำสำหรับนักทฤษฎี นักวิจัย และผู้ผลิต หลังจากความสนใจสูงสุดจนถึงปี 1950 การวิจัยเกี่ยวกับคอลลอยด์ลดลงอย่างมาก เป็นที่น่าสนใจที่จะสังเกตว่าตั้งแต่การเกิดขึ้นเมื่อเร็ว ๆ นี้ของกล้องจุลทรรศน์กำลังสูงและ "นาโนเทคโนโลยี" (การศึกษาวัตถุที่มีขนาดเล็กบางอย่าง) มีความสนใจทางวิทยาศาสตร์ครั้งใหม่ในการศึกษาวัสดุใหม่
เพิ่มเติมเกี่ยวกับสารเหล่านี้
มีองค์ประกอบที่สังเกตได้ทั้งในธรรมชาติและในสารละลายประดิษฐ์ที่มีคุณสมบัติคอลลอยด์ ตัวอย่างเช่น มายองเนส โลชั่นเครื่องสำอาง และสารหล่อลื่น เป็นประเภทของอิมัลชันเทียม และนมก็มีความคล้ายคลึงกันส่วนผสมที่พบในธรรมชาติ โฟมคอลลอยด์ ได้แก่ วิปครีมและโฟมโกนหนวด ในขณะที่อาหารที่รับประทานได้ ได้แก่ เนย มาร์ชเมลโลว์ และเยลลี่ นอกจากอาหารแล้ว สารเหล่านี้ยังมีอยู่ในรูปของโลหะผสมบางชนิด สี หมึกพิมพ์ สารซักฟอก ยาฆ่าแมลง สเปรย์ฉีด โฟม และยาง แม้แต่วัตถุธรรมชาติที่สวยงาม เช่น เมฆ ไข่มุก และโอปอล ก็มีคุณสมบัติคอลลอยด์ เพราะมีสารอีกชนิดที่กระจายไปทั่วอย่างเท่าเทียมกัน
การได้รับสารผสมคอลลอยด์
โดยการเพิ่มโมเลกุลขนาดเล็กให้อยู่ในช่วง 1 ถึง 1 ไมโครเมตร หรือโดยการลดอนุภาคขนาดใหญ่ให้มีขนาดเท่ากัน สามารถรับสารคอลลอยด์ได้ การผลิตเพิ่มเติมขึ้นอยู่กับประเภทขององค์ประกอบที่ใช้ในเฟสที่กระจัดกระจายและต่อเนื่อง คอลลอยด์มีพฤติกรรมแตกต่างจากของเหลวทั่วไป และสังเกตได้จากคุณสมบัติการขนส่งและฟิสิกส์เคมี ตัวอย่างเช่น เมมเบรนอาจยอมให้สารละลายที่แท้จริงที่มีโมเลกุลที่เป็นของแข็งที่ติดอยู่กับโมเลกุลของเหลวผ่านเข้าไปได้ ในขณะที่สารคอลลอยด์ซึ่งมีของแข็งกระจายตัวผ่านของเหลวจะถูกยืดโดยเมมเบรน ความเท่าเทียมกันของการแจกแจงจะสม่ำเสมอจนถึงจุดที่เท่าเทียมกันในจุลภาคในช่องว่างขององค์ประกอบที่สองทั้งหมด
ทางออกที่แท้จริง
การกระจายคอลลอยด์จะแสดงเป็นส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกัน องค์ประกอบประกอบด้วยสองระบบ: เฟสต่อเนื่องและเฟสกระจาย แสดงว่าคดีนี้เกี่ยวข้องกับสารละลายจริงเพราะเกี่ยวข้องโดยตรงกับส่วนผสมข้างต้นซึ่งประกอบด้วยสารหลายชนิด ในคอลลอยด์ อันที่สองมีโครงสร้างของอนุภาคหรือหยดเล็กๆ ซึ่งกระจายอย่างเท่าเทียมกันในอันแรก ตั้งแต่ 1 นาโนเมตรถึง 100 นาโนเมตรคือขนาดที่ประกอบเป็นเฟสที่กระจัดกระจายหรือค่อนข้างเป็นอนุภาคในมิติอย่างน้อยหนึ่งมิติ ในช่วงนี้ เฟสที่กระจัดกระจายเป็นส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันตามขนาดที่ระบุ เราสามารถตั้งชื่อองค์ประกอบโดยประมาณที่เข้ากับคำอธิบายได้: ละอองคอลลอยด์ อิมัลชัน โฟม ไฮโดรซอล องค์ประกอบทางเคมีของพื้นผิวได้รับผลกระทบอย่างมากจากอนุภาคหรือหยดน้ำที่มีอยู่ในสูตรที่เป็นปัญหา
โซลูชั่นและระบบคอลลอยด์
เราควรคำนึงถึงความจริงที่ว่าขนาดของเฟสที่กระจัดกระจายเป็นตัวแปรที่วัดได้ยากในระบบ วิธีแก้ปัญหาบางครั้งมีลักษณะเฉพาะด้วยคุณสมบัติของตัวเอง เพื่อให้ง่ายต่อการรับรู้ตัวบ่งชี้ขององค์ประกอบคอลลอยด์จึงมีลักษณะคล้ายกันและดูเกือบจะเหมือนกัน ตัวอย่างเช่น หากมีของเหลวกระจายอยู่ในรูปของแข็ง ส่งผลให้อนุภาคไม่ผ่านเมมเบรน ในขณะที่ส่วนประกอบอื่นๆ เช่น ไอออนหรือโมเลกุลที่ละลายน้ำสามารถผ่านเข้าไปได้ หากวิเคราะห์ได้ง่ายกว่า ปรากฎว่าส่วนประกอบที่ละลายแล้วผ่านเมมเบรน และด้วยระยะที่พิจารณา อนุภาคคอลลอยด์ไม่สามารถทำได้
ลักษณะที่ปรากฏและการหายไปของลักษณะสี
เนื่องจากผลกระทบของ Tyndall สารเหล่านี้บางชนิดจึงโปร่งแสง ในโครงสร้างของธาตุก็คือการกระเจิงของแสง ระบบและสูตรอื่นๆ มาพร้อมกับบางเฉดหรือแม้กระทั่งทึบแสงด้วยสีที่แน่นอนแม้ว่าบางส่วนจะไม่สว่างก็ตาม สารที่คุ้นเคยมากมาย เช่น เนย นม ครีม สเปรย์ (หมอก หมอกควัน ควัน) ยางมะตอย สี สี กาว และโฟมจากทะเล เป็นคอลลอยด์ สาขาวิชานี้เปิดตัวในปี พ.ศ. 2404 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวสก็อต โธมัส เกรแฮม ในบางกรณี คอลลอยด์ถือได้ว่าเป็นของผสมที่เป็นเนื้อเดียวกัน (ไม่ต่างกัน) นี่เป็นเพราะว่าบางครั้งความแตกต่างระหว่างเรื่องที่ "ละลาย" และ "ละเอียด" อาจเป็นเรื่องของแนวทาง
สารประเภทไฮโดรคอลลอยด์
ส่วนประกอบนี้ถูกกำหนดให้เป็นระบบคอลลอยด์ที่อนุภาคจะกระจายตัวในน้ำ องค์ประกอบของไฮโดรคอลลอยด์ ขึ้นอยู่กับปริมาณของของเหลว สามารถอยู่ในสถานะต่างๆ เช่น เจลหรือโซล พวกเขากลับไม่ได้ (องค์ประกอบเดียว) หรือย้อนกลับได้ ตัวอย่างเช่น วุ้นซึ่งเป็นไฮโดรคอลลอยด์ประเภทที่สอง อาจมีอยู่ในสถานะเจลและโซล และสลับกันระหว่างสถานะที่มีการเพิ่มหรือนำความร้อนออก
ไฮโดรคอลลอยด์จำนวนมากได้มาจากแหล่งธรรมชาติ ตัวอย่างเช่น คาราจีแนนสกัดจากสาหร่าย เจลาตินมาจากไขมันวัว และเพกตินมาจากเปลือกส้มและกากแอปเปิล ไฮโดรคอลลอยด์ใช้ในอาหารโดยส่วนใหญ่จะส่งผลต่อเนื้อสัมผัสหรือความหนืด (ซอส) ใช้สำหรับการดูแลผิวหรือเป็นยารักษาหลังจากได้รับบาดเจ็บ
ลักษณะสำคัญของระบบคอลลอยด์
จากข้อมูลนี้ จะเห็นว่าระบบคอลลอยด์เป็นส่วนย่อยของทรงกลมที่กระจัดกระจาย ในทางกลับกันพวกเขาสามารถแก้ปัญหาได้ (โซล)หรือเจล (วุ้น) อดีตนั้นส่วนใหญ่สร้างขึ้นบนพื้นฐานของเคมีที่มีชีวิต หลังเกิดขึ้นภายใต้ตะกอนที่เกิดขึ้นระหว่างการแข็งตัวของโซล สารละลายอาจเป็นน้ำกับสารอินทรีย์ โดยมีอิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนหรือแรง ขนาดอนุภาคของเฟสที่กระจายตัวของคอลลอยด์อยู่ที่ 100 ถึง 1 นาโนเมตร พวกเขาไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ผลจากการตกตะกอนทำให้แยกเฟสและตัวกลางได้ยาก
จำแนกตามประเภทของอนุภาคในระยะกระจัดกระจาย
คอลลอยด์หลายโมเลกุล. เมื่ออะตอมหรือโมเลกุลที่เล็กกว่าของสาร (ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 1 นาโนเมตร) ในการละลายรวมกันจนเกิดเป็นอนุภาคที่มีขนาดใกล้เคียงกัน ในโซลเหล่านี้ เฟสที่กระจัดกระจายเป็นโครงสร้างที่ประกอบด้วยมวลรวมของอะตอมหรือโมเลกุลที่มีขนาดโมเลกุลน้อยกว่า 1 นาโนเมตร ตัวอย่างเช่นทองคำและกำมะถัน ในคอลลอยด์เหล่านี้ อนุภาคจะถูกยึดเข้าด้วยกันโดยกองกำลังแวนเดอร์วาลส์ พวกเขามักจะมีลักษณะที่ชอบน้ำแห้ง นี่หมายถึงปฏิกิริยาของอนุภาคที่สำคัญ
คอลลอยด์น้ำหนักโมเลกุลสูง. สารเหล่านี้คือสารที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่ (เรียกว่าโมเลกุลขนาดใหญ่) ซึ่งเมื่อละลายแล้วจะเกิดเป็นเส้นผ่านศูนย์กลางที่แน่นอน สารดังกล่าวเรียกว่าคอลลอยด์โมเลกุลขนาดใหญ่ ส่วนประกอบซึ่งก่อรูปเป็นเฟสที่กระจายตัวเหล่านี้โดยปกติคือพอลิเมอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงมาก โมเลกุลขนาดใหญ่ตามธรรมชาติ ได้แก่ แป้ง เซลลูโลส โปรตีน เอ็นไซม์ เจลาติน ฯลฯ ของเทียมรวมถึงโพลีเมอร์สังเคราะห์ เช่น ไนลอน โพลิเอทิลีน พลาสติก โพลีสไตรีน เป็นต้นe. พวกเขามักจะไม่ชอบน้ำซึ่งหมายความว่าในกรณีนี้ปฏิกิริยาที่อ่อนแอของอนุภาค
คอลลอยด์ที่เกี่ยวข้อง. สารเหล่านี้คือสารที่เมื่อละลายในตัวกลาง จะมีลักษณะเหมือนอิเล็กโทรไลต์ปกติที่ความเข้มข้นต่ำ แต่พวกมันเป็นอนุภาคคอลลอยด์ที่มีส่วนประกอบเอนไซม์ที่ใหญ่กว่าของส่วนประกอบอันเนื่องมาจากการก่อตัวขององค์ประกอบรวม อนุภาคมวลรวมที่ก่อตัวขึ้นจึงเรียกว่าไมเซลล์ โมเลกุลของพวกมันมีทั้งกลุ่มไลโอฟิลิกและไลโอฟิบิก
ไมเซลล์. พวกมันเป็นกลุ่มหรืออนุภาคที่รวมกันซึ่งเกิดขึ้นจากการรวมตัวของคอลลอยด์ในสารละลาย ตัวอย่างทั่วไป ได้แก่ สบู่และผงซักฟอก การก่อตัวเกิดขึ้นเหนืออุณหภูมิคราฟท์ที่แน่นอน และสูงกว่าความเข้มข้นของไมเซลล์ไลเซชันที่สำคัญบางประการ พวกมันสามารถสร้างไอออนได้ ไมเซลล์สามารถมีโมเลกุลได้มากถึง 100 โมเลกุลหรือมากกว่า ตัวอย่างเช่น โซเดียมสเตียเรตเป็นตัวอย่างทั่วไป เมื่อมันละลายในน้ำ มันจะปล่อยไอออน