ระบบกระจายเจลาติน เคมีฟิสิกส์ของระบบกระจายตัว คำจำกัดความของระบบกระจายตัว การจำแนกประเภทของระบบกระจายตัวขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ระหว่างสถานะของการรวมตัวของเฟสการกระจายตัวและตัวกลางการกระจายตัว

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

สื่อกระจายตัว	เฟสกระจาย	ตัวอย่างของระบบกระจายตามธรรมชาติและในครัวเรือนบางระบบ
แก๊ส	แก๊ส	ส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันเสมอ (อากาศ, ก๊าซธรรมชาติ)
	ของเหลว	หมอก ก๊าซที่เกี่ยวข้องกับหยดน้ำมัน ส่วนผสมของคาร์บูเรเตอร์ในเครื่องยนต์ของรถยนต์ (ละอองน้ำมันเบนซินในอากาศ) ละอองลอย
	แข็ง	ฝุ่นในอากาศ ควัน หมอกควัน ซิมูมส์ (พายุฝุ่นและทราย) ละอองลอย
ของเหลว	แก๊ส	เครื่องดื่มฟู่โฟม
	ของเหลว	อิมัลชัน สื่อของเหลวของร่างกาย (พลาสมาในเลือด, น้ำเหลือง, น้ำย่อย), ปริมาณของเหลวของเซลล์ (ไซโตพลาสซึม, คาริโอพลาสซึม)
	แข็ง	โซล, เจล, เพสต์ (เยลลี่, เยลลี่, กาว) แม่น้ำและตะกอนทะเลลอยอยู่ในน้ำ ครก
แข็ง	แก๊ส	เปลือกหิมะที่มีฟองอากาศ ดิน ผ้าทอ อิฐและเซรามิก ยางโฟม ช็อคโกแลตมวลเบา ผง
	ของเหลว	ดินชื้น ผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์และเครื่องสำอาง (ขี้ผึ้ง มาสคาร่า ลิปสติก ฯลฯ)
	แข็ง	หิน แก้วสี โลหะผสมบางชนิด

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

การระงับ

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

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, สารละลายอลูมิเนียมคลอไรด์, 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)

ซิงก์ไวน์("ซิงก์ไวน์" –จาก fr คำว่า "ห้า") เป็นบทกวี 5 บรรทัดในหัวข้อเฉพาะ สำหรับเรียงความ ซิงก์ไวน์ให้เวลา 5 นาที หลังจากนั้นสามารถเปล่งเสียงบทกวีที่เขียนและอภิปรายเป็นคู่ กลุ่ม หรือกับผู้ฟังทั้งหมดได้

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

เมฆและบทบาทของพวกเขาในชีวิตมนุษย์ ธรรมชาติทั้งหมดที่อยู่รอบตัวเรา - สิ่งมีชีวิตจากสัตว์และพืช อุทกสเฟียร์และชั้นบรรยากาศ เปลือกโลกและดินใต้ผิวดิน เป็นกลุ่มที่ซับซ้อนของระบบหยาบและคอลลอยด์ประเภทต่างๆ มากมาย การพัฒนาเคมีคอลลอยด์เกี่ยวข้องกับปัญหาปัจจุบันในสาขาวิทยาศาสตร์ธรรมชาติและเทคโนโลยีด้านต่างๆ ภาพที่นำเสนอแสดงให้เห็นเมฆ - หนึ่งในประเภทของละอองลอยของระบบกระจายตัวของคอลลอยด์ ในการศึกษาการตกตะกอนของชั้นบรรยากาศ อุตุนิยมวิทยาอาศัยการศึกษาระบบการกระจายตัวของอากาศ เมฆบนโลกของเราเป็นสิ่งมีชีวิตเช่นเดียวกับธรรมชาติทั้งหมดที่ล้อมรอบเรา มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อโลกเนื่องจากเป็นช่องทางข้อมูล ท้ายที่สุดแล้ว เมฆประกอบด้วยสารที่เป็นเส้นเลือดฝอย และอย่างที่คุณทราบ น้ำเป็นอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลที่ดีมาก วัฏจักรของน้ำในธรรมชาตินำไปสู่ความจริงที่ว่าข้อมูลเกี่ยวกับสถานะของดาวเคราะห์และอารมณ์ของผู้คนสะสมอยู่ในชั้นบรรยากาศและเมื่อรวมกับเมฆจะเคลื่อนไปทั่วทั้งพื้นที่ของโลก เมฆคือการสร้างสรรค์ที่น่าอัศจรรย์ของธรรมชาติที่ทำให้ผู้คนมีความสุขและมีความสุขทางสุนทรีย์ คราสโนวา มาเรีย เกรด "B" ที่ 11

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

สารบริสุทธิ์มีน้อยมากในธรรมชาติ ของผสมของสารต่างๆ ในสถานะการรวมกลุ่มที่แตกต่างกันสามารถก่อให้เกิดระบบที่ต่างกันและเป็นเนื้อเดียวกัน - ระบบและสารละลายที่กระจายตัว

สารที่มีอยู่ในปริมาณน้อยกว่าและกระจายไปในปริมาตรของสารอื่นเรียกว่าระยะกระจายตัว อาจประกอบด้วยสารหลายชนิด

สารที่มีอยู่ในปริมาณที่มากขึ้น ในปริมาตรที่มีการกระจายเฟสของการกระจาย เรียกว่าตัวกลางการกระจายตัว มีส่วนต่อประสานระหว่างมันกับอนุภาคของเฟสที่กระจัดกระจาย ดังนั้น ระบบที่กระจัดกระจายจึงถูกเรียกว่าต่างกัน (ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน)

ทั้งตัวกลางการกระจายตัวและเฟสการกระจายสามารถแสดงได้ด้วยสารที่มีสถานะการรวมกลุ่มที่แตกต่างกัน - ของแข็ง ของเหลว และก๊าซ

ขึ้นอยู่กับการรวมกันของสถานะรวมของตัวกลางการกระจายตัวและเฟสการกระจายตัว ระบบดังกล่าวสามารถแยกแยะได้ 8 ประเภท (ตารางที่ 11)

ตารางที่ 11
ตัวอย่างของระบบกระจายตัว

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

แม้แต่ความคุ้นเคยอย่างรวดเร็วกับระบบและวิธีแก้ปัญหาที่กระจัดกระจายก็แสดงให้เห็นว่าสิ่งเหล่านี้มีความสำคัญในชีวิตประจำวันและในธรรมชาติเพียงใด (ดูตารางที่ 11)

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

การจำแนกประเภทของระบบการกระจายตัวและสารละลายแสดงอยู่ในแผนผังที่ 2

โครงการที่ 2
การจำแนกประเภทของระบบและโซลูชันการกระจายตัว

ระงับ

สารแขวนลอยเป็นระบบกระจายตัวซึ่งมีขนาดอนุภาคในเฟสมากกว่า 100 นาโนเมตร เหล่านี้เป็นระบบทึบแสงซึ่งแต่ละอนุภาคสามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า เฟสการกระจายตัวและตัวกลางการกระจายตัวสามารถแยกออกจากกันได้อย่างง่ายดายด้วยการตกตะกอน ระบบดังกล่าวแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม:

1. อิมัลชัน (ทั้งตัวกลางและเฟสเป็นของเหลวที่ไม่ละลายซึ่งกันและกัน) เหล่านี้คือนมน้ำเหลืองสีน้ำ ฯลฯ ที่รู้จักกันดี
2. สารแขวนลอย (ตัวกลางเป็นของเหลว และเฟสเป็นของแข็งที่ไม่ละลายในนั้น) สิ่งเหล่านี้คือวิธีแก้ปัญหาการก่อสร้าง (เช่น "นมมะนาว" สำหรับการล้างบาป) แม่น้ำและตะกอนทะเลที่ลอยอยู่ในน้ำ สิ่งแขวนลอยที่มีชีวิตของสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กในน้ำทะเล - แพลงก์ตอนซึ่งปลาวาฬยักษ์กินเป็นอาหาร ฯลฯ ;
3. ละอองลอยคือสารแขวนลอยในก๊าซ (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 การบำบัดทางเคมีในทุ่งนา การใช้สีสเปรย์ การทำให้เป็นละอองเชื้อเพลิง การผลิตนมผง และการรักษาระบบทางเดินหายใจ (การสูดดม) เป็นตัวอย่างของปรากฏการณ์และกระบวนการที่ละอองลอยให้ประโยชน์

ละอองลอยคือหมอกเหนือคลื่นทะเล ใกล้น้ำตกและน้ำพุ รุ้งที่ปรากฏในตัวทำให้บุคคลมีความสุขและสุนทรียภาพ

สำหรับวิชาเคมี ระบบการกระจายตัวซึ่งมีน้ำเป็นตัวกลางมีความสำคัญมากที่สุด

ระบบคอลลอยด์

ระบบคอลลอยด์เป็นระบบกระจายตัวซึ่งมีขนาดอนุภาคในเฟสตั้งแต่ 100 ถึง 1 นาโนเมตร อนุภาคเหล่านี้ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า และเฟสการกระจายตัวและตัวกลางการกระจายตัวในระบบดังกล่าวแยกได้ยากโดยการตกตะกอน

แบ่งออกเป็นโซล (สารละลายคอลลอยด์) และเจล (เยลลี่)

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

สารละลายคอลลอยด์สามารถได้รับจากปฏิกิริยาเคมี ตัวอย่างเช่น เมื่อสารละลายโพแทสเซียมหรือโซเดียมซิลิเกต (“แก้วที่ละลายน้ำได้”) ทำปฏิกิริยากับสารละลายกรด จะเกิดสารละลายคอลลอยด์ของกรดซิลิซิก โซลยังเกิดขึ้นในระหว่างการไฮโดรไลซิสของเหล็ก (III) คลอไรด์ในน้ำร้อน สารละลายคอลลอยด์มีลักษณะคล้ายกับสารละลายที่แท้จริง พวกเขาแตกต่างจากอย่างหลังด้วย "เส้นทางส่องสว่าง" ที่ก่อตัวขึ้น - กรวยเมื่อมีลำแสงส่องผ่านพวกมัน ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าปรากฏการณ์ทินดัลล์ อนุภาคของเฟสการกระจายตัวของโซลซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าในสารละลายที่แท้จริง จะสะท้อนแสงจากพื้นผิว และผู้สังเกตการณ์มองเห็นกรวยเรืองแสงในภาชนะที่มีสารละลายคอลลอยด์ มันไม่ได้เกิดขึ้นจากการแก้ปัญหาที่แท้จริง คุณสามารถสังเกตเห็นเอฟเฟกต์ที่คล้ายกัน แต่เฉพาะกับละอองลอยแทนที่จะเป็นคอลลอยด์เหลว ในโรงภาพยนตร์เมื่อลำแสงจากกล้องถ่ายภาพยนตร์ผ่านอากาศในโรงภาพยนตร์

อนุภาคของเฟสการกระจายตัวของสารละลายคอลลอยด์มักจะไม่เกาะตัวแม้ในระหว่างการเก็บรักษาระยะยาวเนื่องจากการชนกันอย่างต่อเนื่องกับโมเลกุลของตัวทำละลายเนื่องจากการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน พวกมันไม่ติดกันเมื่อเข้าใกล้กันเนื่องจากมีประจุไฟฟ้าชื่อเดียวกันอยู่บนพื้นผิว แต่ภายใต้เงื่อนไขบางประการ กระบวนการแข็งตัวอาจเกิดขึ้นได้

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

2. กลุ่มย่อยที่สองของระบบคอลลอยด์คือ เจล, หรือ เยลลี่ y เป็นตัวแทนของตะกอนเจลาตินัสที่เกิดขึ้นระหว่างการแข็งตัวของโซล ซึ่งรวมถึงเจลโพลีเมอร์จำนวนมาก ซึ่งเป็นเจลทำขนม เครื่องสำอางและทางการแพทย์ที่รู้จักกันดี (เจลาติน แอสปิค เยลลี่ แยมผิวส้ม เค้กซูเฟล่ Bird's Milk) และแน่นอนว่าเจลธรรมชาติหลากหลายชนิดไม่มีที่สิ้นสุด: แร่ธาตุ (โอปอล) แมงกะพรุน ร่างกาย กระดูกอ่อน เส้นเอ็น ผม กล้ามเนื้อและเนื้อเยื่อประสาท ฯลฯ ประวัติความเป็นมาของการพัฒนาสิ่งมีชีวิตบนโลกถือได้ว่าเป็นประวัติความเป็นมาของวิวัฒนาการของสถานะคอลลอยด์ของสสาร เมื่อเวลาผ่านไป โครงสร้างของเจลจะหยุดชะงักและมีน้ำถูกปล่อยออกมา ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการทำงานร่วมกัน

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

ระบบกระจายตัว คำนิยาม. การจัดหมวดหมู่.

โซลูชั่น

ในย่อหน้าก่อนหน้านี้เราพูดถึง โซลูชั่น. ให้เราจำแนวคิดนี้สั้น ๆ ที่นี่

โซลูชั่นเรียกว่าระบบที่เป็นเนื้อเดียวกัน (homogeneous) ประกอบด้วยองค์ประกอบตั้งแต่สององค์ประกอบขึ้นไป

ระบบที่เป็นเนื้อเดียวกันเป็นระบบที่เป็นเนื้อเดียวกัน องค์ประกอบทางเคมีและคุณสมบัติทางกายภาพจะเหมือนกันทุกส่วนหรือเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องโดยไม่มีการกระโดด (ไม่มีส่วนต่อประสานระหว่างส่วนต่างๆ ของระบบ)

คำจำกัดความของวิธีแก้ปัญหานี้ไม่ถูกต้องทั้งหมด มันค่อนข้างหมายถึง โซลูชั่นที่แท้จริง.

ในขณะเดียวกันก็ยังมี สารละลายคอลลอยด์ซึ่งไม่เป็นเนื้อเดียวกันแต่ ต่างกัน, เช่น. ประกอบด้วยเฟสต่างๆ ที่คั่นด้วยอินเทอร์เฟซ

เพื่อให้คำจำกัดความชัดเจนยิ่งขึ้น จึงมีการใช้คำอื่น - ระบบกระจายตัว.

ก่อนที่จะพิจารณาระบบที่กระจัดกระจาย เรามาพูดคุยกันเล็กน้อยเกี่ยวกับประวัติการศึกษาของพวกเขาและการปรากฏตัวของคำดังกล่าว สารละลายคอลลอยด์.

พื้นหลัง

ย้อนกลับไปในปี พ.ศ. 2388 นักเคมี Francesco Selmi ขณะศึกษาคุณสมบัติของสารละลายต่าง ๆ สังเกตว่าของเหลวทางชีวภาพ - เซรั่มและพลาสมาในเลือดน้ำเหลืองและอื่น ๆ - มีคุณสมบัติแตกต่างกันอย่างมากจากสารละลายจริงธรรมดาดังนั้นของเหลวดังกล่าวจึงถูกเรียกว่าสารละลายหลอก .

คอลลอยด์และคริสตัลลอยด์

การวิจัยเพิ่มเติมในทิศทางนี้ซึ่งดำเนินการตั้งแต่ปี พ.ศ. 2404 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ โทมัส เกรแฮม แสดงให้เห็นว่าสารบางชนิดที่แพร่กระจายและผ่านเยื่อหุ้มพืชและสัตว์อย่างรวดเร็วจะตกผลึกได้ง่าย ในขณะที่สารบางชนิดมีความสามารถในการแพร่กระจายต่ำ ไม่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์และทำ ไม่ตกผลึก แต่ก่อตัวเป็นตะกอนอสัณฐาน

เกรแฮมตั้งชื่อคนแรก ผลึกและครั้งที่สอง – คอลลอยด์(จากคำภาษากรีก kolla - กาวและ eidos - ชนิด) หรือสารที่มีลักษณะคล้ายกาว

โดยเฉพาะพบว่าสารที่สามารถสร้างตะกอนอสัณฐานได้ เช่น อัลบูมิน เจลาติน กัมอาราบิก เหล็กและอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ และสารอื่นๆ บางชนิดจะแพร่กระจายในน้ำได้ช้าๆ เมื่อเทียบกับอัตราการแพร่ของสารที่เป็นผลึก เช่น เกลือแกง แมกนีเซียม ซัลเฟต น้ำตาลอ้อย ฯลฯ

ตารางด้านล่างแสดงค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ D สำหรับผลึกคริสตัลลอยด์และคอลลอยด์บางชนิดที่อุณหภูมิ 18°C

ตารางแสดงให้เห็นว่ามีความสัมพันธ์แบบผกผันระหว่างน้ำหนักโมเลกุลและสัมประสิทธิ์การแพร่

นอกจากนี้ พบว่าคริสตัลลอยด์มีความสามารถไม่เพียงแต่ในการแพร่กระจายอย่างรวดเร็ว แต่ยังรวมถึง ฟอกไต, เช่น. ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ ซึ่งต่างจากคอลลอยด์ซึ่งมีขนาดโมเลกุลใหญ่กว่าจึงแพร่กระจายได้ช้าและไม่ทะลุผ่านเยื่อหุ้มเซลล์

ผนังกระเพาะปัสสาวะของวัว กระดาษแก้ว ฟิล์มของทองแดงเหล็กไซยาไนด์ ฯลฯ ถูกใช้เป็นเยื่อ

จากการสังเกตของเขา เกรแฮมสรุปว่าสสารทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นได้ ผลึกและคอลลอยด์.

ชาวรัสเซียไม่เห็นด้วย

ศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัยเคียฟคัดค้านการแยกสารเคมีที่เข้มงวดเช่นนี้ ไอ.จี. บอร์ชอฟ(พ.ศ. 2412) ความคิดเห็นของ Borshchev ได้รับการยืนยันในภายหลังโดยการวิจัยของนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียอีกคน ไวมานซึ่งพิสูจน์ว่าสารชนิดเดียวกันนั้นขึ้นอยู่กับสภาวะสามารถแสดงคุณสมบัติของคอลลอยด์หรือคริสตัลลอยด์ได้

เช่น สารละลายสบู่ในน้ำมีคุณสมบัติ คอลลอยด์และสบู่ที่ละลายในแอลกอฮอล์แสดงคุณสมบัติ โซลูชั่นที่แท้จริง.

ในทำนองเดียวกันให้เกลือที่เป็นผลึกเช่นเกลือแกงที่ละลายในน้ำ ทางออกที่แท้จริงและในน้ำมันเบนซิน – สารละลายคอลลอยด์และอื่น ๆ

เฮโมโกลบินหรืออัลบูมินไข่ซึ่งมีคุณสมบัติเป็นคอลลอยด์สามารถหาได้ในสถานะผลึก

ดิ. เมนเดเลเยฟเชื่อว่าสารใด ๆ ขึ้นอยู่กับสภาพและธรรมชาติของสิ่งแวดล้อมสามารถแสดงคุณสมบัติได้ คอลลอยด์. ในปัจจุบันสารใดๆ ก็ตามสามารถได้รับในสถานะคอลลอยด์

ดังนั้นจึงไม่มีเหตุผลที่จะแบ่งสารออกเป็นสองประเภทแยกกัน - ผลึกและคอลลอยด์ แต่เราสามารถพูดคุยเกี่ยวกับสถานะคอลลอยด์และผลึกของสารได้

สถานะคอลลอยด์ของสารหมายถึงระดับหนึ่งของการกระจายตัวหรือการกระจายตัวของสาร และการมีอยู่ของอนุภาคคอลลอยด์ในสารแขวนลอยในตัวทำละลาย

วิทยาศาสตร์ที่ศึกษาคุณสมบัติทางเคมีกายภาพของระบบที่มีการกระจายตัวสูงและโมเลกุลสูงต่างกันเรียกว่า เคมีคอลลอยด์.

ระบบกระจายตัว

หากสารตัวหนึ่งซึ่งอยู่ในสถานะบดอัด (กระจายตัว) มีการกระจายเท่า ๆ กันในมวลของสารอื่น ระบบดังกล่าวจะเรียกว่ากระจายตัว

ในระบบดังกล่าวมักเรียกว่าสารที่แยกส่วน เฟสกระจัดกระจายและสภาพแวดล้อมในการกระจายก็คือ สื่อกระจายตัว.

ตัวอย่างเช่น ระบบที่เป็นตัวแทนของดินเหนียวที่ถูกปั่นป่วนในน้ำประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กที่แขวนลอยของดินเหนียว - ระยะการกระจายตัวและน้ำ - ตัวกลางการกระจายตัว

แยกย้ายกันไป(fragmented) ระบบต่างๆ ได้แก่ ต่างกัน.

ระบบกระจายตัวซึ่งตรงกันข้ามกับระบบที่ต่างกันซึ่งมีเฟสค่อนข้างใหญ่และต่อเนื่องกันเรียกว่า จุลภาคและเรียกว่าระบบการกระจายตัวของคอลลอยด์ อุลตร้าไมโครเฮเทอโรจีนัส.

การจำแนกประเภทของระบบกระจายตัว

การจำแนกประเภทของระบบที่กระจัดกระจายส่วนใหญ่มักจัดทำขึ้นโดยยึดตาม ระดับการกระจายตัวหรือ สถานะของการรวมตัวเฟสกระจายตัวและตัวกลางการกระจายตัว

จำแนกตามระดับการกระจายตัว

ทั้งหมด ระบบกระจายตัวขึ้นอยู่กับขนาดของอนุภาคเฟสที่กระจัดกระจาย พวกเขาสามารถแบ่งออกเป็นกลุ่มต่อไปนี้:

เพื่อเป็นข้อมูลอ้างอิง นี่คือหน่วยของขนาดในระบบ SI:
1 ม. (เมตร) = 102 ซม. (เซนติเมตร) = 103 มม. (มิลลิเมตร) = 106 ไมครอน (ไมโครเมตร) = 109 นาโนเมตร (นาโนเมตร)

บางครั้งมีการใช้หน่วยอื่น - mk (ไมครอน) หรือ mmk (มิลลิไมครอน) และ:
1 นาโนเมตร = 10 -9 ม. = 10 -7 ซม. = 1 มม.เค;
1 µm = 10 -6 ม. = 10 -4 ซม. = 1 µm

ระบบกระจายหยาบ

ระบบเหล่านี้ประกอบด้วยอนุภาคที่ใหญ่ที่สุดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากับระยะกระจายตัว 0.1 ไมครอนขึ้นไป. ระบบเหล่านี้ได้แก่ สารแขวนลอยและ อิมัลชัน.

ระบบกันสะเทือนเป็นระบบที่สารที่เป็นของแข็งอยู่ในตัวกลางในการกระจายตัวของของเหลว เช่น การแขวนลอยของแป้ง ดินเหนียว ฯลฯ ในน้ำ

อิมัลชันเรียกว่าระบบการกระจายตัวของของเหลวที่ผสมไม่ได้สองชนิด โดยที่หยดของของเหลวหนึ่งถูกแขวนลอยอยู่ในปริมาตรของของเหลวอีกชิ้นหนึ่ง ตัวอย่างเช่น น้ำมัน เบนซิน โทลูอีนในน้ำ หรือหยดไขมัน (เส้นผ่านศูนย์กลาง 0.1 ถึง 22 ไมครอน) ในนม เป็นต้น

ระบบคอลลอยด์

มีขนาดอนุภาคของเฟสกระจายตัว จาก 0.1 µm ถึง 1 µm(หรือจาก 10 -5 ถึง 10 -7 ซม.) อนุภาคดังกล่าวสามารถผ่านรูขุมขนของกระดาษกรองได้ แต่ไม่สามารถทะลุผ่านรูขุมขนของเยื่อหุ้มสัตว์และพืชได้

อนุภาคคอลลอยด์หากมีประจุไฟฟ้าและเปลือกโซลเวชันไอออน พวกมันจะยังคงอยู่ในสถานะแขวนลอยและอาจไม่ตกตะกอนเป็นเวลานานโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงเงื่อนไข

ตัวอย่างของระบบคอลลอยด์รวมถึงสารละลายของอัลบูมิน, เจลาติน, กัมอาราบิก, สารละลายคอลลอยด์ของทองคำ, เงิน, สารหนูซัลไฟด์ ฯลฯ

ระบบกระจายโมเลกุล

ระบบดังกล่าวมีขนาดอนุภาคไม่เกิน 1 มม. ระบบการกระจายตัวของโมเลกุลประกอบด้วยสารละลายที่ไม่ใช่อิเล็กโทรไลต์ที่แท้จริง

ระบบกระจายไอออน

สิ่งเหล่านี้คือสารละลายของอิเล็กโทรไลต์ต่างๆ เช่น เกลือ เบส ฯลฯ ซึ่งสลายตัวเป็นไอออนที่สอดคล้องกัน ซึ่งมีขนาดเล็กมากและไปไกลกว่านั้นมาก
10 -8 ซม.

ชี้แจงเรื่องการเป็นตัวแทนของวิธีแก้ปัญหาที่แท้จริงในฐานะระบบกระจายตัว

จากการจำแนกประเภทที่ให้ไว้ในที่นี้ เป็นที่ชัดเจนว่าสารละลายใดๆ (ทั้งจริงและคอลลอยด์) สามารถแสดงเป็นสื่อที่กระจายตัวได้ สารละลายจริงและสารละลายคอลลอยด์จะมีขนาดอนุภาคต่างกันในเฟสที่กระจายตัว แต่ข้างต้นเราได้เขียนเกี่ยวกับความเป็นเนื้อเดียวกันของสารละลายที่แท้จริง และระบบการกระจายตัวต่างกัน จะแก้ไขความขัดแย้งนี้ได้อย่างไร?

ถ้าจะพูดถึง โครงสร้างคำตอบที่แท้จริง ความสม่ำเสมอของพวกมันจะสัมพันธ์กัน หน่วยโครงสร้างของสารละลายที่แท้จริง (โมเลกุลหรือไอออน) มีขนาดเล็กกว่าอนุภาคของสารละลายคอลลอยด์มาก ดังนั้นเราจึงสามารถพูดได้ว่าเมื่อเปรียบเทียบกับสารละลายคอลลอยด์และสารแขวนลอยแล้ว สารละลายที่แท้จริงจะเป็นเนื้อเดียวกัน

ถ้าเราพูดถึง คุณสมบัติวิธีแก้ปัญหาที่แท้จริงนั้นไม่สามารถเรียกได้เต็มปากว่าระบบกระจายตัว เนื่องจากการมีอยู่ของระบบกระจายตัวที่จำเป็นคือการไม่ละลายร่วมกันของสารที่กระจายตัวและตัวกลางในการกระจายตัว

ในสารละลายคอลลอยด์และสารแขวนลอยหยาบ เฟสการกระจายตัวและตัวกลางการกระจายตัวในทางปฏิบัติจะไม่ผสมกันและไม่ทำปฏิกิริยาทางเคมีซึ่งกันและกัน สิ่งนี้ไม่สามารถพูดเกี่ยวกับวิธีแก้ปัญหาที่แท้จริงได้เลย ในนั้นเมื่อละลายสารจะผสมและโต้ตอบกัน ด้วยเหตุนี้ สารละลายคอลลอยด์จึงมีคุณสมบัติแตกต่างจากสารละลายจริงอย่างมาก

ขนาดของโมเลกุล อนุภาค เซลล์บางชนิด

เมื่อขนาดอนุภาคเปลี่ยนจากใหญ่ที่สุดไปเล็กที่สุดและด้านหลัง คุณสมบัติของระบบที่กระจายตัวจะเปลี่ยนไปตามนั้น โดยที่ ระบบคอลลอยด์ครอบครองเหมือนเดิม ตำแหน่งกลางระหว่างสารแขวนลอยหยาบและระบบการกระจายตัวของโมเลกุล

การจำแนกประเภทตามสถานะการรวมตัวของเฟสการกระจายตัวและตัวกลางการกระจายตัว

โฟมคือการกระจายตัวของก๊าซในของเหลว และในโฟมของเหลวจะสลายตัวเป็นฟิล์มบางๆ ที่แยกฟองก๊าซแต่ละฟอง

อิมัลชันเป็นระบบกระจายตัวที่ของเหลวหนึ่งถูกบดขยี้โดยอีกของเหลวหนึ่งที่ไม่ละลาย (เช่น น้ำในไขมัน)

ระบบกันสะเทือนเรียกว่าระบบการกระจายตัวต่ำของอนุภาคของแข็งในของเหลว

การรวมกันของสถานะรวมสามประเภททำให้สามารถแยกแยะความแตกต่างของระบบที่กระจัดกระจายได้เก้าประเภท:

เฟสกระจาย	สื่อกระจายตัว	ชื่อเรื่องและตัวอย่าง
ก๊าซ	ก๊าซ	ไม่มีระบบกระจายตัวเกิดขึ้น
ก๊าซ		แก๊สอิมัลชันและโฟม
ก๊าซ		ร่างกายที่มีรูพรุน: โฟมภูเขาไฟ
	ก๊าซ	ละอองลอย: หมอก, เมฆ
		อิมัลชัน: น้ำมัน ครีม นม มาการีน เนย
		ระบบเส้นเลือดฝอย: ของเหลวในร่างกายที่มีรูพรุน ดิน ดิน
	ก๊าซ	ละอองลอย (ฝุ่น ควัน) ผง
		สารแขวนลอย: เยื่อกระดาษ, ตะกอน, สารแขวนลอย, เพสต์
		ระบบของแข็ง: โลหะผสม, คอนกรีต

โซลเป็นอีกชื่อหนึ่งของสารละลายคอลลอยด์

สารละลายคอลลอยด์ก็เรียกอีกอย่างว่า โซล(จากภาษาละติน solutus - ละลาย)

ระบบกระจายตัวที่มีตัวกลางกระจายตัวของก๊าซเรียกว่า ละอองลอย. หมอกคือละอองลอยที่มีระยะกระจายตัวของของเหลว ส่วนฝุ่นและควันคือละอองลอยที่มีระยะกระจายตัวเป็นของแข็ง ควันเป็นระบบที่กระจายตัวได้ดีกว่าฝุ่น

ระบบกระจายตัวที่มีตัวกลางกระจายของเหลวเรียกว่า ไลโซล(จากภาษากรีก "lios" - ของเหลว)

ขึ้นอยู่กับตัวทำละลาย (ตัวกลางการกระจาย) เช่น น้ำ เบนซีนแอลกอฮอล์ หรืออีเทอร์ เป็นต้น มีไฮโดรซอล แอลกอฮอล์ เบนโซล เอเทอโรซอล เป็นต้น

ระบบกระจายตัวกันอย่างเหนียวแน่น เจล

ระบบกระจายตัวเป็นไปได้ กระจัดกระจายอย่างอิสระและ กระจัดกระจายกันไปขึ้นอยู่กับการไม่มีหรือการมีอยู่ของปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคของเฟสที่กระจายตัว

ถึง ระบบกระจายตัวอย่างอิสระรวมถึงละอองลอย ไลโซล สารแขวนลอยแบบเจือจาง และอิมัลชัน พวกมันเป็นของเหลว ในระบบเหล่านี้ อนุภาคของเฟสการกระจายตัวไม่มีการสัมผัสกัน มีส่วนร่วมในการเคลื่อนที่ของความร้อนแบบสุ่ม และเคลื่อนที่อย่างอิสระภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง

ภาพด้านบนแสดง ระบบกระจายตัวฟรี:
ในภาพ บี ซีปรากฎ ระบบกระจายตัวของกล้ามเนื้อ:
ก, ข- ระบบการกระจายตัวแบบเดี่ยว
วี- ระบบโพลีดิสเพอร์ส
บนภาพ ชปรากฎ ระบบกระจายไฟเบอร์
บนภาพ งปรากฎ ระบบกระจายฟิล์ม

- แข็ง. เกิดขึ้นเมื่ออนุภาคของเฟสที่กระจัดกระจายสัมผัสกันซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของโครงสร้างในรูปแบบของกรอบหรือเครือข่าย

โครงสร้างนี้จำกัดความลื่นไหลของระบบที่กระจัดกระจาย และช่วยให้สามารถรักษารูปร่างไว้ได้ ระบบคอลลอยด์ที่มีโครงสร้างดังกล่าวเรียกว่า เจล.

การเปลี่ยนแปลงของโซลเป็นเจลซึ่งเกิดขึ้นจากความเสถียรของโซลที่ลดลงเรียกว่า เจล(หรือเจลาติไนเซชัน)

ในภาพ บี ซีปรากฎ ระบบกระจายตัวเหนียว:
ก- เจล
ข- coagulum ที่มีโครงสร้างหนาแน่น
วี- coagulum ที่มีโครงสร้าง "โค้ง" หลวม
ในภาพ ก, งปรากฎ ระบบกระจายตัวของเส้นเลือดฝอย

ผง (เพสต์) โฟม– ตัวอย่างของระบบที่กระจัดกระจายอย่างเหนียวแน่น

ดินเกิดขึ้นจากการสัมผัสและการบดอัดของอนุภาคที่กระจัดกระจายของแร่ธาตุในดินและสารอินทรีย์ (อินทรีย์) ก็เป็นระบบที่กระจายตัวสอดคล้องกัน

สารที่มีมวลต่อเนื่องสามารถทะลุผ่านรูพรุนและเส้นเลือดฝอย ทำให้เกิดระบบการกระจายตัวของเส้นเลือดฝอย ซึ่งรวมถึงตัวอย่างเช่น ไม้ หนัง กระดาษ กระดาษแข็ง ผ้า.

ไลโอฟิลิซิตี้และไลโอฟิบิซิตี้

ลักษณะทั่วไปของสารละลายคอลลอยด์คือคุณสมบัติของเฟสที่กระจายตัวเพื่อโต้ตอบกับตัวกลางการกระจายตัว ในเรื่องนี้โซลแบ่งออกเป็นสองประเภท:

1. แพ้ง่าย(จากภาษากรีก ความหวาดกลัว - ความเกลียดชัง) และ

2.ไลโอฟิลิก(จากภาษากรีก ฟิเลีย - ความรัก).

ยู แพ้ง่ายในโซล อนุภาคไม่มีความสัมพันธ์กับตัวทำละลาย มีปฏิกิริยากับตัวทำละลายเพียงเล็กน้อย และก่อตัวเป็นโมเลกุลตัวทำละลายบางๆ รอบๆ ตัวมันเอง

โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากตัวกลางการกระจายตัวคือน้ำ ระบบดังกล่าวจะถูกเรียก ไม่ชอบน้ำตัวอย่างเช่น โซลของโลหะ เหล็ก ทอง สารหนูซัลไฟด์ ซิลเวอร์คลอไรด์ เป็นต้น

ใน ไลโอฟิลิกระบบมีความสัมพันธ์กันระหว่างสารที่กระจายตัวและตัวทำละลาย ในกรณีนี้ อนุภาคของเฟสที่กระจัดกระจายจะได้รับเปลือกโมเลกุลของตัวทำละลายที่มีขนาดใหญ่กว่า

ในกรณีของตัวกลางการกระจายตัวของน้ำ ระบบดังกล่าวเรียกว่า ชอบน้ำเช่น สารละลายโปรตีน แป้ง วุ้น-วุ้น กัมอาราบิก เป็นต้น

การแข็งตัวของคอลลอยด์ สารเพิ่มความคงตัว

สารที่อินเทอร์เฟซ

ของเหลวและของแข็งทั้งหมดถูกจำกัดด้วยพื้นผิวด้านนอกซึ่งสัมผัสกับเฟสขององค์ประกอบและโครงสร้างที่แตกต่างกัน เช่น ไอ ของเหลวอื่น หรือของแข็ง

คุณสมบัติของสสารในเรื่องนี้ พื้นผิวเชื่อมต่อโดยมีความหนาเท่ากับอะตอมหรือโมเลกุลหลายเส้นผ่านศูนย์กลาง แตกต่างจากคุณสมบัติภายในปริมาตรของเฟส

ภายในปริมาตรของสารบริสุทธิ์ที่อยู่ในสถานะของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ โมเลกุลใดๆ จะถูกล้อมรอบด้วยโมเลกุลที่คล้ายกัน

ในชั้นขอบเขต โมเลกุลจะมีปฏิสัมพันธ์กับโมเลกุลอีกจำนวนหนึ่ง (แตกต่างกันเมื่อเปรียบเทียบกับปฏิสัมพันธ์ภายในปริมาตรของสาร)

สิ่งนี้เกิดขึ้น เช่น ที่ส่วนต่อประสานของของเหลวหรือของแข็งกับไอของมัน หรือในชั้นขอบเขต โมเลกุลของสารมีปฏิกิริยากับโมเลกุลที่มีลักษณะทางเคมีต่างกัน เช่น ที่ขอบเขตของของเหลวที่ละลายได้ไม่ดีร่วมกันสองชนิด

เป็นผลให้เกิดความแตกต่างในลักษณะของการโต้ตอบภายในกลุ่มของเฟสและที่ขอบเขตเฟสเกิดขึ้น สนามพลังเกี่ยวข้องกับความไม่สมดุลนี้ (อ่านเพิ่มเติมในส่วนแรงตึงผิวของของเหลว)

ยิ่งความแตกต่างในความเข้มของแรงระหว่างโมเลกุลที่กระทำในแต่ละเฟสมากเท่าใด พลังงานศักย์ของพื้นผิวระหว่างเฟสก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น เรียกสั้น ๆ ว่า พลังงานพื้นผิว.

แรงตึงผิว
ในการประมาณค่าพลังงานพื้นผิว จะใช้ปริมาณ เช่น พลังงานพื้นผิวอิสระจำเพาะ เท่ากับงานที่ใช้ในการสร้างพื้นที่หน่วยของอินเทอร์เฟซเฟสใหม่ (สมมติว่าอุณหภูมิคงที่)
ในกรณีของขอบเขตระหว่างสองเฟสที่ควบแน่น จะเรียกว่าปริมาณนี้ ความตึงเครียดของขอบเขต.
เมื่อพูดถึงขอบเขตของของเหลวกับไอระเหย ปริมาณนี้เรียกว่า แรงตึงผิว.

การแข็งตัวของคอลลอยด์

กระบวนการที่เกิดขึ้นเองทั้งหมดเกิดขึ้นในทิศทางของการลดพลังงานของระบบ (ศักย์ไอโซบาริก)

ในทำนองเดียวกัน กระบวนการเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติที่ส่วนต่อประสานเฟสในทิศทางของการลดพลังงานพื้นผิวอิสระ

ยิ่งพื้นผิวเฟสเล็กลง พลังงานอิสระก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น

และส่วนต่อประสานเฟสก็สัมพันธ์กับระดับการกระจายตัวของสารที่ละลาย ยิ่งการกระจายตัวสูง (อนุภาคเล็กของเฟสกระจายตัว) ยิ่งส่วนต่อประสานระหว่างเฟสมีขนาดใหญ่ขึ้น

ดังนั้น, ในระบบที่กระจัดกระจายมักจะมีแรงที่ส่งผลให้พื้นผิวระหว่างเฟสทั้งหมดลดลง, เช่น. ไปจนถึงการขยายขนาดอนุภาค ดังนั้นการรวมตัวของหยดเล็ก ๆ ในหมอก เมฆฝน และอิมัลชันจึงเกิดขึ้น - การรวมตัวของอนุภาคที่กระจัดกระจายอย่างมากให้กลายเป็นรูปแบบที่ใหญ่ขึ้น

ทั้งหมดนี้นำไปสู่การทำลายระบบที่กระจัดกระจาย: หมอกและเมฆฝน ฝน อิมัลชันแยกจากกัน สารละลายคอลลอยด์จับตัวเป็นก้อน เช่น ถูกแยกออกเป็นตะกอนของเฟสกระจายตัว (จับตัวเป็นก้อน) และตัวกลางกระจายตัว หรือในกรณีของอนุภาคที่ยืดออกของเฟสกระจายตัว ให้กลายเป็นเจล

ความสามารถของระบบที่กระจัดกระจายเพื่อรักษาระดับการกระจายตัวโดยธรรมชาติเรียกว่า ความมั่นคงโดยรวม.

สารเพิ่มความคงตัวสำหรับระบบกระจายตัว

ตามที่ระบุไว้ก่อนหน้านี้ ระบบที่กระจัดกระจายโดยพื้นฐานแล้วไม่เสถียรทางอุณหพลศาสตร์. ยิ่งการกระจายตัวสูง พลังงานพื้นผิวอิสระก็จะยิ่งมากขึ้น แนวโน้มที่จะลดการกระจายตัวตามธรรมชาติก็จะมากขึ้นตามไปด้วย

ดังนั้นเพื่อให้ได้ความมั่นคง กล่าวคือ สารแขวนลอย, อิมัลชัน, สารละลายคอลลอยด์ที่ติดทนนานไม่เพียง แต่จำเป็นเพื่อให้ได้การกระจายตัวตามที่ต้องการเท่านั้น แต่ยังต้องสร้างเงื่อนไขสำหรับการรักษาเสถียรภาพด้วย

ด้วยเหตุนี้ ระบบการกระจายตัวที่เสถียรจึงประกอบด้วยองค์ประกอบอย่างน้อยสามส่วน: เฟสการกระจายตัว ตัวกลางการกระจายตัว และส่วนประกอบที่สาม - ระบบกระจายโคลง.

สารเพิ่มความคงตัวอาจเป็นได้ทั้งไอออนิกหรือโมเลกุล ซึ่งโดยธรรมชาติแล้วมักจะเป็นโมเลกุลสูง

การรักษาเสถียรภาพของไอออนิกของโซลของคอลลอยด์ไลโอโฟบิกสัมพันธ์กับการมีอยู่ของอิเล็กโทรไลต์ที่มีความเข้มข้นต่ำ ทำให้เกิดชั้นขอบเขตไอออนิกระหว่างเฟสที่กระจายตัวและตัวกลางการกระจายตัว

สารประกอบโมเลกุลสูง (โปรตีน โพลีเปปไทด์ โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ และอื่นๆ) ที่เติมเพื่อทำให้ระบบที่กระจายตัวมีความเสถียรเรียกว่าคอลลอยด์ป้องกัน

เมื่อดูดซับที่ส่วนต่อประสานเฟส พวกมันจะสร้างโครงสร้างตาข่ายและเจลในชั้นพื้นผิว สร้างสิ่งกีดขวางทางโครงสร้างและกลไกที่ป้องกันการรวมตัวของอนุภาคในเฟสที่กระจายตัว

การรักษาเสถียรภาพทางโครงสร้างและกลไกมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรักษาเสถียรภาพของสารแขวนลอย เพสต์ โฟม และอิมัลชันเข้มข้น

ค่อนข้างยากที่จะหาสารบริสุทธิ์ในธรรมชาติ ในสถานะต่างๆ พวกมันสามารถสร้างสารผสม ระบบและสารละลายที่กระจายตัวเป็นเนื้อเดียวกันและต่างกัน การเชื่อมต่อเหล่านี้คืออะไร? มีกี่ประเภท? ลองดูคำถามเหล่านี้โดยละเอียด

คำศัพท์เฉพาะทาง

ก่อนอื่นคุณต้องเข้าใจว่าระบบการกระจายคืออะไร คำจำกัดความนี้หมายถึงโครงสร้างที่ต่างกัน โดยที่สารตัวหนึ่งเป็นอนุภาคขนาดเล็ก มีการกระจายเท่าๆ กันในปริมาตรของอีกสารหนึ่ง ส่วนประกอบที่มีอยู่ในปริมาณที่น้อยกว่าเรียกว่าระยะกระจายตัว อาจมีสารมากกว่าหนึ่งชนิด ส่วนประกอบที่มีอยู่ในปริมาตรที่มากขึ้นเรียกว่าสื่อ มีส่วนต่อประสานระหว่างอนุภาคของเฟสกับมัน ในเรื่องนี้ระบบที่กระจัดกระจายเรียกว่าต่างกัน - ต่างกัน ทั้งตัวกลางและเฟสสามารถแสดงได้ด้วยสารในสถานะการรวมกลุ่มต่างๆ: ของเหลว ก๊าซ หรือของแข็ง

ระบบกระจายตัวและการจำแนกประเภท

ตามขนาดของอนุภาคที่รวมอยู่ในเฟสของสารจะแยกแยะสารแขวนลอยและโครงสร้างคอลลอยด์ อดีตมีขนาดองค์ประกอบมากกว่า 100 นาโนเมตรและอย่างหลัง - ตั้งแต่ 100 ถึง 1 นาโนเมตร เมื่อสารถูกบดอัดเป็นไอออนหรือโมเลกุลที่มีขนาดน้อยกว่า 1 นาโนเมตร จะเกิดสารละลาย - ระบบที่เป็นเนื้อเดียวกัน มันแตกต่างจากที่อื่นตรงที่เป็นเนื้อเดียวกันและไม่มีส่วนต่อประสานระหว่างตัวกลางกับอนุภาค ระบบการกระจายตัวของคอลลอยด์แสดงอยู่ในรูปของเจลและโซล ในทางกลับกัน สารแขวนลอยจะถูกแบ่งออกเป็นสารแขวนลอย อิมัลชัน และละอองลอย สารละลายอาจเป็นไอออนิก โมเลกุล-ไอออนิก และโมเลกุล

ระงับ

ระบบกระจายตัวเหล่านี้ประกอบด้วยสารที่มีขนาดอนุภาคมากกว่า 100 นาโนเมตร โครงสร้างเหล่านี้ทึบแสง: ส่วนประกอบแต่ละส่วนสามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ตัวกลางและเฟสแยกจากกันได้ง่ายเมื่อตกตะกอน สารแขวนลอยคืออะไร? อาจเป็นของเหลวหรือก๊าซก็ได้ อดีตแบ่งออกเป็นสารแขวนลอยและอิมัลชัน หลังเป็นโครงสร้างที่ตัวกลางและเฟสเป็นของเหลวที่ไม่ละลายซึ่งกันและกัน ซึ่งรวมถึงน้ำเหลือง นม สีสูตรน้ำ และอื่นๆ สารแขวนลอยคือโครงสร้างที่ตัวกลางเป็นของเหลวและมีเฟสเป็นของแข็งและไม่ละลายน้ำ ระบบที่กระจัดกระจายดังกล่าวเป็นที่รู้จักกันดีสำหรับคนจำนวนมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ได้แก่ “นมมะนาว” ตะกอนทะเลหรือแม่น้ำที่ลอยอยู่ในน้ำ สิ่งมีชีวิตขนาดเล็กจิ๋วที่พบได้ทั่วไปในมหาสมุทร (แพลงก์ตอน) และอื่นๆ

สเปรย์

สารแขวนลอยเหล่านี้จะกระจายอนุภาคขนาดเล็กของของเหลวหรือของแข็งในก๊าซ มีทั้งหมอก ควัน ฝุ่น ประเภทแรกคือการกระจายตัวของหยดของเหลวขนาดเล็กในก๊าซ ฝุ่นและควันเป็นสิ่งแขวนลอยของส่วนประกอบที่เป็นของแข็ง ยิ่งกว่านั้นในอดีตอนุภาคจะมีขนาดใหญ่กว่าเล็กน้อย ละอองลอยตามธรรมชาตินั้นรวมถึงเมฆฝนฟ้าคะนองและหมอกด้วย หมอกควันซึ่งประกอบด้วยส่วนประกอบที่เป็นของแข็งและของเหลวกระจายอยู่ในก๊าซ ปกคลุมทั่วเมืองอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ ควรสังเกตว่าละอองลอยในฐานะระบบกระจายตัวมีความสำคัญในทางปฏิบัติอย่างยิ่งและทำหน้าที่สำคัญในกิจกรรมทางอุตสาหกรรมและในครัวเรือน ตัวอย่างของผลลัพธ์เชิงบวกจากการใช้ ได้แก่ การรักษาระบบทางเดินหายใจ (การหายใจ) การรักษาภาคสนามด้วยสารเคมี และการพ่นสีด้วยขวดสเปรย์

โครงสร้างคอลลอยด์

เหล่านี้เป็นระบบกระจายตัวซึ่งเฟสประกอบด้วยอนุภาคขนาดตั้งแต่ 100 ถึง 1 นาโนเมตร ส่วนประกอบดังกล่าวไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า เฟสและตัวกลางในโครงสร้างเหล่านี้ถูกแยกออกจากกันด้วยความยากลำบากโดยการตกตะกอน โซล (สารละลายคอลลอยด์) พบได้ในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตและในร่างกายโดยรวม ของเหลวเหล่านี้ได้แก่น้ำนิวเคลียร์ ไซโตพลาสซึม น้ำเหลือง เลือด และอื่นๆ ระบบที่กระจายตัวเหล่านี้ก่อตัวเป็นแป้ง กาว โพลีเมอร์บางชนิด และโปรตีน โครงสร้างเหล่านี้สามารถได้รับจากปฏิกิริยาเคมี ตัวอย่างเช่นในระหว่างปฏิกิริยาระหว่างสารละลายของโซเดียมหรือโพแทสเซียมซิลิเกตกับสารประกอบที่เป็นกรดจะเกิดสารประกอบกรดซิลิกขึ้น ภายนอกโครงสร้างคอลลอยด์จะคล้ายกับของจริง อย่างไรก็ตาม แบบแรกแตกต่างจากแบบหลังตรงที่มี "เส้นทางส่องสว่าง" ซึ่งเป็นกรวยเมื่อมีลำแสงส่องผ่าน โซลมีอนุภาคเฟสใหญ่กว่าสารละลายจริง พื้นผิวสะท้อนแสง - และผู้สังเกตการณ์สามารถมองเห็นกรวยเรืองแสงในภาชนะได้ ไม่มีปรากฏการณ์ดังกล่าวในการแก้ปัญหาที่แท้จริง เอฟเฟกต์ที่คล้ายกันนี้สามารถสังเกตได้ในโรงภาพยนตร์ ในกรณีนี้ลำแสงไม่ผ่านของเหลว แต่เป็นคอลลอยด์ละอองลอย - อากาศในห้องโถง

การตกตะกอนของอนุภาค

ในสารละลายคอลลอยด์ อนุภาคในเฟสมักจะไม่เกาะตัวแม้ในระหว่างการเก็บรักษาเป็นเวลานาน ซึ่งเกี่ยวข้องกับการชนอย่างต่อเนื่องกับโมเลกุลของตัวทำละลายภายใต้อิทธิพลของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน เมื่อเข้าใกล้กันพวกมันจะไม่เกาะติดกันเนื่องจากมีประจุไฟฟ้าที่มีชื่อเดียวกันอยู่บนพื้นผิว อย่างไรก็ตาม ในบางกรณี กระบวนการแข็งตัวอาจเกิดขึ้นได้ มันแสดงถึงผลกระทบของอนุภาคคอลลอยด์ที่เกาะติดกันและตกตะกอน กระบวนการนี้จะสังเกตได้เมื่อประจุถูกทำให้เป็นกลางบนพื้นผิวขององค์ประกอบที่มีขนาดเล็กมากเมื่อเติมอิเล็กโทรไลต์ ในกรณีนี้ สารละลายจะกลายเป็นเจลหรือสารแขวนลอย ในบางกรณี กระบวนการแข็งตัวจะเกิดขึ้นเมื่อถูกความร้อนหรือในกรณีที่มีการเปลี่ยนแปลงสมดุลของกรดเบส

เจล

ระบบการกระจายตัวของคอลลอยด์เหล่านี้เป็นตะกอนคล้ายวุ้น พวกมันถูกสร้างขึ้นระหว่างการแข็งตัวของโซล โครงสร้างเหล่านี้ประกอบด้วยเจลโพลีเมอร์หลายชนิด เครื่องสำอาง ขนม และสารทางการแพทย์ (เค้กนมนก แยมผิวส้ม เยลลี่ เนื้อเยลลี่ เจลาติน) ซึ่งรวมถึงโครงสร้างตามธรรมชาติ: โอปอล ร่างกายแมงกะพรุน ผม เส้นเอ็น เนื้อเยื่อประสาทและกล้ามเนื้อ กระดูกอ่อน กระบวนการพัฒนาสิ่งมีชีวิตบนโลกถือได้ว่าเป็นประวัติความเป็นมาของวิวัฒนาการของระบบคอลลอยด์ เมื่อเวลาผ่านไป โครงสร้างเจลจะหยุดชะงัก และน้ำก็เริ่มถูกปล่อยออกมา ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการทำงานร่วมกัน

ระบบที่เป็นเนื้อเดียวกัน

สารละลายประกอบด้วยสารตั้งแต่สองชนิดขึ้นไป พวกมันอยู่ในสถานะเฟสเดียวเสมอ กล่าวคือ พวกมันเป็นของแข็ง ก๊าซ หรือของเหลว แต่ไม่ว่าในกรณีใดโครงสร้างของพวกมันจะเป็นเนื้อเดียวกัน ผลกระทบนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าสารอีกชนิดหนึ่งมีการกระจายในรูปของไอออน อะตอม หรือโมเลกุลซึ่งมีขนาดน้อยกว่า 1 นาโนเมตร ในกรณีที่จำเป็นต้องเน้นความแตกต่างระหว่างสารละลายและโครงสร้างคอลลอยด์จะเรียกว่าเป็นจริง ในกระบวนการตกผลึกของโลหะผสมของเหลวของทองคำและเงินจะได้โครงสร้างของแข็งที่มีองค์ประกอบต่างกัน

การจัดหมวดหมู่

ส่วนผสมของไอออนิกเป็นโครงสร้างที่มีอิเล็กโทรไลต์เข้มข้น (กรด, เกลือ, ด่าง - NaOH, HC104 และอื่นๆ) อีกประเภทหนึ่งคือระบบกระจายโมเลกุลไอออน ประกอบด้วยอิเล็กโทรไลต์เข้มข้น (ไฮโดรเจนซัลไฟด์ กรดไนตรัส และอื่นๆ) ประเภทสุดท้ายคือสารละลายโมเลกุล โครงสร้างเหล่านี้รวมถึงสารที่ไม่ใช่อิเล็กโทรไลต์ - สารอินทรีย์ (ซูโครส กลูโคส แอลกอฮอล์ และอื่นๆ) ตัวทำละลายคือส่วนประกอบที่สถานะการรวมตัวไม่เปลี่ยนแปลงระหว่างการก่อตัวของสารละลาย องค์ประกอบดังกล่าวอาจเป็นน้ำ เป็นต้น ในสารละลายเกลือแกง คาร์บอนไดออกไซด์ น้ำตาล ทำหน้าที่เป็นตัวทำละลาย ในกรณีของการผสมก๊าซ ของเหลว หรือของแข็ง ตัวทำละลายจะเป็นส่วนประกอบที่มีมากกว่าในสารประกอบ