Kännetecken för det kolloidala tillståndet

Ytarean av kontaktfaserna kan vara makroskopisk. Tjockleken på gränsytans yta är cirka 0,5-2 nm, därför måste den kolloidala partikeln vara minst två gånger tjockleken på ytskiktet. Följaktligen är den nedre gränsen för storleken på en kolloidal partikel 1 nm, den övre gränsen är 100 nm. Kolloidala partiklar kan vara tredimensionella om alla dimensioner är av storleksordningen kolloidal finhet, tvådimensionella (lamellära) där två dimensioner är av denna ordning, eller endimensionella (trådliknande) när en dimension har kolloidal finhet.

Dispersionssystem

Det är ett system som innehåller ett dispergerande medium och en dispergerad substans. Vi kan dela upp det i flera typer:

1. om det dispergerade ämnet är en uppsättning partiklar av samma storlek – är det monodispers,
2. när partiklarna i det dispergerade ämnet har olika storlekar – det är polydisperst,
3. partiklarna i det dispergerade ämnet har samma form (t.ex. stavar, kulor, lameller) – monomorfa,
4. om partiklarna i det dispergerade ämnet har olika former – multiform.

Kolloidsystem

Den dispergerade (dispersions) fasen är närvarande i en liten mängd jämfört med mängden av den andra fasen, som utgör det kontinuerliga dispersionsmediet. Den kontinuerliga fasen (t.ex. lösningsmedel) kallas för dispersionsmediet. Den dispergerade fasen bildas av den andra komponenten. Kolloidala partiklar finns mellan system med molekylär fragmentering (t.ex. lösningar) eller mekanisk fragmentering (suspensioner). Både den dispergerade och den dispergerade fasen kan existera i alla aggregationstillstånd. En av de grundläggande förutsättningarna för stabilisering av de flesta kolloidala system är den elektriska laddningen av partiklarna i den dispergerade fasen. På ytan av varje partikel finns ett så kallat elektriskt lager, dvs.

• det stationära skiktet gjort av starkt adsorberade joner och dipoler, direkt på ytan av den kolloidala partikeln,
• diffusionsskiktet i vilket joner och dipoler är anordnade på ett visst sätt, men är belägna på ett visst avstånd från partiklarnas yta, är mindre bundna till det och kan ändra sin position.

Som ett resultat av ett sådant arrangemang av joner och dipoler skapas en potentialskillnad vid gränsytan mellan den kolloidala partikeln och dispersionsmediet. Neutraliseringen av kolloidernas elektriska laddningar leder ofta till att det kolloida tillståndet förstörs genom att den dispergerade fasen separeras i form av större kluster, vilket kallas koagulering.

Att få kolloider

Många ämnen kan omvandlas till ett tillstånd av kolloidal fragmentering genom att använda ett lämpligt dispersionsmedium, temperatur och arbetsteknik. Det kan erhållas i processen för dispergering (fragmentering) av makroskopiska system eller i processen för kondensation av atomer, joner eller molekyler till aggregat (aggregerade partiklar) av specifika storlekar. De grundläggande metoderna är uppdelade i dispersions- och kondensationsmetoder.

1. Dispersionsmetoder: mekanisk slipning (slipning), elektrisk dispersion, ultraljudsförstoftning, termisk finfördelning, kolloidal upplösning, peptiseringsprocess. Fragmentering är ett arbete mot sammanhållande krafter.

Valet av metod beror på tillståndet för aggregation av dispergeringsmediet och den dispergerade substansen. När det gäller makromolekylära ämnen räcker det att lösa ämnet i ett lämpligt lösningsmedel (t.ex. polystyren i bensen ). Om dispersionsmediet är en organisk vätska bör malning utföras med tillsats av högre organiska syror.

2. I kondensationsprocesser formas atomer, joner eller partiklar till aggregat av större storlekar. Kondensation i lösningar är förknippad med förloppet av kemiska reaktioner eller med ett specifikt fysikaliskt fenomen, och dessa är vanligtvis metoder som består i att reducera löslighet, reduktion, oxidation, utbytesreaktioner, polymerisation , hydrolys. I en kemisk reaktion bildas partiklar genom metallisk, jonisk eller kovalent bindning, och i fysikaliska processer, av intermolekylära krafter.

Ett exempel är reduktionsreaktionen av lösningar av ädelmetallsalter, i vilka hydrosoler av dessa metaller erhålls. Reduktionsmedel kan varaväteperoxid , formaldehyd, hydrazin och järnsalter. Hydazolerna av guld, silver och platina erhölls genom kemisk reduktion. Separerade metallatomer kombineras till kluster av atomer med kolloidala storlekar.

Kolloiddelning

1. Med hänsyn till hur det går in i ett kolloidalt tillstånd:
   1. associativ – omvandlas spontant till ett kolloidalt tillstånd,
   2. dispersion – skapad genom påtvingad fragmentering av det dispergerade ämnet.
2. Med hänsyn till sakens tillstånd:
   1. aerosoler – dispergeringsmediet är gas; till exempel: dimma, damm,
   2. soler, kolloidala lösningar – dispersionsmediet är en vätska, till exempel: skum, mjölk,
   3. pyrosoler – dispergeringsmediet är ett fast ämne; till exempel pimpsten, fosforpärlor.
3. Med hänsyn till morfologin:
   1. isometrisk, där alla tre dimensioner (längd, bredd, höjd) är lika; till exempel: bollar, kuber,
   2. anisometrisk, där dimensionerna skiljer sig från varandra; till exempel stavar, tallrikar.
4. Med hänsyn till de kolloidala partiklarnas affinitet till lösningsmedlet:
   1. lyofil – har hög affinitet till lösningsmedlet, hög hållbarhet,
   2. lyofobisk – har låg affinitet till lösningsmedlet.

Exempel på kolloider

Emulsioner – kolloidala system där både dispersionsmediet och det dispergerade ämnet är i flytande tillstånd. Vätskorna blandas inte med varandra, utan den ena sprids i den andra i form av små droppar. Vanligtvis är vatten en fas och den andra är den så kallade oljefasen. Med hänsyn till fasernas struktur och volymförhållanden kan emulsioner delas upp i ett vatten-i-olja utan system, där den dispergerande fasen är olja och den dispergerade fasen är vatten och, analogt, olja-i-vatten aj. Aerosoler erhålls genom att dispergera ett fast ämne (rök) eller vätska (dimma) i en gas. Rök är resultatet av fragmentering av fasta ämnen i gas, även som ett resultat av en kemisk reaktion, t.ex. NH ₃ + HCl -> NH ₄ Cl. Dimmor är resultatet av kondensation av vätskor i övermättade ångor. Exempel på partikelstorlekar 10 – 1000 Å (Ångström), t.ex. tobaksrök 2 – 10 Å, droppar i moln 40 – 100 Å. Skum erhålls genom att dispergera ett gasformigt ämne i en vätska. Gaspartiklarna separeras av tunna lager av vätska, som bildar skumskelettet. Hållbarhet beror på förstärkningen av membranen som separerar gaspartiklarna med tunna filmer av ytaktiva ämnen . Skumbildningen, storleken på dispergerade gaspartiklar och deras hållbarhet har stor betydelse i malmens anrikningsprocessen – flotation . Ytaktiva ämnen som tillsätts till vattensuspensionen av finmald malm bildar fina skumpartiklar med den injicerade luften, som, selektivt interagerar med malmen, separerar den från gångberget (råberget).