Κολλοειδή:Ιδιότητες, Αναγνώριση &Καθημερινές Εφαρμογές

Βασικές έννοιες

Σε αυτό το άρθρο, θα μάθετε για τα κολλοειδή - ένα από τα κύρια είδη μειγμάτων. Πέρα από τον ορισμό κολλοειδών μιγμάτων, αυτό το άρθρο θα καλύψει τις μοναδικές κολλοειδείς ιδιότητες, τον τρόπο αναγνώρισης ενός κολλοειδούς μίγματος και τις εφαρμογές των κολλοειδών στην καθημερινή ζωή. Μάθετε περισσότερα για ένα απαραίτητο μείγμα για τις μορφές ζωής – τα κολλοειδή!

Θέματα που καλύπτονται σε άλλα άρθρα

• Αντιδράσεις οξειδοαναγωγής
• Τύποι χημικών αντιδράσεων
• Ιζήματα στη Χημεία
• Η αιμοσφαιρίνη στη Βιοχημεία
• Λύσεις
• Υδρόλυση

Ένα κολλοειδές, ή ένα κολλοειδές διάλυμα, είναι ένα μείγμα που αποτελείται από μόρια ή σωματίδια διεσπαρμένα σε διάλυμα. Σε αντίθεση με τους άλλους δύο κύριους τύπους μείγματος, τα διαλύματα και τα εναιωρήματα, τα κολλοειδή περιέχουν σωματίδια που είναι ομοιόμορφα κατανεμημένα σε όλο το διάλυμα. Επιπλέον, τα σωματίδια που αιωρούνται/διασπείρονται ανήκουν σε διαφορετική ουσία από το διάλυμα στο οποίο αιωρούνται. Επειδή τα κολλοειδή αποτελούνται από σωματίδια διεσπαρμένα σε άλλη ουσία, τα σωματίδια ονομάζονται διασπαρμένη φάση ενώ η ουσία στην οποία διασπείρονται τα σωματίδια ονομάζεται συνεχής φάση.

Διασπαρμένο μέσο έναντι διεσπαρμένης φάσης σε κολλοειδή

Αυτά τα σωματίδια είναι μικροσκοπικά και αδιάλυτα και τα μεγέθη τους κυμαίνονται από 1 έως 100 νανόμετρα. Το μείγμα είναι ένα εναιώρημα όταν τα σωματίδια είναι μεγαλύτερα από αυτό το εύρος. Εάν τα σωματίδια είναι μικρότερα από αυτό το εύρος, το μείγμα είναι διάλυμα.

Κολλοειδής ιδιότητες

Brownian Motion in Colloids

Οι χημικοί εξετάζουν διάφορες ιδιότητες για να προσδιορίσουν εάν ένα μείγμα μπορεί να ταξινομηθεί ως κολλοειδές.

• Τα διασκορπισμένα σωματίδια δεν πρέπει ποτέ να καθιζάνουν στον πυθμένα του διαλύματος και πρέπει να παραμείνουν εναιωρημένα σε διάλυμα.
• Η φυγοκέντρηση μπορεί να διαχωρίσει κολλοειδή σωματίδια από τον διαλύτη.
• Οι μέθοδοι φιλτραρίσματος δεν μπορούν να διαχωρίσουν κολλοειδή σωματίδια, λόγω του μικρού τους μεγέθους.
• Όλα τα κολλοειδή είναι ετερογενή μείγματα, καθώς τα κολλοειδή διαλύματα αποτελούνται από διαφορετικές ουσίες διασκορπισμένες μεταξύ τους.
• Τα κολλοειδή σωματίδια εμφανίζουν την κίνηση Brown – τα φαινόμενα τυχαίων κινήσεων σωματιδίων σε διάλυμα.

Εφέ Tyndall

Το φαινόμενο Tyndall στη λύση έναντι του κολλοειδούς

Εκτός από την κίνηση Brown και την ετερογένεια, μια σημαντική ιδιότητα των κολλοειδών είναι η εμφάνιση του φαινομένου Tyndall. Όταν κάποιος εκπέμπει μια δέσμη φωτός μέσα από ένα κολλοειδές διάλυμα, το φως διασκορπίζεται και αντανακλάται προς όλες τις κατευθύνσεις. Για παράδειγμα, σκεφτείτε να λάμπετε έναν φακό μέσα από τη σκόνη ή την ομίχλη – το ίδιο φαινόμενο συμβαίνει με ένα πραγματικό κολλοειδές. Αντίθετα, το λαμπερό φως μέσα από ένα διάλυμα θα περάσει καθαρά και δεν θα διαθλαστεί σε διαφορετικές κατευθύνσεις. Τα αιωρούμενα σωματίδια που είναι χαρακτηριστικά των κολλοειδών δημιουργούν το φαινόμενο Tyndall και πολλοί χημικοί θα δοκιμάσουν εάν ένα μείγμα είναι κολλοειδές λάμποντας φως μέσα από αυτό.

Παρασκευή κολλοειδούς

Κατά τη δημιουργία ενός μείγματος κολλοειδών, υπάρχει μια μεγάλη ποικιλία μεθόδων προετοιμασίας για κολλοειδή. Μερικές κύριες μέθοδοι περιλαμβάνουν τη χημική αντίδραση, την πεπτοποίηση, τη μηχανική διασπορά και την ηλεκτρική διασπορά.

• Η παρασκευή κολλοειδών μέσω χημικής αντίδρασης μπορεί να περιλαμβάνει διπλή αντικατάσταση, οξείδωση, αναγωγή και υδρόλυση. Τα προϊόντα αυτών των αντιδράσεων συσσωματώνονται για να σχηματίσουν κολλοειδή. Μερικά παραδείγματα χημικών αντιδράσεων που σχηματίζουν κολλοειδή διαλύματα είναι παρακάτω.

   

ή

   

ή

   

• Πεπτοποίηση είναι όταν ένας ηλεκτρολύτης (ή ένας πεπτικός παράγοντας) προστίθεται αργά σε μικρές αυξήσεις σε ένα ίζημα. Το ίζημα στη συνέχεια απορροφά τα ιόντα του ηλεκτρολύτη και γίνεται κολλοειδές. Μερικά παραδείγματα πεπτιδίων περιλαμβάνουν ζελατίνη ή γλυκόζη.
• Μηχανική διασπορά – οι διαλυμένες ουσίες αλέθονται σε κολλοειδές μέγεθος σωματιδίων και στη συνέχεια αναμιγνύονται σε ένα μέσο διασποράς. Χρησιμοποιώντας μηχανικούς μύλους σε υψηλές ταχύτητες και στροφές, τα σωματίδια διασπείρονται με δύναμη σε κολλοειδές εναιώρημα. Αυτή η βιομηχανική μέθοδος χρησιμοποιείται στην παραγωγή βαφής, μαύρου μελανιού και πολλά άλλα.
• Ηλεκτρική διασπορά – όταν διέρχεται ηλεκτρικό ρεύμα ανάμεσα σε δύο μεταλλικά ηλεκτρόδια βυθισμένα σε διάλυμα διασποράς. Από τη θερμότητα που παράγεται με αυτή τη μέθοδο, σχηματίζεται ένα κολλοειδές διάλυμα. Οι διαδικασίες σταθεροποίησης χρησιμοποιούν κυρίως αυτή τη μέθοδο.

Ηλεκτρική διασπορά:Μέθοδος παρασκευής κολλοειδών

Διαφορετικοί τύποι κολλοειδών

Εκτός από τη μέθοδο παρασκευής, τα κολλοειδή ταξινομούνται συχνά σε 6 κατηγορίες με βάση την κατάσταση της ύλης τους:αεροζόλ, στερεό διάλυμα, αφρός, πηκτώματα, υδροκολλοειδή και γαλάκτωμα.

1. Στερεό διάλυμα – ένα κολλοειδές εναιώρημα με στερεά σωματίδια σε υγρό.
2. Αεροζόλ – μικρά στερεά ή υγρά σωματίδια διασκορπισμένα σε ένα αέριο.
3. Αφρός – σωματίδια αερίου διασκορπισμένα σε στερεό ή υγρό διάλυμα.
4. τζελ – υγρά σωματίδια διασκορπισμένα μέσα σε ένα στερεό.
5. Υδροκολλοειδή – οποιοδήποτε κολλοειδές όπου το μέσο διασποράς είναι νερό.
6. Γαλακτώματα – ένα κολλοειδές που αποτελείται από υγρά σωματίδια διεσπαρμένα σε υγρό διάλυμα.

Παραδείγματα κολλοειδών

Είτε τα έχετε ακούσει είτε όχι, τα κολλοειδή υπάρχουν παντού γύρω μας σε όλα τα σχήματα και τις μορφές! Είτε πρόκειται για τη γκρίζα ομίχλη με την οποία ξυπνάτε το πρωί είτε για το γάλα που πίνετε για πρωινό, τα κολλοειδή διαλύματα είναι απαραίτητα για την καθημερινή ζωή, καθώς και για τον τομέα της ιατρικής/βιοχημείας. Ως εκ τούτου, ορισμένα παραδείγματα κολλοειδών περιλαμβάνουν μπογιά, καυσαέρια αυτοκινήτου, λάβα, τυρί και όλα τα είδη αμύλου. Στις ιατρικές εφαρμογές, τα κολλοειδή είναι σημαντικά καθώς τα κύρια σωματικά υγρά είναι συχνά κολλοειδή, όπως η χολή ή το αίμα.

Αερογέλη, παράδειγμα κολλοειδούς. Γάλα, παράδειγμα κολλοειδούς.

Προβλήματα εξάσκησης

Ερωτήσεις:

1. Τι είδους κολλοειδές είναι ένα μείγμα που περιέχει στερεά σωματίδια διασκορπισμένα σε ένα αέριο;
2. Τι φαινόμενο συμβαίνει όταν εκπέμπετε φως μέσω ενός κολλοειδούς μείγματος;
3. Ποια μέθοδος παρασκευής κολλοειδών περιλαμβάνει τη λειτουργία ηλεκτρικού ρεύματος μεταξύ δύο ηλεκτροδίων;
4. Είναι τα κολλοειδή ομογενή ή ετερογενή μείγματα;
5. Τι ονομάζονται τα σωματίδια σε ένα κολλοειδές;

Λύσεις :

1. Αερολύματα
2. Το φαινόμενο Tyndall
3. Ηλεκτρική διασπορά
4. Ετερογενή Μείγματα
5. Η διάσπαρτη φάση