Mifumo iliyotawanyika
Dutu safi ni nadra sana katika asili. Michanganyiko ya vitu tofauti katika majimbo tofauti ya mkusanyiko inaweza kuunda mifumo tofauti na ya homogeneous - mifumo iliyotawanywa na suluhisho.
Kutawanywa
huitwa mifumo tofauti tofauti ambayo dutu moja katika mfumo wa chembe ndogo sana inasambazwa sawasawa katika ujazo wa mwingine.
Dutu iliyopo kwa kiasi kidogo na kusambazwa kwa kiasi cha mwingine inaitwa awamu iliyotawanyika
. Inaweza kujumuisha vitu kadhaa.
Dutu iliyopo kwa kiasi kikubwa, kwa kiasi ambacho awamu iliyotawanywa inasambazwa, inaitwa. njia ya utawanyiko
. Kuna kiunganishi kati yake na chembe za awamu iliyotawanywa; kwa hivyo, mifumo iliyotawanyika inaitwa tofauti (inhomogeneous).
Njia ya utawanyiko na awamu ya kutawanywa inaweza kuwakilishwa na vitu katika hali tofauti za mkusanyiko - ngumu, kioevu na gesi.
Kulingana na mchanganyiko wa hali ya jumla ya kati ya utawanyiko na awamu iliyotawanywa, aina 9 za mifumo kama hiyo zinaweza kutofautishwa.
Kulingana na saizi ya chembe ya vitu vinavyounda awamu iliyotawanywa, mifumo iliyotawanywa imegawanywa katika kutawanywa kwa kiasi kikubwa (kusimamishwa) na ukubwa wa chembe ya zaidi ya 100 nm na kutawanywa vizuri (suluhisho la colloidal au mifumo ya colloidal) na ukubwa wa chembe kutoka 100 hadi 1. nm. Ikiwa dutu hii imegawanywa katika molekuli au ioni chini ya 1 nm kwa ukubwa, mfumo wa homogeneous huundwa - suluhisho. Ni sare (homogeneous), hakuna interface kati ya chembe na kati.
Tayari kufahamiana kwa haraka na mifumo na suluhisho zilizotawanyika kunaonyesha jinsi zilivyo muhimu katika maisha ya kila siku na asili.
Jaji mwenyewe: bila silt ya Nile ustaarabu mkubwa wa Misri ya Kale haungefanyika; bila maji, hewa, mawe na madini, sayari hai haingekuwapo kabisa - nyumba yetu ya kawaida - Dunia; bila seli kusingekuwa na viumbe hai, nk.
Uainishaji wa mifumo ya kutawanya na suluhisho
Sitisha
Sitisha
- hizi ni mifumo iliyotawanywa ambayo ukubwa wa chembe ya awamu ni zaidi ya 100 nm. Hizi ni mifumo ya opaque, chembe za kibinafsi ambazo zinaweza kuonekana kwa jicho la uchi. Awamu iliyotawanywa na kati ya utawanyiko hutenganishwa kwa urahisi na kutulia. Mifumo kama hii imegawanywa katika:
1) emulsions
(zote za kati na awamu ni vimiminiko visivyoyeyuka katika kila kimoja). Hizi ni maziwa yanayojulikana, lymph, rangi ya maji, nk;
2) kusimamishwa
(ya kati ni kioevu, na awamu ni imara isiyoweza kuingizwa ndani yake). Hizi ni suluhisho za ujenzi (kwa mfano, "maziwa ya chokaa" kwa kupaka chokaa), matope ya mto na bahari iliyosimamishwa ndani ya maji, kusimamishwa kwa viumbe hai kwenye maji ya bahari - plankton, ambayo nyangumi wakubwa hula, nk;
3) erosoli
- kusimamishwa kwa gesi (kwa mfano, hewani) ya chembe ndogo za kioevu au yabisi. Tofautisha kati ya vumbi, moshi na ukungu. Aina mbili za kwanza za erosoli ni kusimamishwa kwa chembe imara katika gesi (chembe kubwa katika vumbi), mwisho ni kusimamishwa kwa matone madogo ya kioevu katika gesi. Kwa mfano, erosoli za asili: ukungu, mawingu ya radi - kusimamishwa kwa matone ya maji angani, moshi - chembe ndogo ngumu. Na moshi unaoning'inia juu ya miji mikubwa zaidi ulimwenguni pia ni erosoli yenye sehemu ngumu na ya kioevu iliyotawanywa. Wakazi wa makazi karibu na viwanda vya saruji wanakabiliwa na vumbi bora zaidi la saruji linaloning'inia hewani kila wakati, ambalo huundwa wakati wa kusaga malighafi ya saruji na bidhaa ya kurusha kwake - klinka. Erosoli sawa na zenye madhara - vumbi - pia zipo katika miji yenye uzalishaji wa metallurgiska. Moshi kutoka kwa chimney za kiwanda, moshi, matone madogo ya mate yakiruka kutoka mdomoni mwa mgonjwa wa homa, na pia erosoli hatari.
Aerosols ina jukumu muhimu katika asili, maisha ya kila siku na shughuli za uzalishaji wa binadamu. Mkusanyiko wa mawingu, matibabu ya kemikali shambani, upakaji rangi ya kunyunyuzia, utozaji wa mafuta, uzalishaji wa unga wa maziwa, na matibabu ya njia ya upumuaji (kuvuta pumzi) ni mifano ya matukio na michakato ambapo erosoli hutoa manufaa. Erosoli ni ukungu juu ya mawimbi ya bahari, karibu na maporomoko ya maji na chemchemi; upinde wa mvua unaoonekana ndani yao humpa mtu furaha na raha ya uzuri.
Kwa kemia, mifumo iliyotawanyika ambayo kati ni maji na ufumbuzi wa kioevu ni muhimu zaidi.
Maji ya asili daima yana vitu vyenye kufutwa. Ufumbuzi wa asili wa maji hushiriki katika michakato ya malezi ya udongo na kusambaza mimea na virutubisho. Michakato changamano ya maisha inayotokea katika miili ya binadamu na wanyama pia hutokea katika ufumbuzi. Michakato mingi ya kiteknolojia katika tasnia ya kemikali na zingine, kwa mfano, uzalishaji wa asidi, metali, karatasi, soda, mbolea, hufanyika katika suluhisho.
Mifumo ya Colloidal
Mifumo ya Colloidal
- hizi ni mifumo iliyotawanywa ambayo ukubwa wa chembe ya awamu ni kutoka 100 hadi 1 nm. Chembe hizi hazionekani kwa jicho la uchi, na awamu ya kutawanywa na kati ya utawanyiko katika mifumo hiyo ni vigumu kutenganisha kwa kutulia.
Wao umegawanywa katika soli (ufumbuzi wa colloidal) na gel (jelly).
1.
Suluhisho za colloidal, au soli.
Hii ni maji mengi ya seli hai (cytoplasm, juisi ya nyuklia - karyoplasm, yaliyomo ya organelles na vacuoles) na kiumbe hai kwa ujumla (damu, lymph, maji ya tishu, juisi ya utumbo, maji ya humoral, nk). Mifumo hiyo huunda adhesives, wanga, protini, na baadhi ya polima.
Suluhisho za colloidal zinaweza kupatikana kama matokeo ya athari za kemikali; kwa mfano, wakati ufumbuzi wa potasiamu au silicates za sodiamu ("glasi mumunyifu") huguswa na ufumbuzi wa asidi, ufumbuzi wa colloidal wa asidi ya silicic huundwa. Sol pia huundwa wakati wa hidrolisisi ya kloridi ya chuma (III) katika maji ya moto. Ufumbuzi wa colloidal ni sawa kwa kuonekana kwa ufumbuzi wa kweli. Wanatofautishwa kutoka kwa mwisho na "njia nyepesi" ambayo huundwa - koni wakati mwangaza wa mwanga unapitishwa kupitia kwao.
Chembe za awamu ya kutawanywa ya ufumbuzi wa colloidal mara nyingi hazitulii hata wakati wa kuhifadhi kwa muda mrefu kutokana na migongano inayoendelea na molekuli za kutengenezea kutokana na harakati za joto. Hawana kushikamana pamoja wakati wanakaribia kila mmoja kutokana na kuwepo kwa malipo ya umeme ya jina moja juu ya uso wao. Lakini chini ya hali fulani, mchakato wa kuchanganya unaweza kutokea.
Kuganda - hali ya chembe za colloidal kushikamana pamoja na mvua - huzingatiwa wakati malipo ya chembe hizi yamepunguzwa wakati elektroliti inapoongezwa kwenye suluhisho la colloidal. Katika kesi hii, suluhisho hugeuka kuwa kusimamishwa au gel. Baadhi ya koloidi za kikaboni huganda inapokanzwa (gundi, nyeupe yai) au wakati mazingira ya asidi-msingi ya suluhisho yanabadilika.
2.
Geli
, au jeli, ambazo ni mchanga wa rojorojo unaoundwa wakati wa kuganda kwa soli. Hizi ni pamoja na idadi kubwa ya geli za polima, ambazo zinajulikana kwako kwa confectionery, vipodozi na jeli za matibabu (gelatin, nyama iliyotiwa mafuta, jeli, marmalade, keki ya Maziwa ya Ndege) na bila shaka aina nyingi zisizo na mwisho za geli za asili: madini (opal), jellyfish. miili, cartilage , tendons, nywele, misuli na tishu neva, nk Historia ya maendeleo ya maisha duniani inaweza wakati huo huo kuchukuliwa historia ya mageuzi ya hali ya colloidal ya jambo. Baada ya muda, muundo wa gel huvunjika na maji hutolewa kutoka kwao. Jambo hili linaitwa syneresis
.
Ufumbuzi
Suluhisho linaitwa
mfumo wa homogeneous unaojumuisha vitu viwili au zaidi.
Ufumbuzi daima ni awamu moja, yaani, ni gesi ya homogeneous, kioevu au imara. Hii ni kutokana na ukweli kwamba moja ya dutu inasambazwa kwa wingi wa nyingine kwa namna ya molekuli, atomi au ions (ukubwa wa chembe chini ya 1 nm).
Suluhisho zinaitwa kweli
, ikiwa unataka kusisitiza tofauti yao kutoka kwa ufumbuzi wa colloidal.
Kimumunyisho kinachukuliwa kuwa dutu ambayo hali ya mkusanyiko haibadilika wakati wa kuunda suluhisho. Kwa mfano, maji katika ufumbuzi wa maji ya chumvi ya meza, sukari, dioksidi kaboni. Ikiwa suluhisho liliundwa kwa kuchanganya gesi na gesi, kioevu na kioevu, na imara na imara, kutengenezea inachukuliwa kuwa sehemu ambayo ni nyingi zaidi katika suluhisho. Kwa hivyo, hewa ni suluhisho la oksijeni, gesi nzuri, dioksidi kaboni katika nitrojeni (solvent). Siki ya meza, ambayo ina kutoka 5 hadi 9% ya asidi asetiki, ni suluhisho la asidi hii katika maji ( kutengenezea ni maji). Lakini katika kiini cha acetiki, asidi ya asetiki ina jukumu la kutengenezea, kwani sehemu yake ya molekuli ni 70-80%, kwa hiyo, ni suluhisho la maji katika asidi asetiki.
Wakati wa kuangazia aloi ya kioevu ya fedha na dhahabu, suluhisho thabiti za nyimbo tofauti zinaweza kupatikana.
Suluhisho zimegawanywa katika:
Masi - haya ni suluhisho la maji ya zisizo za elektroliti - vitu vya kikaboni (pombe, sukari, sucrose, nk);
ioni ya molekuli- haya ni ufumbuzi wa electrolytes dhaifu (nitrous, hydrosulfide asidi, nk);
ionic - haya ni ufumbuzi wa electrolytes kali (alkali, chumvi, asidi - NaOH, K 2 S0 4, HN0 3, HC1O 4).
Hapo awali, kulikuwa na maoni mawili juu ya asili ya kufutwa na ufumbuzi: kimwili na kemikali. Kulingana na ya kwanza, suluhisho zilizingatiwa kama mchanganyiko wa mitambo, kulingana na ya pili - kama misombo ya kemikali isiyo na msimamo ya chembe za dutu iliyoyeyushwa na maji au kutengenezea nyingine. Nadharia ya mwisho ilionyeshwa mnamo 1887 na D.I. Mendeleev, ambaye alitumia zaidi ya miaka 40 katika utafiti wa suluhisho. Kemia ya kisasa inazingatia kufutwa kama mchakato wa fizikia, na suluhisho kama mifumo ya fizikia.
Ufafanuzi sahihi zaidi wa suluhisho ni:
Suluhisho
- mfumo wa homogeneous (homogeneous) unaojumuisha chembe za dutu iliyoyeyushwa, kutengenezea na bidhaa za mwingiliano wao.
Tabia na mali ya ufumbuzi wa electrolyte, kama unavyojua vizuri, huelezewa na nadharia nyingine muhimu ya kemia - nadharia ya kutengana kwa electrolytic, iliyoandaliwa na S. Arrhenius, iliyoandaliwa na kuongezewa na wanafunzi wa D. I. Mendeleev, na hasa na I. A. Kablukov.
Maswali ya ujumuishaji:
1. Mifumo ya kutawanya ni nini?
2. Wakati ngozi imeharibiwa (jeraha), kufungwa kwa damu kunazingatiwa - coagulation ya sol. Nini kiini cha mchakato huu? Kwa nini jambo hili hufanya kazi ya kinga kwa mwili? Je! ni jina gani la ugonjwa ambao kuganda kwa damu ni ngumu au hauzingatiwi?
3. Tuambie kuhusu umuhimu wa mifumo mbalimbali ya kutawanya katika maisha ya kila siku.
4. Fuatilia mageuzi ya mifumo ya colloidal wakati wa maendeleo ya maisha duniani.
Mifumo iliyotawanyika.
Mifumo iliyotawanyika imeenea katika asili na imetumiwa na wanadamu katika shughuli zao za maisha kwa muda mrefu. Takriban kiumbe chochote kilicho hai ama huwakilisha mfumo uliotawanyika au huwa ndani ya aina mbalimbali.
Mfano: mifumo iliyotawanywa kwa uhuru(hakuna miundo imara imara - soli): damu, lymph, tumbo na juisi ya matumbo, maji ya cerebrospinal, nk.
mifumo ya mshikamano iliyotawanywa(kuna miundo ngumu ya anga - gel): protoplasm, membrane ya seli, nyuzi za misuli, lensi ya jicho, nk.
Mifumo iliyotawanyika hutumiwa kikamilifu katika dawa, hasa ufumbuzi wa colloidal, erosoli, creams, na marashi. Michakato ya biochemical katika mwili hutokea katika mifumo iliyotawanyika. Kunyonya kwa chakula kunahusishwa na mpito wa virutubisho katika hali ya kufutwa. Biofluids (mifumo iliyotawanywa) inashiriki katika usafirishaji wa virutubishi (mafuta, amino asidi, oksijeni), dawa kwa viungo na tishu, na pia katika uondoaji wa metabolites (urea, bilirubin, dioksidi kaboni) kutoka kwa mwili.
Ujuzi wa mifumo ya michakato ya kimwili na kemikali katika mifumo iliyotawanywa ni muhimu kwa madaktari wa baadaye kwa kusoma taaluma za matibabu na kliniki, na kwa ufahamu wa kina wa taratibu zinazotokea katika mwili na kuzibadilisha kwa uangalifu katika mwelekeo unaohitajika.
Mifumo iliyotawanyika- hizi ni mifumo ya multicomponent ambayo baadhi ya vitu kwa namna ya chembe ndogo husambazwa katika dutu nyingine. Dutu inayosambazwa inaitwa awamu ya kutawanywa. Dutu ambayo awamu ya kutawanywa inasambazwa inaitwa njia ya utawanyiko.
Mfano: suluhisho la sukari ya maji
molekuli za glucose - awamu iliyotawanyika
maji - kati ya utawanyiko
Mtawanyiko ni thamani inayobainisha ukubwa wa chembe zilizosimamishwa katika mifumo iliyotawanywa. Ni kinyume cha kipenyo cha chembe ya awamu iliyotawanywa. Kadiri ukubwa wa chembe unavyopungua, ndivyo mtawanyiko unavyoongezeka.
Uainishaji wa mifumo ya kutawanya.
Mifumo iliyotawanyika imeainishwa kulingana na vigezo vitano.
1. Kwa kiwango cha mtawanyiko:
· mbaya
D = 10 4 – 10 6 m –1 , ni sifa ya kutokuwa na utulivu na opacity.
Mfano: kusimamishwa, emulsions, povu, kusimamishwa.
· colloidal kutawanywa
D = 10 7 – 10 9 m –1 , inaweza kuwa ya uwazi na ya mawingu, imara na isiyo imara.
Mfano: ufumbuzi wa colloidal, ufumbuzi wa misombo ya juu ya uzito wa Masi.
molekuli-tawanya na ion-tawanya
D = 10 10 – 10 11 m –1 , ni sifa ya uwazi na utulivu.
Mfano: ufumbuzi wa misombo ya chini ya uzito wa Masi.
2. Kwa uwepo wa kiolesura cha kimwili kati ya awamu iliyotawanywa na njia ya utawanyiko:
· homogeneous (mifumo ya awamu moja, hakuna kiolesura.
Mfano: ufumbuzi wa uzito mdogo wa Masi na misombo ya juu ya uzito wa Masi.
· tofauti tofauti
kuna kiolesura kati ya awamu iliyotawanywa na njia ya utawanyiko.
Mfano: ufumbuzi wa colloidal na mifumo ya coarse.
3. Kulingana na asili ya mwingiliano kati ya awamu iliyotawanywa na njia ya utawanyiko:
· lyophilic
Kuna mshikamano kati ya awamu iliyotawanywa na njia ya utawanyiko.
Mfano: mifumo yote ya homogeneous.
· lyophobic
Kuna mwingiliano mdogo au hakuna kati ya awamu iliyotawanywa na njia ya utawanyiko.
Mfano: mifumo yote tofauti.
4. Kulingana na hali ya kujumlisha awamu iliyotawanywa na njia ya utawanyiko:
| njia ya udhibiti wa awamu | yenye gesi | ngumu | kioevu |
| yenye gesi | mchanganyiko wa gesi (hewa) | vumbi la unga wa moshi wa tumbaku, erosoli za cosmic | mawingu ya mvuke ya ukungu |
| kioevu | kuyeyushwa katika damu CO 2, O 2, N2, maji ya madini yenye povu vinywaji vya kaboni | suluhu za colloidal husimamisha suluhu za IUD suluhu za NMS | emulsions: siagi ya maziwa siagi creams marashi mafuta |
| ngumu | povu imara (plastiki povu, mkaa) kubadilishana ioni resini ungo Masi | aloi za chuma glasi ya rangi, mawe ya thamani ya fuwele (rubi, amethisto) mishumaa (mishumaa ya dawa) | kioo hutia maji madini na inclusions kioevu (lulu, opal) udongo mvua |
5. Kwa asili ya njia ya utawanyiko:
Ufumbuzi wa kweli.
Suluhisho la kweli ni mfumo wa kutawanya wa lyophilic wenye ukubwa wa 10 –10 – 10 –11 m.
Suluhisho la kweli ni mifumo ya kutawanya ya awamu moja; ina sifa ya nguvu ya juu ya dhamana kati ya awamu iliyotawanywa na njia ya utawanyiko. Suluhisho la kweli linabaki kuwa sawa kwa muda usiojulikana. Suluhisho za kweli huwa wazi kila wakati. Chembe za suluhisho la kweli hazionekani hata kwa darubini ya elektroni. Suluhisho za kweli zinaenea vizuri.
Sehemu, hali ya mkusanyiko ambayo haibadilika wakati wa kuunda suluhisho, inaitwa kutengenezea (utawanyiko wa kati), na sehemu nyingine inaitwa solute (awamu ya kutawanya).
Ikiwa vipengele vina hali sawa ya mkusanyiko, kutengenezea ni sehemu ambayo kiasi chake katika suluhisho kinatawala.
Katika ufumbuzi wa electrolyte, bila kujali uwiano wa vipengele, elektroliti huchukuliwa kuwa dutu iliyoyeyushwa.
Suluhisho za kweli zimegawanywa:
· kwa aina ya kiyeyusho: chenye maji na kisicho na maji
· kwa aina ya dutu iliyoyeyushwa: miyeyusho ya chumvi, asidi, alkali, gesi, nk.
· kuhusiana na sasa ya umeme: electrolytes na yasiyo ya elektroliti
kwa kuzingatia: kujilimbikizia na diluted
· kulingana na kiwango cha kufikia kikomo cha umumunyifu: iliyojaa na isiyojaa
· kutoka kwa mtazamo wa thermodynamic: bora na halisi
· kwa hali ya mkusanyiko: gesi, kioevu, imara
Suluhisho za kweli ni:
ion-iliyotawanywa (awamu iliyotawanywa - ioni zilizotiwa maji): mmumunyo wa maji wa NaCl
· kutawanywa kwa molekuli (awamu iliyotawanywa - molekuli): mmumunyo wa maji wa glukosi
Kila ioni, kibinafsi au kwa pamoja, hufanya kazi fulani katika mwili. Jukumu la maamuzi katika uhamisho wa maji katika mwili ni wa Na + na Cl - ions, yaani, wanashiriki katika kimetaboliki ya maji-chumvi. Ioni za elektroliti zinahusika katika michakato ya kudumisha shinikizo la osmotic mara kwa mara, kuanzisha usawa wa asidi-msingi, katika michakato ya kupitisha msukumo wa ujasiri, na katika michakato ya uanzishaji wa enzyme.
Kutoka kwa mtazamo wa mifumo ya maisha, ufumbuzi ambao maji ni kutengenezea ni ya riba kubwa.
Idadi kubwa ya vitu huyeyuka ndani yake. Sio tu kutengenezea ambayo inahakikisha utawanyiko wa molekuli wa vitu katika mwili wote. Pia ni mshiriki katika michakato mingi ya kemikali na biochemical katika mwili. Kwa mfano, hidrolisisi, hydration, uvimbe, usafiri wa virutubisho na madawa ya kulevya, gesi, antibodies, nk.
Kuna ubadilishanaji unaoendelea wa maji na vitu vilivyoyeyushwa ndani yake katika mwili. Maji hufanya sehemu kubwa ya kiumbe chochote kilicho hai. Yaliyomo katika mwili wa mwanadamu hubadilika na umri: katika kiinitete cha mwanadamu - 97%, kwa mtoto mchanga - 77%, kwa wanaume wazima - 61%, kwa wanawake wazima - 54%, kwa wazee zaidi ya miaka 81 - 49.8%. Maji mengi mwilini yako ndani ya seli (70%), karibu 23% ni maji ya seli, na iliyobaki (7%) iko ndani ya mishipa ya damu na kama sehemu ya plasma ya damu.
Kwa jumla kuna lita 42 za maji katika mwili. 1.5 - 3 lita za maji huingia na kutoka kwa mwili kwa siku. Hii ni usawa wa kawaida wa maji ya mwili.
Njia kuu ya kuondoa maji kutoka kwa mwili ni figo. Kupoteza kwa 10-15% ya maji ni hatari, na 20-25% ni mbaya kwa mwili.
Tabia muhimu zaidi ya suluhisho ni mkusanyiko wake.
Njia za kuelezea mkusanyiko wa suluhisho:
1. Sehemu ya wingi w(x)- thamani sawa na uwiano wa wingi wa dutu iliyoyeyushwa m(x) kwa wingi wa suluhisho m(p-p)
w(x) = × 100%
2. Mkusanyiko wa Molar wa suluhisho na(X)- thamani sawa na uwiano wa kiasi cha dutu n (x) iliyo katika suluhisho kwa kiasi cha ufumbuzi huu V (suluhisho).
Na(x) = [mol/l], ambapo n(x) = [mol]
Suluhisho la millimolar - suluhisho na mkusanyiko wa molar sawa na 0.001 mol / l
Suluhisho la centimolar - suluhisho na mkusanyiko wa molar sawa na 0.01 mol / l
Suluhisho la decimolar - suluhisho na mkusanyiko wa molar sawa na 0.1 mol / l
3. Molar ukolezi sawa Na ( x) - thamani sawa na uwiano wa kiasi cha dutu sawa n (x) katika suluhisho la ujazo wa suluhisho hili.
c ( x) = [mol/l], ambapo n ( x) = [mol], na M( x) = × M(x)
Sawa - ni chembe halisi au ya masharti ya jambo X, ambayo katika majibu ya msingi wa asidi-msingi ni sawa na ioni moja ya hidrojeni au katika ORR iliyotolewa - elektroni moja.
Nambari ya usawa z Na sababu ya usawa f= . Sababu ya usawa inaonyesha ni sehemu gani ya chembe halisi ya maada X sawa na ioni moja ya hidrojeni au elektroni moja. Nambari ya usawa z sawa na:
a) asidi - msingi wa asidi H 2 SO 4 z = 2.
b) besi - asidi ya msingi Aℓ(OH) 3 z = 3.
c) chumvi - bidhaa ya hali ya oxidation (s.o.) ya chuma na idadi ya atomi zake katika molekuli ya Fe 2 (SO 4) 3 z= 2 × 3 = 6.
d) mawakala wa oxidizing - idadi ya elektroni zilizounganishwa
Mn +7 + 5ē → Mn +2 z = 5
e) mawakala wa kupunguza - idadi ya elektroni iliyotolewa
Fe +2 – 1ē → Fe +3 z = 1
4. Mkusanyiko wa Molal b(x)- thamani sawa na uwiano wa kiasi cha dutu kwa wingi wa kutengenezea (kg)
b(x) = = [mol/kg]
5. Sehemu ya mole c (Xi) sawa na uwiano wa kiasi cha dutu ya sehemu fulani kwa jumla ya vipengele vyote vya suluhisho
Fomula za uhusiano kati ya viwango:
Na(x)= c(x)×z
Suluhisho zina idadi ya mali ambayo haitegemei asili ya solute, lakini inategemea tu ukolezi wake. Muhimu zaidi ni osmosis.
Shukrani kwa osmosis, mchakato mgumu wa kimetaboliki ya mwili na mazingira ya nje hufanyika kupitia utando wa seli za viungo na tishu.
Usambazaji ni mchakato wa kusawazisha kwa hiari ukolezi kwa ujazo wa kitengo.
Osmosis ni uenezaji wa njia moja wa molekuli za kutengenezea kupitia utando unaoweza kupenyeza nusu kutoka kwa kutengenezea hadi kwenye mmumunyo au kutoka kwa mmumunyo wenye ukolezi wa chini hadi kwenye mmumunyo wenye ukolezi wa juu zaidi.
suluhisho la kutengenezea
Uhamisho wa kutengenezea kupitia utando unatokana na shinikizo la osmotic . Ni sawa na shinikizo la ziada la nje ambalo linapaswa kutumiwa kutoka kwa suluhisho ili kuacha mchakato, yaani, kuunda hali ya usawa wa osmotic. Kuzidi shinikizo la ziada juu ya shinikizo la kiosmotiki kunaweza kusababisha kugeuzwa kwa osmosis - utengamano wa reverse wa kutengenezea. Osmosis ya nyuma hutokea wakati plasma ya damu inachujwa katika sehemu ya ateri ya capillary na katika glomeruli ya figo.
Shinikizo la Osmotic ni shinikizo ambalo lazima litumike kwa suluhisho ili osmosis ikome.
Mlinganyo wa Van't Hoff: P osm = c RT×10 3
Shinikizo la damu la osmotic: 780 - 820 kPa
Suluhisho zote, kutoka kwa mtazamo wa matukio ya osmotic, zinaweza kugawanywa katika vikundi 3:
· Suluhu za isotonic ni suluhu ambazo zina shinikizo sawa la osmotiki na ukolezi wa osmolar. Mifano: nyongo, myeyusho wa NaCl (w=0.9%, c=0.15 mol/l), myeyusho wa glukosi (w=7%, c=0.3 mol/l)
Mkusanyiko wa Osmolar (osmolarity) ni jumla ya kiasi cha dutu ya chembe zote za kinetically zilizomo katika lita 1 ya ufumbuzi. na osm, osmol/l
Mkusanyiko wa Osmolality (osmolality) ni jumla ya kiasi cha dutu ya chembe zote za kinetically zilizomo katika kilo 1 ya kutengenezea. b osm, osmol/kg
Kwa ufumbuzi wa kuondokana, mkusanyiko wa osmolar ni sawa na mkusanyiko wa osmolal. c osm ≈ b osm
· Suluhisho la hypertonic - suluhisho na mkusanyiko wa juu wa dutu zilizoyeyushwa, kwa hiyo, na shinikizo la juu la osmotic ikilinganishwa na ufumbuzi mwingine na, mbele ya utando wa kupenyeza, wenye uwezo wa kuteka maji kutoka humo. Mifano: juisi ya matumbo, mkojo.
· Suluhisho la Hypotonic - suluhisho na mkusanyiko wa chini wa vitu vilivyoharibiwa, kwa hiyo, na shinikizo la chini la osmotic ikilinganishwa na ufumbuzi mwingine na uwezo wa kupoteza maji mbele ya utando unaoweza kupenya. Mifano: mate, jasho.
Seli za wanyama na mimea hutenganishwa na mazingira na utando. Wakati seli imewekwa katika suluhisho la viwango tofauti vya osmolar au shinikizo, matukio yafuatayo yatazingatiwa:
Plasmolysis - kupunguza kiasi cha seli. Katika kesi hii, kiini kinawekwa kwenye suluhisho la hypertonic. Tofauti ya shinikizo la osmotiki husababisha kutengenezea kuhama kutoka kwa seli hadi kwenye suluhisho la hypertonic.
· lysis – ongezeko la ujazo wa seli. Katika kesi hii, kiini huwekwa kwenye suluhisho la hypotonic. Tofauti ya shinikizo la osmotiki husababisha kutengenezea kuhamia kwenye seli. Katika kesi ya kupasuka kwa membrane ya erythrocyte na uhamisho wa hemoglobin katika plasma, jambo hilo linaitwa hemolysis.
Isoosmia - kiasi cha seli haibadilika. Katika kesi hii, kiini kinawekwa kwenye suluhisho la isotonic.
Kwa msaada wa matukio ya osmotic, kimetaboliki ya maji-chumvi huhifadhiwa katika mwili wa binadamu. Osmosis ni msingi wa utaratibu wa kazi ya figo. Suluhisho la Isotonic (physiological) NaCl (0.9%) hutumiwa kwa hasara kubwa za damu. Suluhisho la Hypertonic NaCl (10%) hutumiwa wakati wa kutumia bandeji za chachi kwa majeraha ya purulent.
Shinikizo la oncotic- Hii ni sehemu ya shinikizo la osmotic linaloundwa na protini.
Katika plasma ya damu ya binadamu hufanya tu kuhusu 0.5% ya shinikizo la osmotic (0.03-0.04 atm au 2.5 - 4.0 kPa). Hata hivyo, shinikizo la oncotic lina jukumu muhimu katika uundaji wa maji ya intercellular, mkojo wa msingi, nk. Ukuta wa kapilari unaweza kupenyeza kwa urahisi maji na vitu vyenye uzito wa chini wa Masi, lakini si kwa protini. Kiwango cha kuchujwa kwa maji kupitia ukuta wa capillary imedhamiriwa na tofauti kati ya shinikizo la oncotic la protini za plasma na shinikizo la hydrostatic ya damu iliyoundwa na kazi ya moyo. Katika mwisho wa mishipa ya capillary, suluhisho la salini pamoja na virutubisho hupita kwenye nafasi ya intercellular. Katika mwisho wa venous ya capillary, mchakato unaendelea kinyume chake, kwani shinikizo la venous ni chini kuliko shinikizo la oncotic. Matokeo yake, vitu vinavyotolewa na seli hupita ndani ya damu. Katika magonjwa yanayofuatana na kupungua kwa mkusanyiko wa protini katika damu (hasa albumin), shinikizo la oncotic hupungua, na hii inaweza kuwa moja ya sababu za mkusanyiko wa maji katika nafasi ya intercellular, na kusababisha maendeleo ya edema.
 |
Mfumo wa kutawanya- Miundo ya awamu mbili au zaidi (miili) ambayo kwa kweli haichanganyiki na haifanyiki kemikali kwa kila mmoja. Katika hali ya kawaida ya mfumo wa awamu mbili, ya kwanza ya dutu ( awamu iliyotawanyika) kusambazwa vizuri katika pili ( njia ya utawanyiko) Ikiwa kuna awamu kadhaa, zinaweza kutengwa kutoka kwa kila mmoja kimwili (centrifuge, tofauti, nk).
Mifumo ya kawaida iliyotawanywa ni suluhisho za colloidal, soli. Mifumo iliyotawanyika pia inajumuisha kesi ya kati iliyotawanywa imara ambayo awamu ya kutawanywa iko. Suluhisho la misombo ya uzani wa juu wa Masi na wewe
Uainishaji wa mifumo ya kutawanya
Uainishaji wa jumla wa mifumo ya kutawanya ni msingi wa tofauti katika hali ya mkusanyiko wa kati ya utawanyiko na awamu iliyotawanywa (awamu). Mchanganyiko wa aina tatu za hali ya mkusanyiko hufanya iwezekanavyo kutofautisha aina tisa za mifumo ya kutawanya ya awamu mbili. Kwa ufupi, kawaida huonyeshwa na sehemu, nambari ambayo inaonyesha awamu iliyotawanywa, na denominator inaonyesha kati ya utawanyiko; kwa mfano, kwa mfumo wa gesi-katika-kioevu jina la G/L linakubaliwa.
| Uteuzi | Awamu iliyotawanywa | Kati ya kutawanya | Kichwa na mfano |
|---|---|---|---|
| Y/Y | Ya gesi | Ya gesi | Mchanganyiko unaofanana kila wakati (hewa, gesi asilia) |
| F/G | Kioevu | Ya gesi | Aerosols: ukungu, mawingu |
| T/G | Ngumu | Ya gesi | Erosoli (vumbi, mafusho), vitu vya poda |
| G/F | Ya gesi | Kioevu | Emulsions ya gesi na povu |
| F/F | Kioevu | Kioevu | Emulsions: mafuta, cream, maziwa |
| T/F | Ngumu | Kioevu | Kusimamishwa na soli: massa, sludge, kusimamishwa, kuweka |
| H/T | Ya gesi | Ngumu | Miili ya porous: polima za povu, pumice |
| W/T | Kioevu | Ngumu | Mifumo ya capillary (miili ya porous iliyojaa maji): udongo, udongo |
| T/T | Ngumu | Ngumu | Mifumo thabiti tofauti: aloi, simiti, keramik za glasi, vifaa vya mchanganyiko |
Kulingana na mali ya kinetic ya awamu iliyotawanywa, mifumo ya kutawanya ya awamu mbili inaweza kugawanywa katika madarasa mawili:
- Mifumo iliyotawanywa kwa uhuru, ambayo awamu ya kutawanywa ni ya simu;
- Mifumo iliyotawanywa kwa mshikamano, ambayo kati ya utawanyiko ni imara, na chembe za awamu zao zilizotawanyika zimeunganishwa na haziwezi kusonga kwa uhuru.
Kwa upande mwingine, mifumo hii imeainishwa kulingana na kiwango cha utawanyiko.
Mifumo yenye chembe za awamu zilizotawanywa za ukubwa sawa huitwa monodisperse, na mifumo yenye chembe za ukubwa usio sawa huitwa polydisperse. Kama sheria, mifumo halisi inayotuzunguka ni polydisperse.
Pia kuna mifumo iliyotawanywa yenye idadi kubwa ya awamu - mifumo tata iliyotawanywa. Kwa mfano, wakati maji ya utawanyiko wa kioevu yana chemsha na sehemu dhabiti iliyotawanywa, mfumo wa awamu tatu "mvuke - matone - chembe ngumu" hupatikana.
Mfano mwingine wa mfumo tata wa kutawanya ni maziwa, sehemu kuu ambazo (bila kuhesabu maji) ni mafuta, casein na sukari ya maziwa. Mafuta ni katika mfumo wa emulsion na wakati maziwa yanasimama, hatua kwa hatua huinuka hadi juu (cream). Casein iko katika mfumo wa suluhisho la colloidal na haijatolewa kwa hiari, lakini inaweza kupunguzwa kwa urahisi (kwa njia ya jibini la Cottage) wakati maziwa yanatiwa asidi, kwa mfano, na siki. Chini ya hali ya asili, casein hutolewa wakati maziwa yanawaka. Hatimaye, sukari ya maziwa iko katika mfumo wa suluhisho la Masi na hutolewa tu wakati maji yanapuka.
Mifumo iliyotawanywa kwa uhuru
Kulingana na saizi ya chembe, mifumo iliyotawanywa kwa uhuru imegawanywa katika:
Mifumo ya Ultramicroheterogeneous pia huitwa colloidal au soli. Kulingana na asili ya kati ya utawanyiko, soli imegawanywa katika soli dhabiti, erosoli (sols na kati ya utawanyiko wa gesi) na lyosols (sols na kati ya utawanyiko wa kioevu). Mifumo ya microheterogeneous ni pamoja na kusimamishwa, emulsions, povu na poda. Mifumo ya kawaida ya coarse ni mifumo ya gesi-ngumu (kwa mfano, mchanga).
Mifumo ya Colloidal ina jukumu kubwa katika biolojia na maisha ya binadamu. Katika maji ya kibaolojia ya mwili, idadi ya vitu iko katika hali ya colloidal. Vitu vya kibayolojia (misuli na seli za neva, damu na vimiminika vingine vya kibayolojia) vinaweza kuchukuliwa kuwa suluhu za colloidal. Mtawanyiko wa damu ni plasma - suluhisho la maji ya chumvi na protini zisizo za kawaida.
Mifumo iliyotawanywa kwa mshikamano
Nyenzo zenye vinyweleo
Vifaa vya porous vimegawanywa kulingana na ukubwa wa pore, kulingana na uainishaji wa M. M. Dubinin, katika:
Kulingana na sifa za kijiometri, miundo ya porous imegawanywa katika mara kwa mara(ambayo kwa kiasi cha mwili kuna ubadilishaji sahihi wa pores au mashimo na njia zinazowaunganisha) na stochastic(ambapo mwelekeo, sura, ukubwa, nafasi ya jamaa na mahusiano ya pores ni random). Nyenzo nyingi za porous zinajulikana na muundo wa stochastic. Asili ya pores pia ni muhimu: wazi pores huwasiliana na uso wa mwili ili kioevu au gesi iweze kuchujwa kupitia kwao; mwisho-mwisho pores pia huwasiliana na uso wa mwili, lakini uwepo wao hauathiri upenyezaji wa nyenzo; pores zilizofungwa .
Mifumo thabiti tofauti
Mfano wa kawaida wa mifumo dhabiti yenye mchanganyiko tofauti ni nyenzo za utungaji zilizotumiwa sana hivi karibuni (composites) - nyenzo zilizoundwa kwa usanii, lakini zenye mchanganyiko tofauti, ambazo zinajumuisha vipengee viwili au zaidi vilivyo na mipaka ya kiolesura wazi kati yao. Katika nyenzo nyingi hizi (isipokuwa zile zilizowekwa), vifaa vinaweza kugawanywa tumbo na kujumuishwa ndani yake vipengele vya kuimarisha; katika kesi hii, vipengele vya kuimarisha kawaida huwajibika kwa sifa za mitambo ya nyenzo, na tumbo huhakikisha uendeshaji wa pamoja wa vipengele vya kuimarisha. Nyenzo za zamani zaidi za mchanganyiko ni pamoja na adobe, simiti iliyoimarishwa, chuma cha damaski na papier-mâché. Siku hizi, plastiki zilizoimarishwa kwa nyuzinyuzi, nyuzinyuzi, na keramik za chuma zinatumika sana na zimepata matumizi katika nyanja mbali mbali za teknolojia.
Harakati za mifumo iliyotawanyika
Mechanics ya multiphase media inahusika na utafiti wa harakati za mifumo iliyotawanywa. Hasa, shida za kuongeza vifaa anuwai vya joto na nguvu (vitengo vya turbine ya mvuke, vibadilisha joto, nk), na vile vile maendeleo ya teknolojia ya kutumia mipako anuwai, hufanya shida ya modeli ya hesabu ya mtiririko wa karibu wa ukuta wa gesi. -mchanganyiko wa matone ya kioevu yanafaa. Kwa upande wake, utofauti mkubwa wa muundo wa mtiririko wa karibu wa ukuta wa vyombo vya habari vya multiphase, haja ya kuzingatia mambo mbalimbali (inertia ya matone, uundaji wa filamu ya kioevu, mabadiliko ya awamu, nk) inahitaji ujenzi wa mifano maalum ya hisabati. ya multiphase media, ambayo kwa sasa inaendelezwa kikamilifu
Katika ulimwengu unaotuzunguka, vitu safi ni nadra sana; kimsingi, vitu vingi duniani na angahewa ni michanganyiko tofauti iliyo na zaidi ya sehemu mbili. Chembe zenye ukubwa kutoka takriban nm 1 (saizi kadhaa za molekuli) hadi 10 µm zinaitwa. kutawanywa(Kilatini dispergo - kutawanya, dawa). Mifumo mbalimbali (isokaboni, kikaboni, polima, protini), ambayo angalau moja ya vitu ni katika mfumo wa chembe hizo, huitwa kutawanywa. Kutawanywa - hizi ni mifumo isiyo ya kawaida inayojumuisha awamu mbili au zaidi na kiolesura kilichokuzwa sana kati yao au mchanganyiko unaojumuisha angalau vitu viwili ambavyo haviwezi kuunganishwa kabisa au kivitendo na havifanyiki kemikali. Moja ya awamu - awamu iliyotawanywa - ina chembe ndogo sana zilizosambazwa katika awamu nyingine - kati ya utawanyiko.
Mfumo uliotawanyika
Kwa mujibu wa hali yao ya mkusanyiko, chembe zilizotawanyika zinaweza kuwa imara, kioevu, gesi, na katika hali nyingi zina muundo tata. Vyombo vya habari vya mtawanyiko pia ni gesi, kioevu na imara. Miili ya kweli ya ulimwengu unaotuzunguka iko katika mfumo wa mifumo iliyotawanywa: maji ya bahari, udongo na udongo, tishu za viumbe hai, vifaa vingi vya kiufundi, bidhaa za chakula, nk.
Uainishaji wa mifumo ya kutawanya
Licha ya majaribio mengi ya kupendekeza uainishaji wa umoja wa mifumo hii, bado haipo. Sababu ni kwamba katika uainishaji wowote, sio mali zote za mifumo ya kutawanya huchukuliwa kama kigezo, lakini moja tu yao. Hebu fikiria uainishaji wa kawaida wa mifumo ya colloidal na microheterogeneous.
Katika uwanja wowote wa ujuzi, wakati mtu anapaswa kukabiliana na vitu na matukio magumu, ili kuwezesha na kuanzisha mifumo fulani, inashauriwa kuainisha kulingana na vigezo fulani. Hii inatumika pia kwa uwanja wa mifumo iliyotawanywa; Kwa nyakati tofauti, kanuni tofauti za uainishaji zilipendekezwa kwao. Kulingana na ukubwa wa mwingiliano kati ya vitu vya kati ya utawanyiko na awamu iliyotawanywa, colloids ya lyophilic na lyophobic inajulikana. Mbinu zingine za kuainisha mifumo ya kutawanya zimeainishwa kwa ufupi hapa chini.
Uainishaji kwa uwepo au kutokuwepo kwa mwingilianokati ya chembe za awamu iliyotawanywa. Kwa mujibu wa uainishaji huu, mifumo iliyotawanywa imegawanywa katika kutawanywa kwa uhuru na kutawanywa kwa ushirikiano; uainishaji unatumika kwa ufumbuzi wa colloidal na ufumbuzi wa misombo ya juu ya uzito wa Masi.
Mifumo iliyotawanywa kwa uhuru ni pamoja na miyeyusho ya kawaida ya colloidal, kusimamishwa, kusimamishwa, na miyeyusho mbalimbali ya misombo ya juu ya molekuli ambayo ina umajimaji, kama vile vimiminiko vya kawaida na miyeyusho.
Mifumo iliyotawanywa kwa mshikamano ni pamoja na ile inayoitwa mifumo iliyopangwa, ambayo, kama matokeo ya mwingiliano kati ya chembe, mfumo wa mesh wa anga huibuka, na mfumo kwa ujumla hupata mali ya mwili wa nusu-imara. Kwa mfano, soli za vitu vingine na suluhisho za misombo ya juu ya Masi, wakati joto linapungua au kwa kuongezeka kwa mkusanyiko juu ya kikomo fulani, bila kufanyiwa mabadiliko yoyote ya nje, hupoteza maji - huweka gelatin (gelatinize), na kupita kwenye hali ya gel (jelly). Hii pia inajumuisha pastes iliyokolea na hali ya hewa ya amofasi.
Uainishaji kwa mtawanyiko. Mali ya kimwili ya dutu haitegemei ukubwa wa mwili, lakini kwa kiwango cha juu cha kusaga huwa kazi ya utawanyiko. Kwa mfano, soli za chuma zina rangi tofauti kulingana na kiwango cha kusaga. Kwa hivyo, suluhisho za colloidal za dhahabu za utawanyiko wa juu sana zina rangi ya zambarau, zile zilizotawanywa kidogo zina rangi ya bluu, na hata zile zilizotawanywa kidogo zina rangi ya kijani kibichi. Kuna sababu ya kuamini kwamba mali nyingine za soli za dutu sawa hubadilika jinsi zilivyo chini: Kigezo cha asili cha kuainisha mifumo ya colloidal na mgawanyiko inajipendekeza yenyewe, yaani, mgawanyiko wa eneo la hali ya colloidal (10 -5 -10 -7 sentimita) katika idadi ya vipindi nyembamba. Uainishaji kama huo ulipendekezwa kwa wakati mmoja, lakini ikawa haina maana, kwani mifumo ya colloidal karibu kila wakati inatawanyika; monodisperse ni nadra sana. Kwa kuongeza, kiwango cha utawanyiko kinaweza kubadilika kwa muda, yaani, inategemea umri wa mfumo.
Hakuna vipengele katika asili ambavyo ni safi. Kimsingi, wote ni mchanganyiko tofauti. Wao, kwa upande wake, wanaweza kuwa tofauti au homogeneous. Wao huundwa kutoka kwa vitu katika hali ya jumla, na kuunda mfumo maalum wa utawanyiko ambao awamu mbalimbali zipo. Kwa kuongeza, mchanganyiko kawaida huwa na kati ya utawanyiko. Kiini chake kiko katika ukweli kwamba inachukuliwa kuwa kipengele kilicho na kiasi kikubwa ambacho dutu inasambazwa. Katika mfumo uliotawanyika, awamu na kati ziko kwa namna ambayo kuna chembe za interface kati yao. Kwa hiyo, inaitwa tofauti au tofauti. Kwa kuzingatia hili, hatua ya uso, na sio chembe kwa ujumla, ni ya umuhimu mkubwa.
Uainishaji wa mfumo uliotawanyika
Awamu, kama inavyojulikana, inawakilishwa na vitu vyenye hali tofauti. Na vipengele hivi vimegawanywa katika aina kadhaa. Hali ya jumla ya awamu iliyotawanywa inategemea mchanganyiko wa kati ndani yake, na kusababisha aina 9 za mifumo:
- Gesi. Kioevu, kigumu na kipengele kinachohusika. Mchanganyiko wa homogeneous, ukungu, vumbi, erosoli.
- Awamu ya kutawanywa kwa kioevu. Gesi, imara, maji. Povu, emulsions, soli.
- Awamu thabiti iliyotawanywa. Kioevu, gesi na dutu inayozingatiwa katika kesi hii. Udongo, dawa au vipodozi, miamba.
Kama sheria, vipimo vya mfumo wa kutawanya vinatambuliwa na saizi ya chembe za awamu. Kuna uainishaji ufuatao:
- coarse (kusimamishwa);
- hila na kweli).
Chembe za mfumo wa mtawanyiko
Kwa kuchunguza mchanganyiko wa coarse, mtu anaweza kuona kwamba chembe za misombo hii katika muundo zinaweza kuonekana kwa jicho la uchi, kutokana na ukweli kwamba ukubwa wao ni zaidi ya 100 nm. Kusimamishwa kwa ujumla hurejelea mfumo ambao awamu iliyotawanywa inaweza kutenganishwa na ile ya kati. Hii ni kwa sababu wanachukuliwa kuwa opaque. Kusimamishwa hugawanywa katika emulsions (vimiminika visivyo na maji), erosoli (chembe ndogo na yabisi), na kusimamishwa (imara katika maji).
Dutu ya colloidal ni dutu yoyote ambayo ina ubora wa kuwa na kipengele kingine kilichotawanywa sawasawa ndani yake. Hiyo ni, iko, au tuseme, ni sehemu ya awamu iliyotawanywa. Hii ni hali wakati nyenzo moja inasambazwa kabisa kwa nyingine, au tuseme kwa kiasi chake. Katika mfano wa maziwa, mafuta ya kioevu hutawanya katika suluhisho la maji. Katika kesi hii, molekuli ndogo iko ndani ya nanometer 1 na mikromita 1, na kuifanya isionekane kwa darubini ya macho mara tu mchanganyiko unapokuwa sawa.
Hiyo ni, hakuna sehemu ya suluhisho ina mkusanyiko wa juu au wa chini wa awamu iliyotawanywa kuliko nyingine yoyote. Inaweza kusema kuwa asili ya colloidal. Kubwa zaidi inaitwa awamu inayoendelea au kati ya utawanyiko. Kwa sababu ukubwa na usambazaji wake haubadilika, na kipengele kinachohusika kinaenea kote. Aina za koloidi ni pamoja na erosoli, emulsion, povu, mtawanyiko, na michanganyiko inayoitwa hidrosols. Kila mfumo kama huo una awamu mbili: awamu iliyotawanywa na inayoendelea.
Colloids katika historia
Kuvutiwa sana na vitu kama hivyo kulikuwepo katika sayansi yote mwanzoni mwa karne ya 20. Einstein na wanasayansi wengine walisoma kwa uangalifu sifa na matumizi yao. Wakati huo, uwanja huu mpya wa sayansi ulikuwa eneo linaloongoza la utafiti kwa wananadharia, watafiti na watengenezaji. Baada ya kilele cha kupendezwa kabla ya 1950, utafiti juu ya colloids ulipungua sana. Inafurahisha kutambua kwamba kwa ujio wa hivi karibuni wa darubini za nguvu za juu na "nanoteknolojia" (utafiti wa vitu kwa kiwango kidogo kidogo), kuna shauku mpya ya kisayansi katika utafiti wa nyenzo mpya.
Soma zaidi kuhusu dutu hizi
Kuna mambo yaliyozingatiwa katika asili na katika ufumbuzi wa bandia ambao una mali ya colloidal. Kwa mfano, mayonnaise, lotion ya vipodozi na mafuta ni aina ya emulsions ya bandia, wakati maziwa ni mchanganyiko sawa ambao hutokea kwa kawaida. Foams ya colloidal ni pamoja na cream na povu ya kunyoa, wakati vyakula vinavyoliwa ni pamoja na siagi, marshmallows na jelly. Mbali na chakula, vitu hivi vipo katika mfumo wa aloi, rangi, wino, sabuni, wadudu, erosoli, povu ya polystyrene na mpira. Hata vitu vyema vya asili kama vile mawingu, lulu na opal vina sifa ya colloidal kwa sababu vina vitu vingine vinavyosambazwa sawasawa kupitia kwao.
Maandalizi ya mchanganyiko wa colloidal
Kwa kupanua molekuli ndogo hadi safu ya mikromita 1 hadi 1, au kwa kupunguza chembe kubwa hadi saizi sawa. Dutu za colloidal zinaweza kupatikana. Uzalishaji zaidi unategemea aina ya vipengele vinavyotumiwa katika awamu zilizotawanywa na zinazoendelea. Colloids hutenda tofauti kuliko vinywaji vya kawaida. Na hii inazingatiwa katika usafiri na mali ya physicochemical. Kwa mfano, utando unaweza kuruhusu suluhu la kweli lenye molekuli dhabiti zilizounganishwa na molekuli kioevu kupita ndani yake. Wakati dutu ya colloidal, ambayo ina dhabiti iliyotawanywa kupitia kioevu, itanyoshwa na membrane. Usawa wa usambazaji ni sare hadi kufikia usawa wa hadubini kwenye pengo katika kipengele cha pili.
Ufumbuzi wa kweli
Utawanyiko wa colloidal unawasilishwa kwa namna ya mchanganyiko wa homogeneous. Kipengele kina mifumo miwili: awamu inayoendelea na iliyotawanyika. Hii inaonyesha kwamba kesi hii inahusiana na kwa wao ni moja kwa moja kuhusiana na mchanganyiko hapo juu unaojumuisha vitu kadhaa. Katika colloid, pili ina muundo wa chembe ndogo au matone ambayo ni sawasawa kusambazwa katika kwanza. Kutoka nm 1 hadi 100 nm ni ukubwa unaojumuisha awamu iliyotawanywa, au kwa usahihi zaidi chembe, katika angalau mwelekeo mmoja. Katika safu hii, awamu iliyotawanywa na vipimo vilivyoonyeshwa inaweza kuitwa vitu takriban ambavyo vinafaa maelezo: erosoli za colloidal, emulsions, povu, hidrosols. Chembe au matone yaliyopo katika nyimbo zinazozingatiwa kwa kiasi kikubwa zinakabiliwa na utungaji wa kemikali wa uso.
Suluhisho na mifumo ya colloidal
Mtu anapaswa kuzingatia ukweli kwamba ukubwa wa awamu ya kutawanywa ni vigumu kupima kutofautiana katika mfumo. Suluhisho wakati mwingine huonyeshwa na mali zao wenyewe. Ili iwe rahisi kutambua viashiria vya nyimbo, colloids inafanana nao na inaonekana karibu sawa. Kwa mfano, ikiwa ina fomu imara iliyotawanywa katika kioevu. Matokeo yake, chembe hazitapita kwenye membrane. Wakati vipengele vingine kama ioni zilizoyeyushwa au molekuli zinaweza kupita ndani yake. Ikiwa tunachambua kwa urahisi zaidi, inageuka kuwa vipengele vya kufutwa hupita kwenye membrane, lakini chembe za colloidal haziwezi na awamu inayozingatiwa.
Kuonekana na kutoweka kwa sifa za rangi
Kwa sababu ya athari ya Tyndall, baadhi ya vitu kama hivyo vinapita mwanga. Katika muundo wa kipengele ni kueneza kwa mwanga. Mifumo na utunzi mwingine huja na aina fulani ya tint au ni opaque kabisa, na rangi fulani, hata kama baadhi ni hafifu. Dutu nyingi zinazojulikana, ikiwa ni pamoja na siagi, maziwa, cream, erosoli (ukungu, moshi, moshi), lami, rangi, rangi, gundi, na povu ya bahari, ni colloids. Sehemu hii ya utafiti ilianzishwa mnamo 1861 na mwanasayansi wa Uskoti Thomas Graham. Katika baadhi ya matukio, colloid inaweza kuchukuliwa kuwa mchanganyiko wa homogeneous (sio tofauti). Hii ni kwa sababu tofauti kati ya maada "iliyoyeyushwa" na "punjepunje" wakati mwingine inaweza kuwa suala la kufikiwa.
Aina za Hydrocolloid
Sehemu hii inafafanuliwa kama mfumo wa colloidal ambao chembe hutawanywa katika maji. Vipengele vya hydrocolloid, kulingana na kiasi cha kioevu, vinaweza kuchukua majimbo tofauti, kwa mfano, gel au sol. Zinaweza kuwa zisizoweza kutenduliwa (sehemu moja) au kugeuzwa. Kwa mfano, agar, aina ya pili ya hydrocolloid. Inaweza kuwepo katika hali ya gel na sol, na kubadilishana kati ya majimbo kwa kuongeza au kuondolewa kwa joto.
Hydrocolloids nyingi hupatikana kutoka kwa vyanzo vya asili. Kwa mfano, carrageen hutolewa kutoka kwa mwani, gelatin inatokana na mafuta ya bovin, na pectin inatokana na maganda ya machungwa na pomace ya apple. Hydrocolloids hutumiwa katika vyakula hasa kuathiri texture au viscosity (mchuzi). Inatumika pia kwa utunzaji wa ngozi au kama wakala wa uponyaji baada ya kuumia.
Tabia muhimu za mifumo ya colloidal
Kutoka kwa habari hii ni wazi kuwa mifumo ya colloidal ni sehemu ndogo ya nyanja iliyotawanyika. Wao, kwa upande wake, wanaweza kuwa suluhisho (sols) au gel (jelly). Ya kwanza, mara nyingi, huundwa kwa misingi ya kemia hai. Mwisho huundwa chini ya mchanga unaotokea wakati wa kuganda kwa soli. Suluhisho linaweza kuwa na maji na vitu vya kikaboni, na elektroliti dhaifu au kali. Ukubwa wa chembe za awamu iliyotawanywa ya colloids huanzia 100 hadi 1 nm. Hawawezi kuonekana kwa macho. Kama matokeo ya kutulia, awamu na kati ni ngumu kutenganisha.
Uainishaji kwa aina za chembe za awamu zilizotawanywa
Koloidi nyingi za molekuli. Wakati, inapoyeyuka, atomi au molekuli ndogo zaidi za dutu ( zenye kipenyo chini ya nm 1) huchanganyika pamoja na kuunda chembe za ukubwa sawa. Katika soli hizi, awamu iliyotawanywa ni muundo unaojumuisha mkusanyiko wa atomi au molekuli zilizo na saizi ya Masi ya chini ya 1 nm. Kwa mfano, dhahabu na sulfuri. Haya yanashikiliwa pamoja na vikosi vya van der Waals. Kawaida wao ni lyophilic katika asili. Hii ina maana mwingiliano wa chembe muhimu.
Koloidi zenye uzito wa juu wa Masi. Hizi ni vitu ambavyo vina molekuli kubwa (kinachojulikana macromolecules), ambayo, wakati kufutwa, huunda kipenyo fulani. Dutu kama hizo huitwa colloids ya macromolecular. Vipengele hivi vinavyounda awamu iliyotawanywa kawaida ni polima zenye uzani wa juu sana wa Masi. Macromolecules asilia ni wanga, selulosi, protini, vimeng'enya, gelatin, nk. Zile za bandia ni pamoja na polima za sintetiki kama nailoni, polyethilini, plastiki, polystyrene, nk. Kawaida ni lyophobic, ambayo inamaanisha katika kesi hii chembe dhaifu za mwingiliano.
Koloidi zilizofungwa. Hivi ni vitu ambavyo, vikiyeyushwa katika wastani, hufanya kama elektroliti za kawaida katika viwango vya chini. Lakini ni chembe za colloidal zilizo na sehemu kubwa ya enzymatic ya vipengele kutokana na malezi ya vipengele vilivyounganishwa. Chembe za jumla zinazoundwa hivyo huitwa micelles. Molekuli zao zina vikundi vya lyophilic na lyophobic.
Micelles. Wao ni chembe zilizounganishwa au zilizounganishwa zinazoundwa na ushirikiano wa colloid katika suluhisho. Mifano ya kawaida ni sabuni na sabuni. Malezi hutokea juu ya joto fulani la Kraft, na juu ya mkusanyiko fulani muhimu wa micellization. Wana uwezo wa kutengeneza ions. Miseli inaweza kuwa na hadi molekuli 100 au zaidi, na stearate ya sodiamu kuwa mfano wa kawaida. Inapoyeyuka katika maji, hutoa ions.