เคมีทั่วไป: หนังสือเรียน / A. V. Zholnin; เอ็ด V. A. Popkova, A. V. Zholnina - 2555. - 400 น.: ป่วย.

บทที่ 13 เคมีฟิสิกส์ของระบบการกระจาย

บทที่ 13 เคมีฟิสิกส์ของระบบการกระจาย

ชีวิตคือระบบคอลลอยด์พิเศษ... มันเป็นอาณาจักรพิเศษของน้ำตามธรรมชาติ

ในและ แวร์นาดสกี้

13.1 ระบบการกระจาย การจำแนกประเภท คุณสมบัติ

สารละลายคอลลอยด์

พื้นฐานทางวัตถุของอารยธรรมสมัยใหม่และการดำรงอยู่ของมนุษย์และโลกทางชีววิทยาทั้งหมดนั้นเกี่ยวข้องกับระบบที่กระจัดกระจาย บุคคลอาศัยและทำงานในสภาพแวดล้อมของระบบที่กระจัดกระจาย อากาศโดยเฉพาะอากาศในห้องทำงานเป็นระบบกระจาย ผลิตภัณฑ์อาหาร ผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูป และผลิตภัณฑ์แปรรูปจำนวนมากเป็นระบบกระจาย (นม เนื้อสัตว์ ขนมปัง เนย มาการีน) สารทางยาหลายชนิดผลิตขึ้นในรูปของสารแขวนลอยหรืออิมัลชันแบบบาง ขี้ผึ้ง เพสต์ หรือครีม (โปรทาโกล คอลลาโกล เจลาตินอล ฯลฯ) ระบบชีวิตทั้งหมดแยกย้ายกันไป กล้ามเนื้อและเซลล์ประสาท, เส้นใย, ยีน, ไวรัส, โปรโตพลาสซึม, เลือด, น้ำเหลือง, น้ำไขสันหลัง - ทั้งหมดนี้เป็นรูปแบบที่กระจายตัวสูง กระบวนการที่เกิดขึ้นในนั้นถูกควบคุมโดยกฎทางกายภาพและเคมีซึ่งศึกษาโดยฟิสิกส์เคมีของระบบที่กระจายตัว

ระบบกระจายตัวเป็นระบบที่สารอยู่ในสถานะของการแตกตัวสูงไม่มากก็น้อย และกระจายอย่างเท่าเทียมกันในสิ่งแวดล้อม วิทยาศาสตร์ของระบบที่มีการกระจายตัวสูงเรียกว่าเคมีคอลลอยด์ สิ่งมีชีวิตขึ้นอยู่กับสารประกอบที่อยู่ในสถานะคอลลอยด์

ระบบกระจายตัวประกอบด้วยสื่อกระจายและเฟสกระจาย มีการจำแนกประเภทของระบบแบบกระจายตามคุณลักษณะต่างๆ ของระบบแบบกระจาย

1. ตามสถานะของการรวม สื่อกระจายตัวระบบการกระจายทั้งหมดสามารถลดลงได้ถึง 3 ประเภท ระบบกระจายตัวด้วยแก๊ส

สื่อกระจาย - ละอองลอย(ควัน อากาศภายในอาคาร เมฆ ฯลฯ) ระบบกระจายตัวด้วยตัวกลางกระจายของเหลว - ไลโอซอล(โฟม, อิมัลชัน - นม, สารแขวนลอย, ฝุ่นที่เข้าสู่ระบบทางเดินหายใจ, เลือด, น้ำเหลือง, ปัสสาวะเป็นไฮโดรซอล) ระบบกระจายด้วยตัวกลางกระจายของแข็ง - โซลิโดโซลิ(หินภูเขาไฟ ซิลิกาเจล โลหะผสม)

2. กลุ่มการจำแนกประเภทที่สองกระจายระบบขึ้นอยู่กับขนาดอนุภาคของเฟสที่กระจาย การวัดการกระจายตัวของอนุภาคคือขนาดอนุภาคตามขวาง - รัศมี (r) หรือ

(รัศมี) ของอนุภาค (r) แสดงเป็นหน่วยเซนติเมตร จากนั้นค่าการกระจาย D คือจำนวนของอนุภาคที่สามารถบรรจุได้อย่างใกล้ชิดตลอดความยาวหนึ่งเซนติเมตร สุดท้าย เป็นไปได้ที่จะกำหนดลักษณะเฉพาะของพื้นผิว (∑) หน่วยของ ∑ คือ m 2 /g หรือ m 2 /l ภายใต้ พื้นผิวเฉพาะเข้าใจความสัมพันธ์ของพื้นผิว (ส) ของเฟสที่กระจายไปยังเฟสของมัน

ค่าสัมประสิทธิ์การพึ่งพาของพื้นผิวเฉพาะกับรูปร่างของอนุภาค พื้นที่ผิวจำเพาะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับการกระจายตัว (D) และแปรผกผันกับขนาดอนุภาคตามขวาง (r) ด้วยการกระจายที่เพิ่มขึ้นเช่น เมื่อขนาดอนุภาคลดลง พื้นที่ผิวจำเพาะจะเพิ่มขึ้น

กลุ่มการจำแนกประเภทที่สองกระจายระบบขึ้นอยู่กับขนาดอนุภาคของเฟสกระจายออกเป็นกลุ่มต่อไปนี้ (ตารางที่ 13.1): ระบบหยาบ; สารละลายคอลลอยด์ โซลูชั่นที่แท้จริง

ระบบคอลลอยด์สามารถเป็นได้ทั้งก๊าซ ของเหลว และของแข็ง ของเหลวที่พบมากที่สุดและศึกษา (ไลโอซอล).สารละลายคอลลอยด์มักเรียกสั้นๆ ว่าโซล ขึ้นอยู่กับลักษณะของตัวทำละลาย - ตัวกลางในการกระจายตัว เช่น น้ำ แอลกอฮอล์ หรืออีเทอร์ ไลโอซอลถูกเรียกว่าไฮโดรซอล อัลโกซอล หรืออีเทอร์ซอลตามลำดับ ตามความเข้มของอันตรกิริยาระหว่างอนุภาคของเฟสที่กระจายตัวและตัวกลางที่กระจายตัว โซลจะแบ่งออกเป็น 2 กลุ่ม: ไลโอฟิลิก- การทำงานร่วมกันอย่างเข้มข้นซึ่งเป็นผลมาจากการที่ชั้นโซลเวตที่พัฒนาแล้วก่อตัวขึ้น เช่น โซลของโปรโตพลาสซึม เลือด น้ำเหลือง แป้ง โปรตีน ฯลฯ ไลโอโฟบิกโซล- ปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอของอนุภาคของเฟสที่กระจายตัวกับอนุภาคของตัวกลางที่กระจายตัว โซลของโลหะ ไฮดรอกไซด์ ระบบคอลลอยด์แบบดั้งเดิมเกือบทั้งหมด ห่วงอนามัยและน้ำยาลดแรงตึงผิวถูกแยกออกเป็นกลุ่มๆ

ตารางที่ 13.1การจำแนกประเภทของระบบกระจายตามขนาดอนุภาคและคุณสมบัติของมัน

นักวิทยาศาสตร์ในประเทศของเรา I.G. Borshchov, P.P. ไวมาน, N.P. เพสคอฟ, D.I. Mendeleev, B.V. Deryagin, P.A. รีไบน์เดอร์ ฯลฯ

สารละลายคอลลอยด์ใดๆ เป็นระบบไมโครเฮเทอโรจีนัส มัลติเฟส สูง และโพลีดิสเพอร์สที่มีระดับการกระจายสูง เงื่อนไขสำหรับการก่อตัวของสารละลายคอลลอยด์คือความไม่ละลายของสารในเฟสหนึ่งในสารของอีกเฟสหนึ่ง เนื่องจากมีเพียงระหว่างสารดังกล่าวเท่านั้นที่สามารถมีการเชื่อมต่อทางกายภาพได้ ตามความแรงของอันตรกิริยาระหว่างอนุภาคของเฟสที่กระจัดกระจาย ระบบที่กระจายตัวอิสระและที่กระจายตัวแบบขอบเขตจะแตกต่างกัน ตัวอย่างหลังคือเยื่อชีวภาพ

การเตรียมสารละลายคอลลอยด์นั้นดำเนินการโดยสองวิธี: การกระจายตัวของอนุภาคขนาดใหญ่จนถึงระดับการกระจายคอลลอยด์และการควบแน่น - การสร้างเงื่อนไขที่อะตอมโมเลกุลหรือไอออนรวมกันเป็นมวลรวมของระดับการกระจายตัวของคอลลอยด์

โลหะ เกลือที่ละลายได้น้อยในน้ำ ออกไซด์และไฮดรอกไซด์ และสารอินทรีย์ที่ไม่มีขั้วหลายชนิดสามารถสร้างไฮโดรซอลได้ สารที่ละลายได้ดีในน้ำแต่ละลายได้ไม่ดีในสารประกอบที่ไม่มีขั้ว จะไม่สามารถสร้างไฮโดรซอลได้ แต่สามารถสร้างออร์กาโนซอลได้

เนื่องจาก ความคงตัวมีการใช้สารที่ป้องกันการรวมตัวของอนุภาคคอลลอยด์เป็นอนุภาคขนาดใหญ่และการตกตะกอน ผลกระทบนี้ถูกครอบครองโดย: รีเอเจนต์ส่วนเกินเล็กน้อยซึ่งได้รับสารของเฟสที่กระจายตัว, สารลดแรงตึงผิว, รวมถึงโปรตีนและโพลีแซคคาไรด์

เพื่อให้บรรลุการกระจายที่จำเป็นสำหรับระบบคอลลอยด์ (10 -7 -10 -9 ม.) ใช้:

การบดเชิงกลโดยใช้ลูกกลิ้งและเครื่องบดคอลลอยด์ในที่ที่มีตัวกลางกระจายของเหลวและสารทำให้คงตัว

การกระทำของอัลตราซาวนด์ (เช่น ซัลเฟอร์ไฮโดรโซล กราไฟต์ ไฮดรอกไซด์โลหะ ฯลฯ );

วิธีการเปปไทเซชัน เติมอิเล็กโทรไลต์เล็กน้อย - อาหารเรียกน้ำย่อย;

หนึ่งในวิธีการควบแน่นที่หลากหลายคือวิธีการแทนที่ตัวทำละลาย ซึ่งส่งผลให้ความสามารถในการละลายของสารในเฟสที่กระจายตัวลดลง โมเลกุลของสารควบแน่นเป็นอนุภาคขนาดคอลลอยด์อันเป็นผลมาจากการทำลายชั้นของโมเลกุลของโซลเวตในสารละลายจริงและการก่อตัวของอนุภาคขนาดใหญ่ขึ้น หัวใจสำคัญของเคมี-

วิธีการควบแน่นด้วยความร้อนเป็นปฏิกิริยาเคมี (ออกซิเดชัน การรีดักชัน การไฮโดรไลซิส การแลกเปลี่ยน) ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของสารที่ละลายได้ไม่ดีในที่ที่มีสารทำให้เสถียรบางชนิด

13.2. คุณสมบัติทางโมเลกุลและจลนศาสตร์ของสารละลายคอลลอยด์ ออสโมซิส

แรงดันออสโมซิส

การเคลื่อนที่แบบบราวเนียน - นี่คือการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของอนุภาคในระบบคอลลอยด์ ซึ่งมีลักษณะทางจลนศาสตร์ของโมเลกุลเป็นที่ทราบกันดีว่าการเคลื่อนที่ของอนุภาคคอลลอยด์เป็นผลจากผลกระทบแบบสุ่มที่เกิดจากโมเลกุลของตัวกลางกระจายตัวที่อยู่ในการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน เป็นผลให้อนุภาคคอลลอยด์เปลี่ยนทิศทางและความเร็วบ่อยครั้ง เป็นเวลา 1 วินาที อนุภาคคอลลอยด์สามารถเปลี่ยนทิศทางได้มากกว่า 10 20 ครั้ง

โดยการแพร่กระจาย เรียกว่ากระบวนการที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติในการปรับระดับความเข้มข้นของอนุภาคคอลลอยด์ในสารละลายภายใต้อิทธิพลของการเคลื่อนที่ที่วุ่นวายทางความร้อน ปรากฏการณ์การแพร่กระจายกลับไม่ได้ ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่จะเท่ากับปริมาณของสารที่แพร่ผ่านหน่วยพื้นที่ต่อหน่วยเวลาที่ระดับความเข้มข้น 1 (เช่น การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้น 1 โมล/ซม.3 ที่ระยะ 1 ซม.) A. Einstein (1906) ได้รับสมการที่เกี่ยวข้องกับค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ของอุณหภูมิสัมบูรณ์ ความหนืด และขนาดอนุภาคของเฟสที่กระจัดกระจาย:

ที่ไหน ต- อุณหภูมิ K; ร- รัศมีของอนุภาค m; η - ความหนืด N s / m 2; ถึงบี- ค่าคงที่ของโบลต์ซมันน์ 1.38 10 -23; ง- ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่กระจาย m 2 / s

ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่เป็นสัดส่วนโดยตรงกับอุณหภูมิและแปรผกผันกับความหนืดของตัวกลาง (η) และรัศมีของอนุภาค (r) สาเหตุของการแพร่กระจาย เช่นเดียวกับการเคลื่อนที่แบบบราวเนียน คือการเคลื่อนที่เชิงจลนพลศาสตร์ของโมเลกุลของอนุภาคของตัวทำละลายและสาร เป็นที่ทราบกันดีว่าพลังงานจลน์ของโมเลกุลที่เคลื่อนที่ยิ่งเล็ก ปริมาตรยิ่งมาก (ตารางที่ 13.2)

เมื่อใช้สมการของไอน์สไตน์ คุณสามารถหามวลของสาร 1 โมลได้อย่างง่ายดายหากคุณรู้ ดี, ทีη และ r จากสมการ (13.1) สามารถระบุได้ r:

ที่ไหน ร- ค่าคงที่ของก๊าซสากล 8.3 (J / mol-K); ยังไม่มีข้อความค่าคงที่อาโวกาโดร

ตารางที่ 13.2ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ของสารบางชนิด

ในกรณีที่ระบบถูกแยกออกจากส่วนอื่นๆ ของระบบด้วยพาร์ติชันที่ส่วนประกอบหนึ่งซึมผ่านได้ (เช่น น้ำ) และอีกส่วนประกอบหนึ่งผ่านไม่ได้ (เช่น ตัวถูกละลาย) การแพร่จะกลายเป็นทางเดียว (ออสโมซิส) เรียกแรงที่ทำให้เกิดการออสโมซิสต่อหน่วยของผิวเมมเบรน แรงดันออสโมซิส.บทบาทของผนังกั้นแบบกึ่งซึมผ่านได้ (เมมเบรน) สามารถทำได้โดยเนื้อเยื่อของมนุษย์ สัตว์ และพืช (กระเพาะปัสสาวะ ผนังลำไส้ เยื่อหุ้มเซลล์ ฯลฯ) สำหรับสารละลายคอลลอยด์ แรงดันออสโมติกจะน้อยกว่าสารละลายจริง กระบวนการแพร่มาพร้อมกับลักษณะของความต่างศักย์อันเป็นผลมาจากการเคลื่อนที่ของไอออนที่แตกต่างกันและการก่อตัวของการไล่ระดับความเข้มข้น (ศักย์ของเมมเบรน)

การตกตะกอนการกระจายตัวของอนุภาคไม่เพียงได้รับอิทธิพลจากการแพร่กระจายเท่านั้น แต่ยังได้รับอิทธิพลจากสนามโน้มถ่วงด้วย ความเสถียรทางจลนศาสตร์ของระบบคอลลอยด์ขึ้นอยู่กับการกระทำของปัจจัยสองอย่างที่ตรงข้ามกัน: แรงโน้มถ่วง ซึ่งอยู่ภายใต้การตกตะกอนของอนุภาค และแรงที่อนุภาคมีแนวโน้มที่จะกระจายตัวไปทั่วปริมาตรและต่อต้านการตกตะกอน

คุณสมบัติทางแสงของสารละลายคอลลอยด์ การกระเจิงของแสง ง. สมการเรย์ลีเป็นไปไม่ได้ที่จะแยกความแตกต่างระหว่างคอลลอยด์กับสารละลายจริงในแวบแรก สารละลายที่เตรียมมาอย่างดีคือของเหลวใสเกือบบริสุทธิ์ สามารถตรวจพบไมโครเฮเทอโรเจนีตี้ได้โดยวิธีพิเศษ หากลำแสงแคบ ๆ ส่องสว่างด้วยลำแสงแคบ ๆ เมื่อมองจากด้านข้างเราจะเห็นกรวยสว่างซึ่งด้านบนจะอยู่ในจุดที่ลำแสงเข้าสู่พื้นที่ที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน นี่คือกรวยของ Tyndall ที่เรียกว่า - การเรืองแสงขุ่นของคอลลอยด์ซึ่งสังเกตได้ภายใต้การส่องสว่างด้านข้างเรียกว่า เอฟเฟกต์ฟาราเดย์-ทินดอล

สาเหตุของปรากฏการณ์ลักษณะเฉพาะของคอลลอยด์นี้คือขนาดของอนุภาคคอลลอยด์น้อยกว่าครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นของแสง ในขณะที่สังเกตเห็นการเลี้ยวเบนของแสง เนื่องจากการกระเจิง อนุภาคจะเรืองแสงกลายเป็นแหล่งกำเนิดแสงอิสระ และ ลำแสงจะมองเห็นได้

ทฤษฎีการกระเจิงของแสงได้รับการพัฒนาโดย Rayleigh ในปี 1871 ซึ่งได้รับสมการสำหรับอนุภาคทรงกลมที่เกี่ยวข้องกับความเข้มของแสงที่ตกกระทบ (I 0) กับความเข้มของแสงที่กระจัดกระจายโดยปริมาตรหนึ่งหน่วยของระบบ (I p)

ที่ไหน ฉัน ฉัน0- ความเข้มของแสงที่กระจัดกระจายและตกกระทบ W/m 2 ; k p คือค่าคงที่เรย์ลี ค่าคงที่ขึ้นอยู่กับดัชนีหักเหของสารในเฟสที่กระจัดกระจายและตัวกลางที่กระจายตัว m -3 ; ด้วย v- ความเข้มข้นของอนุภาคโซล โมล/ลิตร λ คือความยาวคลื่นของแสงที่ตกกระทบ m; ร- รัศมีของอนุภาค ม.

13.3. ทฤษฎีไมเซล่าของโครงสร้างของอนุภาคคอลลอยด์

ไมเซลล์สร้างเฟสที่กระจัดกระจายของโซล และของเหลวระหว่างไมเซลล์สร้างตัวกลางในการกระจาย ซึ่งรวมถึงตัวทำละลาย อิออนอิเล็กโทรไลต์ และโมเลกุลที่ไม่มีอิเล็กโทรไลต์ ไมเซลล์ประกอบด้วยมวลรวมที่เป็นกลางทางไฟฟ้าและอนุภาคไอออนิก มวลของอนุภาคคอลลอยด์จะกระจุกตัวอยู่ในมวลรวมเป็นส่วนใหญ่ มวลรวมสามารถมีได้ทั้งโครงสร้างอสัณฐานและผลึก ตามกฎของ Panet-Fajans ไอออนจะถูกดูดซับโดยไม่สามารถย้อนกลับได้บนมวลรวมด้วยการก่อตัวของพันธะที่แข็งแกร่งกับอะตอมของมวลรวม ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของตาข่ายคริสตัลของมวลรวม (หรือไอโซมอร์ฟิคด้วย) ตัวบ่งชี้นี้คือความไม่ละลายของสารประกอบเหล่านี้ พวกเขาเรียกว่า ไอออนกำหนดศักยภาพอันเป็นผลมาจากการเลือกดูดซับไอออนหรือการแตกตัวเป็นไอออนของโมเลกุลพื้นผิว สารมวลรวมจะได้รับประจุ ดังนั้น ไอออนที่รวมกันและเป็นตัวกำหนดศักยภาพจึงก่อตัวเป็นแกนของไมเซลล์และจับกลุ่มรอบๆ ไอออนหลักของเครื่องหมายตรงข้าม - เคาน์เตอร์ การรวมตัวกับส่วนที่ก่อให้เกิดไอออนของไมเซลล์ก่อให้เกิดชั้นไฟฟ้าสองชั้น (ชั้นดูดซับ) การรวมตัวกับชั้นการดูดซับเรียกว่าแกรนูล ประจุของแกรนูลจะเท่ากับผลรวมของประจุของประจุลบและไอออนที่เป็นตัวกำหนดศักย์ ไอออน

ส่วนหนึ่งของไมเซลล์ประกอบด้วยสองชั้น: การดูดซับและการแพร่กระจาย สิ่งนี้ทำให้การก่อตัวของไมเซลล์ที่เป็นกลางทางไฟฟ้าซึ่งเป็นพื้นฐานของสารละลายคอลลอยด์เสร็จสมบูรณ์ ไมเซลล์แสดงเป็น สูตรเคมีคอลลอยด์

ให้เราพิจารณาโครงสร้างของไมเซลล์ไฮโดรซอลโดยใช้ตัวอย่างการก่อตัวของสารละลายคอลลอยด์ของแบเรียมซัลเฟตภายใต้สภาวะที่มี BaCl 2 มากเกินไป:

แบเรียมซัลเฟตที่ละลายได้น้อยจะสร้างผลึกรวมที่ประกอบด้วย ม BaSO 4 โมเลกุล ดูดซับบนพื้นผิวของมวลรวม นบา 2+ ไอออน มี 2 ​​(n - x)คลอไรด์ไอออน C1 - . เคาน์เตอร์ที่เหลือ (2x) อยู่ในชั้นกระจาย:

โครงสร้างของไมเซลล์ของแบเรียมซัลเฟตโซลที่ได้รับจากโซเดียมซัลเฟตส่วนเกินเขียนเป็น:

จากข้อมูลข้างต้น สัญญาณของประจุของอนุภาคคอลลอยด์นั้นขึ้นอยู่กับเงื่อนไขในการได้รับสารละลายคอลลอยด์

13.4. ศักยภาพทางไฟฟ้า

อนุภาคคอลลอยด์

ซีต้า-(ζ )-ศักยภาพ.ค่าของประจุของศักย์ ζ จะถูกกำหนดโดยประจุของแกรนูล ถูกกำหนดโดยความแตกต่างระหว่างผลรวมของประจุของไอออนที่กำหนดศักย์และประจุของประจุที่อยู่ในชั้นดูดซับ จะลดลงเมื่อจำนวนของประจุบวกในชั้นการดูดซับเพิ่มขึ้น และอาจกลายเป็นศูนย์ได้ถ้าประจุของประจุของประจุเท่ากับประจุของนิวเคลียส อนุภาคจะอยู่ในสถานะไอโซอิเล็กทริก ขนาดของศักย์ ζ สามารถใช้ในการตัดสินความเสถียรของระบบการกระจาย โครงสร้าง และคุณสมบัติทางไฟฟ้า

ศักยภาพ ζ ของเซลล์ต่าง ๆ ของร่างกายแตกต่างกันไป โปรโตพลาสซึมที่มีชีวิตมีประจุเป็นลบ ที่ pH 7.4 ค่าศักย์ไฟฟ้าของเม็ดเลือดแดงอยู่ระหว่าง -7 ถึง -22 mV ในมนุษย์จะอยู่ที่ -16.3 mV โมโนไซต์ต่ำกว่าประมาณ 2 เท่า ศักย์ไฟฟ้าถูกคำนวณโดยการกำหนดความเร็วของอนุภาคของเฟสที่กระจายตัวระหว่างอิเล็กโตรโฟรีซิส

การเคลื่อนที่ของอนุภาคด้วยไฟฟ้าขึ้นอยู่กับจำนวนของปริมาณและคำนวณโดยใช้สมการของเฮล์มโฮลทซ์-สโมลูชอฟสกี:

ที่ไหน และเอฟ- การเคลื่อนที่ด้วยไฟฟ้า (ความเร็วของอิเล็กโตรโฟรีซิส), m/s; ε คือการอนุญาตสัมพัทธ์ของสารละลาย ε 0 - ค่าคงที่ทางไฟฟ้า 8.9 10 -12 A s / W m; Δφ - ความต่างศักย์จากแหล่งกระแสภายนอก V; ζ - ศักย์ไฟฟ้า, V; η คือความหนืดของตัวกลางกระจาย N s/m 2 ; ล- ระยะห่างระหว่างขั้วไฟฟ้า m; ถึงฉ- ค่าสัมประสิทธิ์ซึ่งค่าขึ้นอยู่กับรูปร่างของอนุภาคคอลลอยด์

13.5 ปรากฏการณ์ทางไฟฟ้า

อิเล็กโทรโฟเรซิส อิเล็กโทรโฟเรซิส

ในการวิจัยทางการแพทย์และชีวภาพ

ปรากฏการณ์ทางจลนศาสตร์สะท้อนถึงความสัมพันธ์ที่มีอยู่ระหว่างการเคลื่อนที่ของเฟสของระบบที่กระจัดกระจายซึ่งสัมพันธ์กันและคุณสมบัติทางไฟฟ้าของส่วนต่อประสานระหว่างเฟสเหล่านี้ ปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าจลนศาสตร์มีสี่ประเภท ได้แก่ อิเล็กโทรโฟรีซิส อิเล็กโทรโมซิส ศักยภาพการไหล (การไหล) และศักยภาพการทรุดตัว (การตกตะกอน)ปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าถูกค้นพบโดย F.F. รีส ในดินเหนียวเปียกชิ้นหนึ่ง เขาแช่หลอดแก้วสองหลอดในระยะหนึ่ง ซึ่งเขาเททรายควอทซ์เล็กน้อยเทน้ำลงไปที่ระดับเดียวกัน และลดขั้วไฟฟ้าลง (รูปที่ 13.1)

เมื่อผ่านกระแสตรง Reiss พบว่าในพื้นที่ขั้วบวกน้ำเหนือชั้นทรายจะขุ่นเนื่องจากการปรากฏตัวของอนุภาคดินแขวนลอยในขณะเดียวกันระดับน้ำในหัวเข่าก็ลดลง ในหลอดแคโทด น้ำยังคงใส แต่ระดับน้ำสูงขึ้น จากผลการทดลอง เราสามารถสรุปได้ว่าอนุภาคดินเหนียวที่เคลื่อนเข้าหาขั้วบวกจะมีประจุลบ และชั้นน้ำที่อยู่ติดกันจะมีประจุบวก ขณะที่มันเคลื่อนที่เข้าหาขั้วลบ

ข้าว. 13.1.ปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าของการเคลื่อนที่ของอนุภาคในเฟสที่กระจัดกระจาย

ในระบบกระจายตัว

ปรากฏการณ์ของการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุของเฟสที่กระจัดกระจายซึ่งสัมพันธ์กับอนุภาคของตัวกลางที่กระจายตัวภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้าเรียกว่าอิเล็กโตรโฟรีซิส ปรากฏการณ์การเคลื่อนที่ของของเหลวที่สัมพันธ์กับเฟสของแข็งผ่านของแข็งที่มีรูพรุน (เมมเบรน) เรียกว่า อิเล็กโทรโมซิสภายใต้เงื่อนไขของการทดลองที่อธิบายไว้นั้น มีการสังเกตปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าสองอย่างพร้อมกัน - อิเล็กโตรโฟรีซิสและอิเล็กโทรโมซิส การเคลื่อนที่ของอนุภาคคอลลอยด์ในสนามไฟฟ้าเป็นหลักฐานที่ชัดเจนว่าอนุภาคคอลลอยด์มีประจุอยู่บนพื้นผิวของพวกมัน

อนุภาคคอลลอยด์ - ไมเซลล์สามารถพิจารณาได้ว่าเป็นไอออนเชิงซ้อนขนาดใหญ่ สารละลายคอลลอยด์ผ่านการอิเล็กโทรไลซิสภายใต้อิทธิพลของกระแสตรง อนุภาคคอลลอยด์จะถูกถ่ายโอนไปยังแอโนดหรือแคโทด (ขึ้นอยู่กับประจุของอนุภาคคอลลอยด์) ทางนี้, อิเล็กโตรโฟรีซิสคือการอิเล็กโทรลิซิสของระบบที่มีการกระจายตัวสูง

ต่อมามีการค้นพบ 2 ปรากฏการณ์ที่ตรงกันข้ามกับอิเล็กโทรโฟรีซิสและอิเล็กโทรโมซิส ดอร์นค้นพบว่าเมื่ออนุภาคใดๆ ตกตะกอนในของเหลว เช่น ทรายในน้ำ EMF จะเกิดขึ้นระหว่างอิเล็กโทรด 2 อันที่จุดต่างๆ ในคอลัมน์ของเหลว ซึ่งเรียกว่า ศักยภาพในการตกตะกอน (Dorn effect)

เมื่อของเหลวถูกบังคับให้ผ่านพาร์ติชันที่มีรูพรุนซึ่งมีขั้วไฟฟ้าอยู่ทั้งสองด้าน EMF ก็จะปรากฏขึ้นเช่นกัน - ศักยภาพการไหล (ไหล)

อนุภาคคอลลอยด์เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเป็นสัดส่วนกับค่าζ -ศักยภาพ.ถ้าระบบมีของผสมที่ซับซ้อน ก็เป็นไปได้ที่จะศึกษาและแยกมันโดยใช้วิธีการอิเล็กโตรโฟเรซิสตามการเคลื่อนที่ของอนุภาคด้วยไฟฟ้า มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการวิจัยทางชีวการแพทย์ในรูปแบบของมาโครและไมโครอิเล็กโทรโฟรีซิส

สนามไฟฟ้าที่สร้างขึ้นทำให้อนุภาคของเฟสที่กระจัดกระจายเคลื่อนที่ด้วยความเร็วตามสัดส่วนของค่าศักย์ ζ ซึ่งสามารถสังเกตได้โดยการเคลื่อนส่วนต่อประสานระหว่างสารละลายทดสอบและบัฟเฟอร์โดยใช้อุปกรณ์ออปติก เป็นผลให้ส่วนผสมถูกแบ่งออกเป็นเศษส่วน เมื่อลงทะเบียนจะได้รับเส้นโค้งที่มีหลายยอดความสูงของยอดเป็นตัวบ่งชี้เชิงปริมาณของเนื้อหาของแต่ละเศษส่วน วิธีนี้ทำให้สามารถแยกและศึกษาโปรตีนในพลาสมาแต่ละส่วนได้ อิเล็กโทรโฟเรแกรมของพลาสมาในเลือดของทุกคนมักจะเหมือนกัน ในพยาธิสภาพมีลักษณะเฉพาะสำหรับแต่ละโรค ใช้ในการวินิจฉัยและรักษาโรค อิเล็กโทรโฟรีซิสใช้เพื่อแยกกรดอะมิโน ยาปฏิชีวนะ เอนไซม์ แอนติบอดี ฯลฯ ไมโครอิเล็กโทรโฟเรซิสประกอบด้วยการกำหนดความเร็วของการเคลื่อนที่ของอนุภาคภายใต้กล้องจุลทรรศน์ อิเล็กโตรโฟรีซิส - บนกระดาษ ปรากฏการณ์ของอิเล็กโตรโฟรีซิสเกิดขึ้นระหว่างการย้ายถิ่นของเม็ดเลือดขาวไปสู่จุดโฟกัสที่มีการอักเสบ Immunoelectrophoresis, disk electrophoresis, isotachophoresis ฯลฯ กำลังได้รับการพัฒนาและนำไปใช้เป็นวิธีการรักษา พวกเขาแก้ปัญหาทางการแพทย์และชีวภาพมากมาย ทั้งการเตรียมการและการวิเคราะห์

13.6. ความเสถียรของสารละลายคอลลอยด์ ความคงตัวของตะกอน การรวมตัว และการควบแน่นของไลโอซอล ปัจจัยที่ส่งผลต่อความยั่งยืน

คำถามเกี่ยวกับความเสถียรของระบบคอลลอยด์เป็นคำถามที่สำคัญมากซึ่งเกี่ยวข้องโดยตรงกับการมีอยู่ของมัน ความต้านทานการตกตะกอน- ความต้านทานของอนุภาคของระบบที่กระจายตัวต่อการตกตะกอนภายใต้การกระทำของแรงโน้มถ่วง

Peskov แนะนำแนวคิดของความเสถียรโดยรวมและการเคลื่อนไหว ความเสถียรทางจลนศาสตร์- ความสามารถของเฟสกระจายของระบบคอลลอยด์ที่จะอยู่ในสถานะแขวนลอยไม่ตกตะกอนและต่อต้านแรงโน้มถ่วง ระบบที่มีการกระจายสูงมีความเสถียรทางจลนศาสตร์

ภายใต้ เสถียรภาพโดยรวมจำเป็นต้องเข้าใจความสามารถของระบบการกระจายเพื่อรักษาระดับการกระจายเริ่มต้น สิ่งนี้ทำได้ด้วยตัวกันโคลงเท่านั้น ผลที่ตามมาของการละเมิดความเสถียรโดยรวมคือความไม่เสถียรทางจลนศาสตร์

สำหรับมวลรวมที่เกิดจากอนุภาคเริ่มต้นภายใต้การกระทำของแรงโน้มถ่วงนั้นโดดเด่น (ชำระหรือลอยขึ้น)

ความเสถียรโดยรวมและการเคลื่อนไหวมีความสัมพันธ์กัน ยิ่งระบบมีความเสถียรโดยรวมมากเท่าใด ความเสถียรทางจลนศาสตร์ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ความเสถียรถูกกำหนดโดยผลของการต่อสู้ระหว่างแรงโน้มถ่วงและการเคลื่อนที่แบบบราวเนียน นี่คือตัวอย่างของการแสดงกฎแห่งความสามัคคีและการต่อสู้ของสิ่งที่ตรงกันข้าม ปัจจัยที่กำหนดความเสถียรของระบบ: การเคลื่อนที่แบบบราวเนียน, การกระจายตัวของอนุภาคของเฟสที่กระจายตัว, ความหนืดและองค์ประกอบไอออนิกของตัวกลางที่กระจายตัว เป็นต้น

ปัจจัยความเสถียรของสารละลายคอลลอยด์: การปรากฏตัวของประจุไฟฟ้าของอนุภาคคอลลอยด์อนุภาคมีประจุเหมือนกัน ดังนั้นเมื่อมาพบกัน อนุภาคจะผลักกัน ความสามารถในการละลาย (ไฮเดรต) ไอออนของชั้นกระจายยิ่งไอออนในชั้นดิฟฟิวส์มีความชุ่มชื้นมากเท่าใด เปลือกไฮเดรชันโดยรวมก็จะยิ่งหนาขึ้นเท่านั้น ระบบก็จะมีเสถียรภาพมากขึ้นเท่านั้น แรงยืดหยุ่นของชั้นโซลเวตมีผลจับตัวเป็นลิ่มกับอนุภาคที่กระจัดกระจายและป้องกันไม่ให้เข้าใกล้ คุณสมบัติโครงสร้างการดูดซับของระบบปัจจัยที่สามเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติการดูดซับของระบบกระจาย บนพื้นผิวที่พัฒนาแล้วของเฟสการกระจายตัว โมเลกุลของสารที่ออกฤทธิ์บนพื้นผิว (สารลดแรงตึงผิว) และสารประกอบโมเลกุลขนาดใหญ่ (HMCs) จะถูกดูดซึมได้ง่าย โมเลกุลขนาดใหญ่ที่มีชั้นการละลายของตัวเองจะสร้างชั้นการดูดซับ-การละลายที่มีความยาวและความหนาแน่นมากบนพื้นผิวของอนุภาค ระบบดังกล่าวมีความเสถียรใกล้เคียงกับระบบไลโอฟิลิก เลเยอร์เหล่านี้ทั้งหมดมีโครงสร้างที่แน่นอน ซึ่งสร้างขึ้นตาม P.A. ยึดสิ่งกีดขวางเชิงโครงสร้างและเชิงกลบนเส้นทางการบรรจบกันของอนุภาคที่กระจายตัว

13.7. การแข็งตัวแต่เพียงผู้เดียว กฎการแข็งตัว จลนพลศาสตร์ของการแข็งตัว

โซลเป็นระบบที่ไม่เสถียรทางอุณหพลศาสตร์ อนุภาคของเฟสที่กระจัดกระจายของโซลมีแนวโน้มที่จะลดพลังงานพื้นผิวอิสระโดยการลดพื้นผิวเฉพาะของอนุภาคคอลลอยด์ ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อพวกมันรวมกัน เรียกกระบวนการรวมอนุภาคคอลลอยด์ให้เป็นมวลรวมขนาดใหญ่ขึ้นและตกตะกอนในที่สุด การแข็งตัว

การแข็งตัวเกิดจากปัจจัยต่างๆ ได้แก่ ผลกระทบทางกล การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ (การเดือดและการแช่แข็ง) การแผ่รังสี

ไอออน สิ่งแปลกปลอม โดยเฉพาะอิเล็กโทรไลต์ เวลา (อายุ) ความเข้มข้นของเฟสที่กระจายตัว

กระบวนการที่มีการศึกษามากที่สุดคือการจับตัวเป็นก้อนของโซลด้วยอิเล็กโทรไลต์ มีกฎต่อไปนี้สำหรับการแข็งตัวของโซลด้วยอิเล็กโทรไลต์

1. อิเล็กโทรไลต์ทั้งหมดสามารถทำให้เกิดการจับตัวเป็นก้อนของ lyophobic sols ผลการจับตัวเป็นก้อน (P) ถูกครอบครองโดยไอออนซึ่งมีประจุตรงข้ามกับประจุของแกรนูล (ไอออนที่มีศักยภาพเป็นตัวกำหนด) และเครื่องหมายเดียวกันกับประจุลบ (กฎของ Hurdy)การแข็งตัวของโซลที่มีประจุบวกเกิดจากประจุลบ

2. ความสามารถในการจับตัวเป็นก้อนของไอออน (P) ขึ้นอยู่กับขนาดของประจุ ยิ่งประจุของไอออนสูงเท่าใด ผลการจับตัวเป็นก้อนก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น (กฎของชูลซ์): PA1 3+ > PCa 2+ > PK + .

ดังนั้นสำหรับเกณฑ์การแข็งตัวเราสามารถเขียน:

เหล่านั้น. ยิ่งประจุไอออนต่ำ ความเข้มข้นก็จะยิ่งจับตัวเป็นก้อนมากขึ้นเท่านั้น

3. สำหรับไอออนที่มีประจุเท่ากัน ความสามารถในการจับตัวเป็นก้อนจะขึ้นอยู่กับรัศมี (r) ของไอออนที่ถูกละลาย: ยิ่งมีรัศมีมาก ผลการจับตัวจะยิ่งมากขึ้น:

4. อิเล็กโทรไลต์แต่ละตัวมีลักษณะตามเกณฑ์ความเข้มข้นของกระบวนการจับตัวเป็นก้อนของสารละลายคอลลอยด์ (เกณฑ์การแข็งตัว) เช่น ความเข้มข้นที่น้อยที่สุด แสดงหน่วยเป็นมิลลิโมล ซึ่งต้องเติมลงในสารละลายคอลลอยด์หนึ่งลิตรเพื่อให้จับตัวเป็นก้อน เกณฑ์การแข็งตัวหรือความเข้มข้นของเกณฑ์แสดงด้วย C k เกณฑ์การแข็งตัวเป็นลักษณะสัมพัทธ์ของความเสถียรของโซลเมื่อเทียบกับอิเล็กโทรไลต์ที่กำหนดและเป็นส่วนกลับของความสามารถในการจับตัวเป็นก้อน:

5. ผลการจับตัวเป็นก้อนของไอออนอินทรีย์มีมากกว่าไอออนอนินทรีย์ การแข็งตัวของ lyophobic sols จำนวนมากเกิดขึ้นก่อนหน้านี้

กว่าจะถึงสถานะไอโซอิเล็กทริกซึ่งเริ่มมีการแข็งตัวอย่างชัดเจน การดำเนินการนี้เรียกว่า วิกฤต.ค่าของมันคือ +30 mV

กระบวนการจับตัวเป็นก้อนสำหรับแต่ละระบบที่กระจายตัวดำเนินไปด้วยความเร็วที่แน่นอน การพึ่งพาอาศัยกันของอัตราการจับตัวเป็นก้อนกับความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลต์ที่จับตัวเป็นก้อนจะแสดงในรูปที่ 13.2.

ข้าว. 13.2.ขึ้นอยู่กับอัตราการแข็งตัวของความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลต์

คำอธิบายในข้อความ

มีการระบุสามภูมิภาคและจุดลักษณะเฉพาะสองจุดของ A และ B พื้นที่ที่ล้อมรอบด้วยเส้น OA (ตามแกนความเข้มข้น) เรียกว่าพื้นที่ของการแข็งตัวแฝง ที่นี่อัตราการแข็งตัวเกือบเป็นศูนย์ นี่คือโซนเสถียรภาพของโซล ระหว่างจุด A และ B มีพื้นที่ของการแข็งตัวช้าซึ่งอัตราการแข็งตัวขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลต์ จุด A สอดคล้องกับความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลต์ต่ำสุด ซึ่งเริ่มการแข็งตัวอย่างชัดเจน (เกณฑ์การแข็งตัว) และมีค่าวิกฤต ขั้นตอนนี้สามารถตัดสินได้จากสัญญาณภายนอก: การเปลี่ยนสี ลักษณะของความขุ่น มีการทำลายระบบคอลลอยด์อย่างสมบูรณ์: การปล่อยสารของเฟสที่กระจายออกเป็นตะกอนซึ่งเรียกว่า แข็งตัวที่จุด B การแข็งตัวอย่างรวดเร็วเริ่มต้นขึ้น กล่าวคือ การชนกันของอนุภาคทั้งหมดมีผลและไม่ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลต์ ที่จุด B ศักย์ไฟฟ้า ζ เท่ากับ 0 ปริมาณของสารที่จำเป็นสำหรับการจับตัวเป็นก้อนของสารละลายคอลลอยด์ขึ้นอยู่กับว่าอิเล็กโทรไลต์ถูกเติมทันทีหรือทีละน้อยในส่วนเล็กๆ มีการสังเกตว่าในกรณีหลังนี้ต้องมีการเติมสารมากขึ้นเพื่อให้เกิดปรากฏการณ์การแข็งตัวแบบเดียวกัน ปรากฏการณ์นี้ใช้ในการกำหนดขนาดยา

หากคุณรวมสารละลายคอลลอยด์สองตัวที่มีประจุตรงข้ามกัน พวกมันจะจับตัวเป็นก้อนอย่างรวดเร็ว กระบวนการนี้เป็นไฟฟ้าสถิตในธรรมชาติ ใช้สำหรับอุตสาหกรรมและบำบัดน้ำเสีย ที่งานประปา มีการเติมอะลูมิเนียมซัลเฟตหรือเหล็ก (III) คลอไรด์ลงในน้ำก่อนกรองทราย ในระหว่างการไฮโดรไลซิส โซลที่มีประจุบวกของโลหะไฮดรอกไซด์จะเกิดขึ้น ซึ่งทำให้เกิดการจับตัวเป็นก้อนของอนุภาคที่มีประจุลบของจุลินทรีย์ ดิน และสิ่งสกปรกอินทรีย์

ปรากฏการณ์การแข็งตัวมีบทบาทสำคัญมากในระบบทางชีววิทยา เลือดทั้งหมดเป็นอิมัลชัน องค์ประกอบของเลือด - เฟสกระจาย, พลาสมา - สื่อกระจาย พลาสมาเป็นระบบที่มีการกระจายตัวสูงกว่า Dispersed phase: โปรตีน เอนไซม์ ฮอร์โมน ระบบการแข็งตัวของเลือดและระบบป้องกันการแข็งตัวของเลือดทำงาน อย่างแรกมาจาก thrombin ซึ่งทำหน้าที่เกี่ยวกับไฟบริโนเจนและทำให้เกิดการก่อตัวของเส้นใยไฟบริน (ลิ่มเลือด) ตะกอนเม็ดเลือดแดงในอัตราที่แน่นอน (ESR) กระบวนการแข็งตัวทำให้สูญเสียเลือดน้อยที่สุดและการก่อตัวของลิ่มเลือดในระบบไหลเวียนโลหิต ในทางพยาธิวิทยา เม็ดเลือดแดงจะดูดซับโมเลกุลขนาดใหญ่ของแกมมาโกลบูลินและไฟบริโนเจน และ ESR จะเพิ่มขึ้น ความสามารถในการต้านการแข็งตัวของเลือดที่สำคัญคือ heparin anticoagulant ของเลือด ในคลินิกมีการใช้ coagulograms - ชุดทดสอบการแข็งตัวของเลือดและการแข็งตัวของเลือด (ปริมาณ prothrombin, เวลาการกลับตัวของพลาสมา, ความทนทานต่อเฮปาริน, ไฟบริโนเจนทั้งหมด ฯลฯ ) ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการมีเลือดออกรุนแรงโดยมีการก่อตัวของลิ่มเลือด ต้องคำนึงถึงการแข็งตัวของเลือดเมื่อเก็บรักษาไว้ ไอออน Ca 2+ จะถูกกำจัดออกด้วยโซเดียมไนเตรตเพื่อตกตะกอน ซึ่งจะเพิ่มการจับตัวเป็นก้อน ใช้ยาต้านการแข็งตัวของเลือด เฮพาริน ไดคูมาริน โพลิเมอร์ที่ใช้สำหรับการเปลี่ยนองค์ประกอบของระบบหัวใจและหลอดเลือด endoprosthesis ต้องมีคุณสมบัติต้านการเกิดลิ่มเลือดหรือต้านลิ่มเลือด

13.8. การทำให้เสถียรของระบบคอลลอยด์ (การป้องกันสารละลายคอลลอยด์)

การรักษาเสถียรภาพของสารละลายคอลลอยด์ในส่วนที่เกี่ยวกับอิเล็กโทรไลต์โดยการสร้างชั้นการดูดซับเพิ่มเติมบนพื้นผิวของอนุภาคคอลลอยด์ด้วยคุณสมบัติทางโครงสร้างและทางกลที่เพิ่มขึ้น การเติมสารละลายในปริมาณเล็กน้อยในปริมาณสูง

สารประกอบเชิงโมเลกุล (เจลาติน โซเดียมเคซีเนต ไข่อัลบูมิน ฯลฯ) ถูกเรียก การป้องกันคอลลอยด์โซลที่ได้รับการปกป้องมีความทนทานต่ออิเล็กโทรไลต์สูง โซลที่ได้รับการป้องกันจะได้รับคุณสมบัติทั้งหมดของพอลิเมอร์ที่ดูดซับ ระบบที่กระจายตัวกลายเป็นไลโอฟิลิกและเสถียร ผลการป้องกันของห่วงอนามัยหรือสารลดแรงตึงผิวมีลักษณะเฉพาะด้วยหมายเลขป้องกัน หมายเลขป้องกันควรเข้าใจว่าเป็นมวลขั้นต่ำของ IUD (หน่วยเป็นมิลลิกรัม) ที่ต้องเติมลงในสารละลายทดสอบ 10 มล. เพื่อป้องกันการจับตัวเป็นก้อนเมื่อนำสารละลายโซเดียมคลอไรด์ 10% 1 มล. เข้าสู่ระบบ ระดับการป้องกันของสารละลาย HMS ขึ้นอยู่กับ: ลักษณะของ HMS ธรรมชาติของโซลที่ได้รับการป้องกัน ระดับของการกระจายตัว ค่า pH ของตัวกลาง และสิ่งเจือปน

ปรากฏการณ์ของการป้องกันคอลลอยด์ในร่างกายมีบทบาทสำคัญมากในกระบวนการทางสรีรวิทยาหลายอย่าง โปรตีนโพลีแซคคาไรด์เปปไทด์ต่าง ๆ มีผลป้องกันในร่างกาย พวกมันดูดซับ Ca บนอนุภาคคอลลอยด์ของระบบที่ไม่ชอบน้ำ เช่น คาร์บอเนต แคลเซียมฟอสเฟต แปลงพวกมันให้อยู่ในสภาพที่เสถียร ตัวอย่างของสารป้องกัน ได้แก่ เลือดและปัสสาวะ หากคุณระเหยปัสสาวะ 1 ลิตร ให้รวบรวมตะกอนที่เกิดขึ้นแล้วลองละลายในน้ำ แสดงว่าต้องใช้ตัวทำละลาย 14 ลิตร ดังนั้น ปัสสาวะจึงเป็นสารละลายคอลลอยด์ที่อนุภาคที่กระจายตัวได้รับการปกป้องโดยอัลบูมิน เมือก และโปรตีนอื่นๆ โปรตีนในซีรั่มช่วยเพิ่มความสามารถในการละลายของแคลเซียมคาร์บอเนตได้เกือบ 5 เท่า ปริมาณแคลเซียมฟอสเฟตที่เพิ่มขึ้นในนมเกิดจากการปกป้องโปรตีนซึ่งถูกละเมิดในช่วงอายุ

ในการพัฒนาของหลอดเลือด สมดุลของ leucetin-cholesterol มีบทบาทสำคัญ โดยละเมิดอัตราส่วนระหว่างคอเลสเตอรอล ฟอสโฟลิปิด และโปรตีนที่เปลี่ยนแปลง นำไปสู่การสะสมของคอเลสเตอรอลบนผนังหลอดเลือด ส่งผลให้เกิด atherocalcinosis มีบทบาทอย่างมากในการปกป้องส่วนประกอบโปรตีนไขมันโมเลกุลใหญ่ ในทางกลับกัน ความสามารถของเลือดในการรักษาสถานะที่ละลายในความเข้มข้นสูงของก๊าซคาร์บอนและก๊าซออกซิเจนก็เนื่องมาจากผลการป้องกันของโปรตีนเช่นกัน ในกรณีนี้ โปรตีนจะห่อหุ้มฟองก๊าซขนาดเล็กและป้องกันไม่ให้เกาะติดกัน

การป้องกันอนุภาคคอลลอยด์ที่ใช้ในการผลิตยาในร่างกายมักจำเป็นต้องแนะนำสารยาในสถานะคอลลอยด์เพื่อให้มีการกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอในร่างกายและดูดซึม ดังนั้นจึงใช้สารละลายคอลลอยด์ของเงิน ปรอท กำมะถันที่ป้องกันด้วยสารโปรตีน

เนื่องจากยา (protargol, collargol, lysorginone) ไม่เพียงแต่จะไม่ไวต่ออิเล็กโทรไลต์เท่านั้น แต่ยังสามารถระเหยจนแห้งได้อีกด้วย กากแห้งหลังการบำบัดด้วยน้ำจะเปลี่ยนเป็นโซลอีกครั้ง

13.9 การทำให้บริสุทธิ์

การล้างพิษ -กระบวนการ, การย้อนกลับของการแข็งตัว, กระบวนการเปลี่ยนสถานะของการแข็งตัวเป็นโซล การทำให้เปปไทเซชันเกิดขึ้นเมื่อสารต่างๆ ถูกเติมลงในตะกอน (จับตัวเป็นก้อน) ซึ่งช่วยอำนวยความสะดวกในการเปลี่ยนตะกอนให้เป็นสารละลาย พวกเขาถูกเรียกว่า ความแออัดของเปปติโดยปกติแล้ว เปปไทเซอร์เป็นไอออนที่มีศักยภาพเป็นตัวกำหนด ตัวอย่างเช่น การตกตะกอนของไฮดรอกไซด์เหล็ก (III) จะถูกเจือปนด้วยเกลือของเหล็ก (III) แต่ตัวทำละลาย (H 2 O) ก็สามารถทำหน้าที่เป็นเพปไทเซอร์ได้เช่นกัน กระบวนการเปปไทเซชันเกิดจากปรากฏการณ์การดูดซับ เปปไทเซอร์ช่วยอำนวยความสะดวกในการก่อตัวของโครงสร้างไฟฟ้าสองชั้นและการก่อตัวของศักย์ซีตา

ดังนั้น กระบวนการเปปไทเซชันส่วนใหญ่เกิดจากการดูดซับไอออนที่เป็นตัวกำหนดศักย์และการสลายตัวของประจุลบ ซึ่งส่งผลให้ค่าศักย์ ζ ของอนุภาคที่กระจายตัวเพิ่มขึ้นและระดับการละลาย (ไฮเดรชัน) เพิ่มขึ้น การก่อตัวของ เปลือกละลายที่อยู่รอบ ๆ อนุภาคที่ก่อให้เกิดลิ่ม (adsorption peptization)

นอกจากการดูดซับแล้วยังมี การละลายน้ำประเภทนี้ครอบคลุมทุกอย่างเมื่อกระบวนการเปปไทเซชันเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมีของโมเลกุลพื้นผิวของเฟสที่กระจายตัว ประกอบด้วยสองขั้นตอน: การก่อตัวของเพปไทเซอร์โดยปฏิกิริยาทางเคมีของอิเล็กโทรไลต์ที่แนะนำของเพปไทเซอร์กับอนุภาคที่กระจายตัว การดูดซับเพปไทเซอร์ที่เป็นผลลัพธ์บนพื้นผิวของเฟสที่กระจายตัว ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของไมเซลล์และเปปไทเซชันของตะกอน ตัวอย่างทั่วไปของการละลายเปปไทเซชันคือเปปไทเซชันของโลหะไฮดรอกไซด์ด้วยกรด

ความละเอียดสูงสุดของโซลที่ได้จากการดูดซับเปปไทเซชันนั้นพิจารณาจากระดับความละเอียดของอนุภาคปฐมภูมิที่ก่อตัวเป็นเกล็ดตกตะกอน ระหว่างการเปปไทเซชันการละลาย ขอบเขตการกระจายตัวของอนุภาคสามารถออกจากบริเวณคอลลอยด์และไปถึงระดับโมเลกุลของการกระจายตัว กระบวนการเปปไทเซชันมีความสำคัญอย่างยิ่งในสิ่งมีชีวิตเนื่องจากคอลลอยด์ของเซลล์และของเหลวทางชีวภาพสัมผัสกับอิเล็กโทรไลต์ในร่างกายอย่างต่อเนื่อง

การกระทำของสารซักฟอกหลายชนิด รวมทั้งสารซักฟอก ขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์ของการทำให้เป็นละออง ไอออนคอลลอยด์ของสบู่เป็นไดโพล มันถูกดูดซับโดยอนุภาคสิ่งสกปรก ทำให้เกิดประจุและส่งเสริมการเปปไทเซชัน สิ่งสกปรกในรูปของโซลจะหลุดออกจากพื้นผิวอย่างง่ายดาย

13.10 น. เจลและเจล ไทโซโทรปี ซินเนรีซิส

สารละลายของห่วงอนามัยและสารละลายของคอลลอยด์ที่ไม่ชอบน้ำบางชนิดสามารถเปลี่ยนแปลงได้ภายใต้เงื่อนไขบางประการ: การสูญเสียการไหล การเกิดเจล การเกิดเจลของสารละลาย และเยลลี่และเจล (จากภาษาละติน "แช่แข็ง") จะเกิดขึ้น

เยลลี่ (เจล)- สิ่งเหล่านี้เป็นระบบโครงสร้างที่ไม่ใช่ของไหลที่เป็นของแข็งซึ่งเป็นผลมาจากการกระทำของแรงยึดเกาะระดับโมเลกุลระหว่างอนุภาคคอลลอยด์หรือโมเลกุลขนาดใหญ่ของโพลิเมอร์ แรงของการปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลนำไปสู่การก่อตัวของกรอบตาข่ายเชิงพื้นที่ เซลล์ของตาข่ายเชิงพื้นที่จะเต็มไปด้วยสารละลายของเหลว เช่น ฟองน้ำที่แช่ในของเหลว การก่อตัวของเยลลี่สามารถแสดงได้ว่าเป็นเกลือออกจาก IUD หรือระยะเริ่มต้นของการแข็งตัวของเลือด การเกิดขึ้นของโครงสร้างการแข็งตัว

สารละลายเจลาตินที่เป็นน้ำเมื่อส่วนผสมได้รับความร้อนถึง 45 ° C จะกลายเป็นสื่อของเหลวที่เป็นเนื้อเดียวกัน เมื่อเย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้อง ความหนืดของสารละลายจะเพิ่มขึ้น ระบบจะสูญเสียความลื่นไหล เจล ความสม่ำเสมอของมวลกึ่งของแข็งจะคงรูปร่างไว้ (สามารถตัดด้วยมีดได้)

ขึ้นอยู่กับลักษณะของสารที่ก่อตัวเป็นเยลลี่หรือเจล มี: สร้างจากอนุภาคแข็ง - เปราะบาง (เปลี่ยนกลับไม่ได้); เกิดจากโมเลกุลขนาดใหญ่ที่ยืดหยุ่น - ยืดหยุ่น (ย้อนกลับได้) เปราะเกิดจากอนุภาคคอลลอยด์ (TiO 2, SiO 2) ดรายเป็นโฟมแข็งที่มีพื้นที่ผิวเฉพาะขนาดใหญ่ เจลลี่แห้งไม่บวม การทำให้แห้งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงกลับไม่ได้

เจลยืดหยุ่นเกิดจากโพลิเมอร์ เมื่อแห้ง พวกมันจะเปลี่ยนรูป บีบอัดได้ง่าย จะได้พอลิเมอร์แห้ง (ไพโรเจล) ซึ่งคงความยืดหยุ่นไว้ สามารถพองตัวในตัวทำละลายที่เหมาะสม กระบวนการย้อนกลับได้และทำซ้ำได้หลายครั้ง

พันธะโมเลกุลที่อ่อนแอในเยลลี่สามารถถูกทำลายได้ทางกลไก (โดยการเขย่า การเท อุณหภูมิ) การทำลายพันธะทำให้เกิดการทำลายโครงสร้าง อนุภาคได้รับความสามารถ

ในการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน ระบบจะเหลวและกลายเป็นของไหล หลังจากเวลาผ่านไป โครงสร้างจะฟื้นตัวเองตามธรรมชาติ สามารถทำซ้ำได้หลายสิบครั้ง การเปลี่ยนแปลงที่ผันกลับได้นี้เรียกว่า ไทโซโทรปีการแปลงอุณหภูมิความร้อนนี้สามารถแสดงโดยโครงร่าง:

Thixotropy พบได้ในสารละลายเจลาตินโปรโตพลาสซึมของเซลล์ที่อ่อนแอ การย้อนกลับของ thixotropy บ่งชี้ว่าโครงสร้างในระบบที่เกี่ยวข้องนั้นเกิดจากแรงระหว่างโมเลกุล (van der Waals) ซึ่งเป็นโครงสร้างการแข็งตัว-thixotropic

เจลในร่างกาย ได้แก่ สมอง ผิวหนัง ลูกตา โครงสร้างประเภทการควบแน่นและการตกผลึกนั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยพันธะเคมีที่แข็งแรงกว่า ในกรณีนี้ การเปลี่ยนแปลงย้อนกลับของ thixotropic จะถูกละเมิด (เจลกรดซิลิก)

เจลลี่เป็นสถานะที่ไม่สมดุลของระบบ ซึ่งเป็นขั้นตอนหนึ่งของกระบวนการแยกเฟสที่ดำเนินไปอย่างช้าๆ และการที่ระบบเข้าสู่สภาวะสมดุลกระบวนการนี้ลดลงจนค่อยๆ บีบอัดเยลลี่เฟรมให้มีมวลหนาแน่นขึ้นด้วยการบีบอัดของเฟสของเหลวเคลื่อนที่ที่สอง ซึ่งถูกยึดโดยกลไกในตารางเชิงพื้นที่ของเฟรม บนพื้นผิวของเยลลี่ระหว่างการเก็บรักษาในตอนแรกหยดของเหลวจะปรากฏขึ้นเมื่อเวลาผ่านไปพวกมันจะเพิ่มขึ้นและรวมกันเป็นมวลอย่างต่อเนื่องของเฟสของเหลว กระบวนการขัดผิวด้วยเจลลี่ที่เกิดขึ้นเองนี้เรียกว่าซินเนเรซิส สำหรับเยลลี่ที่เปราะบาง ซินเนเรซิสคือการรวมตัวของอนุภาคที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ ซึ่งเป็นการอัดแน่นของโครงสร้างทั้งหมด สำหรับ IUD jelly การเพิ่มอุณหภูมิสามารถหยุดการสังเคราะห์และทำให้วุ้นกลับคืนสู่ตำแหน่งเดิมได้ การแยกตัวของลิ่มเลือดที่จับตัวเป็นก้อน การแข็งตัวของขนมปัง การแช่ลูกกวาดเป็นตัวอย่างของการทำงานร่วมกัน เนื้อเยื่อของคนหนุ่มสาวจะยืดหยุ่น มีน้ำมากขึ้น ความยืดหยุ่นจะหายไปตามอายุ น้ำที่น้อยลงคือ syneresis

13.11 น. คำถามและงานที่ต้องตรวจสอบด้วยตนเอง

เตรียมพร้อมสำหรับการเรียนและการสอบ

1. ให้แนวคิดเกี่ยวกับระบบกระจายตัว เฟสกระจายตัว และตัวกลางกระจายตัว

2. ระบบการกระจายถูกจำแนกตามสถานะของการรวมตัวของเฟสการกระจายและสื่อการกระจายอย่างไร ยกตัวอย่างประวัติชีวการแพทย์

3. ระบบที่กระจัดกระจายถูกจำแนกตามความแข็งแกร่งของปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลอย่างไร? ยกตัวอย่างประวัติชีวการแพทย์

4. ส่วนหลักของเครื่อง "ไตเทียม" คือเครื่องฟอกไต หลักการของอุปกรณ์ของ Dialyzer ที่ง่ายที่สุดคืออะไร? สิ่งสกปรกใดที่สามารถกำจัดออกจากเลือดได้ด้วยการล้างไต? ปัจจัยใดที่มีอิทธิพลต่ออัตราการฟอกไต?

5. สารละลายของสารที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำและสารละลายคอลลอยด์สามารถแยกความแตกต่างในลักษณะใดได้บ้าง วิธีการเหล่านี้ใช้คุณสมบัติอะไร

6. โซลสามารถแยกความแตกต่างจากระบบหยาบได้อย่างไร? วิธีการเหล่านี้ใช้คุณสมบัติอะไร

7. วิธีการรับระบบการกระจายคอลลอยด์คืออะไร? พวกเขาแตกต่างจากกันอย่างไร?

8. คุณสมบัติทางจลศาสตร์ของโมเลกุลและทางแสงของระบบคอลลอยด์ที่กระจายตัวมีลักษณะเด่นอย่างไร อะไรทำให้พวกเขาแตกต่างจากโซลูชั่นที่แท้จริงและระบบหยาบ?

9. ให้แนวคิดเกี่ยวกับความเสถียรของมวลรวม จลนพลศาสตร์ และการควบแน่นของระบบกระจาย ปัจจัยที่กำหนดความเสถียรของระบบ

10. แสดงความสัมพันธ์ระหว่างคุณสมบัติทางไฟฟ้าของระบบกระจายคอลลอยด์

11. ปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าจลนศาสตร์ใดที่สังเกตได้ระหว่างการผสมทางกลของอนุภาคของเฟสที่กระจาย: a) เทียบกับตัวกลางที่กระจายตัว; b) สัมพันธ์กับอนุภาคของเฟสที่กระจัดกระจาย?

12. อธิบายว่าการเตรียมใดต่อไปนี้หมายถึงสารละลายคอลลอยด์ ก) การเตรียมแบเรียมซัลเฟตในน้ำ ใช้เป็นสารเปรียบเทียบในการศึกษารังสีเอกซ์ที่มีขนาดอนุภาค 10 -7 เมตร b) การเตรียมซิลเวอร์ในน้ำ - คอลลาโกลใช้รักษาบาดแผลที่เป็นหนองที่มีขนาดอนุภาค 10 -9 ม.

13. แนวคิดของการแข็งตัวของโซล การแข็งตัวของไลโอฟิลิกโซล อะไรคือสัญญาณภายนอกของการแข็งตัว? ระบุผลิตภัณฑ์การแข็งตัวที่เป็นไปได้ของโซล

14. ปัจจัยที่ทำให้เกิดการแข็งตัวของสารละลาย กฎสำหรับการแข็งตัวของโซลโดยอิเล็กโทรไลต์ จลนพลศาสตร์ของการแข็งตัว เกณฑ์การแข็งตัว

15. อันเป็นผลมาจากการละเมิด micro (Ca 2+) - และ macro (C 2 O 4 2-) - ธาตุและสภาวะสมดุลของกรดเบสในระบบทางเดินอาหารปฏิกิริยาต่อไปนี้เกิดขึ้นในไต:

ประจุของโซลคืออะไร? ไอออนใดที่ระบุจะมีผลต่อการจับตัวเป็นก้อนสำหรับอนุภาคของโซลนี้: K + , Mg 2+ , SO 4 2- , NO 3 - , PO 4 3- , Al 3+ ?

แคลเซียมออกซาเลตโซลจะเกิดขึ้น ให้เราเขียนสูตรของไมเซลล์ของโซล

(13.3.).

ประจุของเม็ดโซลเป็นบวก ซึ่งหมายความว่าไอออนจะมีผลจับตัวเป็นก้อน (k) สำหรับอนุภาคของโซลนี้: SO 4 2-, PO 4 3-, NO 3 - ตามกฎของฮาร์ดี ยิ่งประจุของไอออนที่จับตัวเป็นก้อนสูง ก็ยิ่งมีผลจับตัวเป็นก้อนมากขึ้นเท่านั้น (กฎของชูลซ์) ตามกฎของชูลซ์ แอนไอออนเหล่านี้สามารถจัดเรียงในแถวต่อไปนี้: C ถึง P0 4 3-> C ถึง SO 4 2-> C ถึง NO 3 - ยิ่งมีประจุไอออนต่ำความเข้มข้นสูงก็จะทำให้เกิดการจับตัวเป็นก้อน เกณฑ์การแข็งตัว (p) เป็นลักษณะสัมพัทธ์ของความเสถียรของโซลที่เกี่ยวกับอิเล็กโทรไลต์ที่กำหนดและเป็นส่วนกลับของ

13.12 น. การทดสอบ

1. เลือกข้อความผิด:

ก) วิธีการควบแน่นเพื่อให้ได้สารละลายคอลลอยด์ ได้แก่ OVR, ไฮโดรไลซิส, การเปลี่ยนตัวทำละลาย;

b) วิธีการกระจายเพื่อให้ได้สารละลายคอลลอยด์ ได้แก่ เชิงกล, อัลตราโซนิก, เปปไทเซชัน;

c) คุณสมบัติทางแสงของระบบคอลลอยด์ ได้แก่ การสะท้อนแสง การเลี้ยวเบน ผลกระทบของทินดอล

d) คุณสมบัติทางจลนศาสตร์ของโมเลกุลของระบบคอลลอยด์ ได้แก่ การเคลื่อนที่แบบบราวเนียน การกระเจิงของแสง และการเปลี่ยนแปลงสีของสารละลาย

2. เลือกข้อความผิด:

a) อิเล็กโตรโฟรีซิสคือการเคลื่อนที่ของเฟสที่กระจายตัวในสนามไฟฟ้าที่สัมพันธ์กับตัวกลางที่กระจายอยู่นิ่ง

b) อิเล็กโทรโมซิสคือการเคลื่อนที่ในสนามไฟฟ้าของตัวกลางกระจายที่สัมพันธ์กับเฟสกระจายตัวที่อยู่นิ่ง

c) การแทรกซึมของของเหลวที่มีไอออนและโมเลกุลที่ใช้รักษาโรคผ่านระบบเส้นเลือดฝอยภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้าเรียกว่าการฟอกไตด้วยไฟฟ้า

d) อิเล็กโตรโฟรีซิสใช้เพื่อแยกโปรตีน กรดนิวคลีอิก และเซลล์เม็ดเลือด

3. สารละลายคอลลอยด์ที่สูญเสียการไหลคือ:

ก) อิมัลชัน

ข) เจล;

ค) โซล;

ง) การระงับ

4. พลาสมาในเลือดคือ:

ก) โซล;

ข) เจล;

c) ทางออกที่แท้จริง

ง) อิมัลชัน

5. ระบบที่ต่างกันซึ่งประกอบด้วยไมโครคริสตัลของเฟสที่กระจายตัวซึ่งล้อมรอบด้วยไอออนของตัวทำละลายที่ละลายได้เรียกว่า:

ก) เม็ด;

b) แกนกลาง;

ค) หน่วย;

ง) ไมเซลล์

6. เมื่อไมเซลล์ก่อตัวขึ้น ไอออนที่เป็นตัวกำหนดศักยภาพจะถูกดูดซับตามกฎ:

ก) ชูลซ์-ฮาร์ดี;

b) ตัวประสาน;

ค) ปาเน็ต เฟยเอนซ์;

ง) ชิโลวา

7. เม็ดไมเซลล์เป็นส่วนประกอบ:

ก) ร่วมกับชั้นดูดซับ;

b) ชั้นการแพร่กระจาย;

c) ชั้นดูดซับและการแพร่กระจาย;

d) ไอออนกำหนดศักย์

8. ศักยภาพของอินเทอร์เฟซคือศักยภาพระหว่าง:

ก) เฟสของแข็งและของเหลว

b) ชั้นการดูดซับและการแพร่กระจายที่ขอบใบ;

c) นิวเคลียสและเคาน์เตอร์;

d) ไอออนและประจุลบที่มีศักยภาพ

9. ความสามารถของเยื่อที่มีรูพรุนละเอียดในการกักเก็บอนุภาคของเฟสที่กระจายตัวและส่งผ่านไอออนและโมเลกุลอย่างอิสระเรียกว่า:

ในโลกรอบตัวเรา สารบริสุทธิ์นั้นหายากมาก โดยพื้นฐานแล้ว สสารส่วนใหญ่บนโลกและในชั้นบรรยากาศเป็นสารผสมต่างๆ ที่มีองค์ประกอบมากกว่าสองชนิด อนุภาคที่มีขนาดตั้งแต่ประมาณ 1 นาโนเมตร (หลายขนาดโมเลกุล) ถึง 10 µm เรียกว่า แยกย้ายกันไป(lat. dispergo - เพื่อกระจาย, สเปรย์). ระบบต่างๆ (อนินทรีย์, อินทรีย์, โพลิเมอร์, โปรตีน) ซึ่งสารอย่างน้อยหนึ่งชนิดอยู่ในรูปของอนุภาคดังกล่าวเรียกว่าสารกระจาย แยกย้ายกันไป - สิ่งเหล่านี้เป็นระบบที่ต่างกันซึ่งประกอบด้วยสองเฟสขึ้นไปโดยมีส่วนต่อประสานที่พัฒนาขึ้นอย่างมากระหว่างพวกมันหรือส่วนผสมที่ประกอบด้วยสารอย่างน้อยสองอย่างที่เข้ากันไม่ได้โดยสิ้นเชิงหรือในทางปฏิบัติและไม่ทำปฏิกิริยาทางเคมีซึ่งกันและกัน หนึ่งในเฟสคือเฟสกระจายประกอบด้วยอนุภาคที่ละเอียดมากที่กระจายในอีกเฟสหนึ่งคือตัวกลางกระจาย

ระบบกระจาย

ตามสถานะของการรวมตัว อนุภาคที่กระจัดกระจายสามารถเป็นของแข็ง ของเหลว ก๊าซ และในหลายกรณีมีโครงสร้างที่ซับซ้อน สื่อกระจายยังสามารถเป็นก๊าซ ของเหลว และของแข็ง ร่างกายที่แท้จริงส่วนใหญ่ของโลกรอบตัวเรามีอยู่ในรูปแบบของระบบกระจาย: น้ำทะเล ดินและดิน เนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิต วัสดุทางเทคนิคมากมาย ผลิตภัณฑ์อาหาร ฯลฯ

การจำแนกประเภทของระบบกระจาย

แม้จะมีความพยายามมากมายที่จะเสนอการจำแนกประเภทรวมของระบบเหล่านี้ แต่ก็ยังขาดหายไป เหตุผลอยู่ที่ความจริงที่ว่าในการจำแนกประเภทใด ๆ ไม่ใช่คุณสมบัติทั้งหมดของระบบการกระจายตัวที่จะถูกนำมาเป็นเกณฑ์ แต่มีเพียงหนึ่งในนั้นเท่านั้น พิจารณาการจำแนกประเภททั่วไปของระบบคอลลอยด์และไมโครเฮเทอโรจีนัส

ในสาขาความรู้ใด ๆ เมื่อต้องจัดการกับวัตถุและปรากฏการณ์ที่ซับซ้อนเพื่ออำนวยความสะดวกและสร้างรูปแบบบางอย่าง ขอแนะนำให้จำแนกประเภทตามลักษณะเฉพาะอย่างใดอย่างหนึ่ง นอกจากนี้ยังใช้กับสาขาของระบบกระจาย; ในช่วงเวลาต่างๆ มีการเสนอหลักการจำแนกประเภทต่างๆ สำหรับพวกเขา ตามความเข้มของอันตรกิริยาระหว่างสารของตัวกลางในการกระจายตัวและเฟสที่กระจายตัว คอลลอยด์ที่ชอบน้ำเหลืองและไลโอโฟบิกจะแตกต่างกัน วิธีการอื่นๆ สำหรับการจำแนกระบบดิสเพรทมีรายละเอียดโดยสังเขปด้านล่าง

การจำแนกประเภทตามการมีหรือไม่มีปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคของเฟสที่กระจัดกระจายตามการจัดหมวดหมู่นี้ ระบบที่กระจัดกระจายถูกแบ่งออกเป็นแบบกระจายอย่างอิสระและแบบกระจายอย่างสอดคล้องกัน การจำแนกประเภทนี้ใช้กับสารละลายคอลลอยด์และสารละลายของสารประกอบโมเลกุลขนาดใหญ่

ระบบ Svobodnodispersnye รวมถึงสารละลายคอลลอยด์ทั่วไป สารแขวนลอย สารแขวนลอย สารละลายต่างๆ ของสารประกอบโมเลกุลขนาดใหญ่ซึ่งมีความลื่นไหล เช่น ของเหลวและสารละลายทั่วไป

ระบบโครงสร้างที่เรียกว่าซึ่งเป็นผลมาจากการทำงานร่วมกันระหว่างอนุภาคทำให้เกิดกรอบตาข่าย openwork เชิงพื้นที่และระบบโดยรวมได้รับคุณสมบัติของวัตถุกึ่งแข็งซึ่งจัดอยู่ในประเภทที่เชื่อมต่อกันกระจาย . ตัวอย่างเช่น สารละลายของสารบางชนิดและสารละลายของสารประกอบโมเลกุลขนาดใหญ่ที่มีอุณหภูมิลดลงหรือมีความเข้มข้นเพิ่มขึ้นเกินขีดจำกัดที่ทราบ สูญเสียสภาพของเหลวโดยไม่เกิดการเปลี่ยนแปลงภายนอก - เจลาติไนซ์ (เจลิฟาย) กลายเป็นเจล (เจลลี่) สถานะ. ซึ่งรวมถึงเพสต์เข้มข้น ตะกอนอสัณฐาน

การจำแนกประเภทตามการกระจายตัวคุณสมบัติทางกายภาพของสารไม่ได้ขึ้นอยู่กับขนาดของร่างกาย แต่ในระดับที่สูงของการบดจะกลายเป็นหน้าที่ของการกระจายตัว ตัวอย่างเช่น โซลโลหะมีสีต่างกันขึ้นอยู่กับระดับของการเจียร ดังนั้นสารละลายคอลลอยด์ของทองคำที่มีการกระจายตัวสูงมากจึงเป็นสีม่วง กระจายตัวน้อยกว่า - สีน้ำเงิน หรือแม้แต่สีเขียวน้อยกว่า มีเหตุผลที่จะเชื่อได้ว่าคุณสมบัติอื่น ๆ ของโซลของสารชนิดเดียวกันเปลี่ยนแปลงด้วยการบด: สิ่งนี้ชี้ให้เห็นถึงเกณฑ์ตามธรรมชาติสำหรับการจำแนกระบบคอลลอยด์ตามการกระจายตัว เช่น การแยกพื้นที่ของสถานะคอลลอยด์ (10 -5 - 10 -7 ซม) ถึงช่วงแคบลงหลายช่วงตัว การจำแนกประเภทดังกล่าวเคยเสนอไว้ แต่กลับกลายเป็นว่าไร้ประโยชน์ เนื่องจากระบบคอลลอยด์มักมีการกระจายตัวหลายกลุ่ม monodisperse นั้นหายากมาก นอกจากนี้ ระดับของการกระจายยังสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตลอดเวลา เช่น ขึ้นอยู่กับอายุของระบบ

เคมีคอลลอยด์เป็นวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาวิธีการได้มาซึ่งองค์ประกอบ โครงสร้างภายใน สมบัติทางเคมีและฟิสิกส์ของระบบที่กระจายตัว ระบบกระจายเป็นระบบที่ประกอบด้วยอนุภาคที่แยกส่วน (เฟสกระจาย) ที่กระจายอยู่ในตัวกลาง (กระจายตัว) โดยรอบ: ก๊าซ ของเหลว หรือของแข็ง ขนาดอนุภาคของเฟสที่กระจายตัว (ผลึก, หยด, ฟองอากาศ) แตกต่างกันในระดับของการกระจายตัว ซึ่งค่าดังกล่าวเป็นสัดส่วนโดยตรงกับขนาดอนุภาค นอกจากนี้ อนุภาคที่กระจัดกระจายยังแยกแยะได้ด้วยคุณสมบัติอื่นๆ ตามกฎแล้ว โดยเฟสและตัวกลางที่กระจัดกระจาย

ระบบแยกย้ายและการจำแนกประเภท

ระบบการกระจายทั้งหมดตามขนาดอนุภาคของเฟสการกระจายสามารถจำแนกได้เป็นโมเลกุลไอออนิก (น้อยกว่าหนึ่งนาโนเมตร) คอลลอยด์ (ตั้งแต่หนึ่งถึงหนึ่งร้อยนาโนเมตร) หยาบ (มากกว่าหนึ่งร้อยนาโนเมตร)

ระบบกระจายโมเลกุลระบบเหล่านี้ประกอบด้วยอนุภาคที่มีขนาดไม่เกินหนึ่งนาโนเมตร กลุ่มนี้รวมถึงสารละลายที่ไม่ใช่อิเล็กโทรไลต์จริงที่หลากหลาย: กลูโคส ยูเรีย แอลกอฮอล์ ซูโครส

ระบบหยาบโดดเด่นด้วยอนุภาคที่ใหญ่ที่สุด ซึ่งรวมถึงอิมัลชันและสารแขวนลอย ระบบกระจายตัวที่ของแข็งอยู่ในตัวกลางกระจายของเหลว (สารละลายแป้ง, ดินเหนียว) เรียกว่าสารแขวนลอย อิมัลชันเป็นระบบที่ได้มาจากการผสมของเหลวสองชนิด โดยที่ของเหลวหนึ่งจะกระจายตัวในรูปของหยดในอีกของเหลวหนึ่ง (น้ำมัน โทลูอีน เบนซินในน้ำ หรือหยดของไตรเอซิลกลีเซอรอล (ไขมัน) ในนม

ระบบกระจายคอลลอยด์. ขนาดของมันสูงถึง 100 นาโนเมตร อนุภาคดังกล่าวทะลุผ่านรูพรุนของกระดาษกรองได้ง่าย แต่ไม่ทะลุผ่านรูพรุนของเยื่อชีวภาพของพืชและสัตว์ เนื่องจากอนุภาคคอลลอยด์ (ไมเซลล์) มีประจุไฟฟ้าและเปลือกไอออนิกของโซลเวต เนื่องจากอนุภาคคอลลอยด์ยังคงอยู่ในสถานะแขวนลอย จึงอาจไม่ตกตะกอนเป็นเวลานานเพียงพอ ตัวอย่างที่เด่นชัดคือสารละลายของเจลาติน อัลบูมิน กัมอารบิก ทองคำและเงิน

ช่วยให้สามารถแยกความแตกต่างระหว่างระบบการกระจายที่เป็นเนื้อเดียวกันและต่างกัน ในระบบกระจายตัวที่เป็นเนื้อเดียวกัน อนุภาคของเฟสจะถูกกราวด์เป็นโมเลกุล อะตอม และไอออน ตัวอย่างของระบบการกระจายดังกล่าวสามารถเป็นสารละลายของกลูโคสในน้ำ (ระบบการกระจายตัวของโมเลกุล) และเกลือในครัวในน้ำ (ระบบการกระจายตัวของไอออนิก) พวกเขาคือ ขนาดของโมเลกุลของเฟสที่กระจายตัวไม่เกินหนึ่งนาโนเมตร

ระบบและโซลูชันแบบกระจาย

จากระบบและวิธีแก้ปัญหาทั้งหมดที่นำเสนอในชีวิตของสิ่งมีชีวิต ระบบการกระจายตัวของคอลลอยด์มีความสำคัญมากที่สุด ดังที่คุณทราบ พื้นฐานทางเคมีสำหรับการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตคือการแลกเปลี่ยนโปรตีนในนั้น โดยเฉลี่ยแล้วความเข้มข้นของโปรตีนในร่างกายอยู่ที่ 18 ถึง 21% โปรตีนส่วนใหญ่ละลายในน้ำ (ความเข้มข้นในมนุษย์และสัตว์ประมาณ 65%) และสร้างสารละลายคอลลอยด์

สารละลายคอลลอยด์มีสองกลุ่ม: ของเหลว (โซล) และเจลเหมือน (เจล) กระบวนการสำคัญทั้งหมดที่เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตเกี่ยวข้องกับสถานะคอลลอยด์ของสสาร ในเซลล์ที่มีชีวิตทุกเซลล์ โพลิเมอร์ชีวภาพ (กรดนิวคลีอิก โปรตีน ไกลโคซามิโนไกลแคน ไกลโคเจน) จะอยู่ในรูปของระบบกระจายตัว

สารละลายคอลลอยด์แพร่หลายและในสารละลายดังกล่าวรวมถึงน้ำมัน ผ้า พลาสติก ผลิตภัณฑ์อาหารหลายชนิดสามารถนำมาประกอบกับสารละลายคอลลอยด์ได้ เช่น คีเฟอร์ นม เป็นต้น ยาส่วนใหญ่ (ซีรั่ม, แอนติเจน, วัคซีน) เป็นสารละลายคอลลอยด์ สารละลายคอลลอยด์ยังรวมถึงสีด้วย

ต่างกันหรือต่างกันถือเป็นระบบที่ประกอบด้วยสองเฟสขึ้นไป แต่ละเฟสมีส่วนต่อประสานของตัวเองซึ่งสามารถแยกทางกลไกได้

ระบบที่ไม่เอกพันธ์ประกอบด้วยเฟสที่กระจายตัว (ภายใน) และตัวกลางที่กระจายตัว (ภายนอก) ที่ล้อมรอบอนุภาคของเฟสที่กระจายตัว

ระบบที่ของเหลวเป็นเฟสภายนอกเรียกว่าระบบของเหลวที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน และระบบที่แก๊สเป็นเฟสภายนอกเรียกว่าระบบแก๊สที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน ระบบที่แตกต่างกันมักเรียกว่าระบบกระจาย

มีดังต่อไปนี้ ประเภทของระบบต่างกัน: สารแขวนลอย อิมัลชัน โฟม ฝุ่น ควัน หมอก

ช่วงล่างเป็นระบบที่ประกอบด้วยเฟสกระจายของเหลวและเฟสกระจายของแข็ง (เช่น ซอสที่มีแป้ง นมแป้ง กากน้ำตาลที่มีผลึกน้ำตาล) สารแขวนลอยขึ้นอยู่กับขนาดอนุภาค แบ่งออกเป็นหยาบ (ขนาดอนุภาคมากกว่า 100 ไมครอน) ละเอียด (0.1–100 ไมครอน) และคอลลอยด์ (0.1 ไมครอนหรือน้อยกว่า)

อิมัลชัน- นี่คือระบบที่ประกอบด้วยของเหลวและหยดของของเหลวอื่นที่กระจายอยู่ในนั้นซึ่งไม่ผสมกับของเหลวแรก (เช่น นม ส่วนผสมของน้ำมันพืชและน้ำ) ภายใต้การกระทำของแรงโน้มถ่วง อิมัลชันจะแยกออกจากกัน แต่ด้วยหยดขนาดเล็ก (น้อยกว่า 0.4–0.5 ไมครอน) หรือด้วยการเติมสารเพิ่มความคงตัว อิมัลชันจะเสถียรและไม่สามารถแยกตัวเป็นเวลานาน

การเพิ่มความเข้มข้นของเฟสที่กระจัดกระจายสามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงไปยังเฟสที่กระจายตัวได้ และในทางกลับกัน การเปลี่ยนแปลงร่วมกันดังกล่าวเรียกว่า การผกผันของเฟส มีอิมัลชันของแก๊สซึ่งตัวกลางกระจายเป็นของเหลว และเฟสที่กระจายตัวเป็นแก๊ส

โฟมเป็นระบบที่ประกอบด้วยเฟสกระจายของเหลวและฟองแก๊สกระจายอยู่ในนั้น (เฟสกระจายแก๊ส) (ตัวอย่างเช่น ครีมและผลิตภัณฑ์วิปปิ้งอื่นๆ) โฟมมีคุณสมบัติใกล้เคียงกับอิมัลชัน อิมัลชันและโฟมมีลักษณะเป็นเฟสผกผัน

ฝุ่น ควัน หมอก เป็นละอองลอย

ละอองลอยเรียกว่าระบบกระจายตัวที่มีตัวกลางกระจายก๊าซและเฟสกระจายตัวของของแข็งหรือของเหลว ซึ่งประกอบด้วยอนุภาคตั้งแต่ขนาดกึ่งโมเลกุลไปจนถึงขนาดจุลภาค ซึ่งมีคุณสมบัติในการแขวนลอยเป็นเวลานานมากหรือน้อย (ตัวอย่างเช่น ฝุ่นแป้งที่เกิดขึ้นระหว่างการร่อน การขนส่งแป้ง ฝุ่นน้ำตาลที่เกิดขึ้นที่ ฯลฯ) ควันเกิดขึ้นเมื่อเชื้อเพลิงแข็งถูกเผาไหม้ หมอกเกิดขึ้นเมื่อไอน้ำควบแน่น

ในละอองลอย ตัวกลางในการกระจายคือก๊าซหรืออากาศ ในขณะที่เฟสที่ฟุ้งกระจายในฝุ่นและควันจะเป็นของแข็ง และในหมอกจะเป็นของเหลว ขนาดของอนุภาคฝุ่นที่เป็นของแข็งคือ 3–70 µm ควันคือ 0.3–5 µm

หมอกเป็นระบบที่ประกอบด้วยตัวกลางกระจายก๊าซและหยดของเหลวกระจายอยู่ในนั้น (เฟสกระจายตัวของของเหลว) ขนาดของหยดของเหลวที่เกิดจากการควบแน่นในหมอกคือ 0.3–3 µm ตัวบ่งชี้เชิงคุณภาพที่แสดงลักษณะความสม่ำเสมอของขนาดอนุภาคของละอองลอยคือระดับการกระจายตัว

ละอองลอยเรียกว่า monodisperse เมื่ออนุภาคที่เป็นส่วนประกอบมีขนาดเท่ากัน และเรียกว่า polydisperse เมื่อมีอนุภาคที่มีขนาดต่างกัน ละอองลอยแบบ Monodisperse ไม่มีอยู่ในธรรมชาติ มีเพียงละอองลอยบางชนิดเท่านั้นที่เข้าใกล้ระบบ monodisperse ในขนาดอนุภาค (เส้นใยของเชื้อรา หมอกที่ได้มาเป็นพิเศษ ฯลฯ)

ระบบที่กระจัดกระจายหรือต่างกันขึ้นอยู่กับจำนวนของเฟสที่กระจาย อาจเป็นองค์ประกอบเดียวหรือหลายองค์ประกอบก็ได้ ตัวอย่างเช่น ระบบหลายองค์ประกอบคือนม (มีสองขั้นตอนที่กระจายตัว: ไขมันและโปรตีน); ซอส (ส่วนที่กระจายตัวคือแป้ง ไขมัน ฯลฯ)

ทั้งตัวกลางกระจายตัวและเฟสกระจายตัวสามารถประกอบด้วยสารในสถานะการรวมตัวที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับการรวมกันของสถานะของตัวกลางกระจายและเฟสกระจาย ระบบดังกล่าวสามารถจำแนกได้แปดประเภท

การจำแนกประเภทของระบบการกระจายตามสถานะของการรวมตัว

สื่อกระจายตัว	เฟสกระจาย	ตัวอย่างของระบบการแพร่กระจายตามธรรมชาติและในประเทศ
	ของเหลว	หมอก ก๊าซที่เกี่ยวข้องกับหยดน้ำมัน ส่วนผสมของคาร์บูเรเตอร์ในเครื่องยนต์รถยนต์ (ละอองน้ำมันเบนซินในอากาศ)
แข็ง	ฝุ่นละอองในอากาศ ควัน หมอกควัน พายุฝุ่นและทราย
ของเหลว		น้ำอัดลม โฟมอาบน้ำ
ของเหลว	ของเหลวในร่างกาย (พลาสมาในเลือด น้ำเหลือง น้ำย่อย) ของเหลวในเซลล์ (ไซโตพลาสซึม คารีโอพลาสซึม)
แข็ง	จูบ เยลลี่ กาว ตะกอนจากแม่น้ำหรือทะเลที่แขวนลอยอยู่ในน้ำ ครก
แข็ง		เปลือกหิมะที่มีฟองอากาศอยู่ในนั้น ดิน ผ้าสิ่งทอ อิฐและเซรามิก ยางโฟม ช็อกโกแลตอัดลม ผง
ของเหลว	ดินเปียก ผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์และเครื่องสำอาง (ขี้ผึ้ง มาสคาร่า ลิปสติก ฯลฯ)
แข็ง	หิน แก้วสี โลหะผสมบางชนิด

นอกจากนี้ ในฐานะที่เป็นคุณลักษณะการจำแนกประเภท เราสามารถแยกแยะแนวคิดเช่นขนาดอนุภาคของระบบที่กระจัดกระจายได้:

• - เนื้อหยาบ (> 10 µm): น้ำตาล ดิน หมอก น้ำฝน เถ้าภูเขาไฟ แมกมา ฯลฯ
• - กระจายตัวปานกลาง (0.1-10 ไมครอน): เม็ดเลือดแดงของมนุษย์, E. coli ฯลฯ

เจลระงับอิมัลชันกระจายตัว

• - กระจายตัวสูง (1-100 นาโนเมตร): ไวรัสไข้หวัดใหญ่ ควัน ความขุ่นในน้ำธรรมชาติ สารละลายที่ได้จากสารต่างๆ เทียม สารละลายในน้ำของโพลิเมอร์ธรรมชาติ (อัลบูมิน เจลาติน ฯลฯ) เป็นต้น
• - ระดับนาโน (1-10 นาโนเมตร): โมเลกุลไกลโคเจน รูขุมขนละเอียดของถ่านหิน โซลโลหะที่ได้มาจากโมเลกุลอินทรีย์ที่จำกัดการเติบโตของอนุภาค ท่อนาโนคาร์บอน สายนาโนแม่เหล็กที่ทำจากเหล็ก นิกเกิล ฯลฯ

ระบบหยาบ: อิมัลชัน, สารแขวนลอย, ละอองลอย

ตามขนาดของอนุภาคของสารที่ประกอบขึ้นเป็นเฟสกระจาย ระบบกระจายตัวจะถูกแบ่งออกเป็นอนุภาคหยาบที่มีขนาดอนุภาคมากกว่า 100 นาโนเมตร และอนุภาคกระจายละเอียดที่มีขนาดอนุภาคตั้งแต่ 1 ถึง 100 นาโนเมตร หากสารถูกแยกส่วนออกเป็นโมเลกุลหรือไอออนที่มีขนาดเล็กกว่า 1 นาโนเมตร ระบบที่เป็นเนื้อเดียวกันจะถูกสร้างขึ้น - สารละลาย สารละลายเป็นเนื้อเดียวกัน ไม่มีส่วนต่อประสานระหว่างอนุภาคและตัวกลาง ดังนั้นจึงใช้ไม่ได้กับระบบที่กระจายตัว ระบบกระจายตัวหยาบแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม: อิมัลชัน สารแขวนลอย และละอองลอย

อิมัลชันเป็นระบบกระจายตัวที่มีตัวกลางกระจายตัวเป็นของเหลวและเฟสกระจายตัวเป็นของเหลว

พวกเขายังสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: 1) หยดของเหลวที่ไม่มีขั้วโดยตรงในสื่อที่มีขั้ว (น้ำมันในน้ำ); 2) ย้อนกลับ (น้ำในน้ำมัน) การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของอิมัลชันหรืออิทธิพลภายนอกสามารถนำไปสู่การเปลี่ยนอิมัลชันโดยตรงเป็นอิมัลชันแบบผกผันและในทางกลับกัน ตัวอย่างของอิมัลชันธรรมชาติที่รู้จักกันดีคือ นม (อิมัลชันไปข้างหน้า) และน้ำมัน (อิมัลชันผกผัน) อิมัลชันทางชีวภาพทั่วไปคือหยดไขมันในน้ำเหลือง

จากอิมัลชันที่รู้จักในการปฏิบัติของมนุษย์ เราสามารถตั้งชื่อของเหลวตัดเฉือน วัสดุบิทูมินัส การเตรียมยาฆ่าแมลง ยาและเครื่องสำอาง และผลิตภัณฑ์อาหาร ตัวอย่างเช่น ในทางการแพทย์ อิมัลชันไขมันถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อให้พลังงานแก่สิ่งมีชีวิตที่หิวโหยหรืออ่อนแอโดยการให้สารทางหลอดเลือดดำ เพื่อให้ได้อิมัลชันดังกล่าว จะใช้น้ำมันมะกอก น้ำมันเมล็ดฝ้าย และน้ำมันถั่วเหลือง ในเทคโนโลยีเคมี อิมัลชันพอลิเมอไรเซชันถูกใช้อย่างกว้างขวางเป็นวิธีการหลักในการผลิตยาง โพลิสไตรีน โพลิไวนิลอะซีเตต ฯลฯ สารแขวนลอยเป็นระบบกระจายตัวหยาบที่มีเฟสกระจายตัวเป็นของแข็งและตัวกลางกระจายตัวเป็นของเหลว

โดยทั่วไปแล้วอนุภาคของเฟสที่กระจายตัวของสารแขวนลอยจะมีขนาดใหญ่จนพวกมันตกตะกอนภายใต้การกระทำของแรงโน้มถ่วง - ตะกอน ระบบที่การตกตะกอนดำเนินไปช้ามากเนื่องจากความแตกต่างเล็กน้อยของความหนาแน่นของเฟสที่กระจายตัวและตัวกลางที่กระจายตัวจะเรียกอีกอย่างว่าสารแขวนลอย สารแขวนลอยอาคารที่สำคัญในทางปฏิบัติคือปูนขาว ("นมมะนาว") สีเคลือบ สารแขวนลอยอาคารต่างๆ เช่น สารแขวนลอยที่เรียกว่า "ปูนซิเมนต์มอร์ตาร์" สารแขวนลอยยังรวมถึงยา เช่น ขี้ผึ้งเหลว - ยาทาถูนวด กลุ่มพิเศษประกอบด้วยระบบที่กระจายตัวแบบหยาบ ซึ่งความเข้มข้นของเฟสที่กระจายตัวนั้นค่อนข้างสูงเมื่อเทียบกับสารแขวนลอยที่มีความเข้มข้นต่ำ ระบบกระจายดังกล่าวเรียกว่าเพสต์ ตัวอย่างเช่น ทันตกรรม เครื่องสำอาง สุขอนามัย ฯลฯ ที่คุณรู้จักในชีวิตประจำวัน

ละอองลอยเป็นระบบที่กระจายตัวแบบหยาบซึ่งตัวกลางในการกระจายตัวคืออากาศ และเฟสที่กระจายตัวอาจเป็นหยดของเหลว (เมฆ สายรุ้ง สเปรย์ฉีดผม หรือสารระงับกลิ่นกายที่ปล่อยออกมาจากกระป๋องสเปรย์) หรืออนุภาคของแข็ง (เมฆฝุ่น พายุทอร์นาโด)

ระบบคอลลอยด์ - ในนั้นขนาดของอนุภาคคอลลอยด์สูงถึง 100 นาโนเมตร อนุภาคดังกล่าวทะลุผ่านรูพรุนของกระดาษกรองได้ง่าย แต่ไม่ทะลุผ่านรูพรุนของเยื่อชีวภาพของพืชและสัตว์ เนื่องจากอนุภาคคอลลอยด์ (ไมเซลล์) มีประจุไฟฟ้าและเปลือกไอออนิกของโซลเวต เนื่องจากอนุภาคคอลลอยด์ยังคงอยู่ในสถานะแขวนลอย จึงอาจไม่ตกตะกอนเป็นเวลานานเพียงพอ ตัวอย่างที่โดดเด่นของระบบคอลลอยด์คือสารละลายของเจลาติน อัลบูมิน กัมอะราบิก สารละลายคอลลอยด์ของทองคำและเงิน

ระบบคอลลอยด์อยู่ในตำแหน่งกึ่งกลางระหว่างระบบหยาบและสารละลายที่แท้จริง มีกระจายอยู่ทั่วไปในธรรมชาติ ดิน ดินเหนียว น้ำตามธรรมชาติ แร่ธาตุต่างๆ รวมทั้งอัญมณีบางชนิดล้วนเป็นระบบคอลลอยด์

สารละลายคอลลอยด์มีสองกลุ่ม: ของเหลว (สารละลายคอลลอยด์ - โซล) และคล้ายเจล (เจลลี่ - เจล)

ของเหลวทางชีวภาพส่วนใหญ่ของเซลล์ (ไซโตพลาสซึมที่กล่าวถึงแล้ว, น้ำนิวเคลียร์ - คาริโอพลาสซึม, เนื้อหาของแวคิวโอล) และสิ่งมีชีวิตโดยรวมเป็นสารละลายคอลลอยด์ (โซล) กระบวนการสำคัญทั้งหมดที่เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตเกี่ยวข้องกับสถานะคอลลอยด์ของสสาร ในเซลล์ที่มีชีวิตทุกเซลล์ โพลิเมอร์ชีวภาพ (กรดนิวคลีอิก โปรตีน ไกลโคซามิโนไกลแคน ไกลโคเจน) จะอยู่ในรูปของระบบกระจายตัว

เจลเป็นระบบคอลลอยด์ที่อนุภาคของเฟสที่กระจายตัวก่อตัวเป็นโครงสร้างเชิงพื้นที่

เจลสามารถ: อาหาร - แยมผิวส้ม, มาร์ชเมลโล่, เนื้อเยลลี่, เจลลี่; ชีวภาพ - กระดูกอ่อน, เส้นเอ็น, ผม, กล้ามเนื้อและเนื้อเยื่อประสาท, ร่างกายของแมงกะพรุน; เครื่องสำอาง - เจลอาบน้ำ, ครีม; ยารักษาโรค ขี้ผึ้ง; แร่ - ไข่มุก, โอปอล, คาร์เนเลียน, โมรา

ระบบคอลลอยด์มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อชีววิทยาและการแพทย์ องค์ประกอบของสิ่งมีชีวิตใดๆ รวมถึงสารที่เป็นของแข็ง ของเหลว และก๊าซที่มีความสัมพันธ์ที่ซับซ้อนกับสิ่งแวดล้อม จากมุมมองทางเคมี สิ่งมีชีวิตโดยรวมเป็นชุดที่ซับซ้อนของระบบคอลลอยด์จำนวนมาก

ของเหลวทางชีวภาพ (เลือด พลาสมา น้ำเหลือง น้ำไขสันหลัง ฯลฯ) เป็นระบบคอลลอยด์ที่สารประกอบอินทรีย์ เช่น โปรตีน คอเลสเตอรอล ไกลโคเจน และอื่นๆ อีกมากมายอยู่ในสถานะคอลลอยด์ ทำไมธรรมชาติถึงให้ความสำคัญกับเขาเช่นนี้? ประการแรกคุณลักษณะนี้เชื่อมโยงกับข้อเท็จจริงที่ว่าสารในสถานะคอลลอยด์มีส่วนต่อประสานขนาดใหญ่ระหว่างเฟสซึ่งก่อให้เกิดปฏิกิริยาเมตาบอลิซึมที่ดีขึ้น

ตัวอย่างของระบบกระจายตามธรรมชาติและเทียม แร่และหินเป็นส่วนผสมตามธรรมชาติ

ธรรมชาติทั้งหมดรอบตัวเรา - สิ่งมีชีวิตของสัตว์และพืช ไฮโดรสเฟียร์และชั้นบรรยากาศ เปลือกโลกและลำไส้เป็นชุดที่ซับซ้อนของระบบคอลลอยด์ที่หยาบและหลากหลายและหลากหลาย เมฆของโลกของเราเป็นสิ่งมีชีวิตเช่นเดียวกับธรรมชาติทั้งหมดที่อยู่รอบตัวเรา สิ่งเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อโลกเนื่องจากเป็นช่องทางข้อมูล ท้ายที่สุดแล้ว เมฆประกอบด้วยสารฝอยของน้ำ และน้ำอย่างที่คุณทราบ เป็นแหล่งเก็บข้อมูลที่ดีมาก วัฏจักรของน้ำในธรรมชาตินำไปสู่ความจริงที่ว่าข้อมูลเกี่ยวกับสถานะของดาวเคราะห์และอารมณ์ของผู้คนสะสมอยู่ในชั้นบรรยากาศและพร้อมกับเมฆที่เคลื่อนที่ไปทั่วพื้นที่ของโลก การสร้างธรรมชาติที่น่าทึ่งคือเมฆที่ให้ความสุขความสุนทรีย์แก่บุคคลและความปรารถนาที่จะมองท้องฟ้าในบางครั้ง

หมอกยังสามารถเป็นตัวอย่างของระบบการกระจายตามธรรมชาติการสะสมของน้ำในอากาศเมื่อเกิดการควบแน่นของไอน้ำที่เล็กที่สุด (ที่อุณหภูมิอากาศสูงกว่า? 10 ° - หยดน้ำที่เล็กที่สุดที่? 10 .. ? 15 ° - ส่วนผสมของหยดน้ำและน้ำแข็งคริสตัลที่อุณหภูมิต่ำกว่า 15 ° - ผลึกน้ำแข็งที่ส่องประกายระยิบระยับในแสงแดดหรือแสงจันทร์และโคมไฟ) ความชื้นสัมพัทธ์ในช่วงที่มีหมอกมักจะอยู่ใกล้ 100% (อย่างน้อยต้องเกิน 85-90%) อย่างไรก็ตามในน้ำค้างแข็งรุนแรง (? 30 °และต่ำกว่า) ในการตั้งถิ่นฐานที่สถานีรถไฟและสนามบินหมอกสามารถสังเกตได้ที่ความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศ (น้อยกว่า 50%) - เนื่องจากการควบแน่นของไอน้ำที่เกิดขึ้นระหว่าง การเผาไหม้ของเชื้อเพลิง (ในเครื่องยนต์ เตาเผา ฯลฯ) และปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศผ่านทางท่อไอเสียและปล่องไฟ

ระยะเวลาของหมอกที่ต่อเนื่องมักมีตั้งแต่หลายชั่วโมง (และบางครั้งอาจถึงครึ่งชั่วโมงหรือหนึ่งชั่วโมง) ไปจนถึงหลายวัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงที่อากาศเย็นของปี

หมอกขัดขวางการทำงานปกติของการขนส่งทุกประเภท (โดยเฉพาะการบิน) ดังนั้นการพยากรณ์หมอกจึงมีความสำคัญทางเศรษฐกิจระดับชาติอย่างมาก

ตัวอย่างของระบบการกระจายที่ซับซ้อนคือนม ส่วนประกอบหลัก (ไม่นับน้ำ) ได้แก่ ไขมัน เคซีน และน้ำตาลนม ไขมันจะอยู่ในรูปของอิมัลชันและเมื่อนมตั้งขึ้น มันจะค่อยๆ ลอยขึ้นไปด้านบน (ครีม) เคซีนมีอยู่ในรูปของสารละลายคอลลอยด์และไม่ปล่อยออกมาเองตามธรรมชาติ แต่สามารถตกตะกอนได้ง่าย (ในรูปของคอทเทจชีส) เมื่อนมถูกทำให้เป็นกรด เช่น ด้วยน้ำส้มสายชู ภายใต้สภาวะธรรมชาติ การปลดปล่อยเคซีนเกิดขึ้นระหว่างการหมักนม ในที่สุด น้ำตาลนมจะอยู่ในรูปของสารละลายโมเลกุลและจะถูกปล่อยออกมาเมื่อน้ำระเหยเท่านั้น

ก๊าซ ของเหลว และของแข็งหลายชนิดละลายในน้ำ น้ำตาลและเกลือแกงละลายได้ง่ายในน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ แอมโมเนีย และสารอื่นๆ อีกหลายชนิด เมื่อชนกับน้ำ จะเข้าสู่สารละลายและสูญเสียสถานะการรวมตัวเดิม ตัวถูกละลายสามารถแยกออกจากสารละลายได้ด้วยวิธีหนึ่ง ถ้าสารละลายของเกลือแกงระเหยไป เกลือจะยังคงอยู่ในรูปของผลึกแข็ง

เมื่อสารต่างๆ ละลายในน้ำ (หรือตัวทำละลายอื่นๆ) จะเกิดระบบที่เป็นเนื้อเดียวกัน (เอกพันธ์) ดังนั้น สารละลายจึงเป็นระบบที่เป็นเนื้อเดียวกันซึ่งประกอบด้วยส่วนประกอบตั้งแต่สองส่วนขึ้นไป สารละลายสามารถเป็นของเหลว ของแข็ง หรือก๊าซ สารละลายที่เป็นของเหลวรวมถึง ตัวอย่างเช่น สารละลายของน้ำตาลหรือเกลือทั่วไปในน้ำ แอลกอฮอล์ในน้ำ และอื่นๆ ในทำนองเดียวกัน สารละลายที่เป็นของแข็งของโลหะชนิดหนึ่งในโลหะอีกชนิดหนึ่ง ได้แก่ โลหะผสม: ทองเหลืองเป็นโลหะผสมของทองแดงและสังกะสี บรอนซ์เป็นโลหะผสมของทองแดงและดีบุก และอื่นๆ ในทำนองเดียวกัน สารที่เป็นก๊าซคืออากาศหรือโดยทั่วไปแล้วเป็นส่วนผสมของก๊าซใดๆ