15.11: Колоїди

$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$

$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

Уявіть, що ви пливете на яхті. Двигун раптово ламається, і ви опинилися на мелі посеред океану. Ви телефонуєте береговій охороні на своєму радіо, але не можете вказати їм точне місце розташування, оскільки ваш GPS не працює. На щастя, у вас є димова спалах, яку ви відстрілюєте. Густий кольоровий дим показує береговій охороні, де ви знаходитесь, щоб вони могли врятувати вас. Використовуючи спалах, ви користуєтеся сумішшю, яка називається колоїдом.

Колоїди

Колоїд - це гетерогенна суміш, розмір частинок якої є проміжним між розмірами розчину та суспензії. Дисперсні частинки рівномірно розподіляються по всьому дисперсійному середовищу, яке може бути твердим, рідким або газом. Оскільки дисперсні частинки колоїду не такі великі, як у суспензії, вони не осідають при стоянні. Наведена нижче таблиця узагальнює властивості та відмінності між розчинами, колоїдами та суспензіями.

Властивості розчинів, колоїдів та суспензій
Таблиця $\PageIndex{1}$ : Властивості розчинів, колоїдів та суспензій
\ (\ pageIndex {1}\): Властивості розчинів, колоїдів та суспензій» style="vertical-align:middle; "> Розчини	Колоїди	Підвіси
\ (\ pageIndex {1}\): Властивості розчинів, колоїдів та суспензій» style="vertical-align:middle; ">Однорідна.	Гетерогенний.	Гетерогенний.
\ (\ pageIndex {1}\): Властивості розчинів, колоїдів і суспензій» style="vertical-align:middle; ">Розмір частинок: $0.01$ - $1 \: \text{nm}$ ; атоми, іони або молекули.	Розмір частинок: $1$ - $1000 \: \text{nm}$ , дисперсні; великі молекули або агрегати.	Розмір частинок: над $1000 \: \text{nm}$ , зваженими; великі частинки або агрегати.
\ (\ pageIndex {1}\): Властивості розчинів, колоїдів та суспензій» style="vertical-align:middle; ">Не розділяти на стоянні.	Чи не розлучатися на стоянні.	Частинки осідають.
\ (\ pageIndex {1}\): Властивості розчинів, колоїдів та суспензій» style="vertical-align:middle; ">Не можна розділити фільтрацією.	Не можна розділити фільтрацією.	Можна відокремити фільтрацією.
\ (\ pageIndex {1}\): Властивості розчинів, колоїдів та суспензій» style="vertical-align:middle; ">Не розсіювати світло.	Розсіяне світло (ефект Тиндалла).	Може або розсіювати світло, або бути непрозорим.

Колоїди на відміну від розчинів, оскільки їх дисперсні частинки набагато більші, ніж у розчину. Дисперсні частинки колоїду не можуть бути розділені фільтрацією, але вони розсіюють світло - явище, яке називається ефектом Тиндалла.

Ефект Тиндалла

Коли світло пропускається через справжній розчин, розчинені частинки занадто малі, щоб відхилити світло. Однак дисперсні частинки колоїду, будучи більшими, дійсно відхиляють світло. Ефект Тиндалла - це розсіювання видимого світла колоїдними частинками. Ви, безсумнівно, «бачили» світловий промінь, коли він проходить через туман, дим або розсип частинок пилу, зважених у повітрі. Всі три - приклади колоїдів. Суспензії можуть розсіювати світло, але якщо кількість зважених частинок досить велике, суспензія може бути просто непрозорою, і розсіювання світла не відбудеться.

Сонячне світло світить крізь ліс. — Малюнок $\PageIndex{1}$ : Ефект Тиндалла дозволяє бачити сонячне світло, коли воно проходить через дрібний туман.

приклади колоїдів

У наведеній нижче таблиці наведені приклади колоїдних систем, більшість з яких дуже знайомі. Дисперсна фаза описує частинки, тоді як дисперсійним середовищем є матеріал, в якому розподілені частинки.

класи колоїдів
Таблиця $\PageIndex{2}$ : Класи колоїдів
\ (\ pageIndex {2}\): Класи колоїдів» style="vertical-align:middle; "> Клас колоїдних	дисперсна фаза	Дисперсійне середовище	Приклади
\ (\ pageIndex {2}\): Класи колоїдів» style="вертикальне вирівнювання: середній; ">Твердий гель	твердий	рідкий	фарба, желе, кров, желатин, бруд
\ (\ pageIndex {2}\): Класи колоїдів» style="вертикальне вирівнювання: середній; ">Твердий аерозоль	твердий	газ	дим, пил в повітрі
\ (\ pageIndex {2}\): Класи колоїдів» style="vertical-align:middle; ">Тверда емульсія	рідкий	твердий	сир, вершкове масло
\ (\ pageIndex {2}\): Класи колоїдів» style="vertical-align:middle; ">Рідка емульсія	рідкий	рідкий	молоко, майонез
\ (\ pageIndex {2}\): Класи колоїдів» style="вертикальне вирівнювання: середній; ">Рідкий аерозоль	рідкий	газ	туман, туман, хмари, аерозольний спрей
\ (\ pageIndex {2}\): Класи колоїдів» style="вертикальне вирівнювання: середній; ">Піна	газ	твердий	зефір
\ (\ pageIndex {2}\): Класи колоїдів» style="вертикальне вирівнювання: середній; ">Піна	газ	рідкий	збиті вершки, крем для гоління

Ще одна властивість колоїдної системи спостерігається при вивченні колоїдів під світловим мікроскопом. Колоїди сцинтилюють, відображаючи короткі спалахи світла, оскільки колоїдні частинки рухаються швидко і випадково. Це явище, яке називається броунівським рухом, викликається зіткненнями між дрібними колоїдними частинками і молекулами дисперсійного середовища.

Емульсії

Масло і майонез - приклади класу колоїдів, які називаються емульсіями. Емульсія являє собою колоїдну дисперсію рідини або в рідині, або в твердій речовині. Стабільна емульсія вимагає присутності емульгатора. Майонез робиться в частині масла і оцту. Оскільки олія неполярна, а оцет - водний розчин і полярний, вони не змішуються, а швидко розділяються на шари. Однак додавання яєчного жовтка призводить до того, що суміш стає стійкою і не відокремлюється. Яєчний жовток здатний взаємодіяти як з полярним оцтом, так і з неполярним маслом. Яєчний жовток називають емульгуючим агентом. Мило діє як емульгатор між жиром і водою. Мастило не можна просто змити ні з рук, ні з іншої поверхні, так як вона нерозчинна. Однак мило стабілізує суміш жирно-водної, оскільки один кінець молекули мила полярний, а інший - неполярний. Це дозволяє видаляти жир з рук або одягу, промиваючи мильним розчином.

Резюме

Колоїд - це гетерогенна суміш, розмір частинок якої є проміжним між розмірами розчину та суспензії.
Ефект Тиндалла - це розсіювання видимого світла колоїдними частинками.
Емульсія являє собою колоїдну дисперсію рідини або в рідині, або в твердій речовині.