Koloīdi: definīcija, īpašības un piemēri
Koloīdi: skaidra definīcija, īpašības un praktiski piemēri — no dispersijas fāzēm līdz daļiņu izmēriem. Saprotami un noderīgi studentiem, pētniekiem un zinātnes interesentiem.
Koloīds ir sistēma, kurā viena viela ir mikroskopiski izkliedēta citā vielā, radot maisījumu, kas var vienmērīgi izplatīties izkliedes vidē. Koloīdi var pastāvēt dažādās fāzēs un vielas stāvokļos — iekšējā (dispersētā) un ārējā (dispersijas) fāze. Ārējā, jeb dispersijas vide, parasti ir šķidrums (piemēram, ūdens) vai gāze, bet iekšējā fāze var būt ļoti smalkas cietas daļiņas, šķidruma pilieni vai gāzes burbuļi — tomēr tās parasti nav redzamas ar neapbruņotu aci.
Definīcija un izmēri
Koloīds ir sistēma, kurā daļiņas ir mikroskopiski vienmērīgi izkliedētas citā vielā. Tradicionālie izteikumi norāda, ka dispersās fāzes daļiņu diametrs ir aptuveni no dažiem nanometriem līdz daudziem simtiem nanometru. Dažādos avotos minētais diapazons atšķiras: bieži tiek lietots 1–1000 nanometrs (1 nm–1 μm), savukārt citi avoti norāda šaurāku diapazonu (piem., 5–200 nanometri). Galvenais kritērijs ir tas, ka daļiņu izmērs ir starp molekulāro un redzamo mēroga robežām.
Galvenās īpašības
- Tyndalla efekts — koloīdi izkliedē gaismu, tāpēc gaismas stars kļūst redzams, pārejot cauri koloīdam.
- Brauna kustība — ļoti mazās daļiņas nepārtraukti kustas, ko izraisa nejaušas molekulu sadursmes ar dispersijas vidi.
- Stabilitāte — koloīdu stabilitāti nosaka lādiņu sadalījums uz daļiņu virsmas, steriskā barjera un mijiedarbības, ko apraksta DLVO teorija; destabilizācija noved pie koagulācijas vai flokulācijas.
- Fotoskopiskās un optiskās īpašības — daļiņu izmērs un sastāvs ietekmē krāsu, spīdumu un gaismas absorbciju (piem., kolloīda zelts rada sarkanīgu vai violetu nokrāsu).
- Rheoloģija — koloīdu plūsmas īpašības (viskozitāte, plūstamība) var atšķirties no tīras dispersijas vides un ir svarīgas tehnoloģiskās lietojumprogrammās.
Veidi pēc fāžu kombinācijām
- Aerosoli — cietas daļiņas vai šķidruma pilieni izkliedēti gāzē (piem., dūmi, migla).
- Emulsijas — viena šķidruma fāze (piem., eļļa) smalki izkliedēta otrā šķidrumā (piem., ūdens), piemērs: piens.
- Soli (colloid sols) — cietas daļiņas izkliedētas šķīdumā (piem., zelta koloīdi, māla suspenzijas).
- Gelis — koloīdā dispersētās daļiņas veido tīklojumu, kas rada stingru, bet elastīgu materiālu (piem., želatīns).
- Putas — gāze izkliedēta šķidrumā vai cietā vielā (piem., putu polistirols, ziepju putas).
Koloīdu veidošanas metodes
- Kondensācija — mazu molekulu ķīmiskā vai fiziskā savienošana, lai veidotu koloīdā izmēra daļiņas (piem., nokrišanas reakcijas).
- Dispersija — lielāku daļiņu sasmalcināšana vai mehāniska/ultraskaņas disperģēšana līdz koloīdā izmēra stāvoklim.
- Stabilizācija — lai nodrošinātu ilgstošu stabilitāti, izmanto elektrostatisku vai sterisku stabilizatoru pievienošanu (piem., polimēru slāņi, surfaktanti).
Piemēri
- Piens — emulsija, kurā tauku pilieni ir izkliedēti ūdenī.
- Medus un želejas (želatīns) — gēla un viskoza koloīdu formas.
- Migla un dūmi — gāzē izkliedēti šķidruma pilieni vai cietas daļiņas (aerosoli).
- Lakas, krāsas un tintes — koloīdi, kur pigmenta daļiņas ir izkliedētas šķīdinātājā vai polimerā.
- Kolloidālais zelts — nanodaļiņu dispersija ar raksturīgu krāsu un optiskajām īpašībām.
- Biomedicīnas preparāti — zāļu nanodaļiņu transporta sistēmas, vakcīnu emulģijas un diagnostikas koloīdi.
- Asins plazma ar suspensētām šūnām — piemērs bioloģiskam koloīdam/suspensijai.
Lietojumi un nozīme
Koloīdi ir plaši izmantoti rūpniecībā, medicīnā, pārtikas ražošanā un materiālzinātnē. Tie ļauj kontrolēt materiālu optiskās, mehāniskās un ķīmiskās īpašības, piemēram, krāsās, katalīzē, medikamentu piegādē, kosmētikā un filtrēšanas tehnoloģijās.
Īsā kopsavilkumā: koloīds nav tikai vienkāršs maisījums — tas ir īpašs sistēmas stāvoklis, kur mikroskopiskas daļiņas mijiedarbojas ar vidi, radot unikālas fiziskas un ķīmiskas īpašības, kuras izmanto gan ikdienā, gan augsto tehnoloģiju jomās.
Vintage dzērveņu stikla trauks
Ne piens, bet gan ūdenī suspendēti milti
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir koloīds?
A: Koloīds ir vienas vielas maisījums, kas vienmērīgi sadalīts citā vielā.
J: Cik daudzās fāzēs vai vielas stāvokļos var atrasties koloīdi?
A: Koloīdi var būt divās dažādās fāzēs vai vielas stāvokļos.
J: Kas ir dispersijas vide koloīdā?
A: Koloīda dispersijas vide ir viena viela, piemēram, ūdens vai gāze.
J: Kas ir dispersā vide koloīdā?
A: Dispersā vide koloīdā parasti ir sīkas cietas daļiņas. Pretējā gadījumā, ja dispersijas vide ir gāze, tad iekšējā fāze var būt vai nu sīkas daļiņas, vai sīkas šķidruma pilieni.
J: Kāda ir koloīda definīcija?
A: Koloīda definīcija ir viela, kas mikroskopiski vienmērīgi izkliedēta citā vielā.
J: Kāds ir koloīda dispersās fāzes daļiņu diametrs?
A: Koloīda dispersās fāzes daļiņu diametrs ir no 5 līdz 200 nanometriem.
J: Vai varat minēt koloīda piemēru?
A: Koloīdu piemēri ir piens, migla un krāsa.
Meklēt