Kimia. Sistem terdispersi - apa itu? Sistem terdispersi: definisi, klasifikasi Sistem terdispersi dibentuk melalui pencampuran

Heterogen atau heterogen, dianggap sebagai sistem yang terdiri dari dua fase atau lebih. Setiap fase memiliki antarmukanya sendiri, yang dapat dipisahkan secara mekanis.

Sistem heterogen terdiri dari fase terdispersi (internal) dan media terdispersi (eksternal) yang mengelilingi partikel fase terdispersi.

Sistem yang fasa luarnya berupa cairan disebut sistem cair tak homogen, dan sistem yang fasa luarnya berupa gas disebut sistem gas tak homogen. Sistem heterogen sering disebut sistem terdispersi.

Berikut ini dibedakan: jenis sistem heterogen: suspensi, emulsi, busa, debu, asap, kabut.

Penangguhan adalah sistem yang terdiri dari fase terdispersi cair dan fase terdispersi padat (misalnya saus dengan tepung, susu pati, molase dengan kristal gula). Tergantung pada ukuran partikelnya, suspensi dibagi menjadi kasar (ukuran partikel lebih dari 100 µm), halus (0,1–100 µm) dan koloid (0,1 µm atau kurang).

Emulsi adalah suatu sistem yang terdiri dari suatu cairan dan tetesan-tetesan cairan lain yang terdistribusi di dalamnya yang tidak bercampur dengan cairan pertama (misalnya susu, campuran minyak sayur dan air). Di bawah pengaruh gravitasi, emulsi terpisah, tetapi dengan ukuran tetesan kecil (kurang dari 0,4–0,5 μm) atau ketika zat penstabil ditambahkan, emulsi menjadi stabil, tidak dapat terpisah dalam jangka waktu lama.

Peningkatan konsentrasi fase terdispersi dapat menyebabkan peralihannya ke fase terdispersi, dan sebaliknya. Transisi timbal balik ini disebut inversi fasa.Ada emulsi gas yang media pendispersinya cair dan fasa terdispersinya adalah gas.

Busa adalah sistem yang terdiri dari fase terdispersi cair dan gelembung gas yang terdistribusi di dalamnya (fase gas terdispersi) (misalnya krim dan produk kocok lainnya). Busa memiliki sifat yang mirip dengan emulsi. Emulsi dan busa dicirikan oleh inversi fase.

Debu, asap, dan kabut adalah aerosol.

Aerosol disebut sistem terdispersi dengan media pendispersi gas dan fase terdispersi padat atau cair, yang terdiri dari partikel-partikel dari ukuran kuasi-molekul hingga mikroskopis yang mempunyai sifat tersuspensi dalam waktu kurang lebih lama (misalnya, debu tepung yang terbentuk selama pengayakan, pengangkutan tepung; debu gula yang dihasilkan selama, dll.). Asap terbentuk saat bahan bakar padat dibakar, kabut terbentuk saat uap mengembun.

Dalam aerosol, media pendispersinya adalah gas atau udara, fase terdispersi dalam debu dan asap adalah padat, dan dalam kabut berbentuk cair. Ukuran partikel debu padat adalah 3–70 mikron, asap – 0,3–5 mikron.

Kabut adalah suatu sistem yang terdiri dari media pendispersi gas dan tetesan cairan yang terdistribusi di dalamnya (fasa terdispersi cair). Ukuran tetesan cairan yang terbentuk akibat kondensasi dalam kabut adalah 0,3–3 mikron. Indikator kualitatif yang mencirikan keseragaman ukuran partikel aerosol adalah derajat dispersi.

Aerosol disebut monodisperse bila partikel penyusunnya berukuran sama, dan polidispersi bila mengandung partikel dengan ukuran berbeda. Aerosol monodisperse praktis tidak ada di alam. Hanya beberapa aerosol yang ukuran partikelnya mendekati sistem monodispersi (hifa jamur, kabut yang diproduksi khusus, dll.).

Sistem tersebar, atau heterogen, bergantung pada jumlah fase terdispersi, dapat berupa komponen tunggal atau multikomponen. Misalnya, sistem multikomponen adalah susu (memiliki dua fase terdispersi: lemak dan protein); saus (fase terdispersi adalah tepung, lemak, dll.).

Sulit sekali menemukan zat murni di alam. Di negara bagian yang berbeda, mereka dapat membentuk campuran, sistem dan solusi terdispersi homogen dan heterogen. Apa hubungan ini? Jenis apa sajakah itu? Mari kita lihat pertanyaan-pertanyaan ini lebih terinci.

Terminologi

Pertama, Anda perlu memahami apa itu sistem dispersi. Definisi ini mengacu pada struktur heterogen, di mana suatu zat, sebagai partikel kecil, didistribusikan secara merata dalam volume zat lain. Komponen yang terdapat dalam jumlah lebih kecil disebut fase terdispersi. Ini mungkin mengandung lebih dari satu zat. Komponen yang mempunyai volume lebih besar disebut medium. Ada antarmuka antara partikel fase dan itu. Dalam hal ini, sistem tersebar disebut heterogen – heterogen. Baik medium maupun fase dapat diwakili oleh zat-zat dalam berbagai keadaan agregasi: cair, gas, atau padat.

Sistem tersebar dan klasifikasinya

Sesuai dengan ukuran partikel yang termasuk dalam fase zat, suspensi dan struktur koloid dibedakan. Yang pertama memiliki ukuran elemen lebih dari 100 nm, dan yang kedua - dari 100 hingga 1 nm. Ketika suatu zat dipecah menjadi ion atau molekul yang ukurannya kurang dari 1 nm, suatu larutan terbentuk - sistem homogen. Ini berbeda dari homogenitas lain dan tidak adanya antarmuka antara medium dan partikel. Sistem dispersi koloid disajikan dalam bentuk gel dan sol. Pada gilirannya, suspensi dibagi menjadi suspensi, emulsi, dan aerosol. Larutan dapat bersifat ionik, molekuler-ionik, dan molekuler.

Menskors

Sistem dispersi ini mencakup zat dengan ukuran partikel lebih besar dari 100 nm. Struktur ini buram: masing-masing komponennya dapat dilihat dengan mata telanjang. Media dan fase mudah dipisahkan setelah pengendapan. Apa itu suspensi? Mereka bisa berbentuk cair atau gas. Yang pertama dibagi menjadi suspensi dan emulsi. Yang terakhir adalah struktur di mana medium dan fasenya adalah cairan yang tidak larut satu sama lain. Ini termasuk misalnya getah bening, susu, cat berbahan dasar air dan lain-lain. Suspensi adalah suatu struktur yang mediumnya berupa cairan dan fasanya berupa zat padat yang tidak larut. Sistem tersebar seperti ini sudah diketahui banyak orang. Ini termasuk, khususnya, “susu kapur”, lumpur laut atau sungai yang tersuspensi dalam air, organisme hidup mikroskopis yang umum di lautan (plankton), dan lain-lain.

Aerosol

Suspensi ini mendistribusikan partikel kecil cair atau padat dalam gas. Ada kabut, asap, debu. Tipe pertama adalah distribusi tetesan cairan kecil dalam gas. Debu dan asap merupakan suspensi komponen padat. Terlebih lagi, pada partikel pertama ukurannya agak lebih besar. Aerosol alami termasuk awan petir dan kabut itu sendiri. Kabut asap, yang terdiri dari komponen padat dan cair yang didistribusikan dalam bentuk gas, menyelimuti kota-kota industri besar. Perlu dicatat bahwa aerosol sebagai sistem tersebar memiliki kepentingan praktis yang besar dan melakukan tugas penting dalam kegiatan industri dan rumah tangga. Contoh hasil positif dari penggunaannya antara lain perawatan sistem pernafasan (inhalasi), perawatan lapangan dengan bahan kimia, dan penyemprotan cat dengan botol semprot.

Struktur koloid

Ini adalah sistem terdispersi yang fasenya terdiri dari partikel dengan ukuran mulai dari 100 hingga 1 nm. Komponen tersebut tidak terlihat dengan mata telanjang. Fase dan medium dalam struktur ini sulit dipisahkan melalui pengendapan. Sol (larutan koloid) ditemukan dalam sel hidup dan tubuh secara keseluruhan. Cairan tersebut antara lain sari inti, sitoplasma, getah bening, darah dan lain-lain. Sistem terdispersi ini membentuk pati, perekat, beberapa polimer, dan protein. Struktur ini dapat diperoleh melalui reaksi kimia. Misalnya, ketika larutan natrium atau kalium silikat direaksikan dengan senyawa asam, senyawa asam silikat terbentuk. Secara eksternal, struktur koloid mirip dengan aslinya. Namun, yang pertama berbeda dari yang terakhir dengan adanya "jalur bercahaya" - sebuah kerucut ketika seberkas cahaya melewatinya. Sol mengandung partikel fase yang lebih besar daripada larutan sebenarnya. Permukaannya memantulkan cahaya - dan pengamat dapat melihat kerucut bercahaya di dalam bejana. Tidak ada fenomena seperti itu dalam solusi yang benar. Efek serupa juga dapat diamati di bioskop. Dalam hal ini, berkas cahaya tidak melewati cairan, tetapi koloid aerosol - udara aula.

Pengendapan partikel

Dalam larutan koloid, partikel fase seringkali tidak mengendap bahkan selama penyimpanan jangka panjang, hal ini disebabkan oleh tumbukan terus menerus dengan molekul pelarut di bawah pengaruh gerakan termal. Ketika saling mendekat, mereka tidak saling menempel, karena terdapat muatan listrik dengan nama yang sama di permukaannya. Namun pada kondisi tertentu dapat terjadi proses koagulasi. Ini mewakili efek partikel koloid yang saling menempel dan mengendap. Proses ini diamati ketika muatan dinetralkan pada permukaan elemen mikroskopis ketika elektrolit ditambahkan. Dalam hal ini, larutan berubah menjadi gel atau suspensi. Dalam beberapa kasus, proses koagulasi diamati ketika dipanaskan atau jika terjadi perubahan keseimbangan asam-basa.

Gel

Sistem dispersi koloid ini adalah sedimen agar-agar. Mereka terbentuk selama koagulasi sol. Struktur ini mencakup banyak gel polimer, kosmetik, kembang gula, dan bahan medis (kue Susu Burung, selai jeruk, jeli, daging kental, agar-agar). Ini juga termasuk struktur alami: opal, tubuh ubur-ubur, rambut, tendon, jaringan saraf dan otot, tulang rawan. Proses perkembangan kehidupan di planet bumi sebenarnya dapat dianggap sebagai sejarah evolusi sistem koloid. Seiring waktu, struktur gel terganggu, dan air mulai keluar darinya. Fenomena ini disebut sineresis.

Sistem homogen

Larutan mencakup dua zat atau lebih. Mereka selalu berfasa tunggal, yaitu zat padat, gas, atau cair. Namun bagaimanapun juga, strukturnya homogen. Efek ini dijelaskan oleh fakta bahwa dalam satu zat, zat lain didistribusikan dalam bentuk ion, atom, atau molekul, yang ukurannya kurang dari 1 nm. Jika perbedaan antara larutan dan struktur koloid perlu ditekankan, hal itu disebut benar. Dalam proses kristalisasi paduan cair emas dan perak, diperoleh struktur padat dengan komposisi berbeda.

Klasifikasi

Campuran ionik adalah struktur dengan elektrolit kuat (asam, garam, basa - NaOH, HC104 dan lain-lain). Jenis lainnya adalah sistem dispersi molekul-ion. Mereka mengandung elektrolit kuat (hidrogen sulfida, asam nitrat dan lain-lain). Jenis yang terakhir adalah solusi molekuler. Struktur ini termasuk non-elektrolit - zat organik (sukrosa, glukosa, alkohol dan lain-lain). Pelarut adalah suatu komponen yang keadaan agregasinya tidak berubah selama pembentukan larutan. Unsur tersebut dapat berupa, misalnya, air. Dalam larutan garam meja, karbon dioksida, gula bertindak sebagai pelarut. Dalam hal pencampuran gas, cairan atau padatan, pelarut akan menjadi komponen yang lebih banyak terdapat dalam senyawa tersebut.

Sistem dispersi dapat dibagi menurut ukuran partikel fase dispersi. Jika ukuran partikel kurang dari satu nm, ini adalah sistem molekuler ionik, dari satu hingga seratus nm adalah koloid, dan lebih dari seratus nm adalah sistem kasar. Kelompok sistem yang terdispersi secara molekuler diwakili oleh larutan. Ini adalah sistem homogen yang terdiri dari dua atau lebih zat dan merupakan fase tunggal. Ini termasuk gas, padat atau larutan. Pada gilirannya, sistem ini dapat dibagi menjadi beberapa subkelompok:
- Molekuler. Ketika zat organik seperti glukosa bergabung dengan non-elektrolit. Larutan seperti itu disebut benar agar dapat dibedakan dengan larutan koloid. Ini termasuk larutan glukosa, sukrosa, alkohol dan lain-lain.
- Molekuler-ionik. Jika terjadi interaksi antara elektrolit lemah. Golongan ini meliputi larutan asam, nitrogen, hidrogen sulfida dan lain-lain.
- Ionik. Senyawa elektrolit kuat. Perwakilan terkemuka adalah larutan basa, garam dan beberapa asam.

Sistem koloid

Sistem koloid adalah sistem mikroheterogen di mana ukuran partikel koloid bervariasi dari 100 hingga 1 nm. Mereka mungkin tidak mengendap dalam waktu lama karena solvasi kulit ionik dan muatan listrik. Ketika didistribusikan dalam suatu media, larutan koloid mengisi seluruh volume secara merata dan terbagi menjadi sol dan gel, yang selanjutnya merupakan endapan dalam bentuk jeli. Ini termasuk larutan albumin, gelatin, larutan koloid perak. Daging kental, souffle, puding adalah sistem koloid cerah yang ditemukan dalam kehidupan sehari-hari.

Sistem kasar

Sistem buram atau suspensi di mana bahan partikel halus terlihat dengan mata telanjang. Selama proses pengendapan, fase terdispersi mudah dipisahkan dari media terdispersi. Mereka dibagi menjadi suspensi, emulsi, dan aerosol. Sistem di mana padatan dengan partikel lebih besar ditempatkan dalam media pendispersi cair disebut suspensi. Ini termasuk larutan pati dan tanah liat dalam air. Berbeda dengan suspensi, emulsi diperoleh dengan mencampurkan dua cairan, di mana yang satu didistribusikan dalam bentuk tetesan ke cairan lainnya. Contoh emulsi adalah campuran minyak dan air, tetesan lemak dalam susu. Jika partikel kecil padatan atau cairan tersebar dalam gas, ini adalah aerosol. Pada dasarnya, aerosol adalah suspensi dalam gas. Salah satu perwakilan dari aerosol berbasis cairan adalah kabut - ini adalah sejumlah besar tetesan air kecil yang melayang di udara. Aerosol padat - asap atau debu - akumulasi ganda partikel padat kecil yang juga tersuspensi di udara.

Kimia umum: buku teks / A.V. Zholnin; diedit oleh V.A.Popkova, A.V.Zholnina. - 2012. - 400 hal.: sakit.

Bab 13. KIMIA FISIK SISTEM DISPERSE

Kehidupan adalah sistem koloid khusus,... ini adalah kerajaan khusus perairan alami.

DALAM DAN. Vernadsky

13.1 SISTEM DISPERSE, KLASIFIKASINYA, SIFATNYA

Solusi koloid

Basis material peradaban modern dan keberadaan manusia serta seluruh dunia biologis dikaitkan dengan sistem yang tersebar. Seseorang hidup dan bekerja dikelilingi oleh sistem yang tersebar. Udara, khususnya udara ruang kerja, merupakan sistem tersebar. Banyak produk pangan, produk setengah jadi, dan produk olahan merupakan sistem terdispersi (susu, daging, roti, mentega, margarin). Banyak bahan obat yang diproduksi dalam bentuk suspensi tipis atau emulsi, salep, pasta atau krim (protargol, collargol, gelatinol, dll). Semua sistem kehidupan tersebar. Sel otot dan saraf, serat, gen, virus, protoplasma, darah, getah bening, cairan serebrospinal - semua ini adalah formasi yang sangat tersebar. Proses yang terjadi di dalamnya dikendalikan oleh hukum fisika dan kimia, yang dipelajari oleh kimia fisik sistem terdispersi.

Sistem terdispersi adalah sistem yang zatnya berada dalam keadaan fragmentasi yang kurang lebih tinggi dan terdistribusi secara merata di lingkungan. Ilmu tentang sistem yang sangat tersebar disebut kimia koloid. Materi hidup didasarkan pada senyawa yang berada dalam keadaan koloid.

Sistem dispersi terdiri dari media pendispersi dan fase terdispersi. Ada beberapa klasifikasi sistem tersebar berdasarkan berbagai karakteristik sistem tersebar.

1. Menurut keadaan agregasi media dispersi Semua sistem dispersi dapat direduksi menjadi 3 jenis. Sistem terdispersi dengan gas

media dispersi - aerosol(asap, udara ruang kerja, awan, dll). Sistem terdispersi dengan media pendispersi cair - lyosol(busa, emulsi - susu, suspensi, debu yang terperangkap di saluran pernapasan; darah, getah bening, urin adalah hidrosol). Sistem terdispersi dengan media dispersi padat - solidozol(batu apung, gel silika, paduan).

2. Kelompok klasifikasi kedua sistem dispersi tergantung pada ukuran partikel fase terdispersi. Ukuran fragmentasi partikel adalah ukuran partikel melintang - radius (r), atau

(jari-jari) partikel (r) dinyatakan dalam sentimeter, maka dispersi D adalah banyaknya partikel yang dapat ditempatkan berdekatan sepanjang satu sentimeter. Terakhir, dapat dicirikan oleh luas permukaan spesifik (∑), satuan dari ∑ adalah m 2 /g atau m 2 /l. Di bawah permukaan tertentu memahami hubungan permukaan (S) fase terdispersi ke fase tersebut

koefisien ketergantungan luas permukaan spesifik pada bentuk partikel. Luas permukaan spesifik berbanding lurus dengan dispersi (D) dan berbanding terbalik dengan ukuran partikel transversal (r). Dengan meningkatnya dispersi, mis. ketika ukuran partikel berkurang, luas permukaan spesifiknya meningkat.

Klasifikasi kedua mengelompokkan sistem terdispersi tergantung pada ukuran partikel fase terdispersi ke dalam kelompok berikut (Tabel 13.1): sistem kasar; solusi koloid; solusi yang benar.

Sistem koloid dapat berbentuk gas, cair dan padat. Cairan yang paling umum dan dipelajari (lyosol). Larutan koloid biasanya disingkat sol. Tergantung pada sifat pelarut - media pendispersi, mis. air, alkohol atau eter, lyosol masing-masing disebut hidrosol, alkosol atau eterosol. Berdasarkan intensitas interaksi antara partikel fase terdispersi dan medium pendispersinya, sol dibagi menjadi 2 golongan: liofilik- interaksi intensif, akibatnya terbentuk lapisan solvasi yang berkembang, misalnya sol protoplasma, darah, getah bening, pati, protein, dll.; sol liofobik- interaksi lemah partikel fase terdispersi dengan partikel media pendispersi. Sol logam, hidroksida, hampir semua sistem koloid klasik. IUD dan larutan surfaktan dipisahkan menjadi kelompok terpisah.

Tabel 13.1. Klasifikasi sistem dispersi berdasarkan ukuran partikel dan sifat-sifatnya

Ilmuwan dalam negeri kita I.G. memberikan kontribusi besar terhadap teori larutan koloid. Borschov, P.P. Weimarn, N.P. Peskov, D.I. Mendeleev, B.V. Deryagin, P.A. Pengikat ulang, dll.

Setiap larutan koloid merupakan sistem mikroheterogen, multifasa, sangat tinggi, dan polidispersi dengan tingkat dispersi yang tinggi. Syarat terbentuknya larutan koloid adalah tidak larutnya zat suatu fasa dalam zat fasa lain, karena hanya antar zat tersebut dapat terjadi antarmuka fisik. Berdasarkan kekuatan interaksi antar partikel fase terdispersi, sistem terdispersi bebas dan sistem terdispersi koheren dibedakan. Contoh yang terakhir adalah membran biologis.

Persiapan larutan koloid dilakukan dengan dua metode: mendispersikan partikel besar ke tingkat dispersi koloid dan kondensasi - menciptakan kondisi di mana atom, molekul atau ion digabungkan menjadi agregat dengan tingkat dispersi koloid.

Hidrosol dapat dibentuk oleh logam, garam yang sulit larut dalam air, oksida dan hidroksida, dan banyak zat organik non-polar. Zat yang sangat larut dalam air tetapi sulit larut dalam senyawa non polar tidak mampu membentuk hidrosol, tetapi dapat membentuk organosol.

Sebagai stabilisator zat yang digunakan mencegah agregasi partikel koloid menjadi lebih besar dan pengendapannya. Efek ini dicapai dengan: kelebihan kecil salah satu reagen dari mana zat fase terdispersi diperoleh, surfaktan, termasuk protein dan polisakarida.

Untuk mencapai dispersi yang diperlukan untuk sistem koloid (10 -7 -10 -9 m), digunakan:

Penghancuran mekanis menggunakan pabrik bola dan koloid dengan adanya media terdispersi cair dan penstabil;

Pengaruh ultrasound (misalnya sulfur hidrosol, grafit, logam hidroksida, dll.);

Metode peptisasi, menambahkan sedikit elektrolit - peptik;

Salah satu jenis metode kondensasi adalah metode penggantian pelarut, yang mengakibatkan penurunan kelarutan zat fase terdispersi. Molekul suatu zat mengembun menjadi partikel berukuran koloid sebagai akibat rusaknya lapisan solvasi molekul dalam larutan sejati dan terbentuknya partikel yang lebih besar. Dasar bahan kimia

Metode kondensasi kimia melibatkan reaksi kimia (oksidasi, reduksi, hidrolisis, pertukaran), yang mengarah pada pembentukan zat yang sukar larut dengan adanya zat penstabil tertentu.

13.2. SIFAT MOLEKULER-KINETIKA LARUTAN KOLLOIDAL. OSMOSA.

TEKANAN OSMOTIK

gerak Brown adalah pergerakan termal partikel dalam sistem koloid, yang bersifat kinetik molekuler. Telah ditetapkan bahwa pergerakan partikel koloid merupakan konsekuensi dari pengaruh acak yang ditimbulkan oleh molekul-molekul media pendispersi yang berada dalam gerakan termal. Akibatnya partikel koloid sering berubah arah dan kecepatannya. Dalam 1 s, sebuah partikel koloid dapat berubah arah sebanyak 10 20 kali.

Difusi adalah proses yang terjadi secara spontan untuk menyamakan konsentrasi partikel koloid dalam larutan di bawah pengaruh gerakan kacau termalnya. Fenomena difusi tidak dapat diubah. Koefisien difusi secara numerik sama dengan jumlah zat yang berdifusi melalui suatu satuan luas per satuan waktu dengan gradien konsentrasi 1 (yaitu, perubahan konsentrasi 1 mol/cm 3 pada jarak 1 cm). A. Einstein (1906) menurunkan persamaan yang menghubungkan koefisien difusi dengan suhu absolut, viskositas dan ukuran partikel fase terdispersi:

Di mana T- suhu, K; R- radius partikel, m; η - viskositas, N s/m 2; ke B- Konstanta Boltzmann, 1,38 · 10 -23; D- koefisien difusi, m 2 /s.

Koefisien difusi berbanding lurus dengan suhu dan berbanding terbalik dengan viskositas medium (η) dan jari-jari partikel (r). Penyebab difusi, seperti gerak Brown, adalah gerak kinetik molekuler partikel pelarut dan zat. Diketahui bahwa semakin besar volumenya maka semakin kecil energi kinetik suatu molekul yang bergerak (Tabel 13.2).

Dengan menggunakan persamaan Einstein, Anda dapat dengan mudah menentukan massa 1 mol suatu zat jika Anda mengetahuinya D, T,η dan r. Dari persamaan (13.1) kita dapat menentukan R:

Di mana R- konstanta gas universal, 8,3 (J/mol-K); Tidak Konstanta Avogadro.

Tabel 13.2. Koefisien difusi beberapa zat

Ketika suatu sistem dipisahkan dari bagian lain dari sistem oleh suatu partisi yang permeabel terhadap satu komponen (misalnya air) dan kedap terhadap komponen lain (misalnya zat terlarut), difusi menjadi satu arah (osmosis). Gaya yang menyebabkan osmosis per satuan luas permukaan membran disebut tekanan osmotik. Peran partisi (membran) semi permeabel dapat dilakukan oleh jaringan manusia, hewan dan tumbuhan (kandung kemih, dinding usus, membran sel, dll). Untuk larutan koloid, tekanan osmotiknya lebih rendah dibandingkan larutan sejati. Proses difusi disertai dengan munculnya beda potensial akibat perbedaan mobilitas ion dan terbentuknya gradien konsentrasi (potensial membran).

Pengendapan. Distribusi partikel tidak hanya dipengaruhi oleh difusi, tetapi juga oleh medan gravitasi. Stabilitas kinetik sistem koloid bergantung pada aksi dua faktor yang diarahkan ke arah yang saling berlawanan: gaya gravitasi, di bawah pengaruh partikel yang mengendap, dan gaya yang menyebabkan partikel cenderung menyebar ke seluruh volume dan menolak penyelesaian.

Sifat optik larutan koloid. Hamburan cahaya. D.Persamaan Rayleigh. Sekilas tidak mungkin membedakan antara larutan koloid dan larutan sejati. Sol yang dibuat dengan baik adalah cairan transparan yang hampir murni. Mikroheterogenitasnya dapat dideteksi dengan menggunakan metode khusus. Jika suatu sol yang terletak di tempat yang gelap disinari dengan sinar sempit, maka jika dilihat dari samping terlihat kerucut cahaya yang puncaknya terletak pada titik masuknya sinar ke dalam ruang tak homogen. Inilah yang disebut kerucut Tyndall - sejenis cahaya koloid yang berawan, diamati di bawah pencahayaan samping, disebut Efek Faraday-Tyndall.

Alasan untuk fenomena karakteristik koloid ini adalah bahwa ukuran partikel koloid kurang dari setengah panjang gelombang cahaya, dan difraksi cahaya diamati; sebagai akibat dari hamburan, partikel-partikel tersebut bersinar, berubah menjadi sumber cahaya independen, dan balok menjadi terlihat.

Teori hamburan cahaya dikembangkan oleh Rayleigh pada tahun 1871, yang menurunkan persamaan partikel bola yang menghubungkan intensitas cahaya datang (I 0) dengan intensitas cahaya yang tersebar per satuan volume sistem (I p).

Di mana aku, aku 0- intensitas cahaya tersebar dan datang, W/m2; kp - Konstanta Rayleigh, konstanta yang bergantung pada indeks bias zat fase terdispersi dan media pendispersi, m -3; dengan v- konsentrasi partikel sol, mol/l; λ - panjang gelombang cahaya datang, m; R- radius partikel, m.

13.3. TEORI MISELER STRUKTUR PARTIKEL KOLLOIDAL

Misel membentuk fase terdispersi sol, dan cairan antar misel membentuk media pendispersi, yang meliputi pelarut, ion elektrolit, dan molekul non-elektrolit. Misel terdiri dari agregat netral secara listrik dan partikel ionik. Massa partikel koloid terkonsentrasi terutama pada agregat. Agregat dapat memiliki struktur amorf dan kristal. Menurut aturan Paneth-Fajans, ion-ion yang merupakan bagian dari kisi kristal agregat (atau isomorfik dengannya) teradsorpsi secara ireversibel pada agregat dengan pembentukan ikatan kuat dengan atom-atom agregat. Indikatornya adalah tidak larutnya senyawa-senyawa tersebut. Mereka dipanggil ion penentu potensial. Agregat memperoleh muatan sebagai hasil adsorpsi selektif ion atau ionisasi molekul permukaan. Jadi, ion agregat dan ion penentu potensial membentuk inti misel dan mengelompokkan ion-ion yang bertanda berlawanan - ion lawan - di sekitar inti. Agregat bersama dengan bagian ionik misel membentuk lapisan listrik ganda (lapisan adsorpsi). Agregat bersama dengan lapisan adsorpsi disebut granul. Muatan butiran sama dengan jumlah muatan ion lawan dan ion penentu potensial. ionik

bagian misel terdiri dari dua lapisan: adsorpsi dan difus. Ini melengkapi pembentukan misel yang netral secara listrik, yang merupakan dasar larutan koloid. Misel digambarkan sebagai rumus kimia koloid.

Mari kita perhatikan struktur misel hidrosol menggunakan contoh pembentukan larutan koloid barium sulfat pada kondisi kelebihan BaCl 2:

Barium sulfat yang sedikit larut membentuk agregat kristal yang terdiri dari M molekul BaSO4. Teradsorpsi pada permukaan unit N ion Ba2+. Berhubungan dengan permukaan inti adalah 2(n -X) ion klorida C1 - . Counterion yang tersisa (2x) terletak di lapisan difus:

Struktur misel sol barium sulfat yang diperoleh dengan natrium sulfat berlebih ditulis sebagai:

Dari data di atas berikut ini, bahwa tanda muatan suatu partikel koloid bergantung pada kondisi untuk memperoleh larutan koloid.

13.4. POTENSI ELEKTROKINETIKA

PARTIKEL KOLLOIDAL

Zeta-(ζ )-potensi. Besarnya muatan potensial ζ menentukan muatan butiran. Hal ini ditentukan oleh perbedaan jumlah muatan ion penentu potensial dan muatan ion lawan yang terletak pada lapisan adsorpsi. Ini berkurang dengan meningkatnya jumlah ion lawan pada lapisan adsorpsi dan dapat menjadi nol jika muatan ion lawan sama dengan muatan inti. Partikel akan berada dalam keadaan isoelektrik. Berdasarkan nilai potensial ζ seseorang dapat menilai stabilitas sistem terdispersi, struktur dan sifat elektrokinetiknya.

Potensi ζ berbagai sel dalam tubuh bervariasi. Protoplasma hidup bermuatan negatif. Pada pH 7,4, nilai potensial eritrosit adalah -7 hingga -22 mV, pada manusia -16,3 mV. Pada monosit kira-kira 2 kali lebih rendah. Potensi elektrokinetik dihitung dengan menentukan kecepatan pergerakan partikel fase terdispersi selama elektroforesis.

Mobilitas elektroforesis partikel bergantung pada sejumlah besaran dan dihitung menggunakan persamaan Helmholtz-Smoluchowski:

Di mana dan ef- mobilitas elektroforesis (kecepatan elektroforesis), m/s; ε adalah konstanta dielektrik relatif larutan; ε 0 - konstanta listrik, 8,9 10 -12 A s/W m; Δφ - beda potensial dari sumber arus eksternal, V; ζ - potensi elektrokinetik, V; η - viskositas media pendispersi, N s/m 2; aku- jarak antar elektroda, m; kf- koefisien, yang nilainya bergantung pada bentuk partikel koloid.

13.5. FENOMENA ELEKTROKINETIKA.

ELEKTROPHORESIS. ELEKTROPHORESIS

DALAM PENELITIAN MEDIS DAN BIOLOGIS

Fenomena elektrokinetik mencerminkan hubungan yang ada antara pergerakan fase-fase sistem terdispersi relatif satu sama lain dan sifat listrik antarmuka antar fase-fase tersebut. Ada empat jenis fenomena elektrokinetik - elektroforesis, elektroosmosis, potensial aliran (aliran) dan potensial sedimentasi. Fenomena elektrokinetik ditemukan oleh F.F. Reis. Dia membenamkan dua tabung kaca ke dalam sepotong tanah liat basah pada jarak tertentu, menuangkan sedikit pasir kuarsa ke dalamnya, menuangkan air ke tingkat yang sama dan menurunkan elektroda (Gbr. 13.1).

Dengan melewatkan arus searah, Reiss menemukan bahwa di ruang anoda air di atas lapisan pasir menjadi keruh karena munculnya suspensi partikel tanah liat, pada saat yang sama ketinggian air di lutut menurun; di dalam tabung katoda airnya tetap jernih, tetapi kadarnya meningkat. Berdasarkan hasil percobaan dapat disimpulkan: partikel tanah liat yang bergerak menuju elektroda positif bermuatan negatif, dan lapisan air di dekatnya bermuatan positif karena bergerak menuju kutub negatif.

Beras. 13.1. Fenomena elektrokinetik pergerakan partikel fase terdispersi

dalam sistem tersebar

Fenomena pergerakan partikel bermuatan fase terdispersi relatif terhadap partikel media pendispersi di bawah pengaruh medan listrik disebut elektroforesis. Fenomena pergerakan zat cair relatif terhadap fasa padat melalui zat padat berpori (membran) disebut elektroosmosis. Di bawah kondisi percobaan yang dijelaskan, dua fenomena elektrokinetik diamati secara bersamaan - elektroforesis dan elektroosmosis. Pergerakan partikel koloid dalam medan listrik merupakan bukti nyata bahwa partikel koloid membawa muatan pada permukaannya.

Partikel koloid, misel, dapat dianggap sebagai ion kompleks yang sangat besar. Larutan koloid mengalami elektrolisis di bawah pengaruh arus searah, partikel koloid dipindahkan ke anoda atau katoda (tergantung pada muatan partikel koloid). Dengan demikian, elektroforesis adalah elektrolisis sistem yang sangat tersebar.

Belakangan ditemukan dua fenomena yang berlawanan dengan elektroforesis dan elektroosmosis. Dorn menemukan bahwa ketika partikel apa pun mengendap dalam cairan, misalnya pasir di dalam air, maka terjadi ggl antara 2 elektroda yang dimasukkan ke tempat berbeda dalam kolom cairan, yang disebut potensi sedimentasi (efek Dorn).

Ketika cairan dipaksa melalui partisi berpori, di kedua sisinya terdapat elektroda, EMF juga muncul - potensi aliran (perkolasi).

Sebuah partikel koloid bergerak dengan kecepatan sebanding dengan besarnyaζ -potensi. Jika sistem mengandung campuran kompleks, maka dapat dipelajari dan dipisahkan menggunakan metode elektroforesis, berdasarkan mobilitas elektroforesis partikel. Ini banyak digunakan dalam penelitian biomedis berupa elektroforesis makro dan mikro.

Medan listrik yang tercipta menyebabkan pergerakan partikel fasa terdispersi dengan kecepatan sebanding dengan nilai potensial , yang dapat diamati dengan menggerakkan antarmuka antara larutan uji dan buffer menggunakan perangkat optik. Akibatnya, campuran tersebut terbagi menjadi beberapa pecahan. Saat merekam, diperoleh kurva dengan beberapa puncak, ketinggian puncak merupakan indikator kuantitatif kandungan setiap fraksi. Metode ini memungkinkan untuk mengisolasi dan mempelajari fraksi individu protein plasma darah. Elektroforogram plasma darah semua orang biasanya sama. Secara patologi, mereka memiliki gambaran khas untuk setiap penyakit. Mereka digunakan untuk mendiagnosis dan mengobati penyakit. Elektroforesis digunakan untuk memisahkan asam amino, antibiotik, enzim, antibodi, dll. Mikroelektroforesis melibatkan penentuan kecepatan pergerakan partikel di bawah mikroskop; elektroforesis - di atas kertas. Fenomena elektroforesis terjadi ketika leukosit bermigrasi ke fokus inflamasi. Imunoelektroforesis, elektroforesis disk, isotakoforesis, dll saat ini sedang dikembangkan dan diimplementasikan sebagai metode pengobatan, yang memecahkan banyak masalah medis dan biologis baik yang bersifat preparatif maupun analitis.

13.6. STABILITAS LARUTAN KOLLOIDAL. STABILITAS SEDIMENTASI, AGREGASI DAN KONDENSASI LYOSOL. FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KEBERLANJUTAN

Pertanyaan tentang kestabilan sistem koloid adalah pertanyaan yang sangat penting yang secara langsung berkaitan dengan keberadaan sistem koloid. Stabilitas sedimentasi- ketahanan partikel sistem terdispersi terhadap pengendapan di bawah pengaruh gravitasi.

Peskov memperkenalkan konsep stabilitas agregatif dan kinetik. Stabilitas kinetik- kemampuan fase terdispersi dari sistem koloid untuk berada dalam suspensi, bukan untuk mengendap dan untuk melawan gaya gravitasi. Sistem yang sangat tersebar mempunyai kestabilan kinetik.

Di bawah stabilitas agregat Anda perlu memahami kemampuan sistem terdispersi untuk mempertahankan tingkat dispersi aslinya. Ini hanya mungkin dilakukan dengan stabilizer. Akibat pelanggaran stabilitas agregat adalah ketidakstabilan kinetik,

karena agregat yang terbentuk dari partikel aslinya terlepas karena pengaruh gaya gravitasi (mengendap atau mengapung).

Stabilitas agregat dan kinetik saling berhubungan. Semakin besar stabilitas agregatif sistem, semakin besar pula stabilitas kinetiknya. Stabilitas ditentukan oleh hasil pertarungan antara gravitasi dan gerak Brown. Inilah contoh perwujudan hukum persatuan dan perjuangan yang berlawanan. Faktor-faktor yang menentukan stabilitas sistem: gerak Brown, dispersi partikel fase terdispersi, viskositas dan komposisi ionik media pendispersi, dll.

Faktor kestabilan larutan koloid: adanya muatan listrik partikel koloid. Partikel-partikel tersebut membawa muatan yang sama, sehingga ketika bertemu, partikel-partikel tersebut akan tolak-menolak; kemampuan solvasi (hidrasi) ion-ion lapisan difus. Semakin banyak ion terhidrasi dalam lapisan difusi, semakin tebal keseluruhan cangkang hidrasi, semakin stabil sistemnya. Gaya elastis lapisan solvasi mempunyai efek terjepit pada partikel yang terdispersi dan mencegahnya saling mendekat; sifat penataan adsorpsi sistem. Faktor ketiga berkaitan dengan sifat adsorpsi sistem dispersi. Pada permukaan fase terdispersi yang berkembang, molekul surfaktan (surfaktan) dan senyawa dengan berat molekul tinggi (HMC) mudah diserap. Molekul berukuran besar yang membawa lapisan solvasinya sendiri menciptakan lapisan adsorpsi-solvasi dengan luas dan kepadatan yang cukup besar pada permukaan partikel. Sistem seperti ini memiliki stabilitas yang dekat dengan sistem liofilik. Semua lapisan ini memiliki struktur tertentu, dibuat menurut P.A. Rebinder adalah penghalang struktural-mekanis terhadap konvergensi partikel terdispersi.

13.7. KOAGULASI SOL. ATURAN KOAGULASI. KINETIK KOAGULASI

Sol adalah sistem yang tidak stabil secara termodinamika. Partikel-partikel dalam fase terdispersi sol cenderung mengurangi energi permukaan bebas karena penurunan permukaan spesifik partikel koloid yang terjadi ketika partikel-partikel tersebut bergabung. Proses penggabungan partikel-partikel koloid menjadi agregat yang lebih besar dan akhirnya mengendapkannya disebut pembekuan.

Koagulasi disebabkan oleh berbagai faktor: aksi mekanis, perubahan suhu (mendidih dan membekukan), radiasi

tion, zat asing terutama elektrolit, waktu (penuaan), konsentrasi fase terdispersi.

Proses yang paling banyak dipelajari adalah koagulasi sol dengan elektrolit. Ada aturan berikut untuk koagulasi sol dengan elektrolit.

1. Semua elektrolit mampu menyebabkan koagulasi sol liofobik. Efek koagulasi (P) dimiliki oleh ion-ion yang mempunyai muatan berlawanan dengan muatan butiran (ion penentu potensial) dan tanda yang sama dengan ion lawan. (aturan Hardy). Koagulasi sol bermuatan positif disebabkan oleh anion.

2. Kemampuan koagulasi ion (P) bergantung pada besarnya muatannya. Semakin tinggi muatan ion, semakin tinggi efek koagulasinya (Aturan Schulze): PA1 3+ > PCa 2+ > PK + .

Oleh karena itu, untuk ambang koagulasi kita dapat menulis:

itu. semakin rendah muatan ion maka semakin tinggi konsentrasi koagulasi yang terjadi.

3. Untuk ion dengan muatan yang sama, kemampuan koagulasi bergantung pada jari-jari (r) ion terlarut: semakin besar jari-jarinya, semakin besar efek koagulasinya:

4. Setiap elektrolit dicirikan oleh konsentrasi ambang batas proses koagulasi larutan koloid (coagulation ambang batas), yaitu. konsentrasi terkecil, dinyatakan dalam milimol, yang harus ditambahkan ke dalam satu liter larutan koloid agar dapat menggumpal. Ambang koagulasi atau ambang konsentrasi disebut C. Ambang koagulasi adalah karakteristik relatif stabilitas sol terhadap elektrolit tertentu dan merupakan kebalikan dari kemampuan koagulasi:

5. Efek koagulasi ion organik lebih besar dibandingkan ion anorganik; Koagulasi banyak sol liofobik terjadi lebih awal,

Ini adalah bagaimana keadaan isoelektriknya tercapai, di mana koagulasi yang jelas dimulai. Tindakan ini disebut kritis. Nilainya +30 mV.

Proses koagulasi pada setiap sistem dispersi terjadi pada kecepatan tertentu. Ketergantungan laju koagulasi pada konsentrasi koagulator elektrolit ditunjukkan pada Gambar. 13.2.

Beras. 13.2. Ketergantungan laju koagulasi pada konsentrasi elektrolit.

Penjelasan dalam teks

3 area dan dua titik karakteristik A&B diidentifikasi. Daerah yang dibatasi oleh garis OA (sepanjang sumbu konsentrasi) disebut daerah koagulasi laten. Di sini laju koagulasi praktis nol. Ini adalah zona stabilitas sol. Di antara titik A dan B terdapat daerah koagulasi lambat, yang laju koagulasinya bergantung pada konsentrasi elektrolit. Titik A sesuai dengan konsentrasi elektrolit terendah di mana koagulasi nyata dimulai (ambang koagulasi), dan memiliki nilai kritis. Tahap ini dapat dinilai dari tanda-tanda luarnya: perubahan warna, munculnya kekeruhan. Sistem koloid hancur total: zat fase terdispersi dilepaskan ke dalam endapan yang disebut mengental. Di titik B, koagulasi cepat dimulai, yaitu semua tumbukan partikel efektif dan tidak bergantung pada konsentrasi elektrolit. Di titik B, potensial ζ adalah 0. Banyaknya zat yang diperlukan untuk koagulasi larutan koloid bergantung pada apakah elektrolit ditambahkan segera atau bertahap, dalam porsi kecil. Terlihat bahwa dalam kasus terakhir, lebih banyak zat yang harus ditambahkan untuk menyebabkan fenomena koagulasi yang sama. Fenomena ini digunakan dalam pemberian dosis obat.

Jika dua larutan koloid yang muatannya berlawanan digabung, keduanya akan cepat menggumpal. Prosesnya bersifat elektrostatis. Ini digunakan untuk pengolahan air industri dan limbah. Di saluran air, aluminium sulfat atau besi (III) klorida ditambahkan ke air sebelum filter pasir. Selama hidrolisisnya, sol logam hidroksida bermuatan positif terbentuk, yang menyebabkan koagulasi partikel mikroflora, tanah, dan pengotor organik yang bermuatan negatif.

Dalam sistem biologis, fenomena koagulasi memegang peranan yang sangat penting. Darah utuh adalah emulsi. Unsur darah yang terbentuk merupakan fasa terdispersi, plasma merupakan medium pendispersinya. Plasma adalah sistem yang lebih tersebar. Fase terdispersi: protein, enzim, hormon. Sistem pembekuan darah dan sistem anti-pembekuan bekerja di dalam darah. Yang pertama disediakan oleh trombin, yang bekerja pada fibrinogen dan menyebabkan pembentukan untaian fibrin (bekuan darah). Endapan sel darah merah pada tingkat tertentu (ESR). Proses koagulasi memastikan kehilangan darah minimal dan pembentukan bekuan darah dalam sistem peredaran darah. Dalam patologi, sel darah merah menyerap molekul besar gamma globulin dan fibrinogen dan ESR meningkat. Kemampuan anti pembekuan darah yang utama adalah heparin, suatu antikoagulan darah. Klinik menggunakan koagulogram - serangkaian tes untuk kemampuan koagulasi dan anti-koagulasi darah (kandungan protrombin, waktu rekalsifikasi plasma, toleransi heparin, jumlah total fibrinogen, dll.), ini penting untuk perdarahan hebat dan pembentukan bekuan darah . Pembekuan darah harus diperhitungkan saat mengawetkannya. Ion Ca 2+ dihilangkan dengan natrium nitrat hingga mengendap, yang meningkatkan koagulabilitas. Antikoagulan, heparin, dan dicoumarin digunakan. Polimer yang digunakan untuk endoprostetik elemen sistem kardiovaskular harus memiliki sifat antitrombogenik atau tahan trombosis.

13.8. STABILISASI SISTEM KOLLOIDAL (PERLINDUNGAN LARUTAN KOLLOIDAL)

Stabilisasi larutan koloid terhadap elektrolit dengan menciptakan lapisan adsorpsi tambahan pada permukaan partikel koloid dengan peningkatan sifat struktural dan mekanik, menambahkan sejumlah kecil larutan berkadar tinggi.

senyawa komolekul (gelatin, natrium kaseinat, albumin telur, dll) disebut perlindungan koloid. Sol terlindung sangat tahan terhadap elektrolit. Sol yang dilindungi memperoleh semua sifat polimer yang teradsorpsi. Sistem terdispersi menjadi liofilik dan karenanya stabil. Efek perlindungan dari IUD atau surfaktan ditandai dengan angka perlindungan. Angka pelindung harus dipahami sebagai massa minimum IUD (dalam miligram) yang harus ditambahkan ke 10 ml larutan uji untuk melindunginya dari koagulasi ketika 1 ml larutan natrium klorida 10% dimasukkan ke dalam sistem. Derajat efek perlindungan larutan IUD bergantung pada: sifat IUD, sifat sol yang dilindungi, derajat dispersi, pH medium, dan pengotor.

Fenomena pertahanan koloid dalam tubuh memegang peranan yang sangat penting dalam sejumlah proses fisiologis. Berbagai protein, polisakarida, dan peptida memiliki efek perlindungan dalam tubuh. Mereka menyerap Ca pada partikel koloid dari sistem hidrofobik tubuh seperti karbonat dan kalsium fosfat, mengubahnya menjadi keadaan stabil. Contoh sol yang dilindungi adalah darah dan urin. Jika Anda menguapkan 1 liter urine, kumpulkan endapan yang dihasilkan lalu coba larutkan dalam air, maka Anda membutuhkan 14 liter pelarut. Akibatnya, urin adalah larutan koloid di mana partikel terdispersi dilindungi oleh albumin, musin, dan protein lainnya. Protein serum meningkatkan kelarutan kalsium karbonat hampir 5 kali lipat. Peningkatan kandungan kalsium fosfat dalam susu disebabkan oleh perlindungan protein yang terganggu seiring bertambahnya usia.

Dalam perkembangan aterosklerosis, keseimbangan leucetine-kolesterol memegang peranan penting, bila terganggu maka perbandingan antara kolesterol, fosfolipid dan protein berubah sehingga menyebabkan pengendapan kolesterol pada dinding pembuluh darah sehingga mengakibatkan aterokalsinosis. Komponen protein lemak molekul besar memainkan peran penting dalam perlindungan. Di sisi lain, kemampuan darah untuk mempertahankan konsentrasi tinggi gas karbon dan oksigen dalam keadaan terlarut juga disebabkan oleh efek perlindungan protein. Dalam hal ini, protein menyelimuti gelembung mikro gas dan melindunginya agar tidak saling menempel.

Perlindungan partikel koloid yang digunakan dalam pembuatan obat. Seringkali perlu memasukkan zat obat ke dalam tubuh dalam bentuk koloid agar terdistribusi secara merata di dalam tubuh dan diserap. Jadi, larutan koloid perak, merkuri, belerang, dilindungi oleh zat protein, digunakan

sebagai obat (protargol, collargol, lisorginone), tidak hanya menjadi tidak sensitif terhadap elektrolit, tetapi juga dapat menguap hingga kering. Residu kering setelah diolah dengan air kembali berubah menjadi sol.

13.9. PEPTISASI

Peptisasi - proses kebalikan dari koagulasi, proses peralihan koagulasi menjadi sol. Peptisasi terjadi ketika zat ditambahkan ke sedimen (menggumpal) yang mendorong transisi sedimen menjadi sol. Mereka disebut tumbuk pept. Biasanya, peptizer adalah ion penentu potensial. Misalnya, endapan besi (III) hidroksida dipeptisasi dengan garam besi (III). Namun peran peptizer juga dapat dilakukan oleh pelarut (H 2 O). Proses peptisasi disebabkan oleh fenomena adsorpsi. Peptizer memfasilitasi pembentukan struktur lapisan ganda listrik dan pembentukan potensi zeta.

Akibatnya, proses peptisasi terutama disebabkan oleh adsorpsi ion penentu potensial dan desorpsi ion lawan, yang mengakibatkan peningkatan potensi partikel terdispersi dan peningkatan derajat solvasi (hidrasi), pembentukan solvasi. cangkang di sekitar partikel yang menghasilkan efek terjepit (peptisasi adsorpsi).

Selain adsorpsi, ada juga peptisasi pembubaran. Jenis ini mencakup segala sesuatu ketika proses peptisasi dikaitkan dengan reaksi kimia molekul permukaan fase terdispersi. Ini terdiri dari dua fase: pembentukan peptizer melalui reaksi kimia elektrolit peptizer yang dimasukkan dengan partikel terdispersi; adsorpsi zat peptisasi yang dihasilkan pada permukaan fase terdispersi, yang mengarah pada pembentukan misel dan peptisasi endapan. Contoh khas peptisasi disolusi adalah peptisasi logam hidroksida dengan asam.

Dispersi maksimum sol yang diperoleh dengan peptisasi adsorpsi ditentukan oleh derajat dispersi partikel primer pembentuk serpihan sedimen. Selama peptisasi disolusi, batas fragmentasi partikel dapat meninggalkan daerah koloid dan mencapai tingkat dispersi molekuler. Proses peptisasi sangat penting dalam organisme hidup, karena koloid sel dan cairan biologis terus-menerus terkena aksi elektrolit dalam tubuh.

Tindakan banyak deterjen, termasuk deterjen, didasarkan pada fenomena peptisasi. Ion koloid sabun adalah dipol; ia diserap oleh partikel-partikel kotoran, memberi mereka muatan dan mendorong peptisasinya. Kotoran yang berbentuk sol mudah dihilangkan dari permukaan.

13.10. GEL DAN JELLES. TIKSOTROPI. SINERISI

Larutan IUD dan sol dari beberapa koloid hidrofobik mampu mengalami perubahan dalam kondisi tertentu: hilangnya fluiditas, terjadinya gelasi, gelasi larutan, dan terbentuklah jeli dan gel (dari bahasa Latin “beku”).

Jeli (gel)- Ini adalah sistem terstruktur padat, tidak cair, yang muncul sebagai akibat dari aksi gaya adhesi molekul antara partikel koloid atau makromolekul polimer. Kekuatan interaksi antarmolekul mengarah pada pembentukan kerangka jaring spasial, sel-sel jaring spasial diisi dengan larutan cair, seperti spons yang direndam dalam cairan. Pembentukan jelly dapat direpresentasikan sebagai keluarnya garam dari IUD atau tahap awal koagulasi, munculnya struktur koagulasi.

Ketika campuran dipanaskan hingga 45 °C, larutan gelatin berair menjadi media cair homogen. Ketika didinginkan sampai suhu kamar, viskositas larutan meningkat, sistem kehilangan fluiditasnya, mengeras, konsistensi massa semi padat mempertahankan bentuknya (dapat dipotong dengan pisau).

Tergantung pada sifat zat yang membentuk jeli atau gel, mereka dibedakan: terbuat dari partikel keras - rapuh (tidak dapat diubah); dibentuk oleh makromolekul yang fleksibel – elastis (reversibel). Yang rapuh dibentuk oleh partikel koloid (TiO 2, SiO 2). Kering adalah busa keras dengan luas permukaan spesifik yang besar. Jeli kering tidak membengkak, pengeringan menyebabkan perubahan yang tidak dapat diubah.

Gel elastis dibentuk oleh polimer. Ketika dikeringkan, mereka mudah berubah bentuk dan dikompresi, menghasilkan polimer kering (pyrogel) yang mempertahankan elastisitas. Ia mampu membengkak dalam pelarut yang sesuai, prosesnya dapat dibalik dan dapat diulang berkali-kali.

Ikatan molekul yang lemah pada jeli dapat dihancurkan secara mekanis (dengan pengocokan, penuangan, suhu). Putusnya ikatan menyebabkan rusaknya struktur, partikel memperoleh kemampuan

terhadap pergerakan termal, sistem mencair dan menjadi fluida. Setelah beberapa waktu, struktur tersebut pulih secara spontan. Hal ini dapat diulangi puluhan kali. Transformasi reversibel ini disebut tiksotropi. Transformasi isotermal ini dapat digambarkan dengan diagram:

Thixotropy diamati dalam larutan lemah gelatin, protoplasma sel. Reversibilitas tiksotropi menunjukkan bahwa penataan dalam sistem yang bersangkutan disebabkan oleh gaya antarmolekul (van der Waals) - struktur koagulasi-tiksotropik.

Gel dalam tubuh adalah otak, kulit, dan bola mata. Jenis struktur kondensasi-kristalisasi dicirikan oleh ikatan kimia yang lebih kuat. Dalam hal ini, reversibilitas perubahan tiksotropik (gel asam silikat) terganggu.

Jeli adalah keadaan sistem yang tidak seimbang, suatu tahap tertentu dari proses pemisahan fasa yang terjadi secara perlahan dan pendekatan sistem ke keadaan setimbang. Prosesnya bermuara pada kompresi bertahap bingkai jeli menjadi massa kompak yang lebih padat dengan penekanan fase cair bergerak kedua, yang secara mekanis tertahan dalam jaring spasial bingkai. Selama penyimpanan, tetesan cairan pertama kali muncul di permukaan jeli, seiring waktu, tetesan tersebut bertambah dan bergabung menjadi massa fase cair yang terus menerus. Proses pemisahan jeli secara spontan ini disebut sineresis. Untuk jeli yang rapuh, sineresis adalah agregasi partikel yang tidak dapat diubah, pemadatan seluruh struktur. Untuk jeli IUD, peningkatan suhu dapat menghentikan sineresis dan mengembalikan jeli ke posisi semula. Pemisahan bekuan darah yang membeku, pengerasan roti, dan perendaman produk kembang gula merupakan contoh sineresis. Jaringan orang muda bersifat elastis, mengandung lebih banyak air; seiring bertambahnya usia, elastisitasnya hilang, lebih sedikit air - inilah sineresis.

13.11. PERTANYAAN DAN TUGAS UNTUK UJI MANDIRI

PERSIAPAN KELAS DAN UJIAN

1. Memberikan konsep sistem terdispersi, fasa terdispersi, dan medium pendispersi.

2. Bagaimana sistem terdispersi diklasifikasikan menurut keadaan agregasi fase terdispersi dan media pendispersi? Berikan contoh profil medis dan biologis.

3. Bagaimana sistem terdispersi diklasifikasikan menurut kekuatan interaksi antarmolekul di dalamnya? Berikan contoh profil medis dan biologis.

4. Bagian utama dari alat ginjal buatan adalah dialyzer. Apa prinsip dialyzer paling sederhana? Kotoran apa saja yang dapat dihilangkan dari darah melalui dialisis? Faktor apa saja yang menentukan kecepatan dialisis?

5. Bagaimana cara membedakan larutan zat berbobot molekul rendah dan larutan koloid? Properti apa yang menjadi dasar metode ini?

6. Dengan cara apa sol dapat dibedakan dari sistem terdispersi kasar? Properti apa yang menjadi dasar metode ini?

7. Metode apa yang ada untuk memproduksi sistem dispersi koloid? Apa perbedaannya satu sama lain?

8.Apa saja ciri-ciri sifat kinetik molekuler dan optik sistem dispersi koloid? Apa yang membedakannya dengan solusi sejati dan sistem kasar?

9. Memberikan konsep kestabilan agregatif, kinetik dan kondensasi sistem terdispersi. Faktor-faktor yang menentukan stabilitas sistem.

10. Tunjukkan hubungan sifat elektrokinetik sistem dispersi koloid.

11. Fenomena elektrokinetik apa yang diamati selama pencampuran mekanis partikel fase terdispersi: a) relatif terhadap media pendispersi; b) relatif terhadap partikel fase terdispersi?

12. Jelaskan manakah dari sediaan berikut yang termasuk dalam larutan koloid: a) sediaan barium sulfat dalam air, digunakan sebagai zat kontras untuk pemeriksaan sinar-X dengan ukuran partikel 10 -7 m; b) sediaan perak dalam air - collargol, digunakan untuk mengobati luka bernanah dengan ukuran partikel 10 -9 m.

13. Konsep koagulasi sol. Koagulasi sol liofilik. Apa saja tanda-tanda eksternal koagulasi? Tunjukkan kemungkinan produk koagulasi sol.

14. Faktor penyebab terjadinya koagulasi sol. Aturan koagulasi sol dengan elektrolit. Kinetika koagulasi. Ambang koagulasi.

15. Akibat pelanggaran homeostasis unsur mikro (Ca 2+) dan makro (C 2 O 4 2-) dan asam basa pada saluran cerna, terjadi reaksi pada ginjal:

Berapa muatan solnya? Ion berikut manakah yang mempunyai efek koagulasi pada partikel sol ini: K +, Mg 2+, SO 4 2-, NO 3 -, PO 4 3-, Al 3+?

Sol kalsium oksalat terbentuk. Mari kita tuliskan rumus sol misel

(13.3.).

Muatan butiran sol adalah positif, yang berarti ion-ion berikut akan mempunyai efek koagulasi (k) untuk partikel sol ini: SO 4 2-, PO 4 3-, NO 3-, menurut aturan Hardy. Semakin tinggi muatan ion koagulasi, semakin kuat efek koagulasinya (aturan Schulze). Menurut aturan Schulze, anion-anion ini dapat disusun dalam baris berikut: C hingga P0 4 3- > C hingga SO 4 2- > C hingga NO 3 - . Semakin rendah muatan ion maka semakin tinggi konsentrasi koagulasi yang terjadi. Ambang koagulasi (p) adalah karakteristik relatif stabilitas sol terhadap elektrolit tertentu dan merupakan kebalikan dari

13.12. TUGAS UJI

1. Pilih pernyataan yang salah:

a) metode kondensasi untuk menghasilkan larutan koloid meliputi ORR, hidrolisis, dan penggantian pelarut;

b) metode dispersi untuk memperoleh larutan koloid meliputi mekanis, ultrasonik, peptisasi;

c) sifat optik sistem koloid meliputi opalesensi, difraksi, dan efek Tyndall;

d) sifat kinetika molekuler sistem koloid meliputi gerak Brown, hamburan cahaya, dan perubahan warna larutan.

2. Pilih pernyataan yang salah:

a) elektroforesis adalah pergerakan fase terdispersi dalam medan listrik relatif terhadap media pendispersi diam;

b) elektroosmosis adalah pergerakan medan listrik suatu medium pendispersi relatif terhadap fasa terdispersi diam;

c) penetrasi cairan yang mengandung ion dan molekul terapeutik melalui sistem kapiler di bawah pengaruh medan listrik disebut elektrodialisis;

d) elektroforesis digunakan untuk memisahkan protein, asam nukleat dan sel darah.

3. Larutan koloid yang kehilangan fluiditasnya adalah:

a) emulsi;

b)gel;

c) matahari;

d) suspensi.

4. Plasma darah adalah:

a) matahari;

b)gel;

c) solusi yang benar;

d) emulsi.

5. Sistem heterogen yang terdiri dari mikrokristal fase terdispersi yang dikelilingi oleh ion penstabil terlarut disebut:

a) butiran;

b) inti;

c) satuan;

d) misel.

6. Selama pembentukan misel, ion-ion penentu potensial diadsorpsi menurut aturan:

a) Schulze-Hardy;

b) Pengikat ulang;

c)Paneta-Fajanza;

d) Shilova.

7. Butiran misel adalah agregat:

a) bersama dengan lapisan adsorpsi;

b) lapisan difusi;

c) lapisan adsorpsi dan difusi;

d) ion penentu potensial.

8. Potensi antarmuka adalah potensi antara:

a) fase padat dan cair;

b) lapisan adsorpsi dan difusi pada batas geser;

c) inti dan ion lawan;

d) ion dan ion lawan penentu potensial.

9. Kemampuan membran berpori halus untuk menahan partikel fase terdispersi dan dengan bebas melewatkan ion dan molekul disebut:

), yang seluruhnya atau praktis tidak dapat bercampur dan tidak bereaksi secara kimia satu sama lain. Zat pertama ( fase terdispersi) didistribusikan dengan halus di detik ( media dispersi). Jika terdapat beberapa fasa, maka dapat dipisahkan satu sama lain secara fisik (sentrifugasi, pisahkan, dll).

Biasanya sistem terdispersi adalah larutan koloid, sol. Sistem terdispersi juga mencakup kasus media terdispersi padat dimana fase terdispersi berada.

Sistem dengan partikel fase terdispersi berukuran sama disebut monodisperse, dan sistem dengan ukuran partikel tidak sama disebut polidispersi. Biasanya, sistem nyata di sekitar kita bersifat polidispersi.

Berdasarkan ukuran partikelnya, sistem yang terdispersi bebas dibagi menjadi:

Sistem ultramikroheterogen juga disebut koloid atau sol. Tergantung pada sifat media pendispersinya, sol dibagi menjadi sol padat, aerosol (sol dengan media pendispersi gas) dan lyosol (sol dengan media pendispersi cair). Sistem mikroheterogen meliputi suspensi, emulsi, busa dan bubuk. Sistem kasar yang paling umum adalah sistem gas padat, seperti pasir.

Menurut klasifikasi M.M. Dubinin, sistem yang tersebar secara koheren (benda berpori) dibagi menjadi:

Yayasan Wikimedia. 2010.

Lihat apa itu "Sistem tersebar" di kamus lain:

sistem dispersi- sistem tersebar: Suatu sistem yang terdiri dari dua atau lebih fase (benda) dengan antarmuka yang sangat berkembang di antara keduanya. [GOST R 51109 97, pasal 5.6] Sumber... Buku referensi kamus istilah dokumentasi normatif dan teknis

sistem dispersi- Suatu sistem yang terdiri dari dua atau lebih fase (badan) dengan antarmuka yang sangat berkembang di antara mereka. [GOST R 51109 97] [GOST R 12.4.233 2007] Topik: kebersihan industri, alat pelindung diri... Panduan Penerjemah Teknis

sistem dispersi- – sistem heterogen yang terdiri dari dua fase atau lebih, yang dicirikan oleh antarmuka yang sangat berkembang di antara fase-fase tersebut. Kimia umum: buku teks / A.V. Zholnin ... Istilah kimia

sistem dispersi- ▲ campuran mekanis sistem terdispersi halus sistem heterogen di mana partikel-partikel satu fasa (tersebar) terdistribusi dalam fasa homogen lainnya (media pendispersi). busa (potongan busa). busa. busa, sya. busa. berbusa. berbusa... ... Kamus Ideografik Bahasa Rusia

sistem dispersi- dispersinė sistema statusas T sritis chemija apibrėžtis Sistema, susidenti dan dispersinės fazės ir dispersinės terpės (aplinkos). atitikmenys: bahasa inggris. sistem bubar; penyebaran Rusia. penyebaran; sistem dispersi ryšiai: sinonimas – dispersija … Terminal kimia adalah titik akhir yang sama

sistem dispersi- menyebarkan status sistema T sritis fizika atitikmenys: engl. sistem bubar vok. membubarkan Sistem, n rus. sistem bubar, n pranc. sistem dispersé, m… Fizikos terminų žodynas

sistem dispersi- sistem heterogen yang terdiri dari dua fase atau lebih dengan antarmuka yang sangat berkembang di antara keduanya. Dalam sistem terdispersi, setidaknya salah satu fase (disebut terdispersi) dimasukkan dalam bentuk partikel kecil ke fase lain... ... Kamus Ensiklopedis Metalurgi

Sistem fisik dan mekanik yang terdiri dari fase terdispersi dan media pendispersi. Ada sistem (koloid) yang kasar dan sangat tersebar.