Koloidní systémy , koloidy ( jiné řecké κόλλα - lepidlo + εἶδος - pohled; "jako lepidlo") - disperzní systémy mezi pravými roztoky a hrubými systémy - suspenze , ve kterých jsou diskrétní částice, kapky nebo bubliny dispergované fáze o velikosti alespoň by bylo v jednom z měření od 1 do 1000 nm , distribuováno v disperzním médiu, obvykle kontinuálním, odlišném od prvního ve složení nebo stavu agregace . Zároveň jsou měřítka menší než 100 nm považována za zvláštní podtřídu nazývanou koloidní systémy „kvantové velikosti“ [1] . Vvolně rozptýlené koloidní systémy ( výpary , soly ) částice se nesrážejí.
Koloidní suspenze jsou předmětem studia koloidní chemie . Tuto oblast výzkumu představil v roce 1845 italský chemik Francesco Selmi [2] a od roku 1861 ji zkoumá skotský vědec Thomas Graham [3] .
Podle povahy dispergovaných částic se koloidy dělí na organické a anorganické , podle intenzity interakce mezi dispergovanou fází a dispergovaným prostředím na lyofilní a lyofobní . Podle stavu agregace dispergovaného prostředí se rozlišují plynné ( aerosoly ), kapalné ( lyosoly ) a pevné ( kryo- a solidozoly ) koloidní systémy [5] .
Z koloidních systémů mají pro chemickou analýzu největší význam hydrosoly — dvoufázové mikroheterogenní disperzní systémy vyznačující se extrémně vysokou disperzí, ve kterých je disperzním prostředím voda — rozpouštědlo nejběžněji používané v analytické praxi. Existují také organosoly , ve kterých jsou disperzním prostředím nevodná ( organická ) rozpouštědla . V důsledku molekulární adheze částic dispergované fáze vznikají ze solů při jejich koagulaci gely . V tomto případě nedochází k žádné separaci fází; jinými slovy, přechod solů na gel není fázovou transformací.
Při tvorbě gelu je celé disperzní prostředí (například voda v hydrosolu) pevně vázáno na povrchu částic dispergované fáze a v buňkách prostorové struktury gelu. Gely jsou schopny vratně obnovit svou prostorovou strukturu včas, ale po zaschnutí je jejich struktura zničena a tuto schopnost ztrácejí.
Koloidní vlastnosti halogenidů stříbraV procesu titrace halogenidových iontů roztoky solí stříbra se získávají halogenidy stříbra, které jsou velmi náchylné k tvorbě koloidních roztoků. V přítomnosti nadbytku Hal − iontů , tedy až do bodu ekvivalence při titraci halogenidů s ionty stříbra nebo po bodu ekvivalence při titraci iontů stříbra halogenidy , v důsledku adsorpce Hal − iontů, suspendované částice AgHal získávají záporný náboj:
m AgHal + n Нal − → [AgHal ] m n Нal −V přítomnosti přebytku Ag ± iontů (to znamená až do bodu ekvivalence při titraci stříbrných iontů halogenidy nebo za bodem ekvivalence při titraci halogenidů ionty stříbra) získávají suspendované částice kladný náboj:
m AgHal + n Ag + → [AgHal] m n Ag +Náboj suspendované částice [AgHal] m n Hal − nebo [AgHal] m n Ag + je tedy určen nábojem iontů adsorbovaných na povrchu jádra micely [AgHal] m a závisí na přítomnosti přebytek Hal − nebo Ag + v systému , což způsobuje záporný nebo kladný náboj suspendované částice solu.
Kromě adsorpční vrstvy umístěné na povrchu jádra micely a způsobující určitý elektrický náboj je součástí micely i část iontů opačného znaménka, které tvoří druhou (vnější) vrstvu iontů.
Například v procesu titrace jodidu draselného roztokem dusičnanu stříbrného
Ag + + NO 3 - + K + + I - → AgI + K + + NO 3 -vznikají micely následující struktury:
Koloidní částice nesoucí stejný elektrický náboj se navzájem odpuzují. Síly vzájemného odpuzování brání částicím dostat se dostatečně blízko, aby došlo ke vzájemné přitažlivosti. Nabité částice mají zároveň vysokou adsorpční kapacitu , přitahují částice nesoucí opačné elektrické náboje a tvoří s nimi těžko rozpustné sloučeniny. Především se na povrchu nabitých koloidních částic adsorbují ty ionty, které dávají nejméně rozpustné precipitáty s ionty , které jsou součástí těchto částic. Navíc jsou adsorbovány ty ionty s nejvyšší koncentrací. Například během depozice AgI se s ním mohou vysrážet Br- , Cl- , SCN - a další ionty . Při titraci halogenidů, které neobsahují cizí nečistoty, sraženina adsorbuje Hal − ionty přítomné v roztoku a uděluje částicím AgHal záporný náboj. V obou případech jsou výsledky titrace zkreslené. Proto je nutné striktně dodržovat srážkové podmínky doporučené v postupech pro stanovení určitých látek.
Existuje několik metod pro analýzu koloidních systémů, mezi nimi chemické a fyzikálně-chemické metody: analýza pomocí adsorpčních indikátorů; metody založené na měření rozptylu procházejícího světla ( nefelometrie a turbidimetrie ); metody založené na měření rychlosti sedimentace ( Sedimentační analýza ), dále rychlosti Brownova pohybu v koloidních systémech ( analýza trajektorií nanočástic ), dynamického a statického rozptylu světla.
| Termodynamické stavy látek | |||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fázové stavy |
| ||||||||||||||||
| Fázové přechody |
| ||||||||||||||||
| Disperzní systémy | |||||||||||||||||
| viz také | |||||||||||||||||