Roztwory zdyspergowane to układy, w których fazę reprezentują cząstki o wielkości od 1 nm do 10 mikronów. Systemy rozproszone są powszechne, stosowane w przemyśle. Należą do nich: aerozole (kropelki lub cząstki stałe zawieszone w powietrzu), emulsje (kropelki cieczy rozpuszczone w cieczy o innym charakterze), roztwory koloidalne to zole (dwufazowe układy heterogeniczne, których wielkość cząstek jest między emulsjami a roztworami rzeczywistymi, a następnie jest w środku od 1 do 100 nm. Zdyspergowane cząstki mogą być w różnym stanie skupienia. Zespół cząstek jest fazą, a ich kombinacja jest ośrodkiem rozproszonym (płynnym, gazowym i stałym).
Skład rozproszonego układu
Właściwości i zastosowanie roztworów koloidalnych
W szerokim sensie koloidy są w istocie wszystkie naturalne organizmy i rośliny środowiska, przeważającą część przyjmujemy z jedzeniem w stanie koloidalnym. Koloidy obejmują również leki, niektóre farby, a nawet materiały budowlane (spoiwa cementowe i betonowe, farby i lakiery oraz materiały ceramiczne, materiały łatwopalne, włókna sztuczne, tworzywa sztuczne).
Właściwości kinetyczne heterogenicznych układów rozproszonych. Ruch wynika z różnicy wielkości cząstek. Cienkie zawieszenie jest zdolne do losowego ruchu Browna. Na przykład tłuszcz dodany do wody lub mleko rozcieńczone wodą. Ruch cząstek roztworu koloidalnego jest energochłonny termodynamicznie.
Inną kinetyczną właściwością rozwiązań jest dyfuzja: Proces ruchu cząstek z powodu różnic w ich stężeniach. Jednak stałe grube cząstki nie uczestniczą w chaotycznym ruchu, jednak głównym powodem ich ruchu jest rozdział gęstości fazowej w ośrodku rozproszonym. Dlatego jeśli gęstość jest większa, cząstki stopniowo osiadają pod wpływem grawitacji - procesu sedymentacji. Bardzo powszechny proces stosowany w chemii molekularnej białek, cząsteczek nukleinowych, a nawet bakterii. Ciśnienie osmotyczne koloidów jest bardzo małe, ponieważ koloid ma dużą masę.
Właściwości optyczne roztworu wynikają ze zdolności rozproszyć światło, to znaczy obecność opalescencji (z powodu heterogeniczności optycznej). Zauważono, że jeśli przepuścisz wiązkę światła przez kuwetę, umieszczając przed sobą soczewkę, efekt jest widoczny z boku (stożek Tyndalla). Wynika to z zależności wielkości cząstek roztworu i długości wiązki światła.
Rozpraszanie obserwuje się, gdy długość fali jest większa niż wielkość cząstek w roztworze. Jeśli cząstki mają rozmiar równy długości fali, wówczas wiązka zgina się bezpośrednio wokół niej i rozprasza, to znaczy obserwuje się zjawisko dyfrakcji. Ze względu na spektrum rozproszenia możliwe jest dokładne określenie przynależności rozwiązania (prawdziwe - jonowe, molekularne lub koloidalne).Prawdziwe rozwiązania i ich właściwości
Prawdziwe rozwiązania to przezroczyste, jednorodne roztwory z silną fazą zdyspergowaną, cząstkami mniejszymi niż jeden nanometr, więc granica rozdzielania faz w roztworze znika. Prawdziwe roztwory dzielą się na jonowe, jeśli faza zdyspergowana składa się z uwodnionych jonów (roztwór chlorku sodu lub molekularny (roztwór glukozy). Dla osoby woda odgrywa niezastąpioną część życia, ponieważ wszystkie jony ciała są w niej rozpuszczone, dzięki czemu wszystkie procesy metaboliczne zachodzą w ciele między komórkami.
Różnice między koloidami a prawdziwymi rozwiązaniami
Po pierwsze, prawdziwe rozwiązania są przezroczyste i jednorodne; cząstki w fazie rozproszonej są mniejsze niż nanometr. Nie charakterystyczne dla nich dyfrakcja lub opalescencja, nie ma stożka Tyndalla, to znaczy cząsteczki są tak małe, że nie są nawet widoczne w ultramikroskopie. Podczas filtrowania roztwory koloidalne nie przechodzą przez filtry papierowe, ale prawdziwe są łatwe do filtrowania, co pokazuje różnice między wielkością cząstek zdyspergowanej fazy. Prawdziwe rozwiązania przechodzą przez błony komórkowe. Termodynamiczny i niestabilny, rozwarstwiony, co jest typowe dla roztworów koloidalnych, a prawdziwe nie rozwarstwiają się.
Prawdziwe rozwiązania można tworzyć spontanicznie, bez kosztów dodatkowej energii, a rozwiązanie koloidalne, wręcz przeciwnie, to znaczy, że bilans energetyczny nie jest dla nich stabilny. Siły konwersji między fazą a medium dla prawdziwych rozwiązań są dość duże, więc nie potrzebują stabilizatora. Właściwości mechaniczne roztworów różnią się od siebie. Prawdziwe rozwiązania są trwalsze, ponieważ faza rozproszona jest stacjonarna, tworzy strukturę, w której otoczenie jest zamknięte (na przykład tkanka kostna). Roztwór koloidalny jest swobodnie zdyspergowany, ma płynność, dlatego stężenie fazy i medium są równomiernie rozmieszczone (kurz, dym lub mgła).
