Kata “koloid” saat ini mengacu pada sistem ultramikroheterogen, yaitu sistem di mana partikel ultramikroskopik yang mewakili fase terpisah tersuspensi dalam media dispersi. Yang dimaksud dengan koloid, Gregg adalah zat yang, ketika didistribusikan dalam cairan tertentu dan menunjukkan semua tanda eksternal dari larutan biasa, setelah dipelajari lebih rinci, sangat berbeda dari larutan biasa.
Ia percaya bahwa perbedaan ini terletak pada sifat substansinya; oleh karena itu, ia membagi seluruh dunia material menjadi dua kelas: koloid dan kristaloid. Namun, penelitian selanjutnya menunjukkan bahwa tidak ada penghalang yang tidak dapat diatasi antara kristaloid dan koloid dan bahwa, pada prinsipnya, zat apa pun yang memberikan larutan sejati dalam suatu cairan dapat membentuk sistem dengan semua sifat koloid dalam cairan lain.
Oleh karena itu, sekarang lebih tepat membicarakan bukan tentang koloid, tetapi tentang keadaan koloid atau sistem koloid. Contoh: garam meja (NaCl) memberikan larutan yang benar-benar eksklusif dalam media berair; sebaliknya, jika terdistribusi dalam cairan seperti eter atau benzena, yang bukan merupakan pelarutnya, dalam kondisi tertentu garam tersebut dapat menghasilkan sistem yang, dalam semua sifat-sifatnya. sifat dan karakteristiknya dapat disebut sistem koloid.
Koloid dan ciri-cirinya
Ciri-ciri sistem koloid yang membedakannya terutama dari larutan biasa atau larutan sejati.
Gerak Brown dan tekanan osmotik serta difusi terkait. Meskipun dalam larutan sejati partikel-partikel yang tersuspensi dalam cairan tertentu adalah molekul (larutan gula dalam air) dan kadang-kadang ion (larutan elektrolit), partikel-partikel sistem koloid jauh lebih besar: mereka terdiri dari ribuan dan kadang-kadang ratusan ribu molekul, terhubung ke dalam satu kompleks padat yang disebut inti.
Beberapa ahli koloid percaya bahwa di alam mungkin terdapat zat dengan molekul besar sehingga zat tersebut berperan sebagai partikel koloid. Masalah ini masih dianggap kontroversial. Pada saat yang sama, kita tidak boleh lupa bahwa esensi materi bukanlah ukuran molekul, tetapi molekul ini dapat memainkan peran sebagai fase independen, yaitu kita mempunyai alasan untuk mengenali sistem molekuler seperti itu. derajat dispersi sebagai sistem mikroheterogen.
Molekul suatu larutan (atau gas), seperti diketahui, berada dalam gerakan kacau termal yang terus menerus. Partikel-partikel sistem koloid juga mengalami pergerakan yang sama, meskipun dalam skala yang berbeda dan sangat kecil. Karena alasan sejarah, pergerakan partikel koloid ini menyandang nama khusus pergerakan Brown, namun kita tidak boleh lupa bahwa esensi fisiknya sepenuhnya identik dengan pergerakan molekul.
Perbedaannya di sini bukan secara kualitatif, melainkan kuantitatif. Hal yang sama harus dikatakan mengenai sifat-sifat yang merupakan ekspresi langsung dari gerak Brown, yaitu tekanan osmotik dan difusi. Tekanan osmotik, seperti tekanan gas, adalah fungsi dari jumlah partikel per satuan volume atau, seperti yang mereka katakan, fungsi konsentrasi parsial. Konsentrasi dalam sistem koloid ini sangat kecil dibandingkan dengan sistem yang benar-benar terlarut, dan oleh karena itu tekanan osmotik di dalamnya dapat diabaikan. Jumlahnya sangat kecil sehingga baru-baru ini metode penentuan kuantitatifnya dapat ditemukan.
Hal yang sama harus dikatakan tentang difusi. Gregham percaya bahwa difusi tidak ada dalam sistem koloid, dan menganggap tidak adanya difusi ini sebagai karakteristik kualitatif koloid yang mencolok. Hal ini ternyata tidak benar dan tidak mungkin sebaliknya, karena fakta keberadaan Brownian atau, yang sama, gerak molekul partikel secara logis memerlukan keberadaan dan difusi. Namun proses difusi ini, sesuai dengan skala gerak Brown, ternyata sangat lambat sehingga baru dapat dinyatakan, apalagi diukur, dengan menggunakan semua kemampuan teknis modern.
KOLLOID, KIMIA KOLLOID. Koloid (dari bahasa Yunani ko 11a-lem, agar-agar), nama yang diberikan oleh Graham untuk sekelompok zat, yang tipikalnya adalah gelatin atau gom arab.Kimia koloid adalah bahan kimia termuda. disiplin. Permulaannya dapat diperkirakan pada tahun 1861, ketika penelitian Graham dipublikasikan. K. dan kristaloid. Dasar pembagian semua zat menjadi kristaloid dan kristaloid adalah perilakunya yang tidak setara dalam keadaan terlarut. Kristaloid (misalnya Nad) membentuk larutan yang stabil dan memiliki kelarutan tertentu, yaitu dengan adanya kristaloid berlebih, larutan pada suhu tertentu memiliki konsentrasi konstan, tidak tergantung pada metode pembuatannya. Dari larutan "jenuh jenuh" yang lebih pekat, kelebihan zat mengendap dalam bentuk kristal, "memiliki bentuk dan struktur yang khas dan jelas. Larutan K. dicirikan oleh ketidakstabilan dan metastabilitas. Tergantung pada perbedaan kecil dalam metode dalam sediaan, mereka mengandung lebih banyak atau lebih sedikit konsentrasi zat terlarut, dan konsentrasi ini dapat mengalami perubahan yang sangat tajam di bawah pengaruh pengotor asing dalam jumlah yang kadang-kadang sama sekali tidak signifikan.Dari larutan mereka mengendap dalam bentuk benda amorf yang tidak berstruktur, sering kali dalam bentuk jeli seperti agar-agar yang mengikat sejumlah besar air. Titik awal pembagian menjadi koloid dan kristaloid adalah ketika Graham mengukur dengan cermat laju difusi zat terlarut. Ternyata sangat berbeda untuk zat yang berbeda. Namun, meskipun beberapa zat berdifusi dengan kecepatan yang signifikan, laju difusi zat lain ternyata dapat diabaikan, praktis sama dengan nol. Kelompok pertama mencakup banyak senyawa mineral sederhana, serta zat lain yang diendapkan dari larutan dalam bentuk kristal dan oleh karena itu disebut kristaloid. Perwakilan khas dari kelompok kedua adalah lem (koPa), yang memunculkan nama semua K. Fitur yang lebih penting untuk pemisahan koloid dan kristaloid daripada difusi bebas adalah osmosis melalui membran koloid, alami atau buatan. Pengalaman utama Graham adalah ia memisahkan larutan yang diteliti dari air murni dengan membran perkamen. Kristaloid berdifusi dengan bebas melalui membran perkamen, sementara membran tersebut benar-benar kedap terhadap koloid. Fenomena ini telah digunakan sebagai metode umum untuk memisahkan koloid dari kristaloid (lihat Dialisis). Perbedaan-perbedaan ini tampak begitu signifikan, garis antara koloid dan kristaloid begitu tajam, sehingga Graham menganggapnya sebagai “dua dunia materi yang berbeda”. Penelitian lebih lanjut telah banyak memperhalus garis ini. Studi Krafft dan Paal memainkan peran penting dalam hal ini, menunjukkan bahwa, bergantung pada sifat pelarut, zat yang sama dapat menunjukkan sifat koloid atau kristaloid. Kraft menemukan bahwa natrium stearat, yang membentuk larutan koloid dalam air, memiliki sifat kristaloid bila dilarutkan dalam alkohol. Sebaliknya, kristaloid khas seperti NaCl dalam larutan benzena, menurut Paal, menunjukkan semua sifat koloid. Itu. Tidak ada zat koloid, yang ada hanya wujud zat koloid. Nama koloid harus mencakup tidak hanya zat terlarut koloidnya, tetapi juga pelarutnya; bersama-sama mereka membentuk sistem koloid. Sistem koloid seperti ini mempunyai tempat alami di antara sistem koloid lainnya sistem tersebar(cm.). Di satu sisi, mereka berbatasan dengan sistem yang lebih terdispersi kasar—suspensi dan emulsi, yang partikelnya berukuran mikroskopis; di sisi lain, mereka dihubungkan oleh transisi bertahap dengan larutan kristaloid sejati, yang, dengan semua metode penelitian modern , tampaknya sepenuhnya homogen. Studi selanjutnya semakin menghaluskan garis tajam yang memisahkan K., bersama dengan sistem heterogen lainnya, dari kristaloid. Dengan demikian, berbagai “semi-koloid” telah dikenal (misalnya, produk penguraian koloid nyata, seperti dekstrin dan pepton), yang mewakili transisi berturut-turut dari koloid biasa ke larutan sebenarnya. Banyak K. juga diperoleh dalam bentuk kristal. kondisi. Dengan demikian, kristal Hb, albumin telur, dan albumin tumbuhan dari biji sudah banyak diketahui. Di sisi lain, metode kini telah dikembangkan yang memungkinkan pembuatan larutan koloid dari kristaloid tipikal. Graham sendiri, yang menyebut kristaloid dan kristaloid sebagai “dua dunia materi yang berbeda”, dalam kasus lain mengakui bahwa zat yang sama dapat berada dalam keadaan kristaloid dan koloid dan bahwa partikel koloid dapat “dibangun dengan menggabungkan banyak molekul kristaloid yang lebih kecil. ." Klasifikasi K. - Koloid dapat berbentuk cair dan padat. Dalam kasus pertama, mereka membentuk larutan koloid, atau sol, dalam kasus kedua, jeli, atau gel. Namun, sedangkan kristaloid berada di antara padat dan cair keadaan agregasi(lihat) ada garis tajam; di K. mereka dapat dihubungkan dengan transisi bertahap dan tidak sensitif (misalnya, selama pengerasan bertahap agar-agar agar-agar). Dalam kedua kasus tersebut, K. membentuk sistem terdispersi, di mana media pendispersinya adalah sejenis cairan. Tergantung pada komposisi yang terakhir, mereka menerima sebutan berbeda. Mereka berbicara tentang hidrosol dan hidrogel jika cairannya adalah air; nama alcosol, etherosol, dan lain-lain menunjukkan bahwa media pendispersinya adalah alkohol, eter, dll. Koloid yang media pendispersinya berupa suatu benda cair disebut pirosol, koloid yang hanya ada pada suhu rendah disebut kriosol. Ciri yang sangat penting dari K. adalah ukuran partikel koloid. Mereka dicirikan oleh ukuran partikel submikroskopis - dari sekitar 1 hingga 100 t/l. Itu. dalam hal ukuran partikelnya, klorida menempati posisi perantara antara larutan sejati (sistem molekuler atau sistem terdispersi ion) di satu sisi dan suspensi dan emulsi di sisi lain. Menggunakan analogi dengan suspensi dan emulsi, Ostwald dan Geber (Wo. Ostwald, Hober), berdasarkan keadaan agregatif fase terdispersi, membagi sol menjadi suspensi dan emulsi. Oleh karena itu, Weimarn memasukkan mereka ke dalam sistem umum dispersioid sebagai suspensioid dan emulsoid. Ciri yang jauh lebih penting yang mempengaruhi banyak sifat larutan koloid adalah besarnya afinitas antara partikel koloid dan cairan di sekitarnya. Berdasarkan derajat afinitas antara fase terdispersi hidrosol dan air, Perrin membagi menjadi K hidrofobik dan hidrofilik. K yang pertama terikat lemah pada pelarut dan, mudah dipisahkan darinya di bawah pengaruh pengaruh yang terkadang sangat kecil, membentuk sedimen yang miskin air. Sebaliknya, yang terakhir ini jauh lebih tahan dan, berubah menjadi padat, membentuk jeli yang terus menahan sejumlah besar air. Freundlich memperluas klasifikasi ini ke sistem koloid yang memiliki media pendispersi berbeda selain air. Berdasarkan ada atau tidaknya afinitas antara K. dengan pelarutnya, ia membagi semua K. menjadi liofobik dan liofilik. Ada berbagai transisi di antara keduanya, sesuai dengan tingkat liofilisitas yang berbeda. Koagulan liofobik yang diendapkan biasanya tidak dapat dikembalikan ke larutan hanya dengan menghilangkan zat koagulasi atau menambahkan pelarut. Ini, dalam terminologi Zsigmondy, adalah K yang tidak dapat diubah, dan kemudian terbagi menjadi dua subkelompok. Salah satunya termasuk, misalnya. sol logam murni. Zat koloid tidak dapat mencapai konsentrasi yang signifikan di dalamnya dan, setelah dipisahkan dari larutan (dalam bentuk sedimen tepung), memerlukan penggunaan metode dispersi konvensional untuk kembali ke larutan. Contoh dari subkelompok kedua adalah larutan koloid dari berbagai oksida, yang menghasilkan sol yang cukup pekat: silikon atau timah, besi hidroksida, dll. Dalam waktu singkat, endapan agar-agar yang baru diisolasi dapat dikembalikan ke dalam larutan lagi. Namun, pengeringan yang lama akan membuat endapan menjadi tidak dapat diubah seperti pada kasus sebelumnya: mencuci koagulator atau menambahkan pelarut tidak dapat mengembalikan sol aslinya. Kristaloid reversibel berperilaku sangat berbeda. Bahkan ketika dikeringkan sepenuhnya, ketika bersentuhan dengan pelarut, mereka mengikatnya, membengkak, dan akhirnya, seperti kristaloid yang larut, secara spontan masuk ke dalam larutan. Dan di sini perlu dibedakan antara zat-zat seperti agar-agar, gelatin, pati, dll, yang pembengkakannya terbatas. Pengikatan pelarut terbatas pada batas tertentu pada suhu biasa dan hanya jika dipanaskan barulah berlanjut hingga berubah menjadi sol. Sebaliknya, kristaloid reversibel yang khas, seperti albumin, Hb, gom arab, dll., dalam kemampuannya untuk secara spontan berpindah ke keadaan terlarut, bahkan lebih dekat dengan larutan kristaloid yang sebenarnya, namun berbeda dari kristaloid tersebut karena tidak adanya konstanta. kelarutan. Klasifikasi K. menurut berbagai karakteristik ini dalam banyak kasus memberikan hasil yang sama, K. hidrofobik atau liofobik pada saat yang sama bersifat ireversibel; hidrofilik atau liofilik lebih sering reversibel. Karena pengikatan sejumlah besar air, partikel hidrofilik sekaligus memperoleh karakter emulsi, sedangkan partikel hidrofobik dapat mempertahankan sifat padatan dan menghasilkan sol suspensi. Namun, K. tidak selalu memiliki keseluruhan karakteristik yang menjadi ciri khas perwakilan kelompok tertentu. Secara khusus, pembagian bahan kimia menurut keadaan agregat fase terdispersi mungkin tidak sesuai dengan klasifikasi menurut ciri yang lebih penting bagi bahan tersebut - afinitas terhadap pelarut. Dengan demikian, diketahui emulsioid yang tidak memiliki sifat-sifat koloid liofilik.Pembagian koloid yang paling berhasil menjadi liofilik dan liofobik (atau hidrofilik dan hidrofobik), berdasarkan perbedaan terpenting antara kedua kelompok koloid, harus dipertimbangkan. Metode pembuatan larutan koloid. Berbagai macam zat, baik organik maupun anorganik, dapat diperoleh dalam keadaan koloid dengan menggunakan teknik khusus. Tugas terpenting dalam pembuatan larutan koloid adalah mencapai tingkat dispersi yang diperlukan dan membuat partikel dengan ukuran yang tepat. Berdasarkan posisi perantaranya antara larutan sejati dan sistem yang kira-kira heterogen, partikel berukuran koloid dapat diperoleh dari larutan sejati dengan mengkondensasi ion dan molekulnya menjadi agregat yang lebih besar, dan dengan mendispersikan agregat yang lebih besar. Oleh karena itu, Svedberg, yang mengembangkan dan mensistematisasikan metode pembuatan sol secara rinci, membaginya menjadi kondensasi dan dispersi. Dengan adanya kelebihan pelarut, kristaloid terurai menjadi molekul-molekul individual. Mereka harus tidak larut dalam media pendispersi untuk membentuk agregat yang lebih besar. Oleh karena itu, metode kondensasi didasarkan pada kimia. reaksi yang mengubah senyawa larut menjadi senyawa tidak larut. Paling sering ini adalah reaksi pemulihan. Mereka digunakan, misalnya, untuk memperoleh hidrosol dari logam mulia. Banyak zat pereduksi (seperti hidrazin, hidrokuinon, pirogalol) bekerja dalam suhu dingin, sedangkan zat lain (etil alkohol, formaldehida, tanin, dll.) bekerja dalam suhu dingin. Untuk menyiapkan sol emas, larutan garam emas yang sangat encer diolah dengan zat pereduksi, misalnya. AIS1 3 atau NAiS1 4 (pada konsentrasi 0,1 G atau bahkan kurang per 1 liter air). Dengan cara yang sama, hidrosol perak dibuat dari AgN0 3 dan dari garam serta sol logam lain yang sesuai. Perak metalik koloidal juga dapat diperoleh dengan menggunakan transmisi sebagai zat pereduksi. mencuci larutan dengan gas hidrogen. Berbagai kimia lainnya. reaksi (oksidasi, dekomposisi pertukaran ganda) dapat menghasilkan hasil yang sama—produksi zat tidak larut dalam distribusi koloid. Jadi, belerang koloidal diperoleh dengan penguraian natrium sulfat (Na 2 S 2 0 3) dengan asam sulfat pekat. Sol belerang ini dipelajari dengan sangat rinci oleh Sven Oden. Objek dari banyak penelitian juga adalah arsenik trisulfida koloid (As 2 S 3), yang diperoleh melalui aksi hidrogen sulfida pada asam arsenat (kelebihan hidrogen sulfida kemudian digantikan dengan melewatkan arus hidrogen melalui larutan): As 2 0 3 +3H 2 S =Sebagai 2 S 3 + 3H 2 0. Reaksi hidrolisis juga sering digunakan, dimana salah satu zat yang masuk dalam penguraian metabolisme adalah air. Metode ini menghasilkan besi hidroksida (FeCl 3 + +3H 2 0 = Fe(OH) 3 +3HCl) dan banyak sol lainnya. Betapapun berbedanya reaksi kimia yang digunakan, semuanya bermuara pada pembentukan zat yang tidak larut dalam media pendispersi tertentu. Menurut Weymarn, mekanisme kondensasi mewakili kasus khusus kristalisasi dari larutan lewat jenuh. Hanya saja kristalisasi ini harus dimulai secara bersamaan di sejumlah besar tempat, dan pertumbuhan partikel harus dihentikan sebelum mencapai ukuran mikroskopis. ukuran. Karena jika konsentrasi zat koloid terlalu tinggi, zat tersebut akan cepat rontok seluruhnya, konsentrasi zat yang bereaksi yang sangat lemah biasanya digunakan untuk membuat sol. Terakhir, kita tidak boleh melupakan fakta bahwa dalam semua proses pembentukan sol, elektrolit berperan sebagai zat awal atau produk reaksi. Seperti yang akan dijelaskan di bawah, mereka tidak dapat dianggap sebagai pengotor asing yang tidak disengaja. Sebaliknya, elektrolit berperan aktif dalam pembentukan partikel koloid dan dalam menentukan sifat kimianya. dan sifat kelistrikan, dalam menjaga ketahanan K. Penghilangan seluruh elektrolit biasanya menyebabkan rusaknya sol, hingga peralihannya ke keadaan terdispersi yang lebih kasar. Elektrolit berperan sebagai pendispersi, mempertahankan tingkat dispersi partikel koloid yang diperlukan. Kelompok lain terdiri dari metode dispersi. Masalah fragmentasi mekanis zat - meskipun tingkat dispersinya tidak terlalu tinggi - baru-baru ini (1920) berhasil diselesaikan dengan menggunakan apa yang disebut perangkat. "pabrik koloid". Ini mewakili poros yang berputar cepat dengan bilah di dalam cairan, yang, ketika berputar, melewati tonjolan yang diperkuat secara tetap (tanpa menyentuhnya). Tubuh, yang diaduk dalam cairan, dihancurkan hingga berukuran koloid akibat hantaman bilah pisau pada air. Metode kelistrikan paling sering digunakan. Ini pertama kali digunakan oleh Bredig untuk pembuatan sol logam mulia. Dengan merendam elektroda logam yang disemprotkan ke dalam air, ia melewati busur volta di antara keduanya. Pada saat yang sama, awan partikel tergagap baik berukuran koloid maupun lebih besar muncul dari katoda. Karena larutan sangat panas, larutan harus didinginkan. Rupanya, seperti yang diyakini Bredig sendiri, peran utama di sini dimainkan oleh proses termal: penguapan logam dalam busur volta, diikuti dengan kondensasi uapnya dalam air. Itu. dalam mekanismenya, metode ini sebenarnya mendekati kondensasi. Svedberg sangat meningkatkan metode atomisasi percikan listrik, Ch. arr. dengan menggunakan pelepasan osilasi. Dengan menggunakannya, ia berhasil menyiapkan sejumlah besar sol yang berbeda, khususnya organosol (misalnya, eterosol) dari logam alkali, yang pembuatannya sangat sulit. Metode dispersi juga mencakup metode peptisasi (lihat di bawah). Biokoloid. Metode yang dijelaskan memungkinkan pembuatan berbagai senyawa buatan atau sintetik. Sekelompok senyawa alami yang luas dan sangat penting berperilaku sangat berbeda. Ini mencakup berbagai biokoloid—zat organik dengan komposisi kompleks sehingga bahkan molekul atau ion tunggalnya memiliki karakteristik dimensi koloid. partikel dan, sebagai hasilnya, Ini adalah sifat koloid. Oleh karena itu, sol biokoloid dibuat dengan cara yang persis sama seperti larutan kristaloid konvensional, yaitu dengan mengolahnya dengan pelarut yang sesuai. Paling sering, pelarut ini adalah air. Gusi, pati, gom arab, agar, tanin, gelatin, albumin larut dalam air dingin atau panas membentuk hidrosol. Dalam kasus lain, perlu menggunakan pelarut khusus: larutan amonia tembaga oksida (“reagen Schweitzer”) untuk selulosa, aseton, asam asetat atau campuran alkohol dan eter untuk nitroselulosa, benzena atau karbon disulfida untuk karet, dll. Metode pembersihan K Dalam kebanyakan kasus, metode pembersihan kimia konvensional tidak berlaku untuk bahan kimia. zat. Hanya beberapa koloid (yaitu biokoloid tertentu) yang dapat dipisahkan satu sama lain dan diisolasi, karena kelarutannya yang tidak sama dalam pelarut tertentu, melalui pengendapan fraksional atau kristalisasi. Lebih sering perlu menggunakan metode koloid khusus. Hal ini didasarkan pada ketidakmampuan partikel koloid untuk menembus membran koloid yang dapat ditembus oleh kristaloid. Jika membran seperti itu, dengan larutan yang akan dimurnikan di dalamnya, dicuci dari luar dengan air suling bersih, maka kristaloid yang terkandung dalam larutan koloid akan berdifusi ke dalam larutan koloid melalui membran. Dengan mengganti air beberapa kali, Anda bisa dialisis(lihat) secara bertahap menghilangkan hampir semua pengotor yang mampu berdifusi dari larutan koloid. Metode lain untuk membersihkan K. adalah ultrafiltrasi. Solusinya disaring di bawah b. atau tekanan tinggi melalui membran koloid yang digunakan sebagai filter. Pemisahan media pendispersi dengan pengotor terlarut di dalamnya dari partikel koloid juga dapat dipercepat secara signifikan dalam hal ini dengan menggunakan filter mekanis untuk mendorong cairan melalui ultrafilter, bukan filter mekanis. tekanan melalui elektroosmosis; Metode ini disebut elektroultrafiltrasi. Sifat optik. Dalam cahaya yang ditransmisikan, larutan koloid sering kali tampak transparan dan homogen, seperti larutan sejati. Namun, heterogenitasnya terlihat jelas dalam cahaya yang dipantulkan: jika dilihat dari sisi cahaya yang menimpanya, larutan koloid tampak keruh dan buram. Heterogenitas optik larutan koloid menjadi lebih jelas jika Anda mengarahkan seberkas cahaya terang ke larutan tersebut (sinar matahari atau seberkas lampu busur listrik, dipusatkan oleh lensa pengumpul) dan mengamati cairan dari samping: seluruh jalur larutan. sinar dalam larutan koloid bersinar dengan cahaya opalescent merata. Faraday pertama kali menggunakan teknik ini untuk mendeteksi partikel kecil di lingkungan keruh. Dengan nama Tyndall, yang mempelajari fenomena yang dijelaskan secara rinci, kerucut bercahaya ini biasa disebut kerucut Tyndall (lihat. Fenomena Tyndall). Semua larutan koloid memberikan opalesensi, yang merupakan salah satu perbedaan terpentingnya, suatu tanda heterogenitas optiknya. Warna larutan koloid juga dalam banyak kasus bergantung pada hamburan cahaya oleh partikelnya. Ada hubungan alami yang dipelajari oleh Chap. arr. Rayleigh, antara ukuran partikel yang terdispersi dan warna cahaya yang dihamburkannya. Warna ini dapat ditumpangkan pada warna sel itu sendiri, yang bergantung pada penyerapan bagian spektrum tertentu. Contoh dari fenomena tersebut adalah larutan koloid damar wangi, berwarna kuning atau coklat dalam cahaya yang ditransmisikan, kebiruan dalam cahaya yang dipantulkan. Pewarnaan semacam ini, terlihat dalam beberapa kasus pada non-konduktor, paling jelas terlihat dan mencapai intensitas tertentu pada logam koloid. Itu tergantung pada sifat optik logam, ukuran partikelnya, dan Bab. arr. dari kombinasinya menjadi agregat yang lebih besar. Tingkat dispersi memiliki pengaruh yang sangat kuat, dengan perubahan warna yang berubah dengan benar. Larutan koloid emas, mis. Ketika ukuran partikelnya berubah, berbagai macam warna berbeda akan melewatinya. Zsigmondy mampu menyiapkan rangkaian solusinya yang sangat lengkap dengan tingkat dispersi yang bervariasi secara seragam dalam batas yang sangat besar. Emas yang tersebar kasar memberikan larutan warna biru atau ungu, sedangkan emas yang sangat tersebar memberikan warna merah murni dan cerah (ini adalah asal usul warna emas “kaca rubi”). Dengan pengurangan lebih lanjut dalam ukuran partikel dan mendekati dispersi molekuler, warna coklat atau kuning tercapai, karakteristik larutan garam emas yang sebenarnya. Berbagai larutan koloid perak memiliki warna yang tidak kalah bervariasi (merah, coklat, ungu, hijau, hitam). Untuk memberikan gambaran tentang intensitasnya, cukup ditunjukkan bahwa warna coklat koloid perak terlihat jelas pada lapisan 1 cm dengan kandungan 1 bagian perak per 5 juta bagian air. Ukuran partikel koloid. Ultramikroskop didasarkan pada hamburan cahaya oleh partikel-partikel kecil, di mana berkas cahaya terkonsentrasi kuat menerangi larutan yang diteliti dari samping dan melewatinya tanpa memasuki lensa mikroskop. Dalam bidang pandang mikroskop, demikianlah yang diamati. Kerucut Tyndall. Pada titik fokus pertemuan sinar, intensitas iluminasi maksimum membuat submikron terkecil terlihat. Pada ultramikroskop imersi, dengan menggunakan metode ini ternyata partikel submikroskop terkecil dapat diamati, hanya berukuran sedikit. Pusat perbelanjaan Submikron muncul dalam ultramikroskop sebagai titik bercahaya yang tidak memberikan gambaran tentang bentuk atau ukuran sebenarnya. Untuk menentukan yang terakhir, jumlah partikel individu yang terletak dalam volume cairan tertentu yang sangat kecil dihitung. Mengetahui jumlah total zat terdispersi dan berat jenisnya, mudah untuk menemukan massa satu partikel dan diameternya (dengan asumsi sederhana bahwa ia mempunyai bentuk kira-kira bola). Selain metode optik ini, ada teknik mekanis yang memungkinkan untuk menentukan ukuran partikel koloid. Metode ultrafiltrasi yang disebutkan di atas digunakan untuk ini. Ultrafilter tidak selalu kedap terhadap semua zat koloid. Bechhold adalah orang pertama yang menunjukkan bahwa dengan menggunakan serangkaian ultrafilter dengan ukuran pori berbeda yang berubah secara berturut-turut, ultrafiltrasi fraksional dapat dilakukan: untuk memisahkan beberapa sel dari sel lainnya. Ultrafilter, yang menahan partikel tertentu, tidak memungkinkan partikel yang memiliki partikel lebih besar melewatinya. Setelah mengkalibrasi serangkaian ultrafilter (misalnya, menggunakan larutan koloid dengan ukuran partikel yang diketahui), ukuran partikel dalam larutan koloid yang diteliti dapat ditentukan berdasarkan kemampuan partikel tersebut untuk melewati ultrafilter tertentu. Selanjutnya, ukuran partikel dapat dinilai dari kecepatan jatuhnya. Menurut rumus Stokes, kecepatan jatuhnya benda berbentuk bola (berukuran cukup kecil) ke dalam cairan sebanding dengan kuadrat diameternya. Oleh karena itu, ukuran suatu partikel dapat ditentukan oleh kecepatan jatuhnya (asalkan berat jenis benda dan cairan yang jatuh, serta viskositas zat tersebut, juga diketahui). Metode ini tidak dapat diterapkan secara langsung pada partikel berukuran koloid, karena laju pengendapannya terlalu kecil. Namun, menggunakan alih-alih memaksa cha- | timah mempunyai pusat putih yang sangat signifikan. kekuatan, adalah mungkin untuk mempercepat sedimentasi K. dan membuatnya dapat diakses untuk pengukuran. Metode ini disebut “ultrasentrifugasi”. Metode penghitungan langsung jumlah partikel koloid dan pemisahan mekanisnya melalui filtrasi atau sentrifugasi pada dasarnya tidak berbeda dengan metode serupa yang diterapkan pada mikroskop yang lebih kasar. suspensi. Namun, seiring dengan itu, metode yang digunakan untuk mengukur berat molekul dalam larutan kristaloid juga digunakan untuk mengukur ukuran partikel koloid. Ultramikroskop membuat partikel larutan koloid (“submikron”) terlihat dan dengan demikian memperdalam perbedaan antara partikel tersebut dan larutan kristaloid yang tidak larut secara optik. Namun, pada saat yang sama, ia memungkinkan untuk memperluas konsep kinetika molekuler ke larutan koloid dan bahkan suspensi yang lebih kasar dan mengungkapkan analogi lengkap antara perilaku berbagai partikel dan molekul terdispersi. Generalisasi terpenting ini adalah hasil belajar gerak Brown (cm.). Seperti yang ditunjukkan oleh penelitian Einstein, Smoluchowski, Perrin, dan lainnya (Einstein, Smoluchowski, Perrin), ini mewakili pergerakan molekul nyata, semakin cepat diameter partikel mendekati ukuran molekul. Sebuah studi tentang gerak Brown partikel koloid menunjukkan bahwa energi kinetiknya tidak bergantung pada ukurannya dan sama dengan energi kinetik molekul dalam larutan sejati (pada t° yang sama). Oleh karena itu, tekanan osmotik K. sebanding dengan konsentrasi partikel koloid. Mengetahui berat total karbon terlarut dan kepadatannya, ukurannya dapat ditentukan berdasarkan jumlah partikel. Namun, pengukuran tekanan osmotik K. menimbulkan kesulitan yang signifikan dan tidak selalu dapat dilakukan dengan akurasi yang memadai. Berbeda dengan energi kinetik, laju difusi menurun seiring dengan bertambahnya ukuran partikel koloid dan merupakan jalur lebih lanjut untuk menentukan energi kinetik. Bentuk dan struktur partikel koloid. Saat menghitung diameter partikel koloid, biasanya diberi bentuk bola. Diasumsikan bahwa, berbeda dengan benda kristal, partikel kristal bersifat amorf dan, di bawah pengaruh gaya permukaan, berbentuk bola sesuai dengan permukaan bebas minimum. Untuk pertama kalinya, Nageli mengutarakan pandangan bahwa partikel koloid, atau miselium, merupakan partikel ultramikroskopis terkecil. kristal. Nägeli menjelaskan sifat kristal, khususnya birefringence, yang ditemukan di banyak zat organik dan struktur kehidupan dengan fakta bahwa zat ini dibangun dari partikel kecil yang tidak terlihat di bawah mikroskop (dalam terminologi modern “submikron”), misel kristal. Misel ini memainkan peran yang sama dalam sistem koloid seperti halnya molekul dalam larutan sejati. Berbeda dengan larutan molekuler, sistem koloid, menurut ungkapan Nägeli, adalah “larutan misel”. Dengan terhubung satu sama lain, misel dapat mempertahankan orientasi yang ketat dan benar serta tumbuh menjadi kristal nyata atau menjadi serat organik yang memiliki sifat kristal tertentu. Dengan koneksi yang cepat, mereka sering tumbuh bersama menjadi kompleks bercabang yang kacau, tidak beraturan, seringkali seperti pohon, misalnya membentuk. dasar gel. Meskipun struktur kristalnya primer, dalam hal ini secara eksternal mereka bersifat amorf. Pandangan Nägeli, yang awalnya tidak mendapat pengakuan, kemudian dihidupkan kembali oleh Weimarn, Ambronn, Scherrer. Sifat kristalin dari banyak, meskipun tidak semua, submikron koloid telah dibuktikan dengan berbagai metode. Amorfisme tidak dianggap sebagai ciri yang lebih khas dari keadaan koloid, dan miselium mewakili konsep dasar dalam pemahaman modern tentang struktur koloid.Tanpa membahas lebih rinci tentang struktur kristal miselium, harus ditunjukkan bahwa dalam sangat banyak kasus sebenarnya dapat dideteksi. Metode yang paling dapat diandalkan untuk mempelajari struktur kristal saat ini adalah difraksi sinar-X. Kristal dicirikan oleh susunan atom atau ion yang teratur, yang ditempatkan secara tetap pada jarak yang sama satu sama lain. Bentuk geometris kristal yang teratur adalah ekspresi luar dari kisi kristal spasial atom. Hal ini menyebabkan difraksi sinar X yang terjadi pada kristal. sinar, seperti halnya spektrum difraksi cahaya tampak yang diperoleh dengan menggunakan bidikan ulang difraksi buatan yang lebih kasar. Bertentangan dengan gagasan lama tentang sifat amorf kristal, dengan menggunakan metode ini (dikembangkan oleh kepala ilmuwan Scherrer), struktur kristal partikel dari banyak kristal (misalnya, koloid emas, perak, dan banyak lainnya) telah ditetapkan dengan pasti. Selain itu, beberapa K. sebenarnya terdiri dari partikel amorf. Kisi kristal harus disertai dengan bentuk kristal eksternal. Hal ini dapat dideteksi dengan jelas dalam kasus-kasus ketika ia menyimpang tajam dari bola: yaitu, ketika salah satu sumbu kristal dikembangkan dengan kuat atau, sebaliknya, sangat memendek dibandingkan dengan dua sumbu lainnya. Dalam kasus pertama, partikel koloid berbentuk batang, dalam kasus kedua, berbentuk pipih. Jika, di bawah pengaruh suatu gaya eksternal, mereka ditempatkan dengan sumbu memanjang sejajar satu sama lain, maka bentuknya dapat ditentukan oleh fenomena polarisasi cahaya yang dihasilkan oleh solusi tersebut. Misalnya, orientasi paralel partikel kristal yang serupa diperoleh. dalam suatu zat cair yang mengalir akibat adanya gesekan yang terjadi pada saat bergerak.Perubahan derajat dispersi yang sering terjadi pada larutan koloid menyebabkan perbedaan karakteristik struktur partikel koloid. Ketika kristal tumbuh, bentuknya tetap tidak berubah; dengan cara yang sama, ketika tetesan emulsi bergabung, mereka kembali membentuk tetesan bola yang sama. Sebaliknya, ketika derajat dispersi larutan koloid menurun, yang terjadi ketika partikel-partikelnya digabungkan, partikel-partikel tersebut hanya bersentuhan dengan beberapa titiknya dan menghasilkan senyawa flokulan yang lepas. Oleh karena itu, dari koloid primer partikel modern, yang bentuk dan strukturnya telah dibahas di atas, partikel sekunder harus dibedakan yang dibentuk oleh kombinasi flokulan dari dua atau lebih partikel primer. Untuk partikel koloid sekunder, Zsigmondy mengusulkan nama polion, untuk partikel primer - monomon, atau proton (nama terakhir tidak dapat dipertahankan, karena berfungsi untuk menunjuk satuan listrik positif - inti atom N; lihat Ion hidrogen). Kombinasi partikel primer menjadi partikel sekunder seringkali disertai dengan perubahan warna yang tajam. Contoh terkenal dari perubahan warna diberikan oleh hidrosol emas. Proses koloid. Jika dalam doktrin struktur terdapat analogi yang semakin lengkap antara sistem koloid dan larutan kristaloid, maka perbedaan besar tetap ada pada sifat gaya yang bekerja di dalamnya dan proses yang terjadi di dalamnya. Seperti diketahui, gaya tarik menarik yang signifikan muncul antara molekul-molekul yang berdekatan, yang dengan cepat berkurang seiring bertambahnya jarak. Saling menyeimbangkan di tengah-tengah agregat molekul, mereka muncul di permukaannya dalam bentuk tegangan permukaan. Alih-alih tekanan osmotik, yang mewakili jenis energi mekanik utama dalam larutan sejati, dengan distribusi koloid suatu zat, energi permukaan ini menjadi sangat penting, yang secara langsung bergantung pada ukuran permukaan batas, dan oleh karena itu pada derajat dispersi zat tersebut. koloid berdasarkan ukuran partikelnya. Yang tidak kalah penting adalah beda potensial batas, yaitu muatan listrik pada permukaan partikel koloid. Oleh karena itu, energi sistem koloid (terutama energi permukaan) merupakan fungsi dari derajat dispersi koloid. Akibatnya, berbagai perubahan energi dalam sistem koloid (terutama perubahan muatan listrik) mempunyai akibat langsung berupa perubahan cepat dalam dispersinya, penggabungan partikel koloid kecil menjadi agregat yang lebih besar, atau sebaliknya, disintegrasi partikel koloid (peptisasi). ). Dalam proses koloidal yang khas ini, kemudahan mengubah derajat dispersi, terletak perbedaan utamanya dari distribusi molekul stabil yang disebut. solusi yang benar. Gagasan tentang pengaruh utama gaya permukaan, kapiler (dan elektrokapiler) dikembangkan dalam bentuk yang paling ekstrem oleh Freundlich, yang menafsirkan semua kimia koloid sebagai “kimia kapiler”. Gagasan tentang ketergantungan mereka pada kekuatan kapiler dan ketidakmampuan hukum kimia umum diperluas ke proses kimia murni yang terjadi dalam sistem koloid. Alih-alih menggabungkan reaktan dalam perbandingan ekuivalen sederhana, senyawa adsorpsi, yang secara kuantitatif dinyatakan dengan isoterm adsorpsi Freundlich, dianggap sebagai karakteristik koloid. Sifat-sifat koloid sangat dipengaruhi oleh pengaruh yang mengubah hidrofilisitas dan afinitas antara koloid dan pelarut. Studi tentang ciri-ciri aksi kimia koloid elektrolit dikaitkan terutama dengan nama Hofmeister (lihat. jajaran Chamberlain).-Posisi yang sangat berlawanan diambil oleh kelompok peneliti lain, di antaranya Pauli harus disebutkan terlebih dahulu. Menurut para peneliti ini, dengan menghilangkan berbagai sumber kesalahan, yang dalam banyak kasus mengaburkan gambaran tersebut, kimia umum cukup dapat diterapkan pada sistem koloid, khususnya pada sistem yang paling penting, yaitu larutan protein. hukum. Dari segi kimia, tidak ada pertentangan mendasar antara kristaloid dan kristaloid, sama seperti tidak ada pertentangan mendasar dalam sifat lainnya. Loeb sangat konsisten dengan sudut pandang ini. Dasar teoretis untuk interpretasi yang benar-benar baru tentang proses koloid adalah prinsip Loeb Donnan, yang menetapkan bentuk khusus kesetimbangan ion-ion di kedua sisi membran yang kedap terhadap salah satunya (lihat. keseimbangan Donnan). Sejumlah sifat koloid dan proses koloid (tekanan osmotik, pembengkakan, viskositas, ketergantungannya pada elektrolit, dll.) dapat secara langsung diturunkan dari ketidakmampuan ion koloid untuk menembus membran dan gel koloid. Sifat koloid ditemukan ketika ada penghalang yang menahan ion tertentu (koloid), namun dapat ditembus oleh ion lain yang ada. Hanya dalam kondisi seperti itu larutan berperilaku seperti koloid. Dalam pengertian ini, Loeb bahkan tidak berbicara tentang “keadaan koloid”, tetapi tentang “perilaku koloid” larutan protein. Muatan listrik. Penerapan gaya listrik pada larutan koloid menunjukkan bahwa partikel koloid membawa muatan positif atau negatif sehingga bergerak dalam medan listrik (lihat Gambar. Kataforesis). Fenomena elektrokinetik memungkinkan untuk mempelajari sifat-sifat muatan ini dan menentukan besarnya. Penyebab dakwaan tersebut tidak dapat diklarifikasi secara pasti; Tampaknya hal ini tidak sama di semua kasus. Seringkali muatannya tergantung pada bahan kimianya. sifat partikel koloid. Zat yang bersifat asam, mis. tanin, damar wangi, batu api, memperoleh muatan negatif dalam air bersih; zat dasar seperti logam hidroksida (besi, aluminium, dll) bernilai positif. Jelasnya, meskipun zat-zat ini tampaknya tidak dapat larut sepenuhnya, sejumlah kecil ion hidrogen atau hidroksil masuk ke dalam larutan, meninggalkan muatan yang bertanda berlawanan pada partikel koloid. Dalam kebanyakan kasus, yang paling penting adalah adsorpsi(lihat) elektrolit yang ada dalam larutan pada permukaan partikel koloid: ion yang teradsorpsi lebih kuat memberikan tanda muatannya padanya. Aktivitas terbesar dalam hal ini ditunjukkan, di satu sisi, oleh kation multivalen logam berat, dan di sisi lain, oleh anion multivalen tertentu. Terakhir, kita harus menyebutkan aturan Coehn, yang menyatakan bahwa jika sistem koloid terdiri dari dua nonkonduktor, maka suatu zat dengan konstanta dielektrik yang besar memperoleh muatan positif (lihat Gambar. Dielektrik). Karena air memiliki konstanta dielektrik yang sangat tinggi, lebih besar daripada kebanyakan konstanta dielektrik lainnya, maka air murni (jika tidak ada dua penyebab pertama muatan) memperoleh muatan negatif dalam air murni. Karena netralitas listrik larutan secara keseluruhan, muatan partikel koloid diseimbangkan oleh muatan berlawanan dari lapisan cair yang berdekatan, dan kedua muatan berlawanan membentuk muatan listrik. dua lapisan(cm.). Komposisi kimia partikel koloid. Muatan listrik, yang menentukan banyak sifat sel, bergantung pada bahan kimianya. komposisi miselium koloid itu sendiri dan cairan di sekitarnya (“antar-misel”). Namun, sebutan biasa untuk K. belum memberikan gambaran yang cukup tentang sifat kimianya. komposisi. Misalnya. ketika mereka berbicara tentang abu arsenik sulfida atau besi hidroksida, maka zat-zat ini benar-benar merupakan bagian miselium yang utama dan dominan secara kuantitatif. Namun, koloid juga mengandung sedikit campuran elektrolit, yang komposisi dan konsentrasinya bergantung pada metode pembuatan (atau pemrosesan lebih lanjut) koloid.Elektrolit ini, sering kali teradsorpsi dalam jumlah kecil di permukaan koloid. partikel koloid, mewakili bagian aktifnya, yang menentukan sejumlah sifat terpentingnya. Zsigmondy mengusulkan, ketika menunjuk K., untuk melingkari dengan bingkai persegi rumus sebagian besar zat koloid (ditetapkan oleh analisis kimia biasa dari sedimennya), menempatkan bagian miselium yang aktif dan ionik di luar bingkai ini. Jadi, dengan metode yang dijelaskan di atas untuk pembuatan sol arsenik sulfida, bagian aktifnya adalah campuran hidrogen sulfida, disosiasi parsialnya (menjadi HS" dan H") memberikan muatan negatif pada K. Tanpa menetapkan hubungan kuantitatif antara As 2 S 3 dan H 2 S (yang dapat bervariasi dalam batas yang sangat luas), untuk K yang bersesuaian diperoleh rumus: |As 2 S:i | HS"+H". Demikian pula, misel besi hidroksida memiliki komposisi jFe(OH) 3 liter Fe""" + ZSG Seperti yang ditunjukkan rumus di atas, misel dipahami tidak hanya sebagai sebagian besar partikel koloid bersama dengan ion-ion yang diserapnya, tetapi juga ion-ion dengan tanda berlawanan yang membentuk lapisan luar lapisan ganda. . Untuk hanya satu partikel koloidal bermuatan tanpa ion bermuatan berlawanan yang berdekatan, penulis Perancis menggunakan nama "granul". Granul direpresentasikan sebagai ion koloid raksasa 0ts. Pauli menyarankan untuk menyebut ion kristaloid berlawanan dalam larutan "counterions" (Gegenionen) . Pengotor kristaloid yang diikat oleh partikel koloid harus berada dalam kesetimbangan adsorpsi dengan konsentrasi zat yang sama di cairan sekitarnya. Oleh karena itu, betapapun kecilnya konsentrasi ini dalam sol yang didialisis dengan hati-hati, tetap tidak bisa sama dengan nol. Jadi, antarmisel cairan mengandung, setidaknya dalam konsentrasi yang sangat rendah, elektrolit yang sama dengan yang membentuk bagian aktif miselium; tidak pernah AIR murni Faktor Stabilitas K. Mikroskop. suspensi, misalnya suspensi sel darah merah dalam darah mengendap pada tingkat yang signifikan. Namun seiring dengan mengecilnya ukuran partikel, kecepatan jatuhnya pun menurun dengan cepat. Untuk partikel berukuran koloid dapat diabaikan, dan larutan dapat tertahan b. atau m.distribusi seragam. Hal ini juga difasilitasi oleh gerak Brown, yang mencampurkan partikel-partikel submikroskopis dengan cara yang sama seperti gerak molekuler mencampurkan molekul-molekul larutan sejati. Namun, sejumlah pengaruh dapat menyebabkan hilangnya kalsium dari larutan dengan sangat cepat dan hampir seketika. Efeknya adalah menyebabkan aglutinasi partikel koloid, menggabungkannya menjadi agregat yang lebih besar. Hasil yang tak terhindarkan dari pembesaran partikel tersuspensi adalah pengendapannya yang cepat. Oleh karena itu, semua faktor yang mencegah penggabungan partikel koloid menjaga kestabilan larutan koloid. Faktor penstabil ini terutama adalah muatan listrik. Gaya tolak-menolak elektrostatik mencegah partikel-partikel bermuatan serupa untuk bergabung bersama. Sejumlah penelitian menunjukkan bahwa potensial batas partikel koloid harus berada di bawah batas yang diketahui. N. potensi kritis untuk memungkinkan terjadinya koagulasi K. Ketika muatan berkurang di bawah nilai kritis ini, partikel-partikel dalam gerak Brown dapat bergabung satu sama lain saat tumbukan. Namun, pada awalnya, tampaknya hanya sebagian kecil dari tabrakan (dampak yang paling kuat atau terpusat) yang mengarah pada keterhubungan. Dengan penurunan lebih lanjut dalam potensi batas, persentase ini (dan dengan itu laju koagulasi) meningkat dengan cepat, mendekati batas konstan. Yang terakhir ini dicapai ketika setiap tumbukan partikel koloid berakhir dengan ikatannya. Karena pengaruh muatan listrik yang menstabilkan, perubahan tanda atau besarannya mempunyai pengaruh yang menentukan pada banyak proses koloid. Seperti disebutkan di atas, elektrolit yang diserap oleh partikel koloid mewakili bagian aktif misel, yang memberikan energi listrik padanya. biaya dan daya tahan yang menentukannya. Jika, melalui dialisis yang berkepanjangan, K. dibebaskan dari elektrolit penstabil, ia menjadi sangat tidak stabil dan sering kali menggumpal secara spontan. Bahkan lebih mudah lagi untuk menyebabkan koagulasi dengan menambahkan elektrolit, dari mana K. menyerap ion yang bermuatan berlawanan, menetralkan energi listriknya sendiri. mengenakan biaya. Endapan yang terbentuk dapat dipindahkan kembali ke dalam larutan jika terkena elektrolit, salah satu ionnya teradsorpsi kuat dan kembali mengisi partikel koloid. Efek serupa seringkali dapat dihasilkan bahkan oleh elektrolit yang sama yang menyebabkan pengendapan. Bagian pertama menetralkan muatan partikel koloid dan karenanya memiliki efek koagulasi; yang berikutnya menyebabkan munculnya muatan baru (berlawanan tanda) dan akibatnya larut. Pelarutan endapan koloid dengan mengolahnya dengan elektrolit penstabil disebut “peptisasi”. Peptisasi adalah salah satu metode dispersi terpenting dalam pembuatan larutan koloid - Sedangkan untuk stabilisasi K. hidrofobik (atau liofobik), muatan listrik sangat penting, untuk K. hidrofilik, faktor lain yang tidak kalah pentingnya ditambahkan ke pengaruh tuduhan itu. Faktor ini adalah sifat hidrofilisitas larutan, afinitas antara larutan dan pelarut, yaitu faktor yang sama yang menentukan kestabilan larutan sejati. Untuk mengendapkan koloid hidrofilik, yang merupakan bagian dari sebagian besar biokoloid, perlu untuk menghilangkan kedua faktor stabilitas—hidrofilisitas dan muatan. Hidrofilisitas larutan protein dapat dihilangkan baik dengan penghilangan air secara reversibel (misalnya dengan aksi alkohol) dan dengan reaksi kimia ireversibel. perubahan (lihat Denaturasi). Dalam kedua kasus tersebut, pengendapan dengan elektrolit kemudian dilakukan dengan cara yang sama seperti dalam kasus senyawa hidrofobik.Pengaruh ion terhadap hidrofilisitas senyawa terutama terlihat pada apa yang disebut. barisan Chamberlain(cm.). Untuk mengetahui efek stabilisasi koloid tertentu pada larutan koloid lain, lihat Tindakan protektif. Signifikansi biologis dari eK Harus dikatakan bahwa meskipun prinsip-prinsip dasar studi tentang struktur sistem koloid kini telah ditetapkan dengan kuat, mekanisme proses koloid yang paling penting masih sangat kontroversial. Hubungan antara kimia koloid dan kimia umum, peran adsorpsi dan kimia, pentingnya gaya kapiler dan prinsip Donne - semua masalah ini terus menjadi subjek tidak hanya penelitian eksperimental, tetapi juga perdebatan teoretis yang sengit. Pesatnya perkembangan kimia koloid, yang dalam waktu singkat berubah menjadi disiplin ilmu ekstensif yang mandiri, dijelaskan dalam Bab. gambar. kepentingan yang diwakilinya untuk biol. Sains. Organisme hidup terdiri dari zat-zat koloid, dan studi tentang substrat koloid kehidupan merupakan dasar yang diperlukan untuk memahami fenomena kehidupan. Penelitian Fisiol. tindakan ion(lihat), serta sebagian besar fiziol lainnya. agen, menunjukkan bahwa hal itu sepenuhnya bertepatan dengan pengaruh pengaruh yang sama terhadap biokoloid. Hal ini menentukan besarnya minat kimia untuk memahami proses yang terjadi dalam organisme hidup. Banyak biol kompleks. permasalahan dapat dipelajari dengan menggunakan model koloid sederhana, dan tidak mengherankan jika sejumlah ahli biologi tidak hanya menggunakan hasil yang diperoleh dari kimia koloid dalam karyanya, tetapi juga berperan aktif dalam pengembangan ilmu tersebut. menyala.: Alexander D., Kimia Koloid, Leningrad, 1926; Andreev II., Pengantar kimia koloid, Moskow, 1924; B e i l dan V., Keadaan koloid dalam kedokteran dan fisiologi, M.-L., 1925; Handovsky H., Konsep dasar kimia koloid, Berlin, 1925; G a th e k E., Pengantar fisika dan kimia koloid, M.-L., 1927; Duclos J., Koloid, M., 1924; Joël E. (.Toyo1E.), Kimia koloid klinis, Berlin, 1923; Kurbatov V., Kimia koloid dan jeli, L., 1925; Mikh ae-l dan dengan L., Workshop kimia fisika, L., 1925; Naumov V., Kimia Koloid, Leningrad, 1926; Ostwald V., Panduan praktis singkat kimia koloid, L., 1925; Pauli V., Protein dan koloid, M.-L., 1928; Peskov N., Koloid, Ivanovo-Voznesensk, 1925; P e sh l V., Pengantar kimia koloid, Odessa, 1912; Przheborov-s k dan y Ya., Pengantar kimia fisik dan koloid, M.-L., 1928; Svedberg T., Pembentukan koloid, Leningrad, 1927; S h a d e G., Kimia fisik dalam penyakit dalam, Leningrad, 193 0 (penerbit Jerman-Dresden-Lpz., 1923); Alexander J., Kimia koloid, v. I-Teori a. metode, v. II-Biologi a. kedokteran, N.Y., 1926-28; Bechhold H., Die Colloid dalam Biologie und Medizin, Dresden-Lpz., 1929; Freundlich H., Kapillarchemie, Dresden, 1923; alias, Kolloidchemie u. Biologie, Dresden-Lpz., 1924 (penerbitan Rusia - Leningrad, 1925); tentang n e, Grundzuge der Kolloidlehre, Lpz., 1924; alias, Fortschritte der Kolloidchemie, Dresden-Lpz., 1927; H e i 1 brun n L., Kimia koloid protoplasma, Berlin, 1928; Kolloidforschungen di Einzeldarstellungen, jam. ay. R. Zsigmondy, Lpz., sejak 1926; Lepeschkin W., Kolloidchemie des Protoplasmas, V., 1924; L i e s e-gang R., Biologische Kolloidchemie, Dresden-Lpz., 1928; Loeb J., Protein dan teori perilaku koloid, N.Y., 1922; Ostwald Wo., Grundriss der Kolloidchemie, Dresden-Lpz., 1909; Pauli W.u. V a 1 k 6 E., Elektrochemie der Kolloide, V., 1929; Svedberg Th., Methoden zurHerstellungkolloider LOsungen, Dresden, 1909; Zsigmondy R., Kolloidchemie, T. 1-2, Lpz., 1925-27 (lit.). Publikasi berkala. - Kolloid-Zeitschrift, Dresden-Lpz., dari tahun 1906 (sampai tahun 1913 - dengan nama Zeitschrift f. Chemie u. Industrie der Kolloide; dari tahun 1910 memberikan suplemen - Kolloidchemische Beihefte). D. Rubinstein.Sistem koloid tersebar luas di alam dan telah memainkan peran penting dalam kehidupan manusia sejak kemunculan manusia.
Mempelajari sifat-sifat campuran air - perak klorida, air - belerang, air - biru Prusia, dll., ilmuwan Italia F. Selmi (1845) menemukan bahwa dalam kondisi tertentu mereka membentuk sistem yang penampakannya homogen, mirip dengan larutan. Namun, sistem ini, tidak seperti larutan natrium klorida, tembaga sulfat, dan zat lain yang mudah larut dalam air, tidak terbentuk secara spontan. F. Selmi mengusulkan untuk menyebut sistem seperti itu sebagai solusi semu.
T. Graham (1861), mempelajari sistem tersebut, menemukan bahwa beberapa zat (kalium hidroksida, kalium sulfat, magnesium sulfat, sukrosa, dll.) memiliki laju difusi yang tinggi dan kemampuan untuk melewati membran tumbuhan dan hewan, sementara yang lain (protein , dekstrin,
gelatin, karamel, dll.) dicirikan oleh laju difusi yang rendah dan kurangnya kemampuan untuk melewati membran.
Kelompok zat pertama cukup mudah mengkristal, sedangkan kelompok kedua, setelah pelarutnya dihilangkan, membentuk massa seperti lem. T. Graham yang pertama menelepon kristaloid, dan yang kedua - koloid(dari bahasa Yunani "κολλά" - lem, "λεδεσ" - lihat). Kristaloid membentuk larutan sejati, sedangkan koloid membentuk sol (larutan koloid).
Pada tahun 1899, ilmuwan Rusia IG Borshchov mengemukakan bahwa banyak zat yang mampu membentuk larutan koloid memiliki struktur kristal, dan oleh karena itu kita tidak boleh berbicara tentang zat koloid khusus, tetapi tentang keadaan koloid.
Pada awal abad terakhir, profesor Institut Pertambangan St. Petersburg P. P. Weimarn secara eksperimental membuktikan bahwa pembagian menjadi koloid dan kristaloid sangat sewenang-wenang. Kristaloid khas NaCl, KΙ, dll. dapat membentuk larutan koloid dalam pelarut yang sesuai, misalnya larutan koloid NaCl dalam benzena.
Akhirnya, terbukti bahwa zat yang sama dalam pelarut yang sama, bergantung pada sejumlah kondisi, dapat memanifestasikan dirinya sebagai koloid dan kristaloid. Diusulkan untuk memberi nama zat tersebut semikoloid. Larutan koloid (sistem koloid) merupakan kasus khusus dari sistem terdispersi.
Sistem dispersi adalah sistem yang terdiri dari fase terdispersi - kumpulan partikel yang dihancurkan dan media pendispersi kontinu di mana partikel-partikel ini tersuspensi.
Untuk mengkarakterisasi fragmentasi fase terdispersi, gunakan tingkat dispersi 8, yang diukur dengan kebalikan dari diameter rata-rata partikel c1
Solusi yang dibahas di atas adalah sistem di mana zat terlarut terurai menjadi molekul dan ion individual. Tidak ada batas (antarmuka) antara zat terlarut dan pelarut, dan larutan merupakan sistem fase tunggal, karena konsep permukaan tidak berlaku untuk atom, molekul, dan ion individu. Dalam media cair mungkin terdapat kumpulan zat yang terdiri dari sejumlah besar molekul dan ion. Partikel yang memiliki diameter orde 1 mikron (10 -6 m) menunjukkan sifat-sifat umum suatu zat. Dalam kasus benda padat, partikel-partikel ini berbentuk kristal, dan dalam kasus cairan, partikel-partikel ini berbentuk tetesan kecil. Partikel sebesar ini mengandung jutaan unit struktural. Ketika terbentuk dalam larutan sebagai hasil reaksi kimia, mereka dengan cepat mengendap di dasar bejana.
Zat memperoleh sifat khusus jika partikelnya berukuran 10 -9 -10 -7 m (1 - 100 nm). Sistem yang terdiri dari partikel berukuran ini
mengukur disebut koloid terdispersi. Luas permukaan total suatu sistem yang terdiri dari partikel-partikel sebesar ini mencapai nilai yang luar biasa besar. Misalnya, 1 g suatu zat dengan ukuran partikel K) -8 m akan memiliki permukaan beberapa ratus meter persegi.
Berdasarkan derajat dispersinya, ada dua kelompok sistem yang dibedakan: sistem terdispersi kasar dan sistem terdispersi koloid.
Sistem dengan ukuran partikel lebih kecil dari 10 -9 m kadang-kadang salah disebut sistem terdispersi ionik-molekul. Sistem ini tidak memiliki ciri khas utama dari sistem tersebar - heterogenitas. Oleh karena itu, sistem seperti itu homogen dan disebut solusi sejati.
Tergantung pada keadaan agregasi fase terdispersi dan media pendispersi, delapan jenis sistem koloid dibedakan (Tabel 23.2).
Perlu dicatat bahwa sistem koloid yang dibentuk oleh gas tidak ada dalam kondisi normal karena gas bercampur satu sama lain tanpa batas waktu.
Tabel 23.2
Klasifikasi sistem koloid menurut keadaan agregasi fasenya
|
Agregat negara |
Tipe sistem |
Keadaan agregat dari fase terdispersi |
Bersyarat penamaan |
Nama |
|
Aerosol |
||||
|
Cairan |
||||
|
Padat |
||||
|
Cairan |
||||
|
Cairan |
Emulsoid |
|||
|
Padat |
Suspensoid |
|||
|
Padat |
Solidozol |
Busa padat |
||
|
Cairan |
||||
|
emulsi |
||||
|
Padat |
Tanpa judul |
Metode untuk memperoleh dan memurnikan sistem koloid. Untuk memperoleh larutan koloid perlu: 1) mencapai derajat dispersi koloid; 2) pilih media pendispersi di mana zat fase terdispersi tidak larut; 3) pilih komponen ketiga - penstabil, yang memberikan stabilitas pada sistem koloid.
Logam, oksida yang sukar larut, hidroksida, asam, dan garam dapat membentuk larutan koloid dalam air. Zat yang mencegah agregasi (kombinasi) partikel koloid menjadi lebih besar dan pengendapannya digunakan sebagai penstabil.
Menurut metode untuk mencapai derajat dispersi koloid, metode dibedakan (Gbr. 23.22):
- - dispersif (dari bahasa Latin "sPare^ge" - menggiling) - memperoleh partikel fase terdispersi dengan menghancurkan partikel yang lebih besar;
- - kondensasi (dari bahasa Latin - untuk memperbesar) - memperoleh partikel fase terdispersi dengan menggabungkan atom, molekul, ion.
Beras. 23.22.
Larutan koloid yang diperoleh dengan salah satu metode yang dipertimbangkan mengandung pengotor zat terlarut dengan berat molekul rendah dan partikel kasar, yang keberadaannya dapat berdampak buruk pada sifat sol, sehingga mengurangi stabilitasnya. Untuk memurnikan larutan koloid dari pengotor, digunakan filtrasi, dialisis, elektrodialisis, dan ultrafiltrasi.
Filtrasi didasarkan pada kemampuan partikel koloid untuk melewati pori-pori filter konvensional. Dalam hal ini, partikel yang lebih besar tertahan. Filtrasi digunakan untuk memurnikan larutan koloid dari pengotor partikel kasar.
Dialisis adalah penghilangan senyawa dengan berat molekul rendah yang benar-benar terlarut dari larutan koloid menggunakan membran. Dalam hal ini, sifat membran digunakan untuk memungkinkan molekul dan ion berukuran normal melewatinya. Semua dialyzer dibuat berdasarkan prinsip umum: cairan yang didialisis berada dalam wadah internal, yang di dalamnya dipisahkan dari pelarut oleh membran (Gbr. 23.23). Laju dialisis meningkat seiring dengan peningkatan permukaan membran, porositas dan ukuran pori, dengan peningkatan suhu, intensitas pencampuran, laju perubahan cairan eksternal dan penurunan ketebalan membran.
Untuk meningkatkan laju dialisis elektrolit dengan berat molekul rendah, medan listrik konstan dibuat di dialiser. Kecepatan dialisis dapat ditingkatkan jika larutan yang didialisis dipaksa melewati membran (ultrafilter). Metode pemurnian sistem yang mengandung partikel berukuran koloid dari larutan zat dengan berat molekul rendah disebut ultrafiltrasi.
Beras. 23.23.
- 1 - cairan dialisis: 2 - pelarut; 3 - membran dialisis;
- 4 - pengaduk
Perkenalan
Zat murni sangat langka di alam. Sistem koloid menempati posisi perantara antara sistem kasar dan solusi sebenarnya. Mereka tersebar luas di alam.
Peran global koloid dalam ilmu pengetahuan alam terletak pada kenyataan bahwa koloid merupakan komponen utama formasi biologis seperti organisme hidup. Seluruh tubuh kita terdiri dari sistem koloid. Ada ilmu yang utuh - kimia koloid. Pertanyaan segera muncul di hadapan saya: mengapa alam lebih menyukai keadaan koloid?
Dalam hal ini, timbul maksud dan tujuan sebagai berikut:
Tujuan pekerjaan: untuk mengetahui apa itu sistem koloid dan sifat-sifat apa saja yang dimilikinya.
Tujuan : 1. Melakukan percobaan percobaan untuk mempelajari sifat-sifat larutan koloid.
2. Jawab pertanyaan: mengapa alam lebih menyukai keadaan koloid.
Jenis larutan koloid
Istilah "koloid" diperkenalkan pada tahun 1861 oleh ahli kimia Inggris Thomas Graham. Dalam eksperimennya, ia memperhatikan bahwa larutan gelatin, pati, dan zat mirip lem lainnya memiliki sejumlah sifat yang sangat berbeda dengan larutan garam dan asam anorganik. Namanya berasal dari awalan Yunani "kolo" - lem. Benar jika kita berbicara bukan tentang zat koloid, tetapi tentang sistem koloid. Istilah ini diperkenalkan oleh ilmuwan Rusia P.P. Weimarn pada tahun 1908. Berbagai sistem koloid dapat dilihat pada gambar.
Partikel berukuran koloid dapat memiliki struktur internal yang berbeda. Ada beberapa jenis utama sistem koloid:
- 1) asap adalah sistem terdispersi stabil yang terdiri dari partikel padat kecil yang tersuspensi dalam gas. Asap adalah aerosol dengan ukuran partikel padat berkisar antara 10?7 hingga 10?5 m Berbeda dengan debu, sistem yang tersebar lebih kasar, partikel asap praktis tidak mengendap di bawah pengaruh gravitasi.
- 2) aerosol - sistem terdispersi yang terdiri dari partikel-partikel kecil yang tersuspensi dalam lingkungan gas, biasanya di udara. Aerosol, yang fase terdispersinya terdiri dari tetesan cairan, disebut kabut, dan dalam kasus partikel padat, jika tidak mengendap, mereka disebut asap (aerosol yang tersebar bebas) atau debu (aerosol yang tersebar kasar).
- 3) emulsi - sistem terdispersi yang terdiri dari tetesan mikroskopis cairan (fase terdispersi) yang didistribusikan dalam cairan lain. Perwakilan paling umum dari sistem koloid jenis ini adalah susu.
- 4) busa - sistem terdispersi dengan fase terdispersi gas dan media pendispersi cair atau padat.
- 5) gel - sistem yang terdiri dari zat bermolekul tinggi dan bermolekul rendah. Karena adanya kerangka polimer tiga dimensi (mesh), gel memiliki beberapa sifat mekanik padatan (kurangnya fluiditas, kemampuan mempertahankan bentuk, kekuatan dan kemampuan berubah bentuk (plastisitas dan elastisitas).
- 6) suspensi adalah sistem terdispersi kasar dengan fase terdispersi padat dan media pendispersi cair.
Partikel berukuran koloid dapat memiliki struktur internal yang berbeda, yang secara signifikan mempengaruhi metode pembuatan larutan koloid dan sifat-sifatnya. Ada tiga jenis struktur internal partikel primer berukuran koloid berikut ini.
Tipe I - suspensioid (atau koloid ireversibel, koloid liofobik). Ini adalah nama untuk larutan koloid logam, oksidanya, hidroksida, sulfida, dan garam lainnya. Partikel utama dari fase terdispersi larutan koloid zat ini dalam struktur internalnya tidak berbeda dari struktur zat padat yang sesuai dan memiliki kisi kristal molekuler atau ionik. Suspensoid adalah sistem heterogen yang sangat tersebar, yang sifat-sifatnya ditentukan oleh permukaan interfase yang sangat berkembang. Mereka berbeda dari suspensi dalam dispersinya yang lebih tinggi. Disebut suspensi karena, seperti suspensi, tidak dapat bertahan lama tanpa adanya penstabil dispersi. Disebut ireversibel karena endapan yang tersisa selama penguapan larutan koloid tersebut tidak kembali membentuk sol setelah bersentuhan dengan media pendispersi. Mereka disebut liofobik (Yunani "lios" - cair, "fobia" - benci) dengan asumsi bahwa sifat khusus larutan koloid jenis ini disebabkan oleh interaksi yang sangat lemah dari fase terdispersi dan media pendispersi. Konsentrasi sol liofobik rendah, biasanya kurang dari 0,1%. Viskositas sol tersebut sedikit berbeda dari viskositas media pendispersi.
Tipe II - koloid asosiatif, atau misel. Mereka juga disebut semikoloid. Partikel koloid jenis ini muncul dengan konsentrasi molekul amfifilik yang cukup dari zat dengan berat molekul rendah melalui penggabungannya menjadi agregat molekul - misel - berbentuk bola atau pipih (Gbr. 10.4)
Solusi molekuler dan sejati - Larutan koloid misel (sol).
Misel adalah kumpulan molekul yang tersusun teratur dan disatukan terutama oleh gaya dispersi.
Pembentukan misel merupakan ciri khas larutan deterjen dalam air (misalnya, sabun - garam basa dari asam lemak lebih tinggi) dan beberapa pewarna organik dengan molekul besar. Pada media lain, misalnya etil alkohol, zat tersebut larut membentuk larutan molekuler.
Tipe III - koloid molekuler. Mereka juga disebut koloid reversibel atau liofilik (dari bahasa Yunani "filio" - cinta). Ini termasuk zat bermolekul tinggi alami dan sintetis dengan berat molekul sepuluh ribu hingga beberapa juta. Molekul zat tersebut mempunyai ukuran partikel koloid, oleh karena itu molekul tersebut disebut makromolekul.
Larutan encer dari senyawa bermolekul tinggi adalah larutan yang benar dan homogen, yang bila diencerkan sampai batas tertentu, akan mematuhi hukum umum larutan encer. Larutan senyawa dengan berat molekul tinggi juga dapat dibuat dengan kandungan berat yang tinggi - hingga sepuluh persen atau lebih. Namun, konsentrasi molar larutan tersebut rendah karena berat molekul zat terlarut yang tinggi. Jadi, larutan 10% suatu zat dengan berat molekul 100.000 hanyalah larutan sekitar 0,0011 M.
Pembubaran koloid makromolekul melewati tahap pembengkakan, yang merupakan ciri kualitatif khas zat jenis ini. Saat membengkak, molekul pelarut menembus polimer padat dan mendorong makromolekul terpisah. Yang terakhir, karena ukurannya yang besar, perlahan berdifusi ke dalam larutan, yang secara lahiriah dimanifestasikan dalam peningkatan volume polimer. Pembengkakan bisa tidak terbatas jika hasil akhirnya adalah transisi polimer ke dalam larutan, dan terbatas jika pembengkakan tidak mencapai pelarutan polimer. Polimer dengan struktur “tiga dimensi” khusus, yang dicirikan oleh fakta bahwa atom-atom seluruh zat dihubungkan oleh ikatan valensi, biasanya membengkak sampai batas tertentu. Modifikasi kimia polimer dengan “menghubungkan silang” makromolekulnya untuk mengurangi pembengkakan polimer merupakan tahap penting dalam produksi banyak bahan (menyamak kulit mentah, vulkanisasi karet saat mengubahnya menjadi karet).
Istilah "koloid", yang berarti "seperti lem" (dari bahasa Yunani "colla" - lem, "eidos" - sejenis), muncul pada tahun 1861 Γ..; ketika T. Graham menggunakan dialisis untuk memisahkan zat (Gbr. 10.5).
Metode dialisis didasarkan pada ketidaksetaraan kemampuan komponen larutan untuk berdifusi melalui film tipis - membran (terbuat dari plastik, perkamen, nitroselulosa, selulosa asetat). Metode ini banyak digunakan untuk pemurnian larutan koloid dan larutan senyawa dengan berat molekul tinggi. Zat yang tidak menembus membran selama dialisis disebut koloid. Zat apa pun dalam kondisi yang sesuai dapat diperoleh dalam keadaan koloid (P.P. Weymarn, 1906).
Pada 30-40an abad ke-20, sifat kimia partikel utama koloid reversibel (liofilik), yang ternyata merupakan makromolekul, diklarifikasi. Sehubungan dengan ini, disiplin kimia baru dipisahkan dari kimia koloid - kimia fisik senyawa bermolekul tinggi. Namun, karena alasan sejarah, sifat kinetik molekuler koloid liofilik dan liofobik yang umum, seringnya pembentukan struktur heterogen dalam koloid molekuler, serta adanya berbagai komposisi senyawa dengan berat molekul tinggi dan sistem yang sangat terdispersi.
Kuitansi
Sol liofobik, seperti sistem terdispersi pada umumnya, sesuai dengan posisi perantaranya antara dunia molekul dan benda besar, dapat diperoleh dengan dua cara: dengan metode dispersi, yaitu penggilingan benda besar, dan dengan metode kondensasi molekul. atau zat terlarut ionik. Penggilingan dengan cara menghancurkan, menggiling, dan mengikis menghasilkan serbuk yang relatif kasar (< 60 мкм). Более тонкого измельчения достигают с помо-щью специальных аппаратов, получивших название коллоидных мельниц, или применяя ультразвук.
Metode kondensasi terdiri dari memperoleh senyawa tidak larut melalui reaksi pertukaran, hidrolisis, reduksi, dan oksidasi. Melakukan reaksi-reaksi ini dalam larutan yang sangat encer dan dengan adanya sedikit kelebihan salah satu komponen, bukan presipitasi, tetapi larutan koloid yang diperoleh. Metode kondensasi juga mencakup produksi lyosol dengan mengganti pelarut. Misalnya, larutan koloid rosin dapat diperoleh dengan menuangkan larutan alkoholnya ke dalam air, yang rosin tidak larut.
Seperti yang telah diketahui sebelumnya, semakin tinggi dispersi, semakin besar tegangan permukaan, semakin besar pula kecenderungan untuk mengurangi dispersi secara spontan. Oleh karena itu, untuk memperoleh suspensi yang stabil, yaitu tahan lama; emulsi dan larutan koloid, perlu tidak hanya untuk mencapai dispersi tertentu, tetapi juga untuk menciptakan kondisi untuk stabilisasinya. Mengingat hal ini, sistem dispersi stabil setidaknya terdiri dari tiga komponen: media pendispersi, fase terdispersi, dan komponen ketiga - penstabil.
sistem dispersi.
Penstabil dapat bersifat ionik dan molekuler, seringkali bersifat molekul tinggi. Stabilisasi ionik sol koloid liofobik dikaitkan dengan adanya konsentrasi elektrolit yang rendah, menciptakan lapisan batas ionik antara fase terdispersi dan media pendispersi.
Senyawa dengan berat molekul tinggi (protein, polivinil alkohol, dan lain-lain) yang ditambahkan untuk menstabilkan sistem terdispersi disebut koloid pelindung. Teradsorpsi pada antarmuka fase, mereka membentuk struktur seperti jaring dan gel di lapisan permukaan, menciptakan penghalang struktural-mekanis yang mencegah penyatuan partikel fase terdispersi. Stabilisasi struktural-mekanis sangat penting untuk stabilisasi suspensi, pasta, busa, dan emulsi pekat.
Untuk mendapatkan larutan koloid molekuler, cukup dengan mengkontakkan bahan kering dengan pelarut yang sesuai. Makromolekul non-polar larut dalam hidrokarbon (misalnya, karet - dalam benzena), dan makromolekul polar - dalam pelarut polar (misalnya, beberapa protein - dalam air dan larutan garam berair). Zat jenis ini disebut koloid reversibel karena setelah larutannya diuapkan dan sebagian pelarut baru ditambahkan, residu keringnya kembali ke dalam larutan. Nama koloid liofilik muncul dari asumsi (ternyata keliru) bahwa interaksi yang kuat dengan lingkungan menentukan perbedaannya dengan koloid liofobik.
Larutan senyawa dengan berat molekul tinggi memiliki viskositas yang signifikan, yang meningkat dengan cepat seiring dengan meningkatnya konsentrasi larutan. Peningkatan konsentrasi larutan makromolekul, penambahan zat yang mengurangi kelarutan polimer, dan seringkali penurunan suhu menyebabkan gelasi, yaitu transformasi larutan yang sangat kental tetapi cair menjadi jeli padat yang menahan bentuknya. Larutan polimer dengan makromolekul yang sangat memanjang menjadi gel pada konsentrasi larutan rendah. Jadi, agar-agar dan agar-agar membentuk jeli dan gel dalam larutan 0,2-0,1%. Jeli kering bisa membengkak kembali (berbeda signifikan dengan gel).
Pembentukan jeli merupakan tahap penting dalam produksi bahan berserat dari larutan polimer. Sifat-sifat larutan senyawa bermolekul tinggi dengan meningkatnya konsentrasi semakin berbeda dengan sifat-sifat larutan senyawa bermolekul rendah. Hal ini terjadi sebagai akibat interaksi makromolekul individu satu sama lain, yang mengarah pada pembentukan struktur supramolekul yang memiliki pengaruh besar terhadap kualitas produk (serat, massa sutra) yang terbuat dari polimer.
Senyawa dengan berat molekul tinggi, seperti zat lainnya, dalam kondisi yang sesuai dapat diperoleh dalam keadaan koloid yang sangat terdispersi. Dispersi polimer dalam cairan yang tidak melarutkannya, terutama dalam air, disebut lateks. Partikel-partikel lateks fase terdispersi mempunyai bentuk bola yang rapat
bentuk dan ukuran orde 10-100 nm.
PEMBEKUAN
Energi potensial interaksi (E mv) antar partikel koloid adalah jumlah aljabar energi potensial tolakan elektrostatik (Eot) dan energi potensial tarik-menarik dispersi (E pr) di antara keduanya:
E mv = E pr + E dari
Jika E dari > E pr (dalam nilai absolut), maka tolakan akan mengalahkan gaya tarik-menarik dan sistem terdispersi menjadi stabil. Jika E dari< Е пр, то происхо-дит слипание сталкивающихся при броуновском движении коллоидных частиц в более крупные агрегаты и седиментация последних. Коллоидный раствор ко-агулируетп, т. е. разделяется на коагулят (осадок) и дисперсионную среду.
Inilah inti dari teori stabilisasi listrik dan koagulasi sistem terdispersi oleh Deryagin, Landau, Verwey dan Overbeck (teori DLVO).
Gambar.1. Energi potensial interaksi antara dua partikel bermuatan sama: 1- tolakan listrik (E dari); 2 - daya tarik dispersi (E P p); 3 - energi interaksi yang dihasilkan (E mv); 4 - sama, tetapi dengan penurunan yang lebih curam di kurva 1; r - jarak antar partikel; E max adalah penghalang potensial terhadap interaksi partikel terdispersi.
Ha gambar. Gambar 1 menunjukkan ketergantungan nilai E pada dan E pr pada jarak antar partikel koloid. Seperti dapat dilihat, energi interaksi yang dihasilkan (kurva 3 pada Gambar 10.17) menghasilkan tarikan κ (E mv< 0) на очень малых и отталкиванию (Е мв >0) pada jarak yang jauh antar partikel. Yang sangat penting bagi stabilitas sistem terdispersi adalah nilai potensial penghalang tolakan (E max), yang, pada gilirannya, bergantung pada jalannya kurva E dari dan E pr. Pada nilai besar penghalang ini, sistem koloid stabil. Adhesi partikel koloid hanya mungkin terjadi jika jaraknya cukup dekat. Hal ini membutuhkan mengatasi potensi hambatan tolakan. Pada beberapa nilai positif E max yang kecil (kurva 3), hanya beberapa partikel koloid dengan energi kinetik yang cukup tinggi yang dapat mengatasinya. Hal ini sesuai dengan tahap koagulasi lambat, ketika hanya sebagian kecil dari tumbukan partikel koloid yang menyebabkan adhesinya. Dengan koagulasi lambat, lama kelamaan terjadi sedikit penurunan jumlah partikel koloid akibat terbentuknya agregat 2-3 partikel primer, namun koagulum tidak rontok. dalam larutan koloid disebut koagulasi laten.Dengan penurunan lebih lanjut penghalang potensial, laju koagulasi, yang ditandai dengan perubahan jumlah partikel per satuan waktu, meningkat. Akhirnya, jika penghalang potensial berpindah dari daerah tolak-menolak ke daerah tarik-menarik (kurva 4 pada Gambar 1), terjadi koagulasi yang cepat; tumbukan partikel koloid menyebabkan adhesinya; dalam larutan koloid terbentuk endapan - koagulum, terjadi koagulasi yang jelas.
Potensi penghalang tolakan (Emax) muncul sebagai hasil penjumlahan gaya tolak-menolak dan gaya tarik-menarik yang bekerja antara partikel-partikel koloid. Oleh karena itu, semua faktor yang mempengaruhi jalannya kurva 1 dan 2 (Gbr. 1) menyebabkan perubahan nilai E max; di sana dan posisi maksimum (yaitu jarak yang sesuai E maks).
Penurunan Emax yang signifikan terjadi sebagai akibat dari perubahan energi potensial tolakan elektrostatik (yaitu jalannya kurva 1) yang disebabkan oleh penambahan elektrolit ke dalam larutan koloid. Dengan peningkatan konsentrasi elektrolit apa pun, terjadi restrukturisasi lapisan ganda listrik yang mengelilingi partikel koloid: semakin banyak ion lawan yang dipindahkan dari difusi ke bagian adsorpsi lapisan ganda listrik. Ketebalan bagian difus dari lapisan ganda listrik (lapisan 4 pada Gambar 10.14), dan dengan itu seluruh lapisan ganda listrik (lapisan 2 pada Gambar 10.14) berkurang. Oleh karena itu, kurva energi potensial tolakan elektrostatik menurun lebih tajam daripada yang ditunjukkan pada Gambar. 10.17 kurva 1. Akibatnya, potensi hambatan tolakan (Emaks) mengecil dan bergeser ke arah yang lebih kecil jarak antar partikel koloid. Ketika lapisan ganda listrik dikompresi hingga ketebalan lapisan adsorpsi (lapisan 3 pada Gambar 10.14), maka seluruh kurva interaksi partikel terdispersi muncul di daerah tarik-menarik (kurva 4 pada Gambar 10.17), dan cepat terjadi koagulasi. Pengukuran stabilitas larutan koloid ini terjadi ketika elektrolit ditambahkan.
Efek koagulasi elektrolit ditandai dengan ambang koagulasi, yaitu konsentrasi elektrolit terendah yang menyebabkan koagulasi. Tergantung pada sifat larutan elektrolit dan koloid, ambang koagulasi bervariasi dari 10-5 hingga 0,1 mol per liter sol. Pengaruh paling signifikan terhadap ambang koagulasi adalah muatan ion koagulasi elektrolit, yaitu ion yang muatannya berlawanan tanda dengan muatan partikel koloid.
Gel
Sistem tersebar bisa saja tersebar secara bebas(Gbr. 10.2) dan tersebar secara koheren(Gbr. 10.3, A-f) tergantung pada ada atau tidaknya interaksi antar partikel fase terdispersi. Sistem yang terdispersi bebas meliputi aerosol, lyosol, suspensi encer, dan emulsi. Mereka cair. Dalam sistem ini, partikel fase terdispersi tidak memiliki kontak, berpartisipasi dalam gerakan termal acak, dan bergerak bebas di bawah pengaruh gravitasi. Sistem yang tersebar secara kohesif adalah sistem yang solid; mereka muncul ketika partikel-partikel fase terdispersi bersentuhan, mengarah pada pembentukan struktur dalam bentuk kerangka atau jaringan. Struktur ini membatasi fluiditas sistem terdispersi dan memberikan kemampuan untuk mempertahankan bentuknya. Sistem koloid terstruktur seperti ini disebut gel. Peralihan sol menjadi gel yang terjadi akibat penurunan kestabilan sol disebut gelasi(atau gelatinisasi). Bentuk partikel terdispersi yang sangat memanjang dan seperti daun film meningkatkan kemungkinan kontak di antara mereka dan mendukung pembentukan gel pada konsentrasi fase terdispersi yang rendah. Bubuk, emulsi dan suspensi pekat (pasta), busa adalah contoh sistem dispersi kohesif. Tanah yang terbentuk sebagai hasil kontak dan pemadatan partikel-partikel mineral tanah dan zat-zat humus (organik) yang tersebar juga merupakan suatu sistem yang tersebar secara koheren.
