Коллоидтарды қалай жасауға болады
Коллоидтың анықтамасы
Коллоид - бір зат өте ұсақ бөлшектер түрінде екінші затта таралатын гетерогенді қоспа. Коллоидтардағы бөлшектердің өлшемі әдетте 1-ден 1000 нанометрге дейін болады, сондықтан бөлшектерді жалаңаш көзбен көруге болмайды, бірақ электронды микроскоппен көруге болады. Коллоидтардың ерекше сипаты бар, себебі дисперсті бөлшектер шөгпейді және дисперсті ортада біркелкі таралған күйінде қалады. Бұл құбылыс броундық қозғалыстан туындайды, мұнда коллоидты бөлшектер дисперсті ортаның молекулаларымен соқтығысу салдарынан кездейсоқ қозғала береді.
Коллоидтардың түрлері
Коллоидтарды дисперсиялық фаза мен дисперсиялық ортаға байланысты жіктеуге болады. Коллоидтардың кейбір кең таралған түрлеріне мыналар жатады:
1. Тұз: Сұйықтықта таралған қатты бөлшектер. Мысалдар: бояу, сия.
2. Эмульсия: Бір-бірінде ерімейтін екі сұйықтықтың қоспасы. Мысалдар: сүт, майонез.
3. Аэрозоль: Газ түрінде таралған қатты немесе сұйық бөлшектер. Мысалдар: тұман, түтін.
4. Гель: Сұйық ортадағы қатты бөлшектердің өзара байланысына байланысты тор тәрізді/тор тәрізді құрылымға ие коллоидты жүйе. Мысалдар: желе, агар-агар.
5. Көбік: Сұйық немесе қатты зат түрінде таралған газ. Мысалдар: сабын көбігі, қырынуға арналған крем.
Коллоидты алу әдісі
Коллоидтарды екі негізгі әдіспен жасауға болады, атап айтқанда дисперсия әдісі және конденсация әдісі.
Дисперсия әдісі
Дисперсиялық әдіс - ірі бөлшектерді коллоидтық бөлшектерге ұсақтау процесі. Дисперсиялық әдісті қолдана отырып, коллоидтарды жасаудың бірнеше жолы бар:
1. Гомогенизация
Гомогенизация - бұл үйкеліс немесе жоғары қысым сияқты механикалық күштерді пайдаланып ірі бөлшектерді ұсақ бөлшектерге ұсақтайтын механикалық процесс. Бұл процесс тамақ өнеркәсібінде гомогенделген сүт немесе тұздықтар сияқты өнімдерді өндіру үшін кеңінен қолданылады.
2. Пептизация
Пептизация - пептизациялаушы агентті пайдаланып ірі бөлшектерді коллоидты бөлшектерге бөлу процесі. Бұл пептизациялаушы агент ірі бөлшектерді ортада таралатын ұсақ бөлшектерге бөлуге көмектеседі. Мысалы, белгілі бір электролиттердің көмегімен судағы саз.
3. Ультрадыбыстық зерттеу
Бұл әдіс үлкен бөлшектерді коллоидты бөлшектерге бөлу үшін ультрадыбыстық толқындарды пайдаланады. Ультрадыбыстық толқындар бөлшектерге жоғары энергияны жібереді, бұл олардың кішірек бөлшектерге ыдырауына әкеледі.
Конденсация әдісі
Конденсация әдісі - ұсақ бөлшектердің бірігіп (конденсацияланып) коллоидты бөлшектер түзетін процесі. Бұл әдіс бірнеше әдістерді қамтиды, соның ішінде:
1. Химиялық реакциялар
Химиялық реакцияларды ұсақ молекулалардан коллоидты бөлшектерді түзу үшін пайдалануға болады. Қолданылатын химиялық реакциялардың кейбір мысалдары гидролиз, тотығу-тотықсыздану және тұндыру болып табылады. Мысалы:
– Гидролиз: FeCl3 суға қосылған кезде коллоидты Fe(OH)3 түзілуіне әкелетін гидролизге әкеледі.
– Тотығу: H2S газы SO2 газымен тотығады және коллоидты күкірт түзеді.
– Тотықсыздану: AgNO3 ерітіндісі NaBH4-пен тотықсыздандырылып, коллоидты күміске айналады.
2. Еріткішті ауыстыру
Бұл әдіс еріген заттың коллоидты бөлшектер түрінде ұсақ тұнбаға түсетін еріткішті өзгертуді қамтиды. Еріткіштің полярлығының немесе температураның өзгеруі коллоидты бөлшектердің түзілуін тудыруы мүмкін.
3. Соль-гель әдісі
Золь-гель әдісі - қатты желі немесе гель түзетін зольді (сұйық фазаны) қамтитын әдіс. Бұл процесс көбінесе керамикалық материалдар мен силикагель өндірісінде қолданылады.
Коллоидты түзілудің мысалдары
Жоғарыда аталған әдістерді қолдана отырып, коллоидтарды алу қадамдары төменде келтірілген.
Темір (III) гидроксидін (Fe(OH)3) тұзын дайындау
1. Ыдысқа FeCl3 және дистилденген су ерітіндісін дайындаңыз.
2. FeCl3 ерітіндісін үздіксіз араластыра отырып, суға баяу қосыңыз.
3. FeCl3 қызғылт қоңыр коллоидты бөлшектер түрінде Fe(OH)3 түзу үшін гидролизденеді:
\[
FeCl_3 + 3H_2O → Fe(OH)_3 + 3HCl
\]
4. Қоспа біркелкі болып, тұрақты коллоидты бөлшектер пайда болғанша араластыра беріңіз.
Коллоидты күкіртті жасау
1. Әр түрлі ыдыстарға екі ерітінді дайындаңыз: бір натрий тиосульфаты (Na2S2O3) ерітіндісі және бір тұз қышқылы (HCl) ерітіндісі.
2. Натрий тиосульфаты мен HCl ерітінділерін реакция ыдысында араластырыңыз:
\[
Na_2S_2O_3 + 2HCl → 2NaCl + SO_2 + S + H_2O
\]
3. Бұл реакция сұйық ортада коллоид ретінде күкіртті (S) түзеді.
Коллоидты күмісті (Ag) жасау
1. AgNO3 ерітіндісін және NaBH4 сияқты тотықсыздандырғышты дайындаңыз.
2. AgNO3 және NaBH4 ерітінділерін реакция колбасында араластыруды жалғастыра отырып араластырыңыз:
\[
AgNO_3 + NaBH_4 → Ag (коллоидты) + NaNO_3 + H_2
\]
3. Бұл қоспа сарғыш немесе сұр коллоидты күміс түзеді.
Сүт-сода эмульсиясын жасау
1. Сұйық сүт пен газдалған сусын (газдалған сусын) дайындаңыз.
2. Сүт пен газдалған суды шыны ыдыста немесе бөтелкеде қажетті қатынаста араластырыңыз.
3. Қоспаны тегіс эмульсия пайда болғанша қатты шайқаңыз. Көбіктің пайда болуы эмульсияның бар екенін көрсетеді.
Коллоидтық тұрақтылық факторлары
Коллоидтық тұрақтылыққа коллоидтық бөлшектер мен дисперсиялық орта арасындағы өзара әрекеттесу үлкен әсер етеді, келесі факторлар:
– Электр заряды
Коллоидты бөлшектердің электр заряды әдетте бірдей болады, бұл бөлшектер арасында итерушілік тудырады. Бұл коллоидты бөлшектердің бір-біріне жабысып қалуына (коагуляцияға) жол бермейді.
– Коллоидты қорғағыш
Коллоидты қорғағыштарды қолдану, олар коллоидты бөлшектерді тұрақтандыру және олардың агрегациялануына жол бермеу үшін оларды жабатын заттар. Мысал ретінде желатин, ПВА және басқа да қорғағыш заттарды алуға болады.
- Браундық қозғалыс
Дисперсті орта молекулалары арасындағы соқтығысулардан туындайтын коллоидты бөлшектердің кездейсоқ қозғалысы. Бұл қозғалыс коллоидты бөлшектердің біркелкі таралуын сақтауға көмектеседі.
– Иондық адсорбция
Коллоидты бөлшектер дисперсті ортадан иондарды сіңіре алады, беттік зарядты арттыру арқылы коллоидты тұрақтылықты арттырады.
Коллоидты қолданулар
Коллоидтар әртүрлі салаларда және күнделікті қолданыстарда кеңінен қолданылады, соның ішінде:
- Тамақ және сусындар
Коллоидтар балмұздақ, тұздықтар, жеміс шырындары және сүт өнімдері сияқты әртүрлі тамақ және сусындар өнімдерінде қолданылады.
– Дәріхана
Кремдер, майлар және суспензиялар сияқты дәрілік препараттар - бұл дәрі-дәрмектердің тиімдірек бөлінуіне және сіңуіне көмектесетін коллоидты формалар.
– Косметика
Лосьондар, кремдер және сусабындар сияқты косметикалық өнімдер - қажетті құрылымды қамтамасыз ететін коллоидты дисперсиялар.
– Бояу және сия өнеркәсібі
Коллоидтар бояулар мен сиялар өндірісінде жақсы түс дисперсиясын және өнімнің тұрақтылығын алу үшін қолданылады.
– Суды тазарту
Суды тазартудағы коагуляция және флокуляция процесі судағы ұсақ бөлшектерді тұндыру үшін коллоидтық принципті қолданады.
Коллоидтардың өндіріс процесі мен сипаттамаларын жақсы түсіну арқылы біз оларды әртүрлі салаларда пайдалануды оңтайландыра аламыз. Коллоидтық өндіріс тұрақты, жоғары сапалы коллоидтық өнімдерді алу үшін дәл әдістер мен бақылауды қажет етеді.
